JPS6362902A - 油圧駆動システムの制御方法 - 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） この発明は、たとえばクレーンの出荷の巻上下に用いら
れるような油圧駆動システムの制御方法に関するもので
、特に、所定の油圧アクチュエータを駆動する油圧ポン
プを複数台備えた油圧駆動システムの不感帯補償制御に
関する。

（従来の技術とその問題点） クレーンの吊荷の巻上下に用いられるような油圧駆動シ
ステムでは、負荷の状態や駆動システムの使用条件によ
って油圧アクチュエータの作動速度を変化させる必要が
生ずる。このため、油圧アクチュエータを駆動するため
の油圧ポンプの出力容置に余裕を持たせ、油圧アクチュ
エータの作動速度の変動に十分対処できるようにしてお
かねばならない。

ところが、出力容量の大きな油圧ポンプは一般に大型で
あって、その価格も高いため、移動式クレーンなどにこ
のような大容量油圧ポンプを搭載することは適当ではな
い。そこで、通常の容量を有する油圧ポンプを複数台設
け、使用する油圧ポンプの台数を変えることによって、
低速から高速までの広い範囲にわたって油圧アクチュエ
ータの駆動を行なうことができる油圧駆動システムが多
く使用されている。

しかしながら、このようなシステムにおいては、使用す
る油圧ポンプの台数を変化させた時点の付近において、
駆動制御信号に対する応答感度が著しく低下する領域（
「不感帯」）が出現してしまう。第１２図はこのような
状況を例示したグラフであり、■は１台の油圧ポンプに
よって油圧アクチュエータを駆動している領域（以下「
第１速領域」と言う。）を、また、■は２台の油圧ポン
プによって駆動を行なっている領域（以下、「第２速領
域」と言う。）を示す。

この第１２図において、駆動１ＩＩＩ御信号Ｕを０から
連続的に増加させて行くと、ある程度の遊び領域を経た
後に１台の油圧ポンプの油圧出力が増加し始め、それに
応じて油圧アクチュエータの作動速度Ｓも上昇する。そ
して、速度Ｓが１台、の油圧ポンプの容量に応じた飽和
速度Ｓ。１に達すると、第１速領域工から第２速領域■
へと移行し、２台の油圧ポンプによる駆動が始まる。

一方、油圧ポンプによる駆動を１台から２台へ変化させ
るためには、切替弁などを用いて油圧回路の接続を変更
しなければならない。そして、このような切替弁などの
動作にはある程度の遅れが生じ易い。このため、１台め
の油圧ポンプの駆動出力が飽和した後に２台めの油圧ポ
ンプからの圧油を合流させようとしても、瞬時にこのよ
うな動作を行なわせることはできず、第１２図の飽和領
域Ｒ８が比較的広い範囲にわたって接続する。

図から明らかなように、この飽和領域Ｒ８は、駆動制御
信号Ｕが変化しても油圧アクチュエータの作動速度Ｓが
変化しない不感帯Ｒ８を形成している。そして、このよ
うな不感帯Ｒ８が存在することによって油圧アクチュエ
ータの制御が不安定となり、たとえばクレーンにおける
吊荷の水平移動制御では、第１速領域Ｉと第１速ａｗＬ
ｍとの境界領域に相当する作業半径付近で制御偏差が大
きくなってしまうという問題がある。

このような問題に対しては、１台めの油圧ポンプの駆動
出力が飽和する以前に２台めの油圧ポンプの出力の切替
を徐々に開始し、１台めの油圧ポンプが飽和した直後に
２台めの油圧ポンプからの圧油が油圧アクチュエータに
供給され始めるようにするという改良も考えられる。し
かしながら、油圧駆動システムにおいては、その使用条
件（クレーンの場合には、ブーム長や掛数９作業性など
）が変化することが多い。このため、特定の条件下で上
記の調整や制御ゲインの補正などを行なっても、伯の条
件下では意図通りの動作を行なわないのが通例である。

たとえばクレーンの油圧駆動システムについて特定の条
件下で調整を行なった俊、１１）数を２倍に変更したと
きに、単に駆＃Ｉ］ａ、＋１ｔ１１信号Ｕを２倍にした
だけでは、不感帯を解消することはできないのである。

このように、従来の制御方法では、使用条件にかかわら
ず有効に不感帯を補償することはできないという問題が
あった。

（発明の目的） この発明は従来技術における上述の問題の克服を意図し
ており、複数台の油圧ポンプを備える油圧駆動システム
について、使用条件にかかわらず有効に不感帯を補償す
ることのできる制御方法を提供することを目的とする。

