JPS6115212A - 建設機械の作業機制御装置 - Google Patents

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〕 本発明は建設機械の作業機制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、建設機械の作業機制御方式としては、作業機操作
レバーの動きを、リンク機構を介して作業機油圧シリン
ダを制御する操作バルブのスプールに直接伝達して作業
機を制御したり、作業機操作レバーの動きをパイロット
バルブを介して操作バルブのスプールに伝達して作業機
を制御する油圧パイロット方式がある。

また、最近では作業機操作レバーのレバー位置をポテン
ショメータにより検出し、その検出信号をサーボバルブ
やサーボモータ等のサーボアクチュエータに印加し、こ
のサーボアクチェエータの出力により操作バルブの開度
を制御する方式がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記いずれの方式においても、オペレータのレ
バー操作量（ストローク）と操作バルブ開度とは比例す
る関係にあり、その作業機のファインコントロール性能
は、操作バルブ自体の特性に依存することになる。その
特性（即ち油圧特性）は、非常に大きなヒステリシスを
持ち、しかも油温等の外部条件により大きく変化し、ま
た油圧特性も直線的に増加し、微操作領域も狭いため非
常に細かい操作を必要とする作業機系ではその操作が難
しい。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、作業機の操
作性向上（ファインコントロール性能向上）を図ること
ができる建設機械の作業機制御装置を捷供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、作業機操作レバーの操作レバー位置
に対応した操作バルブ開度指令をサーボアクチュエータ
に印加し、該サーボアクチェエータにより作業機油圧シ
リンダの操作バルブの開度を制御する建設機械の作業機
制御装置において、前記操作レバー位置を示す信号を受
入する関数発生手段を設け、この関数発生手段により、
前記操作バルブ開度指令が、少なくとも操作レバーの微
操作領域でその開度変化率が小さい操作バルブ開度指令
となるようにしている。

〔作用〕

関数発生手段により操作レバーの微操作領域での開度変
化率が小さい操作バルブ開度指令を発生することができ
るため、微操作領域のダイナミックレンジの拡大、ファ
インコントロール領域の拡大を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明に係る建設機械の作業機制御装　。

置の一実施例を示すブロック図である。同図において、
作業機操作レバー１は、例えば無操作時には図示のよう
に中立位置にあり、作業機油圧シリンダ２を伸長または
縮退させるかに応じて中立位置より前方または後方に操
作される。ポテンショメータ３は操作レバー１の操作レ
バー位置（回動位置）を検出し、その回動位置に比例し
た電圧信号を出力するもので、例えば中立位置のとき０
、前方の最大位置で＋Ｖｃｃ、後方の最大位置で−Ｖｃ
ｃとなる電圧信号を出力する。この電圧信号は符号判別
回路４および絶対値回路５に加えられる。

符号判別回路４は入力する電圧信号が正か負かを判断し
１、正のときは信号″′１′を、負のときには信号″０
″を後述する切換スイッチ１２に加える。絶対値回路５
は入力する電圧信号の絶対値をとり、これをＡ／Ｄ変換
器６に出力する。Ａ／Ｄ変換器６は、入力する電圧信号
をデジタル信号に変換し、これを関数発生回路７および
微分回路８に加える。

微分回路８は操作レバー１が中立位置側から最大位置側
に操作されているか、最大位置側から中立位置側に操作
されているかを判別するもので、ここでは−次差分が正
か負かによって判別している。すなわち、前記デジタル
信号をＶ（ｉ）とすると、この信号Ｖ（ｉ）ｌま減算器
８ａおよびレジスタ８ｂに加えられる。レジスタ８ｂは
入力信号を微少時間遅延させるもので、信号Ｖ（ｉ−１
）を減算器８ａの他の入力に加える。減算器８ａは、次
式に示す２人力信号の差分演算、 Δｖ（ｉ）＝　ｖ（ｉ）−Ｖ　（ｉ　−１）を行い、△
Ｖ（ｉ）が正のとき操作レバー１が中立位置側から最大
位置側に操作させていると判断して信号″′１″を関数
発生回路７に出力し、△（ｉ）が負のとき操作レバー１
が最大位置側から中立位置側に操作されていると判断し
て信号＠０”を関数発生回路７（こ出力する。

関数発生回路７は所要の関数を記憶、した２つのＲＯＭ
テーブルを有し、微分回路８からの出力に応じていずれ
か一方のテーブルを選択し、入力する電圧信号（操作レ
バー位置）を選択したテーブルのアドレス入力として、
所要の関数（操作バルブ開度指令）を読み出す。

ここで、操作レバー１が中立位置側から最大位置側に操
作される場合（微分回路８から信号″′１″が加えられ
た場合）における上記操作レバー位置き操作バルブ開度
指令との関係の一実施例を第２図に示す。

第２図からも明らかなように、操作レバー位置と操作バ
ルブ開度指令との関係は比例関係になく、本発明に係る
特性を有している。同図において、中立位置から最大位
置までの移動量（ストローク量）を１００％とすると、
ストローク量がＯ〜２０チのときには操作バルブ開度指
令を０（全閉）とする。すなわち、この領域は操作レバ
ー１の不感帯とする。次に、２０チを越えると、操作バ
ルブが開き始める開度指令値まで直ちに上昇し、その後
５０チまで開度変化率が小さい操作バルブ開度指令とす
る。すなわち、操作バルブが開き始める位置（２０％強
）から５０チまでの操作レバーの操作領域でファインコ
ントロールができるようにする。そして、５０チからは
開度変化率が大きく、９０チで全開となる操作バルブ開
度指令とする。勿論、前記開度変化率が小さいとは、操
作レバー位置と操作バルブ開度指令とが比例する場合の
開度変化率に比べて十分小さいということである。

