JPH02190537A

JPH02190537A - 建設機械の制御装置

Info

Publication number: JPH02190537A
Application number: JP1032589A
Authority: JP
Inventors: Haruki Ubukata; 生形　春樹; Shigeru Komoriya; 茂小森谷; Kosuke Sato; 浩介佐藤
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-26
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2733083B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はパワーシミベルなどの建４１戒の制御装置に
関する。

（従来の技術）最近の電子制御の普及には目ｔ＊しいものがあり、パワ
ーショベルについても例外ではない。第５図はパワーシ
ョベルシステムにつき、入力操作器からアクチュエータ
までの操作信号の流れを示したブロック図である。

同図において、入力操作器は、具体的には左右のノヨイ
スティンク１．２と走行ベグル３，４であり、オペレー
タがこれらの入力操作器１〜４を用いて前後左右の各操
作を行うと、これら操作に対応して操作の数だけ備えら
れたコントロールバルブ１１〜１６が、各操作量に対応
してスプールを変位させる。

スプールの変位量、スプール形状およびそのときの負荷
圧からコントロールバルブ１１〜１６を通過する流量が
決定され、この流量がアクチュエータに与えられる。

７クチエエータは、具体的にはアームによるかき込み、
排土を行うための油圧シリング２１、ブームを上昇、下
降させるための油圧シリンダ２３、パケットによるかき
込み、排土を行うための油圧シリング２４、運転室を旋
回させるための油圧モータ２２、左右のクローラを回転
させて走行するための油圧モータ２５，２６であり、コ
ントロールバルブ１１〜１６からの流量に応じた速度で
動作する。

この場合、フントロールバルブ１１〜１６に入力される
各操作量とコントロールバルブ１１〜１６の流量との関
係は入出力特性といわれ、これは各フントロールバルブ
１１〜１６のスプール形状によりただ１つだけ設定され
る。

（発明が解決しようとする課題）このような制御装置では、１つの操作を行った場合と複
数の操作を同時に行った場合とで、アクチュエータ２１
〜２６の動作速度が相違して、扱いにくいことがある。

これは、複数の操作を同時に行うと、コントロールバル
ブ１１〜１６の入出力特性が変化するためである。

たとえば、総てのコントロールバルブ１１〜１６が同時
に大きく開かれた場合にも十分な流量を流すことができ
るほどの大容量の油圧供給源を備えることはコスト高と
なること、またこうした場合は希であることから、中程
度の容量の油圧供給源が備えられる。この場合に、一つ
の操作だけをした場合には、その操作量に応じて開弁す
るコントロールバルブも１つであるため、油圧供給源か
らの流量が十分あっても、複数の操作を同時に行うと、
操作の数に対応するフントロールバルブが開き、その分
多くの流量が必要とされるので、１つのコントロールバ
ルブに着目してみれば流量が低下することとなり、流量
に応じた速度で動作するアクチュエータの動きが鈍って
くるのである。

一方、複数の操作が同時になされた場合にも各コントロ
ールバルブの入出力特性が適切となるようにチューニン
グするには、１つ１つのコントロールバルブについて、
そのスプールを作り直して個別に行わなければならない
ので、多くの時間と人手が費やされてしまう。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、コントロールバルブの入出力特性を定める関数（
以下単に「入出力関数」と称する）を予め複数個用意し
ておく一方で、複数の操作が同時になされたがどうかを
判定し、その判定結果に応じ、同時操作される操作数が
多くなるほどコントロールバルブが大きく開かれるよう
に、前記入出力関数の中から最適なものを選択させるよ
うにした装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明は、第１図に示すように、オペレータにより前
後左右方向に操作され各操作量に応じた信号を出力する
入力操作器（たとえば左右のジョイスティック１，２と
走行ベグル３１４）と、これらの入力操作器１〜４から
の各操作信号を受けて各操作の有無を判定する手段３１
Ａ〜３１Ｌと、これらの有無判定結果より複数の操作が
同時になされているかどうかを判定する手段３２と、こ
の判定結果に応じて各コントロールバルブ１１〜１６の
入出力関数を設定する手段３３　Ａ〜３３Ｌと、この設
定された各入出力関数と前記有無判定結果に応じて各コ
ントロールバルブ１１〜１６への制御量（たとえばスプ
ール変位量）を決定する手段３４Ａ〜３４１−と、この
制御量に応じた流量を各アクチエエータ（たとえばアー
ム用、ブーム用、パケット用の各油圧シリング２１，２
３．２４と運転室を旋回するための油圧モータ２２と左
右のクローラを駆動するための油圧モータ２５，２６）
に供給するコントロールバルブ１１〜１６とを設けた。

（作用）ｒことえば、ブームを上昇、下降するぽかりでなく、同
時にアームとパケットによりがき込み、排土を行なうこ
とになると、それだけ多くの流量が要求されるので、ブ
ームを上昇、下降させるだけの場合と比べれば、流量が
不足しがちとなって、ブームの上昇速度が低下する。