（目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この発明は、所定の油圧ア
クチュエータを駆動する油圧ポンプを複数台備え、使用
する油圧ポンプの台数と前記油圧ポンプの油圧出力とを
変化させることにより、前記油圧アクチュエータの作動
速度を変化させる油圧駆動システムの制御方法を対象と
して、使用する油圧ポンプの台数を変化させるに際して
、前記油圧ポンプの油圧出力を制御する制御信号の値を
所定のオフセット量だけ変化させる。

（実施例） 以下、この発明の実施例として、クレーンによる吊荷の
水平移動における巻上下油圧駆動システムの制御方法を
説明する。ただし、この説明は、このクレーンについて
の「機構的構成の概要」、「油圧駆動系の構成」、ｒ　
ａ、ＩＩ　１２ｇ装置の構成と動作」の順序で行なう。

そして、最後に、この発明の変形例に言及する。

Ａ、クレーンの機構内構　の 第１図は、この発明の一実施例によって１．ｌＪ御され
る油圧駆動システムを内蔵したクレーンの機構的構成の
概要を示す模式的外観図である。第１図において、この
クレーン１は、クレーン本体２と、このクレーン本体２
の端部に俯仰自在に取付けられたブーム３とを備えてい
る。このブーム３の先端にはブーム俯仰用ローブ４の一
端が固定されており、このブーム俯仰用ローブ４の他端
側は、クレーン本体２内に設けられたブーム俯仰用ドラ
ム５に巻回されている。したがって、このブーム俯仰用
ドラム５を回転させることによって、ブーム俯仰用ロー
１４の巻取り／繰出しが行なわれ、それによってブーム
３は矢印α、（−α）で示すように俯仰し、その先端の
高さＨが変化する。

一方、ブーム３の先端からは、巻上、下用ロー１６によ
ってフック７が垂下されている。この巻上下用ロー７６
は、クレーン本体２内に設けられた巻上下用ドラム８に
巻回されている。したがって、この巻上下用ドラム８を
回転させることによって巻上下用ローブ６の巻取り／Ｉ
Ｉ！出しが行なわれ、それによってフック７は上下方向
（図示の７方向）に４降する。そして、ブーム３の俯仰
動作とフック７の巻上下動作とを、後述する制御によっ
て同時に行なわせることにより、フック７に吊下げられ
た吊荷９は、水平面からの高さｈを維持しつつ水平方向
く図示のＸ方向）に移動する。

他方、クレーン本体２にはクレーンの動力源としてのエ
ンジンＥＧが設けられているほか、後述するｉ／Ｈ１ｌ
ｌを行なうための制御装置１０やオペレータが操作入力
を行なうための操作パネル１１も取付けられている。ま
た、ブーム３のブームフット付近には、ブーム３の水平
面からの俯仰角度θを検出するためのブーム俯仰角度検
出器１２が設けられている。このブーム俯仰角度検出器
１２としては、対地角を検出する傾斜計型のもの（たと
えば自由可動部とオイルダンパとを備えたもの）を使用
する。そして、ブーム３の先端付近に設けられて巻上下
用０−１６をガイドするアイドラシーブには、ロープ巻
取り／繰出し量検出器１３が取付けられている。このロ
ープ巻取り／１！４出し量検出器１３はロータリーエン
コーダなどによって構成されており、アイドラシーブの
回転角度から巻上下用ロー７６の巻取り／繰出し量を検
出するためのものである。

Ｂ、油圧駆動系の横１ 第２図は、上記ブーム３の俯仰やフック７の巻上下を行
なわせるための油圧駆動系の構成を示す油圧回路図であ
る。第２図において、この油圧駆動系は、エンジンＥＧ
（第２図中には図示せず）によって回転駆動される第１
と第２の主油圧ポンプ２１ａ、２１ｂを備えている。こ
のうち、第１の主油圧ポンプ２１ａからの油圧が、ブー
ム俯仰用方向制御弁２２ａを介してブーム俯仰用油圧モ
ータ２３ａに与えられている。このブーム俯仰用油圧モ
ータ２３ａは、第１図のブーム俯仰用ドラム５を回転駆
動するためのものである。また、第１と第２の主油圧ポ
ンプ２１ａ、２１ｂからのそれぞれの油圧は、第１と第
２の巻上下用方向制御弁２２ｂ、２２ｃを介して第１図
の巻上下用ドラム８を回転駆動するための巻上下用油圧
モータ２３ｂにも与えられている。

