JPH0773831B2 - 多関節構造機械の制御装置 - Google Patents
多関節構造機械の制御装置Info
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- JPH0773831B2 JPH0773831B2 JP21961786A JP21961786A JPH0773831B2 JP H0773831 B2 JPH0773831 B2 JP H0773831B2 JP 21961786 A JP21961786 A JP 21961786A JP 21961786 A JP21961786 A JP 21961786A JP H0773831 B2 JPH0773831 B2 JP H0773831B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多関節アームを備える多関節構造機械の制御装
置、さらに詳しくは多関節構造機械の多関節アームの振
動を抑制するに好適な制御装置に関する。
置、さらに詳しくは多関節構造機械の多関節アームの振
動を抑制するに好適な制御装置に関する。
多関節構造機械の一例として、多関節形ロボツトがあ
る。この種のロボツトのアームは比較的剛性が高いもの
であるが、それでもアームが振動するため、その振動を
抑制する手段が種々提案されている。（特開昭54−3187
7号公報，特開昭58−3001号公報） 一方、多関節構造機械の他の例として、アームを２個以
上備えるものが、種々提案されている。この種の多関節
構造機械においてはアーム数の増加に伴い、その駆動系
の容量も増加するので、駆動用アクチユエータ、例え
ば、油圧シリンダの小形化や省エネルギの面からアーム
の軽量化が進められつつある。ところが、アームの形状
を細くして軽量化を行うと、アームの剛性が低くなり、
固有振動数も低くなる。このため、アーム部質量と油の
圧縮性によるばね質量効果にアームの低剛性が加わるの
で、系の減衰特性が悪くなる。そのため、駆動用アクチ
ユエータの起動時や停止時に生じる低振動の脈動が短時
間で減衰せず、操作性が悪かつた。
る。この種のロボツトのアームは比較的剛性が高いもの
であるが、それでもアームが振動するため、その振動を
抑制する手段が種々提案されている。（特開昭54−3187
7号公報，特開昭58−3001号公報） 一方、多関節構造機械の他の例として、アームを２個以
上備えるものが、種々提案されている。この種の多関節
構造機械においてはアーム数の増加に伴い、その駆動系
の容量も増加するので、駆動用アクチユエータ、例え
ば、油圧シリンダの小形化や省エネルギの面からアーム
の軽量化が進められつつある。ところが、アームの形状
を細くして軽量化を行うと、アームの剛性が低くなり、
固有振動数も低くなる。このため、アーム部質量と油の
圧縮性によるばね質量効果にアームの低剛性が加わるの
で、系の減衰特性が悪くなる。そのため、駆動用アクチ
ユエータの起動時や停止時に生じる低振動の脈動が短時
間で減衰せず、操作性が悪かつた。
この振動を抑制する方法の従来技術として、特開昭58−
135388号公報がある。この技術は油圧アクチユエータと
油圧アクチユエータの速度を制御する油圧ポンプを常時
結合している。ところが、多関節構造機械の油圧回路に
おいては、管路の破損等によるアームの落下を防ぐため
に、油圧アクチユエータと油圧アクチユエータの速度を
制御する制御弁との間に油圧管路を結合分離する切換弁
が通常装備されており、操作レバーが中立の場合は、こ
の切換弁により管路を分離するようになつている。
135388号公報がある。この技術は油圧アクチユエータと
油圧アクチユエータの速度を制御する油圧ポンプを常時
結合している。ところが、多関節構造機械の油圧回路に
おいては、管路の破損等によるアームの落下を防ぐため
に、油圧アクチユエータと油圧アクチユエータの速度を
制御する制御弁との間に油圧管路を結合分離する切換弁
が通常装備されており、操作レバーが中立の場合は、こ
の切換弁により管路を分離するようになつている。
上記従来技術を切換弁を有する多関節構造機械に適用し
た場合、起動時の振動に対しては、その振動を抑制でき
るが、停止時の振動に対しては操作レバーを中立に戻し
た途端に切換弁により油圧アクチユエータと制御弁との
間の管路が分離されるので、その振動を抑制することが
できなかつた。また、操作レバーが中立の場合に、何等
かの原因により振動が発生した場合にも、その振動を抑
制することができないという問題点があつた。
た場合、起動時の振動に対しては、その振動を抑制でき
るが、停止時の振動に対しては操作レバーを中立に戻し
た途端に切換弁により油圧アクチユエータと制御弁との
間の管路が分離されるので、その振動を抑制することが
できなかつた。また、操作レバーが中立の場合に、何等
かの原因により振動が発生した場合にも、その振動を抑
制することができないという問題点があつた。
本発明は前述の事柄に基づいてなされたもので、アーム
に振動が生じたならば、どの様な場合においてもその振
動を抑制することのできる多関節構造機械の制御装置を