しかしながら、この考案によれば、ブーム上昇用コント
ロールバルブについて予め与えある複数の入出力関数の
中から、操作の数に対応する最適なものが選択される。

つまり、操作の数に応じて選択された入出力関数によれ
ば、ブームを上昇させるばかりでなく、アームとパケッ
トによるかき込み、排土を行う場合や、さらに運転室を
旋回させる動作が加わる場合には、ブームを上昇用させ
るだけの場合よりもスプールが大きく変位される。

ここに、スプール変位量が太き（されると、フントロー
ルバルブを通過する流量が十分となるので、ブームの上
昇速度が低下することがない。

また、コントロールバルブを通過する流量を変えるには
、スプール形状を変更しなくとも、入出力関数を変える
ことで対処できる。

（実施例）第２図はパワーショベルシステムにつき、入力操作器か
らアクチュエータまでの操作信号の流れを第５図に対応
させて示したもので、第２図においては、マイクロコン
ピュータからなるコントローラ４１と、コントロールバ
ルブ１１〜１６の倍の数の電気油圧変換弁５１Ａ〜５１
Ｌが追加される。

ここに、コントローラ４１では、入力操イヤ器１〜４よ
り与えられる前後左右の各操作を、これら操イヤに対応
して設けられた各アクチュエータ２１〜２６に割り付け
る処理を行うほか、各操作が有ったかどうかどうかの判
定、さらにこれらの判定結果を用いて複数の操作が同時
になされたかどうかの判定を行い、その判定結果に応じ
て、コントロールバルブごとに予め設定しである複数の
入出力関数の中から最適なものを選択する。そして、オ
ペレータによる操作量とこの選択された入出力関数から
所定の電流値を演算し、この電流値を電気油圧変換弁（
図では電池変換弁で略記する）５１Ａ〜５１Ｌに与える
。第３図にコントローラ内のデータ処理の様子を示す、
第１図との対応でいえば、コントローラ４１は手段３１
Ａ〜３１　Ｌ、３２．３３Ａ〜３３Ｌ、３４Ａ〜３４Ｌ
の機能を備える。

第２図に戻り、電気油圧変換弁５１Ａ〜５１Ｌは、この
電流値を、フントロールバルブ１１〜１６に与えるパイ
ロット圧に変換し、コントロールバルブ１１〜１６のス
プールを変位させる。つまり、この例では、フントロー
ルパルプ１１〜１６を直接に制御するのではなく、電気
油圧変換弁５１Ａ〜５１Ｌを介してコントロールバルブ
１１〜１６を制御するようにしている。コントロールバ
ルブを直接制御するようにしても構わない。

上記入出力関数は、たとえば各操作の操作量を横軸に、
電気油圧変換弁への電流値を縦紬にとると、右上がりの
直線で表され、この直線の傾きの程度の相違するものが
複数個用意される。ここに、直線の傾きの大きさに応じ
てコントロールバルブのスプール変位量が変化するので
、複数の入出力関数を用いればコントロールバルブの入
出力特性を自由に設定することができる。さらに、入出
力関数については、同時に操作される操作数が多いほど
直線の傾きの大きなものを選択させるようにしてあり、
この場合にはフントロールパルプのスプールが大きく変
位される。なお、入出力関数はメモリに記憶される。

ここで、複数の操作が同時になされる場合について第４
図を参照しながらこの例の作用を説明すルト、同図は６
つのコントロールバルブ１１〜１６に与える各制御量を
演算するためのプログラムであり、コントローラ４１内
のＣＰＵにて実行される。ただし、複数の操作が同時に
なされる場合の具体的な組み合わせの数は多いので、同
図においては、 ■運転室を旋回させつつアームによるかき込み。

排土を行う場合 ■ブームを上昇、下降させつつアームとバケットを同時
に用いてかき込み、排土を行う場合■運転室を旋回させ
つつ上記■を行う場合の合計３つの場合で代表させるこ
とにする。

Ｓｌでは同時操作があるかどうかが判定される。

たとえば、左ジョイスティック１が前後と左右に同時に
操作されると（上記■の場合）、Ｓ２でその判定結果が
セットされる。同様にして、左ジョイスティック１が前
後に操作されつつ右ジョイスティック２が前後と左右に
同時に操作され（上記■の場合）、あるいは左ジョイス
ティック１と右ツタイスティック２がともに前後と左右
に同時に操作されると（上記■の場合）、Ｓ３．Ｓ４で
それぞれ判定結果がセットされる。上記■〜■以外の場
合は、Ｓ５で該当する同時操作なしという判定結果がセ
ットされる。