これらの制御弁２２　ａ＝２２　ｃのうち、ブーム俯仰
用制御弁２２ａのパイロット部には、ブーム上げ用電磁
比例減圧弁２６ａとブーム下げ用電磁比例減圧弁２７ａ
との、それぞれの二次側回路２４８．２５ａが接続され
ている。同様にして、巻上下用方向制御弁２２ｂ、２２
ｃのパイロット部には、巻上用電磁比例減圧弁２６ｂと
巻上用電磁比例減圧弁２７ｂとの、それぞれの二次側回
路２４ｂ、２５ｂが接続されている。

これらのうち、電磁比例減圧弁２６ａ、２７ａの−次側
は、ブーム俯仰用リモコン弁３２ａの二次側回路３０ａ
、３１ａにそれぞれ接続されている。このブーム俯仰用
リモコン弁３２ａは、図示しない一対の可変減圧弁を備
えており、ブーム操作用レバー３３ａの操作方向および
操作量に応じて、上記二次側回路３０ａまたは３１ａに
与える二次圧力を制御する機能を有する。

また、このブーム俯仰用リモコン弁３２ａの二次側回路
３０ａ、３１ａには、それぞれの二次圧力を検出するた
めのブームレバーパイロット圧力検出器３６．３７が設
けられている。そして、このブームレバーパイロット圧
力検出器３６．３７によって、ブーム操作用レバー３３
ａの操作方向と操作量とが検出され得るようになってい
る。

一方、巻上用および巻下用の電磁比例減圧弁２６ｂ、２
７ｂの一次側は、電磁切替弁２８．２９の二次側にそれ
ぞれ接続されている。そして、これらの電磁切替弁２８
．２９の一次側には、巻上下用リモコン弁３２ｂの二次
側回路３０ｂ、３１ｂのうちの対応する一方と、エンジ
ンＥＧによって駆動されるパイロット油圧ポンプ３４の
二次側回路３５とが切替自在に接続されている。巻上下
用リモコン弁３２ｂは、上記ブーム俯仰用リモコン弁３
２ａと同様に、図示しない一対の可変減圧弁を備えてお
り、巻上下用操作レバー３３ｂの操作方向および操作量
に応じて、その二次側回路３０ｂまたは３１ｂに与える
二次圧力を制御するためのものである。なお、図中、Ｃ
■はチェックバルブを示す。

このような構成を有する油圧駆動システムの水平移動時
の駆動動作の概略は次の通りひある。すなわち、第１図
の吊荷９を水平移動させる際には、まず、第１図の操作
パネル１１に設けられているモード切替スイッチ（図示
せず）を水平移動制御モードに切替える。すると、第２
図の電磁切替弁２８．２９は図の上方へと付勢され、パ
イロット油圧ポンプ３４の二次側回路３５からの油圧が
電磁比例減圧弁２５ｂ、２７ｂの一次側に与えられる。

したがって、このときには、巻上下用操作レバー３３ｂ
の操作は駆動制御と無関係になる。

そして、ブーム操作レバー３３ａをオペレータが操作す
ると、その操作方向および操作量に応じた油圧が、ブー
ム俯仰用リモコン弁３２ａから電磁比例減圧弁２６ａ、
２７ａの一次側に与えられる。

電磁比例減圧弁２６ａ、２７ａおよび２６ｂ。

２７ｂは、後述する制御系からの駆動制御信号■。

Ｕ（第２図中には図示せず）に応じて作動し、それによ
って二次側回路２４ａ、２５ａ、２４ｂ。

２５ｂ内の油圧が変化する。これらの油圧は、ブーム俯
仰用方向制御弁２２ａおよび第１と第２の巻上下用方向
制御弁２２ｂ、２２Ｃのそれぞれのパイロット部に与え
られる。

すると、ブーム俯仰用方向制御弁２２ａが徐々にブーム
上げ（またはブーム下げ）位置に切８えられ、主油圧ポ
ンプ２１ａからの圧油がブーム俯仰用油圧モータ２３ａ
に供給される。これによって、この圧油によって圧油モ
ータ２３ａが回転加速し、第１図のブーム俯仰用ドラム
５が回転する。

その結果、第１図のブーム俯仰用ロープ４の巻取りまた
は繰出しが行なわれ、ブーム３のブーム上げまたはブー
ム下げが行なわれる。

一方、第２図の巻上下用方向制御弁２２ｂ、２２Ｃのう
ち、第１の巻上下用方向制御弁２２ｂの付勢バネのバネ
定数は、第２の巻上下用方向制御弁２２Ｃの付勢バネの
バネ定数よりも小さく設定されている。このため、電磁
比例減圧弁２６ｂ。