提供することを目的とする。
に振動が生じたならば、どの様な場合においてもその振
動を抑制することのできる多関節構造機械の制御装置を
提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、アームに生じる振動を抑制する振
動抑制手段と、アームの振動を検出するシリンダ推力チ
エツク回路と、レバー操作量の操作信号と前記シリンダ
推力チエツク回路のON−OFF信号から振動抑制手段をON
−OFFする切換弁制御回路を設けることにより達成され
る。
動抑制手段と、アームの振動を検出するシリンダ推力チ
エツク回路と、レバー操作量の操作信号と前記シリンダ
推力チエツク回路のON−OFF信号から振動抑制手段をON
−OFFする切換弁制御回路を設けることにより達成され
る。
シリンダ推力チエツク回路はシリンダの推力変動がある
規定値以上であつたならば一定時間常にON信号を出力す
る。これによつて、操作レバーが中立であつてもシリン
ダの推力変動が有る場合、すなわちアームに振動が生じ
ている場合には振動抑制手段が動作するので、アームの
振動を速やかに抑制することができる。
規定値以上であつたならば一定時間常にON信号を出力す
る。これによつて、操作レバーが中立であつてもシリン
ダの推力変動が有る場合、すなわちアームに振動が生じ
ている場合には振動抑制手段が動作するので、アームの
振動を速やかに抑制することができる。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の制御装置の一例を備えた多関節構造機
械の構成を示すもので、図において１は旋回体、２は旋
回体１上に設けたブラケツト、３はブラケツト２に設け
た第１アーム、５は第１アーム３の先端に取付けた第２
アーム、７は第２アーム５の先端に取付けた第３アーム
である。これらの第１アーム３、第２アーム５及び第３
アーム７はそれぞれ第１シリンダ４、第２シリンダ６及
び第３シリンダ８によつて駆動される。これらの第１シ
リンダ４、第２シリンダ６及び第３シリンダ８のヘツド
側とロツド側の圧力は検出器９〜14によつて検出され
る。検出器９〜14の検出値は検出回路15によつてシリン
ダ推力演算回路16へ伝えられる。
械の構成を示すもので、図において１は旋回体、２は旋
回体１上に設けたブラケツト、３はブラケツト２に設け
た第１アーム、５は第１アーム３の先端に取付けた第２
アーム、７は第２アーム５の先端に取付けた第３アーム
である。これらの第１アーム３、第２アーム５及び第３
アーム７はそれぞれ第１シリンダ４、第２シリンダ６及
び第３シリンダ８によつて駆動される。これらの第１シ
リンダ４、第２シリンダ６及び第３シリンダ８のヘツド
側とロツド側の圧力は検出器９〜14によつて検出され
る。検出器９〜14の検出値は検出回路15によつてシリン
ダ推力演算回路16へ伝えられる。
シリンダ推力演算回路16は、第１シリンダ４のヘツド側
圧力P1Hとロツド側圧力P1R及びヘツド側面積A1Hとロツ
ド側面積A1Rに基づいて、第１シリンダ４の推力f1を演
算し、第２シリンダ６のヘツド側圧力P2Hとロツド側圧
力P2R及びヘツド側面積A2Hとロツド側面積A2Rに基づい
て、第２シリンダ６の推力f2を演算し、第３シリンダ８
のヘツド側圧力P3Hとロツド側圧力P3R及びヘツド側面積
A3Hとロツド側面積A3Rに基づいて、第３シリンダ８の推
力f3を演算し、これをフイルタ１回路17を経由して比較
演算制御回路18へ出力する。
圧力P1Hとロツド側圧力P1R及びヘツド側面積A1Hとロツ
ド側面積A1Rに基づいて、第１シリンダ４の推力f1を演
算し、第２シリンダ６のヘツド側圧力P2Hとロツド側圧
力P2R及びヘツド側面積A2Hとロツド側面積A2Rに基づい
て、第２シリンダ６の推力f2を演算し、第３シリンダ８
のヘツド側圧力P3Hとロツド側圧力P3R及びヘツド側面積
A3Hとロツド側面積A3Rに基づいて、第３シリンダ８の推
力f3を演算し、これをフイルタ１回路17を経由して比較
演算制御回路18へ出力する。
多関節構造機械の運転席（図示せず）には入力装置19が
設置されている。この入力装置19は各シリンダ4,6,8の
速度v1，v2，v3を与える操作レバーを備えている。この
入力装置19は比較演算制御回路18に第１シリンダ４の速
度指令v1、第２シリンダ６の速度指令v2、第３シリンダ
８の速度指令v3を出力する。
設置されている。この入力装置19は各シリンダ4,6,8の
速度v1，v2，v3を与える操作レバーを備えている。この
入力装置19は比較演算制御回路18に第１シリンダ４の速
度指令v1、第２シリンダ６の速度指令v2、第３シリンダ
８の速度指令v3を出力する。
比較演算制御回路18は各シリンダの速度指令v1〜v3と各
シリンダ推力f1〜f3に基づいて、各アーム3,5,7の振動
を抑制するのに必要な各シリンダ4,6,8への流量を電圧
の形でサーボ増幅器20へ出力する。サーボ増幅器20はこ
の電圧入力を電流に変換し、入力電流に対して出力流量
が比例する電気油圧サーボ弁、いわゆるサーボ弁21〜23