Ｓ６以降では、以上の判定結果に対応して、各コントロ
ールバルブの入出力関数（図では単に「関数」で略記す
る）が個別に選択され、その選択された入出力関数を用
いて各フントロールバルブへの制御量が順次決定される
。ここでは、各操作に対応して開弁するフントロールバ
ルブについてだけ入出力関数を選択すれば足りるので、
合計８つ（Ｓ６と８１０でブーム上昇用と下降用につい
て２つ、Ｓ１４と３１９でアームかき込み用と排土用に
ついて２つ、Ｓ２４と３２８でパケットかき込み用と排
土用について２つ、Ｓ３２で旋回左右用について２つ）
の入出力関数が選択されることになる。

なお、各コントロールバルブへの制御量とも同様に求め
られるので、ブーム上昇用コントロールバルブ１３への
制御量についてだけ述べるものとする。

さて、上記■や■の場合のように、ブームを上昇、下降
するばかりでなく、同時にアームとパケットによりかき
込み、排土を行なうことになると、アクチュエータを動
作させるため、それだけ多くの流量が要求されるので、
ブームを上昇、下降させるだけの場合と同じスプール変
位量を与えたのでは、流量が不足しがちとなって、ブー
ムの上昇が緩慢となる。

しかしながら、この例によれば、ブーム上昇用コントロ
ールバルブ１３についての複数の入出力関数の中から、
８３〜Ｓ５でセットした結果に対し最適なものが８６で
選択され、選択した入出力関数を用いてブーム上昇用フ
ントロールバルブ１３への制御量（スプール変位量）が
８７〜Ｓ９で決定される。つまり、操作の数に応じて選
択された入出力関数によれば、ブームを上昇させるばか
りでなく、アームとパケット１こよるがき込み、排土を
行う場合には、ブームを上昇用させるだけの場合よりも
スプールが大きく変位される。また、ブームを上昇させ
つつアームとパケットによるがき込み、排土を行うにし
ても、さらに運転室を旋回させる動作が加わる場合のほ
うがスプール変位量が大きくされる。

ユニに、スプール変位量が犬きくされると、フントロー
ルバルブ１３を通過する流量が十分となるので、ブーム
の上昇が鈍ることがない。言い替えると、ブームを上昇
させるだけの場合も、ブームの上昇以外にもアームやパ
ケットによるがき込み、排土を行ったり、さらに旋回ま
で伴ったりする場合も、いずれの場合もブームが同じ速
度で上昇するので、扱いやすくなるのである。

また、フントロールバルブ１３を通過する流量を変える
には、スプール形状を変更しなくとも、コントローラ４
】のメモリに格納しておく入出力関数を変えることだけ
で足りるので、実車両へのチューニングががなり容易に
なる。

なお、Ｓ９において、該当する同時操作がない場合に決
定される制御量は従来と同様である。また、Ｓ２に対応
する部分がないのは、この場合にはブームを上昇させる
ことがないので、制御量を決定する必要がないからであ
る。

最後に、第１図では６つのアクチュエータを１つの油圧
源で賄うものを示したが、制御系統を２つにわけ、各系
統に独立の油圧源を備えさせるものに対しても同様に適
用することができることはいうまでもない。

（発明の効果）この発明では、複数の操作が同時になされたかどうかを
判定し、同時操作される操作数が多くなるほどコントロ
ールバルブが大きく開かれるように、フントロールバル
ブの入出力関数を設定するようにしたので、複数の操作
が同時になされたｉ７る今にも、アクチュエータの動作
を鈍らせることとならず、操作性が高まるばがりでなく
、実車両へのチューニングがやりやすくなる。

【図面の簡単な説明】

＠１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例の入力操作器からアクチュエータまでの操作
１ｇ号の流れを示す図、第３図は第２図のコントローラ
内のデータの処理の様子を示す図、第４図はこの実施例
の演算内容を説明するための流れ図、第５図は従来例の
入力操作器からアクチュエータまでの操作信号の流れを
示す図である。１〜４・・・入力操作器、１１〜１６・・・コントロー
ルバルブ、２１〜２６・・・アクチュエータ、３１Ａ〜
３１Ｌ・・・操作有無判定手段、３２・・・複数同時操
作判定手段、３３Ａ〜３３Ｌ・・・入出力関数設定手段
、３４Ａ〜３４Ｌ・・・制御量決定手段、４１・・・コ
ントローラ、５１Ａ〜５１Ｌ・・・電気油圧変換弁。

Claims

【特許請求の範囲】

オペレータにより前後左右方向に操作され各操作量に応
じた信号を出力する入力操作器と、これらの入力操作器
からの各操作信号を受けて各操作の有無を判定する手段
と、これらの有無判定結果より複数の操作が同時になさ
れているかどうかを判定する手段と、この判定結果に応
じて各コントロールバルブの入出力関数を設定する手段
と、この設定された各入出力関数と前記有無判定結果に
応じて各コントロールバルブへの制御量を決定する手段
と、この制御量に応じた流量を各アクチュエータに供給
するコントロールバルブとを設けたことを特徴とする建
設機械の制御装置。