２６ｃに加えられる制御信号Ｕが小さいときには、第１
の巻上下用方向制御弁２２ｂのみが巻上げ（または巻下
げ）位置に切替えられ、それによって主油圧ポンプ２１
ａからの圧油が巻上下用油圧モータ２３ｂに供給される
。それによってこの油圧モータ２３ｂが回転加速し、第
１図の巻上下用ドラム８が回転して、巻上下用ローブ６
の巻取りまたは繰出しが行なわれる。その結束、フック
７のフック上げまたはフック下げが行なわれる。

一方、電磁比例減圧弁２６ｂ、２６ｃに加えられる制御
信号Ｕがある程度以上大きい場合には、第１の巻上下用
方向制御弁２２ｂがフルオンとなるとともに、第２の巻
上下用方向制御弁２２ｃにおける切替えが開始される。

その結果、第１と第２の主油圧ポンプ２１ａ、２１ｂか
らの圧油が合流して巻上下用油圧モータ２３ｂに与えら
れる。

したがってこの場合には、第１図巻上下用ドラム８が高
速で回転し、吊荷９が高速で巻上げまたは巻下げされる
。ただし、このときには、後述する制御系の説明かられ
かるようにブーム３の俯仰動作も高速で行なわれる。

そして、上記ブーム３の俯仰動作とフック７の巻上下動
作との関係を、後述するυ１ｕｌｌ装置によって調整制
御することにより、吊荷９の安定な水平移動が実現され
る。

Ｃ１制御装置の構成と動作 第３図は、上記クレーンの油圧駆動制御を行なうための
制御装置の構成を示すブロック図である。

この制御系は、ブーム俯仰制御系と吊荷巻上下制御系と
を備えており、このうち、出荷巻上下υ１１１１系は、
フィードフォワード制御系とフィードバック制御系とを
有している。また、°この制御系には、この発明の特徴
に対応して、吊荷巻上下駆動系における不感帯を補償す
るための手段が設けられている。以下、これらの構成と
動作とを力説する。

（Ｃ−１）ブーム俯仰制御系 まず、ブーム俯仰制御系においては、第２図において説
明したブームレバーパイロット圧力検出器３６．３７の
検出１１１１Ｄ１を制御入力として、この入力を第３図
の乗算器４２に与える。この乗算器４２の他の入力とし
ては、ブーム俯仰抑制パターン記憶器４１に記憶されて
いたブーム俯仰抑制パターンデータＤ２　（後述する。

）が与えられている。そして、上記検出値Ｄ１とこの抑
制パターンデータＤ２とを掛合わせて得られるブーム俯
仰信号Ｄ３が、俯仰駆動シ制御信号Ｖとしてブーム俯仰
用電磁比例減圧弁４３に与えられる。ただし、このブー
ム俯仰用電磁比例減圧弁４３は、第２図に示したブーム
上げ用電磁比例減圧弁２６ａとブーム下げ用電磁比例減
圧弁２７ａとに相当する。

ブーム俯仰用電磁比例減圧弁４３にこのような俯仰駆動
制御信号■が与えられることによって、第２図のブーム
俯仰用方向制御弁２！２ａやブーム俯仰用油圧モータ２
３ａなどによって構成されている第３図のブーム俯仰駆
動系４４が、エンジンＥＧの駆動力に基いて作動する。

その結果、第２図のブーム操作用レバー３３ａの操作方
向および操作量に応じて、ブーム３の俯仰動作が開始さ
れる。

ここで、前述した第３図のブーム俯仰抑制パターンデー
タＤ２について説明しておく。吊荷９の水平移動におい
てハンチングなどが最も発生しゃすいのは水平移動を開
始した直後の期間である。

そこで、この実施例では、ブーム俯仰抑Ｒ１１パターン
データＤ２として、水平移動開始からの経過時間ｔをパ
ラメータとした第４図のようなパターンデータを与えて
おく。すると、水平移動開始時においてオペレータがブ
ーム操作用レバー３３ａを急激に操作してブームレバー
パイロット圧力検出器３６．３７の検出値Ｄ１が大きな
値となったとしても、第４図の抑制パターンデータＤ２
の立上り部分Ｒの値（〈１）がこの検出値Ｄ１に掛合わ
されることによって、ブーム俯仰信号Ｄ３は検出値Ｄ１
よりも小さな値となる。このため、第４図の立上り部分
Ｒ１に相当する期間内では、方向ｉｌｌ制御弁２２ａ、
２２ｂの切替えが徐々に行なわれるため、ブーム３の俯
仰動作はゆっくりとしたものとなり、水平移動開始時に
おけるハンチングが防止される。