を駆動する。これにより各シリンダ4,6,8は作動する。
シリンダ推力f1〜f3に基づいて、各アーム3,5,7の振動
を抑制するのに必要な各シリンダ4,6,8への流量を電圧
の形でサーボ増幅器20へ出力する。サーボ増幅器20はこ
の電圧入力を電流に変換し、入力電流に対して出力流量
が比例する電気油圧サーボ弁、いわゆるサーボ弁21〜23
を駆動する。これにより各シリンダ4,6,8は作動する。
シリンダ推力演算回路16の出力f1〜f3はフイルタ１回路
17へ入力されると共に、フイルタ２回路24を経由してシ
リンダ推力チエツク回路25へ伝えられる。
17へ入力されると共に、フイルタ２回路24を経由してシ
リンダ推力チエツク回路25へ伝えられる。
シリンダ推力チエツク回路25は各シリンダ推力の変動値
とある規定値に基づいて、シリンダ推力が大きく変動し
ていれば（すなわち、アームが振動していれば）ON、変
動してないならばOFFの信号を切換弁制御回路26へ出力
する。
とある規定値に基づいて、シリンダ推力が大きく変動し
ていれば（すなわち、アームが振動していれば）ON、変
動してないならばOFFの信号を切換弁制御回路26へ出力
する。
切換弁制御回路26は入力装置19からの各シリンダの速度
指令v1〜v3とシリンダ推力チエツク回路25からのON,OFF
信号に基づいて、サーボ弁21〜23とシリンダ4,6,8との
間に設けられた切換弁28〜30の切換信号を駆動回路27へ
出力する。
指令v1〜v3とシリンダ推力チエツク回路25からのON,OFF
信号に基づいて、サーボ弁21〜23とシリンダ4,6,8との
間に設けられた切換弁28〜30の切換信号を駆動回路27へ
出力する。
まず、アームの振動抑制手段を構成するための要素16,1
7,18について詳しく説明する。この説明においては、切
換弁28〜30の状態は第１図の右側の機能になつているも
のとする。
7,18について詳しく説明する。この説明においては、切
換弁28〜30の状態は第１図の右側の機能になつているも
のとする。
第２図はシリンダ推力演算回路16の構成を説明するため
の図である。まず、第１図シリンダ４の系統について説
明すると、検出回路15からの第１シリンダ４のヘツド側
圧力信号P1Hの係数器160において、ヘツド側面積A1Hを
掛けた値と、ロツド側圧力信号P1Rに係数器161において
ロツド側面積A1Rを掛けた値との差を、比較器162により
求め、その値、すなわちシリンダ推力f1をフイルタ回路
17およびフイルタ２回路24にそれぞれ出力する。このよ
うに、第２シリンダ６の系統及び第３シリンダ８の系統
についても同様の処理をして、f2，f3を出力する。
の図である。まず、第１図シリンダ４の系統について説
明すると、検出回路15からの第１シリンダ４のヘツド側
圧力信号P1Hの係数器160において、ヘツド側面積A1Hを
掛けた値と、ロツド側圧力信号P1Rに係数器161において
ロツド側面積A1Rを掛けた値との差を、比較器162により
求め、その値、すなわちシリンダ推力f1をフイルタ回路
17およびフイルタ２回路24にそれぞれ出力する。このよ
うに、第２シリンダ６の系統及び第３シリンダ８の系統
についても同様の処理をして、f2，f3を出力する。
第３図は前述したフイルタ１回路17の周波数特性を示す
もので、この図において、横軸は周波数ω、縦軸は入力
と出力の振幅比Ｂをデシベルで表わしている。ω1は重
力加速度によるシリンダ推力の影響を除去するための低
域遮断周波数であり、ω2は高域遮断周波数である。フ
イルタ１回路17はバンドパスフイルタになつており、同
特性（折点周波数は異つてもよい）のフイルタを第１シ
リンダ４、第２シリンダ６及び第３シリンダ８に対応し
て３回路有している。
もので、この図において、横軸は周波数ω、縦軸は入力
と出力の振幅比Ｂをデシベルで表わしている。ω1は重
力加速度によるシリンダ推力の影響を除去するための低
域遮断周波数であり、ω2は高域遮断周波数である。フ
イルタ１回路17はバンドパスフイルタになつており、同
特性（折点周波数は異つてもよい）のフイルタを第１シ
リンダ４、第２シリンダ６及び第３シリンダ８に対応し
て３回路有している。
多関節構造機械はアームが複雑な構造をしており、また
油圧管路や油圧シリンダとアームとの相互作用により、
種々の振動モードを有している。ところが、機械を操作
してアームの先端に装設した作業装置をある場所へ位置
決めしようとするとき、アームの先端が振動して操作し
づらいと感じる振動成分は、１次モードもしくは２次モ
ードである。その理由を次に説明する。高次のモードは
大きな加速度変動が生じていても、周波数が高いため、
アーム先端の位置変動は小さいが、１次モードや２次モ
ードは周波数が低いため、アーム先端の位置変動が大き
いからである。したがつて、振動抑制の対象とする振動
モードは１次モードもしくは２次モードまででよい。
油圧管路や油圧シリンダとアームとの相互作用により、
種々の振動モードを有している。ところが、機械を操作
してアームの先端に装設した作業装置をある場所へ位置
決めしようとするとき、アームの先端が振動して操作し