一方、作業機の加速方向と減速方向にはヒステリシスが
あるので、操作レバー１が最大位置側から中立位置側に
操作される場合には、そのヒステリシスが生じないよう
な操作レバー位置と操作バルブ開度指令との関係を記憶
する他のＲＯＭテーブルから操作バルブ開度指令が読み
出される。なお、関数発生回路７のＲＯＭテーブルを１
つとし、操作レバー１の操作方向に応じてＡ／Ｄ変換器
６の出力を一定値だけ加減算し、操作バルブ開度指令を
シフトしてヒステリシス補正を行うようにしてもよい。

この関数発生回路７から読み出される操作バルブ開度指
令はＤ／Ａ変換器９に加えられ、ここでアナログ信号に
変換されて加算器１０に加えられる。加算器１０の他の
入力には油温補正回路１１からの信号が加えられている
。

油温補正回路１１は、始動時等における作動油の低温時
においても所望の操作性が得られるように油温補正値を
発生するものである。すなわち、油温補正値発生器１１
ａは作動油が低温時に、操作バルブ開度指令を補正する
ための所定の油温補正値が設定されており、この油温補
正値をスイッチｆｌｂに出力する。また、油温センサ１
１Ｃは作業機作動油の油温を検出し、その検出油温を示
す信号を比較器ｌｉｄに加える。比較器ｌｉｄの他の入
力には基準油温設定器１１ｅから油温補正をするか否か
の判断基準を示す信号が加えられており、比較器ｌｉｄ
は検出油温か基準値より低いとき信号″１″を出力し、
スイッチｌｌｂをオンにする。したがって、このときに
は油温補正値発生器１１ａから出力される油温補正値は
、スイッチｌｌｂを介して加算器１０に加えられる。一
方、油温センサ１１Ｃの検出油温が基準値よりも高くな
ると、比較器ｌｉｄは信号″０”を出力し、スイッチｌ
ｌｂをオフにする。すなわち、このときには作動油が所
望の油温となっているため、油温補正が行われないこと
になる。

加算器１０で加算された操作バルブ開度指令は、切換ス
イッチ１１の接点１２ａに加えられるとともに、反転増
幅器１３に加えられ、ここで極性反転されたのち切換ス
イッチ１１の接点１２ｂに加えられる。切換スイッチ１
２は前述した符号判別回路４から信号１１″が加えられ
ると、その可動接片１２Ｃを接点１２ａに接続し、信号
゛０″が加えられると、その可動接片１２Ｃを接点１２
ｂに接続する。

切換スイッチ１２から出力される操作バルブ開度指令は
、減算器１４に加えられる。減算器１４の他の入力には
、サーボアクチュエータ１５の位置、すなわち操作バル
ブ１６のスプール１６ａの位置（操作バルブの開度）を
検出する位置検出器１７より、操作バルブ１６の開度を
示す信号が加えられており、減算器１４で減算された上
記２人力の偏差信号は、増幅器１７で増幅されてサーボ
アクチュエータ１５に加えられる。

そして、上記偏差が０になるようにサーボアクチュエー
タ１５は操作バルブ１６のスプール１６ａを移動させ、
その結果、操作バルブ１６の開度は、操作バルブ開度指
令に対応した開度となる。

操作バルブ１６は、その開度に応じた油量の作動油を作
業機油圧シリンダ２に供給し、油圧シリンダ２はその油
量に応じた速度で伸長または縮退する。

なお、本実施例では関数発生回路７ζこより操作レバー
１の位置に対する所望の操作バルブ開度指令を発生する
ようにしたが、第２図のグラフに代表されるような操作
レバー位置に対する操作バルブ開度指令を発生するもの
であればいかなるものでもよく、例えば操作レバー位置
を検出するボテンシ目メータにそのような特性を持たせ
るようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、微操作領域のダイ
ナミックレンジの拡大、ファインコントロール領域の拡
大ができ、作業機の操作性向上を図ることができる。ま
た、必要に応じて操作レバーの操作方向別のヒステリシ
ス補正及び作動油の油度補正等もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る建設機械の作業機制御装置の一実
施例を示すブロック図、第２図は第１図の関数発生回路
を説明するため化層いたグラフである。 １・・・作業機操作レバー、２・・作業機油圧シリンダ
、３・・・ポテンショメータ、４・・符号判別回路、５
・・・絶対値回路、７・・・関数発生回路、８　微分回
路、１１・・油温補正回路、１２・・・切換スイッチ、
１５・サーボアクチュエータ、１６・・・操作バルブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業機操作レバーの操作レバー位置を検出し、該
   検出位置に対応した操作バルブ開度指令をサーボアクチ
   ュエータに印加し、該サーボアクチュエータにより作業
   機油圧シリンダの操作バルブの開度を制御する建設機械
   の作業機制御装置において、前記操作レバー位置に基づ
   いて、少なくとも操作レバーの微操作領域でその開度変
   化率が小さい操作バルブ開度指令を発生する関数発生手
   段を設けたことを特徴とする建設機械の作業機制御装置
   。
2. （２）前記関数発生手段は、操作レバーが中立位置から
   最大位置までの移動量を１００％とすると、該移動量が
   ０〜２０％のときは０、２０％を越えると操作バルブが
   開き始める開度指令値まで直ちに上昇しその後５０％ま
   で開度変化率が小さく、５０％からは９０％で全開とな
   るように開度変化率が大きい操作バルブ開度指令を発生
   する特許請求の範囲第（１）項記載の建設機械の作業機
   制御装置。