そして、水平移動開始後、ある程度の時間ｔ。

（第４図）が経過した以後の定常部分Ｒ２においてはパ
ターンデータＤ２は“１″となり、ブーム操作用レバー
３３ａの操作量に応じた検出値Ｄ１がそのまま俯仰駆動
制御信号Ｖとなる。

このため、水平移動開始時にはゆっくりとしたブーム俯
仰動作によってハンチングが防止され、時間の経過に伴
ってブームの俯仰が加速されて行くとともに、定常状態
ではオペレータの意図通りのブーム俯仰動作が実現され
ることになる。

（Ｃ−２）出荷巻上王制ｍｔ系 次に、吊荷巻上下制御系について説明する。前述したよ
うに、この吊荷巻上下制御系はフィードフォワード制御
系とフィードバック制御系とを有している。このうち、
フィードフォワード制御系においては、まず、第３図の
ブームレバーパイロット圧力検出器３６．３７によって
検出された検出値Ｄ１を乗算器４５に与える。この乗算
器４５の他の入力としては、フィードフォワード立上パ
ターン記憶器４６に記憶されているフィードフォワード
立上パターンデータＤ４が与えられている。

このフィードフォワード立上パターンデータＤ４は、既
述したブーム俯仰抑制パターンＤ２と同様に、水平移動
開始時における急激な動作変化を防止するために準備さ
れたデータであって、時間ｔに対して前述した第４図の
ようなパターンを有している。そして、乗ＩＷ４５でこ
れらのデータＤ、Ｄ４を掛合わせて得られるデータＤ　
は演算器４７に与えられる。

この演算器４７には、ブーム俯仰角度検出器１２で検出
されたブーム俯仰角度θの値も入力されている。そして
、演算器４７では、後述する方法で設定されたフィード
フォワードゲインＫｆｆと上記ブーム俯仰角度θとに基
いて、 Ｋ　Ｆ　＝　Ｋ　（ｆＣＯＳθ　　　　　　　　　−（
１）の値を演算して求め、この値に、をデータＤ５に掛
合わせてフィードフォワードωＵ「を求める。

なお、上記（１）式において「ＣＯ３θ」の７アクタが
入っているのは、ブーム俯仰角度θが（θ＋八へ）へと
変化したときのブーム３の先端部分の昇降量がＣＯＳθ
に比例するため、これを補償して水平移動を寅現するた
めには、巻上下用ロー１６の巻取り／繰出し量もＣＯＳ
θに比例させねばならないことに起因する。

このようにして得られたフィードフォワードｍｕ（は加
算器４８においてフィードバック量ｕｂと加算されて巻
上下信号Ｕとなる。そして、この巻上下信号Ｕが、後述
する補償装置５６において不感帯補償を受けた復に巻上
下制御信号Ｕとなり、この信号Ｕが吊荷巻上下用電磁減
圧弁４９に減圧制御信号として与えられる。この吊荷巻
上下用電磁減圧弁４９は、第２図の巻上用電磁比例減圧
弁２６ｂおよび巻下用電磁比例域圧変２７１）に相当す
る。

そして、第２図の巻上下用方向制御弁２２ｂや巻上下用
油圧モータ２３ｂなどによって構成される第３図の吊荷
巻上下駆動系５０は、巻上下用電磁比例減圧弁４９にお
ける減圧率に基いて、第１図の巻上下用ロー７６の巻取
り／繰出しを行なわせる。

以上の部分がフィードフォワード制御系の構成と動作で
ある。

次に、フィードバック制御系について説明する。

このフィードバック制御系では、まず、第３図のローブ
巻取り／繰出し聞検出器１３によって、巻上下用ローブ
６の実際の巻取り／ｎ出し退ｌの検出を行なう。一方、
既述したブーム俯仰角度検出器１２によって検出された
ブーム俯仰角度θの値は演算器５１にも与えられている
。この演０３５１では、このブーム俯仰角度θの値に対
して、吊荷９を所定の高さｈに維持づるために要求され
る巻上下ロー７６の巻取り／繰出し闇の目標値１′を算
出式： ％式％） を用いて求める。ただし、ｌ　　はブーム３の長ｏｏｍ ざであり、θ０は水平移動開始時におけるブーム俯仰角
度である。