づらいと感じる振動成分は、１次モードもしくは２次モ
ードである。その理由を次に説明する。高次のモードは
大きな加速度変動が生じていても、周波数が高いため、
アーム先端の位置変動は小さいが、１次モードや２次モ
ードは周波数が低いため、アーム先端の位置変動が大き
いからである。したがつて、振動抑制の対象とする振動
モードは１次モードもしくは２次モードまででよい。
また、振動抑制の制御装置をマイクロコンピユータ等を
用いデイジタル式に処理しようとすると、アリアスノイ
ズの問題を生じることがある。すなわち、マイクロコン
ピユータ等はある時間間隔で演算処理しているが、この
時間間隔の1/2以下の高い周波数が入力されると、入力
周波数成分を完全に把握することができないので、実際
の信号とは全く違つた信号として処理してしまい、誤ま
つた演算結果を出力してしまうことになる。
用いデイジタル式に処理しようとすると、アリアスノイ
ズの問題を生じることがある。すなわち、マイクロコン
ピユータ等はある時間間隔で演算処理しているが、この
時間間隔の1/2以下の高い周波数が入力されると、入力
周波数成分を完全に把握することができないので、実際
の信号とは全く違つた信号として処理してしまい、誤ま
つた演算結果を出力してしまうことになる。
上述した２つの理由より、第３図に示す周波数特性中の
周波数ω2は２次モードもしくは３次モード以上の周波
数成分を除去するための高域遮断周波数である。
周波数ω2は２次モードもしくは３次モード以上の周波
数成分を除去するための高域遮断周波数である。
次に比較演算制御回路18の構成を第４図を用いて説明す
る。まず、第１シリンダ４の系統について説明すると、
入力装置19の速度入力レバー191からの信号v1とフイル
タ１回路17を通過後の第１シリンダ推力信号f1に係数器
181において係数K1を掛けた値との差ε1を、比較器182
により求め、その差ε1に係数器183によつて係数Kv1を
掛け、その値V1をサーボ増幅器20に出力する。このよう
に、第２シリンダ６の系統および第３シリンダ８の系統
についても同様の処理を施して、V2,V3を出力する。
る。まず、第１シリンダ４の系統について説明すると、
入力装置19の速度入力レバー191からの信号v1とフイル
タ１回路17を通過後の第１シリンダ推力信号f1に係数器
181において係数K1を掛けた値との差ε1を、比較器182
により求め、その差ε1に係数器183によつて係数Kv1を
掛け、その値V1をサーボ増幅器20に出力する。このよう
に、第２シリンダ６の系統および第３シリンダ８の系統
についても同様の処理を施して、V2,V3を出力する。
第５図，第６図は従来の制御装置による作動状況と、本
発明の制御装置による作動状況を示すためのタイムチヤ
ートである。
発明の制御装置による作動状況を示すためのタイムチヤ
ートである。
第５図は従来の制御装置による作動状況のうち、第１シ
リンダ４の系統の信号を示したものであり、（ａ）は速
度入力レバー191からの信号v1、（ｂ）は比較演算制御
装置18からの信号V1、（ｃ）は第１シリンダ４のヘツド
側圧力信号P1Hである。速度入力レバー191を（ａ）に示
したように操作すると、それに対応して信号V1は（ｂ）
のようになる。圧力信号P1Hは時刻toにおいて、第１ア
ーム３、第２アーム５、第３アーム７の重量に対応した
圧力P1H0になつている。この状態から（ｂ）のような信
号が入ると、（Ｃ）に示すように起動時の過渡振動が持
続する。
リンダ４の系統の信号を示したものであり、（ａ）は速
度入力レバー191からの信号v1、（ｂ）は比較演算制御
装置18からの信号V1、（ｃ）は第１シリンダ４のヘツド
側圧力信号P1Hである。速度入力レバー191を（ａ）に示
したように操作すると、それに対応して信号V1は（ｂ）
のようになる。圧力信号P1Hは時刻toにおいて、第１ア
ーム３、第２アーム５、第３アーム７の重量に対応した
圧力P1H0になつている。この状態から（ｂ）のような信
号が入ると、（Ｃ）に示すように起動時の過渡振動が持
続する。
第６図は本発明の制御装置による作動状況のうち、第１
シリンダ４の系統の信号を示したものであり、第５図と
同様の信号を示す。速度入力レバー191を（ａ）のよう
に操作すると、ヘツド側圧力P1Hが（ｃ）のように上昇
するので、信号V1は第５図（ｂ）のように（ａ）に対応
して上昇せずゆるやかに上昇する（図中Ａ）ので、ヘツ
ド側圧力P1Hがゆるやかに上昇する。また、ヘツド側圧
力P1Hが下がると、信号V1は上昇する（図中Ｂ）ので、
ヘツド側圧力P1Hの落ち込みが小さくなる。この動作を
繰り返すことにより、（ａ）のように入力速度レバー19
1を操作しても、起動時の過渡振動が速やかに減衰す
る。
シリンダ４の系統の信号を示したものであり、第５図と
同様の信号を示す。速度入力レバー191を（ａ）のよう
に操作すると、ヘツド側圧力P1Hが（ｃ）のように上昇
するので、信号V1は第５図（ｂ）のように（ａ）に対応
して上昇せずゆるやかに上昇する（図中Ａ）ので、ヘツ
ド側圧力P1Hがゆるやかに上昇する。また、ヘツド側圧
力P1Hが下がると、信号V1は上昇する（図中Ｂ）ので、
ヘツド側圧力P1Hの落ち込みが小さくなる。この動作を
繰り返すことにより、（ａ）のように入力速度レバー19
1を操作しても、起動時の過渡振動が速やかに減衰す
る。
次に、切換弁28〜30のON〜OFFに関する制御について説
明する。
明する。
シリンダ推力演算回路16の出力f1〜f3はフイルタ１回路
17へ入力されると共に、フイルタ２回路24へ伝えられ
る。
17へ入力されると共に、フイルタ２回路24へ伝えられ
る。
フイルタ２回路24はアームの重量によつて生じる静的な
シリンダ推力を除去し、アームが振動することによつて
生じるシリンダ推力の変動分のみを通過させるもので、
ハイパスフイルタであり、同特性（折点周波数は異つて
もよい）のフイルタを各アームに対応して３回路有して
いる。そして、それらのフイルタを通つたシリンダ推力
f1′〜f3′はシリンダ推力チエツク回路25へ伝えられ
る。
シリンダ推力を除去し、アームが振動することによつて
生じるシリンダ推力の変動分のみを通過させるもので、
ハイパスフイルタであり、同特性（折点周波数は異つて
もよい）のフイルタを各アームに対応して３回路有して
いる。そして、それらのフイルタを通つたシリンダ推力
f1′〜f3′はシリンダ推力チエツク回路25へ伝えられ
る。
第７図はシリンダ推力チエツク回路25のうち第１アーム
３の系統における構成を説明するためのものであり、シ
リンダ推力チエツク回路25は第２アーム５及び第３アー
ム７の系統を含め第７図の構成のものを３回路有してい
る。
３の系統における構成を説明するためのものであり、シ
リンダ推力チエツク回路25は第２アーム５及び第３アー
ム７の系統を含め第７図の構成のものを３回路有してい
る。
絶対値回路250によりフイルタ２回路24からのシリンダ
推力f1′の絶対値｜f1′｜を取り、比較器251によりシ
リンダ推力規定値f10との比較を行い、f10＜｜f1′｜の
場合にON信号を、その他の場合OFF信号をタイマー252と
OR回路253へ出力する。
推力f1′の絶対値｜f1′｜を取り、比較器251によりシ
リンダ推力規定値f10との比較を行い、f10＜｜f1′｜の
場合にON信号を、その他の場合OFF信号をタイマー252と
OR回路253へ出力する。
タイマー252は比較器251の出力がONからOFFに切換つた
瞬間から設定された時間だけON信号を、その他の場合は
OFF信号をOR回路253へ出力する。
瞬間から設定された時間だけON信号を、その他の場合は
OFF信号をOR回路253へ出力する。
OR回路253は比較器251とタイマー252の信号の論理和を
とつて、切換弁制御回路26へ出力する。
とつて、切換弁制御回路26へ出力する。
第８図は第７図における各信号の状態を示したものであ
り、（ａ）はシリンダ推力信号f1′を、（ｂ）は絶対値
回路250の出力信号｜f1′｜を、（ｃ）は比較器251の出
力信号を、（ｄ）はタイマー252の出力信号を示したも
のである。（ｄ）のタイマー出力信号は、時刻T1でONと
なり、時刻t2でOFFとなるはずであるが、それ以前に時
刻T2でONとなるので、タイマーはON状態を継続する。同
様の状況を繰り返し、時間t7までタイマーの出力信号は
ONとなる。なお、タイマーの設定時間（t2−T1，t3−
T2，…）は第１次振動モードの固有振動周期1/2以上と
設定する。この理由は、1/2周期以上の間シリンダ推力
の変動値が規定値より小さいならば、アームの振動は小
さいとみなせるからである。（ｅ）はOR回路253の出力
信号であり、（ｃ）と（ｄ）の論理和をとつたものであ
る。
り、（ａ）はシリンダ推力信号f1′を、（ｂ）は絶対値
回路250の出力信号｜f1′｜を、（ｃ）は比較器251の出
力信号を、（ｄ）はタイマー252の出力信号を示したも
のである。（ｄ）のタイマー出力信号は、時刻T1でONと
なり、時刻t2でOFFとなるはずであるが、それ以前に時
刻T2でONとなるので、タイマーはON状態を継続する。同
様の状況を繰り返し、時間t7までタイマーの出力信号は
ONとなる。なお、タイマーの設定時間（t2−T1，t3−
T2，…）は第１次振動モードの固有振動周期1/2以上と
設定する。この理由は、1/2周期以上の間シリンダ推力
の変動値が規定値より小さいならば、アームの振動は小
さいとみなせるからである。（ｅ）はOR回路253の出力
信号であり、（ｃ）と（ｄ）の論理和をとつたものであ
る。
第９図はシリンダ推力チエツク回路25をコンピユーター
で構成した場合のアルゴリズムを示したものである。ま
ず、手順255でフイルタ２回路24からのシリンダ推力信
号f1′を取り組む。次に手順256でそのシリンダ推力信
号f1′の絶対値をとる。そして、手順257で規定値f10と
比較し、絶対値｜f1′｜の方が大きかつたならば、手順
298へ進みカウンタＣを０とすると共に手順259でON出力
を行い、再び手順255へ戻る。手順257で絶対値｜f1′｜
の方が小さいと判断されたならば、手順260へ移り、カ
ウンタＣの値が規定値CMAXより小さいかどうか比較し、