このようにして得られた目標’ｔｉｌ’　と、前述のよ
うにして検出された実際の巻取り／繰出しＮｌとは、減
算器５２に与えられ、この減算器５２において、これら
の偏差： Δｈ＝ｌ’　−１・・・（３） が求められる。

この偏差Δｈは演算器５３に入力され、この演算器５３
において、比例制御成分： に、Δｈ と、積分ＩＩＩ御成分成 分ＩｆΔｈｄｔ＝ＫｌΔｈ／ｓ との和が求められる。ただし、Ｓはラプラス演算子を示
す。このようにして求められたフィードバックｆｆｉ　
ｕ　ｂは、前述したように加算器４８においてフィード
フォワード吊ｕ「に加算され、これらの和Ｕに雄いて巻
上下制御が実行される。

すなわち、ここでは、ローブ巻取り／繰出し攪の目標値
ｌ′の実際値ｌとの偏差に基くフィードバック制御が行
なわれて、既述したフィードフォワードｔｉｌｌ　ｌと
このフィードバック制御との組合わせによって、ブーム
３の俯仰動作に応じた巻上下用ロー７６の巻取り／Ｉ出
しが行なわれる。それによって吊荷９の水平移動が行な
われる。

（Ｃ−３）不感帯補償 次に、この実施例における不感帯補償について説明する
。すでに説明したように、複数の油圧ポンプ２１ａ、２
１ｂを用いて巻上下用ドラム８の速度制御を行なう場合
には、巻上下駆動制御信号Ｕに対する巻上下用ドラム８
の回転速度Ｓの依存性は第５図に特性線Ｃ８で示したよ
うになる。したがって、第３図の巻上下駆動！、ＩＩ御
信号Ｕを直接に吊荷巻上下用電磁比例減圧弁４９に与え
た場合には、第１の主油圧ポンプ２１ａの容量によって
定まる飽和速度Ｓ。１に相当する速度部分に不感帯Ｒｏ
　（第５図）が生ずる。

そこで、この実施例では、使用する油圧ポンプの台数を
変化させる際に巻上下駆動υＪａｌｌ信号Ｕを所定のオ
フセット量ΔＵだけ変化させて不感帯Ｒ０の範囲を実質
的に減少させる。すなわち、巻上下駆動制御信号Ｕを順
次変化させた場合に第５図の特性ａＣ上の点Ｐ　とＰ２
との間をジャンプさせて、不感帯Ｒｏ上にとどまってい
る範囲を少なくしようとするのである。また、この実施
例では機構的な遊びなどに起因する始動部分の不感帯Ｅ
ｏについても補償を行なうようにする。この補償は、原
点Ｏと点Ｐ。どの間をジャンプさせることによって行な
う。

そこで以下では、このような補償を具体的に行なう方法
について、第６図に示したフローチャートを参照しつつ
説明する。この補億動作は、第３図の補償装置５６をマ
イクロコンピュータなどによって構成した場合の動作で
ある。また、この動作では、■補償にあたってヒステリ
シスを持たせ、かつ、■補償量に相当する上記オフセッ
ト量ΔＵを不感帯Ｒ８の幅よりも小さく設定して、「不
完全な補償」としている。このような処理を行なう理由
は後述する。

まず、第６図のステップＳ１ではフラグＦを“０″とす
る。そして、次のステップＳ２では第３図のエンジン回
転数検出器５４によってエンジンＥＧの回転数Ｎを検出
させる。そして、ステップＳ３ではこのエンジンの回転
数Ｎを表現するデータを第３図のオフセット量設定器５
５に与え、それによってオフセット量ΔＵを決定する。

これは、第７図に例示するように、エンジンＥＧの回転
数Ｎによって不感帯Ｒ６の幅が変化するため、回転数Ｎ
に応じたオフセット量ΔＵを設定するための処理である
。ただし、この第７図の縦軸は、エンジンＥＧの角回転
数Ｎにおける巻上下用ドラム８のそれぞれの回転速度最
大値５ｌａｘで規格化されたドラム回転速度を示してい
る。

この目的のために、第３図のオフセットｆｆｌ定器５５
内のメモリ（図示せず）には、エンジン回転数Ｎとオフ
セット量ΔＵとの対応関係を表現したテーブルがあらか
じめ１込まれている。第７図かられかるように、エンジ
ン回転数Ｎが高くなるほど不感帯Ｒ６の幅は狭くなるた
め、ＮとΔＵとの対応関係としては、たとえば第８図に
示すような関係が設定されている。