Ｃの値の方が小さかつたならば、手順261へ移りカウン
タＣへ１を加えると共に手順259でON出力を行い、再び
手順255へ戻る。手順260でカウンタＣの方が大きいと判
断されたならば、すなわち、f10｜f1′｜の状態がC
MAX×ΔＴ（ΔＴはプログラムのサンプリング時間）の
間継続していたならば、手順262に移りOFF出力を行い、
再たび手順255へ戻る。以上説明した手順を行うことに
より、第７図に示すシリンダ推力チエツク回路25と同様
の処理内容となる。
で構成した場合のアルゴリズムを示したものである。ま
ず、手順255でフイルタ２回路24からのシリンダ推力信
号f1′を取り組む。次に手順256でそのシリンダ推力信
号f1′の絶対値をとる。そして、手順257で規定値f10と
比較し、絶対値｜f1′｜の方が大きかつたならば、手順
298へ進みカウンタＣを０とすると共に手順259でON出力
を行い、再び手順255へ戻る。手順257で絶対値｜f1′｜
の方が小さいと判断されたならば、手順260へ移り、カ
ウンタＣの値が規定値CMAXより小さいかどうか比較し、
Ｃの値の方が小さかつたならば、手順261へ移りカウン
タＣへ１を加えると共に手順259でON出力を行い、再び
手順255へ戻る。手順260でカウンタＣの方が大きいと判
断されたならば、すなわち、f10｜f1′｜の状態がC
MAX×ΔＴ（ΔＴはプログラムのサンプリング時間）の
間継続していたならば、手順262に移りOFF出力を行い、
再たび手順255へ戻る。以上説明した手順を行うことに
より、第７図に示すシリンダ推力チエツク回路25と同様
の処理内容となる。
切換弁制御回路26は、操作レバーが引かれたことによる
信号とシリンダ推力チエツク回路25の出力信号の論理和
をとり、駆動回路27へ切換弁のON−OFF信号を出力す
る。
信号とシリンダ推力チエツク回路25の出力信号の論理和
をとり、駆動回路27へ切換弁のON−OFF信号を出力す
る。
第10図および第11図はそれぞれ従来の制御装置と本発明
の制御装置を用いた場合の各部の動きを示したものであ
る。
の制御装置を用いた場合の各部の動きを示したものであ
る。
まず、第10図に示す従来の制御装置について説明する
と、（ａ）は操作レバーの操作量、（ｂ）はシリンダ推
力の変動波形、（ｃ）は切換弁のON−OFF信号である。
時刻toでレバーを操作すると、切換弁制御回路26から切
換弁ONの信号が出力されると共に、サーボ弁例えば第１
シリンダ用のサーボ弁21から第１シリンダ４へ油が供給
され、第１アーム３が駆動される。アームが駆動される
と、前述したようにアームが振動するが、シリンダ推力
演算回路16等によりその振動が減衰するように制御さ
れ、第10図の（ｂ）に示すように第１アーム３のシリン
ダ推力脈動は速やかに減衰する。そして、t1で操作レバ
ーを戻し始めるとアームに減速力が作用するので、再び
アームが振動し、シリンダ推力演算回路16等により、そ
の振動が減衰するように制御されるが、t2で操作レバー
が中立になると同時に切換弁制御回路30から切換弁OFF
の信号が出力され、サーボ弁21と第１シリンダ４との間
の管路が分離されてしまうので、アームの振動を止める
ことができない。
と、（ａ）は操作レバーの操作量、（ｂ）はシリンダ推
力の変動波形、（ｃ）は切換弁のON−OFF信号である。
時刻toでレバーを操作すると、切換弁制御回路26から切
換弁ONの信号が出力されると共に、サーボ弁例えば第１
シリンダ用のサーボ弁21から第１シリンダ４へ油が供給
され、第１アーム３が駆動される。アームが駆動される
と、前述したようにアームが振動するが、シリンダ推力
演算回路16等によりその振動が減衰するように制御さ
れ、第10図の（ｂ）に示すように第１アーム３のシリン
ダ推力脈動は速やかに減衰する。そして、t1で操作レバ
ーを戻し始めるとアームに減速力が作用するので、再び
アームが振動し、シリンダ推力演算回路16等により、そ
の振動が減衰するように制御されるが、t2で操作レバー
が中立になると同時に切換弁制御回路30から切換弁OFF
の信号が出力され、サーボ弁21と第１シリンダ４との間
の管路が分離されてしまうので、アームの振動を止める
ことができない。
次に、第11図において、本発明の制御装置を用いた場合
について説明すると、（ａ）は操作レバーの操作量、
（ｂ）はシリンダ推力の変動波形、（ｃ）はレバー操作
に伴う切換弁のON−OFF指令、（ｄ）はシリンダ推力チ
エツク回路25による切換弁のON−OFF指令（ｅ）は切換
弁のON−OFF信号である。アームの起動時は（１）と同
様である。停止時はt2でレバーを中立にすると、信号
（ｃ）は切換弁OFF指令となるが、シリンダ推力チエツ
ク回路25は切換弁ON指令となつているので、切換弁信号
はONを継続する。そして、アームの振動が小さくなつた
ところで（時刻t3）切換弁信号はOFFとなる。
について説明すると、（ａ）は操作レバーの操作量、
（ｂ）はシリンダ推力の変動波形、（ｃ）はレバー操作
に伴う切換弁のON−OFF指令、（ｄ）はシリンダ推力チ
エツク回路25による切換弁のON−OFF指令（ｅ）は切換