第６図に戻って、次のステップＳ４では、第３図の加篩
器５３から、補償前の巻上下駆動制御信号Ｕの値を取込
む。次のステップＳ５ではＦ＝０であるかどうかが判定
されるが、この時点ではＦ−〇であるためにステップＳ
６へ進み、上記巻上下駆動制御信号Ｕの値と所定のｆａ
ｕｏとの大小関係が判断される。このＵ。の値は、第５
図に示すように、特性線Ｃ０の立上り位置Ｐ。から、不
感帯Ｒ０の中の左端付近に設定された点Ｐ３までの横軸
方向の幅に相当する。後の説明かられかるように、この
値Ｕ。は巻上下駆動制御信号Ｕのジャンプ位置に関係す
る。このため、エンジン回転数Ｎに応じてＵ。の値も変
化させたいときには、第３図のオフセットｆｆ１ｌ定器
５５の中に、ＮとＵ。

どの対応テーブルを設けておけばよい。

第６図に戻って、巻上下駆動＄り御信号ＵをＯｈｌら立
上げて行く場合を考えると、当初はＵ＜Ｕ。

であるため、ステップＳ６から８７へと移り、巻上下駆
動制御信号Ｕにオフセット量ΔＵＯを加えて補ｔｉｔ後
の巻上下駆動制御信号Ｕを生成する。ただし、このオフ
セット量ΔＵＯは、第５図の原点Ｏから点Ｐｏまでの区
間幅である。したがって、第９図に示すように、Ｕ＝Ｏ
はＵ＝Δｕｏへと変換される。そして、ステップＳ７で
フラグＦを′１”とした後、ステップＳ８で上記巻上下
駆動制御信号Ｕを第３図の吊荷巻上下用電磁比例制御弁
４９へと出力する。

次の処理サイクルでは、Ｆ−１であるために、ステップ
Ｓ４から８５を経てＳ９へ至る。そして、このステップ
Ｓ９において、補償前の巻上下駆動制御信号Ｕと（Δｕ
　□　＋　Ｗ　）との値が比較される。

ただし、Ｗはあらかじめ定められたヒステリシス幅であ
る。

Ｕ＜（ΔＵ　Ｏ＋　Ｗ　）となっている期間ではステッ
プＳ１０へ移り、巻上下駆動制御信号Ｕに上記Δｕｏを
加えて巻上下駆動制御信号Ｕを生成し、これをステップ
Ｓ８で出力する。こ°れらのステップＳ４．３５．Ｓ９
．８１０．３８の処理は、Ｕ≧（ΔＵ０＋Ｗ）となるま
で繰返される。

Ｕ≧（Δｕ　□　＋　Ｗ　）となると、ステップＳ９か
らステップ８１１に移り、巻上下駆動制御信号Ｕに２種
類のオフセット量ΔＵ　、ΔＵを加えて、補償後の巻上
下駆動制御信号Ｕを生成する。そしてＦ−０とした後、
ステップＳ８で巻上下駆動制御信＠Ｕを出力する。した
がって、第９図に示すように、Ｕ＝Ｕｏ＋Ｗにおいて補
償前後の巻上下駆動制御信号ｕ、Ｕの関係にはジャンプ
が生ずる。

その後、さらに巻上下駆動制御信号Ｕが増大すると、ス
テップＳ４から８５．８６．８１２を経てＳ８へ至るよ
うになる。ステップ８１２では、ステップ８１１と同様
に、２種類のオフセット量ΔＵ　、ΔＵをＵに加えてい
る。

このため、巻上下駆動制御信号ＵがＯから増大して行く
と第９図の軌跡： Ｈｌ・Ｒ２・Ｒ３・Ｈ４ に沿って補償後の巻上下駆動制御信号Ｕの値が変化して
行くことになる。したがって、 ０≦Ｕ≦（ｕｏ＋ｗ） の区間では、実際の巻上下駆動制御信号Ｕとして、（Ｕ
＋ΔＵｏ）が与えられることになり、第５図に特性線Ｃ
で示すように、元の特性線Ｃ８のうちＰ　からＰｌまで
の区間を原点Ｏ側へΔＵｏだけシフトさせたことと等価
な処理が行なわれることになる。ただし、点Ｑ　−０２
は、点Ｐ。−Ｐ２Ｏ にそれぞれ対応している。また、第５図の点Ｐ１からＲ
２までの区間は第９図の軌跡Ｈ３におけるジャンプによ
って事実上短絡される。そして、特性線Ｃｏのうち点Ｐ
２から右側の部分については、（ΔＵ□＋ΔＵ）だけ左
側へとシフトしたことと等価になる。その結果、図示し
た特性ｌＩＣが得られる。