弁のON−OFF信号である。アームの起動時は（１）と同
様である。停止時はt2でレバーを中立にすると、信号
（ｃ）は切換弁OFF指令となるが、シリンダ推力チエツ
ク回路25は切換弁ON指令となつているので、切換弁信号
はONを継続する。そして、アームの振動が小さくなつた
ところで（時刻t3）切換弁信号はOFFとなる。
第12図は本発明の第２の実施例の制御装置を用いた場合
の各部の動きを示したものである。
の各部の動きを示したものである。
（ａ）は操作レバーの操作量、（ｂ）はシリンダ推力の
変動波形、（ｃ）はレバー操作に伴う切換弁のON−OFF
指令、（ｄ）レバーが中立になつた時点からある時間だ
けONするタイマーによる切換弁のON−OFF指令、（ｅ）
はシリンダ推力チエツク回路25による切換弁のON−OFF
指令、（ｆ）は切換弁のON−OFF信号である。
変動波形、（ｃ）はレバー操作に伴う切換弁のON−OFF
指令、（ｄ）レバーが中立になつた時点からある時間だ
けONするタイマーによる切換弁のON−OFF指令、（ｅ）
はシリンダ推力チエツク回路25による切換弁のON−OFF
指令、（ｆ）は切換弁のON−OFF信号である。
アームの起動時は第10図と同様である。停止時はt1で急
激にレバーを中立にすると、信号（ｃ）は切換弁OFF指
令となり、この時点ではシリンダ推力チエツク回路25は
切換弁OFF指令であるが、（ｄ）のタイマー出力は切換
弁ON指令となつているので、切換弁信号はONを継続す
る。ここで、もしタイマー出力が無いとt1〜t2間で切換
弁信号はOFFとなる。
激にレバーを中立にすると、信号（ｃ）は切換弁OFF指
令となり、この時点ではシリンダ推力チエツク回路25は
切換弁OFF指令であるが、（ｄ）のタイマー出力は切換
弁ON指令となつているので、切換弁信号はONを継続す
る。ここで、もしタイマー出力が無いとt1〜t2間で切換
弁信号はOFFとなる。
以上説明したように、本発明の制御装置を用いることに
より、アームを停止する時に生じる振動を確実に抑制で
きると共に、操作レバーが中立でアームに振動が生じて
ない時は振動抑制手段が動作せず、また切換弁がOFFし
ているので安全である。
より、アームを停止する時に生じる振動を確実に抑制で
きると共に、操作レバーが中立でアームに振動が生じて
ない時は振動抑制手段が動作せず、また切換弁がOFFし
ているので安全である。
なお、上述の実施例において、各シリンダ推力を用い
て、各アーム用の切換弁をON−OFFしたが、１ケ所のシ
リンダ推力を用いて、すべての切換弁をON−OFFしても
よい。
て、各アーム用の切換弁をON−OFFしたが、１ケ所のシ
リンダ推力を用いて、すべての切換弁をON−OFFしても
よい。
シリンダ推力の代りに圧力を用いてもよい。
また、上述の実施例においては、シリンダ推力用フイル
タ回路として、フイルタ１回路17とフイルタ２回路24を
用いたが、どちらか一方のみを用いてもよい。
タ回路として、フイルタ１回路17とフイルタ２回路24を
用いたが、どちらか一方のみを用いてもよい。
そして、上述の実施例においては、各制御装置等の一実
施例をハードウエアで示したが、全てをマイクロコンピ
ユータ等で構成してもよい。
施例をハードウエアで示したが、全てをマイクロコンピ
ユータ等で構成してもよい。
更に、上述の実施例では、アームの振動を抑制するのに
シリンダ推力演算回路等から構成したが、他の振動抑制
方式、例えば加速度フイードバツク方式等を用いてもよ
い。
シリンダ推力演算回路等から構成したが、他の振動抑制
方式、例えば加速度フイードバツク方式等を用いてもよ
い。
本発明によれば、アームに振動が生じたならば、どの様
な場合においても、その振動を抑制することができる。
な場合においても、その振動を抑制することができる。
第１図は本発明の制御装置の一例を備えた多関節構造機
械の構成図、第２図はシリンダ推力演算回路の構成を説
明するための図、第３図はフイルタ１回路の周波数特性
をを示す図、第４図は比較演算装置の構成を示す図、第
５図は従来の制御装置による作動状況図、第６図は本発
明の制御装置による作動状況図、第７図はシリンダ推力
チエツク回路の構成を示す図、第８図は第７図における
各信号の状態を示す図、第９図はシリンダ推力チエツク
回路をコンピユーターで構成する場合のフローチヤー
ト、第10図および第11図はそれぞれ従来の制御装置を本
発明の制御装置を用いた場合の各部の挙動状況図、第12
図は本発明の制御装置の他の実施例における各部の動き
を示す図である。 3,5,7…アーム、4,6,8…シリンダ、９〜14…圧力検出
器、16…シリンダ推力演算回路、18…比較演算制御回
路、20…サーボ増幅器、21〜23…サーボ弁、25…シリン
ダ推力チエツク回路、26…切換弁制御回路。
械の構成図、第２図はシリンダ推力演算回路の構成を説
明するための図、第３図はフイルタ１回路の周波数特性
をを示す図、第４図は比較演算装置の構成を示す図、第
５図は従来の制御装置による作動状況図、第６図は本発
明の制御装置による作動状況図、第７図はシリンダ推力
チエツク回路の構成を示す図、第８図は第７図における
各信号の状態を示す図、第９図はシリンダ推力チエツク
回路をコンピユーターで構成する場合のフローチヤー
ト、第10図および第11図はそれぞれ従来の制御装置を本
発明の制御装置を用いた場合の各部の挙動状況図、第12
図は本発明の制御装置の他の実施例における各部の動き
を示す図である。 3,5,7…アーム、4,6,8…シリンダ、９〜14…圧力検出
器、16…シリンダ推力演算回路、18…比較演算制御回
路、20…サーボ増幅器、21〜23…サーボ弁、25…シリン
ダ推力チエツク回路、26…切換弁制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/18 (72)発明者 稲満 広志 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭60−78101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−241503（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−169802（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも１個以上のアームと、操作レバ
ーの操作によりこれらのアームを駆動する制御弁および
油圧アクチユエータと、前記制御弁と前記油圧アクチユ
エータとの間に圧油の流れを断接する切換弁を有する多
関節構造機械の制御装置において、アームに生じる振動
を抑制する振動抑制手段と、前記油圧アクチユエータの
圧力信号からアームに生じる振動の有無を検出するチエ
ツク回路とを設け、前記操作レバーの操作信号と前記チ
エツク回路のON−OFF信号との論理和で前記振動抑制手
段を動作させると共に、前記切換弁をON−OFFすること
を特徴とする多関節構造機械の制御装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の多関節構造機
械の制御装置において、前記油圧アクチユエータとして
油圧シリンダを備え、前記振動抑制手段は、前記油圧シ
リンダの入出力ポートの圧力を検出する複数の圧力検出
器と、これらの圧力検出器によつて検出された圧力値か
ら油圧シリンダの推力を算出するシリンダ推力演算回路
と、前記操作レバーの操作量と前記シリンダ推力演算回
路の出力値との差を演算する比較演算回路とを備えたこ
とを特徴とする多関節構造機械の制御装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の多関節構造機
械の制御装置において、前記シリンダ推力演算回路の後
段に、バンドパスフイルタを加えたことを特徴とする多
関節構造機械の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21961786A JPH0773831B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 多関節構造機械の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21961786A JPH0773831B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 多関節構造機械の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6377680A JPS6377680A (ja) | 1988-04-07 |
| JPH0773831B2 true JPH0773831B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=16738336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21961786A Expired - Lifetime JPH0773831B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 多関節構造機械の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773831B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2554991Y2 (ja) * | 1991-09-26 | 1997-11-19 | 新キャタピラー三菱株式会社 | 油圧ショベルのフロント制振システム |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP21961786A patent/JPH0773831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6377680A (ja) | 1988-04-07 |
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