次に、巻上下駆動制御信号Ｕが大きな値から０に向って
減少する場合を考える。このときには、第６図のフロー
チャートを上記と同様にして追って行くとわかるように
、 Ｕ≧ｕ。

の区間では、２種類のオフセット量ΔＵ　、ΔＵが巻上
下駆動制御信号Ｕに加えられる。そして、ＬＪ　＜　ｕ
　。

となると、巻上下駆動υ制御信号Ｕにはオフセット量Δ
ＵＯのみが加算される。

このため、この場合には、第５図の特性線Ｃ８を左側へ
一様にΔＵＯだけシフトさせ、さらに、点Ｐ３よりも右
側の区間については、特性線Ｃ８上の各点について、そ
れぞれその点よりもΔＵだけ右側に位置する点が、巻上
下駆動制御信号Ｕと回転速度Ｓとの見かけ上の関係を示
す点となる。

したがって、巻上下駆動制御信号Ｕが大きな値から０に
向って減少する場合にも、見かけ上の特性線は、前述し
た特性線Ｃに一致する。

このようにして得られた特性線Ｃは、図から明らかなよ
うに、元の特性線Ｃ８のうち不感帯Ｒ６中の区間Ｒ０を
切りつめた形状をしている。そして、この処理は油圧駆
動システムの使用条件にかかわらず実行される。したが
って、不感帯Ｒ８は有効に補償され、安定な油圧系制御
を行なうことができる。

次に、ヒステリシスと不完全補償との効果について説明
する。

■ヒステリシス 第６図のフローチャートかられかるように、巻上下駆動
制御信号Ｕが増加して行くときにはＵ＝（Ｕｏ＋Ｗ）で
ジャンプが発生し、巻上下駆動制御信号Ｕが減少して行
くときにはｕ　”　ｕ　６においてジャンプが発生する
。したがって、後者の場合には、第９図の軌跡： Ｈ、Ｒ５，８６，Ｈｌ に沿って、補償前後の巻上下駆動制御信号′号ｕ、Ｕの
関係が変化し、図示したようなヒステリシスが生ずる。

もつとも、このヒステリシス発生動作は第５図の不感帯
Ｒ８中で生ずるため、外見上は、特性ＩＩＣにヒステリ
シスは現れていない。

このようなヒステリシスを持たせる理由は次の通りであ
る。すなわち、まず、ヒステリシスを持たせない場合（
Ｗ＝Ｏ）には、巻上下駆動制御信号ＵがＵ。付近で変動
したときに、制御系にオフセット量ΔＵだけのジャンプ
が頻繁に発生する。

すると、制御信号レベルの変動が激しくなり、第３図の
吊荷巻上下用電磁比例減圧弁４９の作動状態が不安定と
なる。その結果、吊荷巻上下駆動系５０の動作も不安定
となり、本来は第５図のような特性であるべき駆動応答
性が崩れてしまうという可能性がある。このため、ｕ　
”　ｕ　ｏ近傍で吊荷９のハンチングなどが生ずるとい
ったことも起り得る。

これに対して、上記のようにヒステリシスを持たせた場
合には、巻上下駆動制御信号Ｕや駆動系の動きが不安定
になることはなく、安定した制御を行なうことができる
。

■五兄皇１１ 上述した実施例では、第５図のオフセット量ΔＵの大き
さを不感帯Ｒ８の幅よりもある程度小さくしている。こ
のため、見かけ上の特性線Ｃにも若干の不感帯は残る。

一方、オフセット量ΔＵを不感帯Ｒ８の幅と同一にすれ
ば、不感帯は完全に補償できるが、この場合には次のよ
うな事態が生ずることがある。すなわち、不感帯補償を
完全に行なって第１０図（ａ）に示すような特性線Ｃ１
を得るようにした場合でも、下記のような原因によって
元の特性線Ｃ（第５図）の形状にずれが生じ、その結果
、第１速領域■と第２速領域■との接続境界に、第１０
図（ｂ）の特性線Ｃ２に例示するような、速度Ｓのジャ
ンプΔＳが生ずる可能性がある。このような事態が生ず
る原因としてはたとえば次のようなものがある。

（ａ）油圧系や駆動機−系の個体差 （ｂ）　Ｎ磁比側減圧弁やこれを駆動するための電気回
路の個体差 （Ｃ）吊荷の重囲の差異による特性変化（ｄ）エンジン
回転数の差異による特性変化（ただし、上記実施例のよ
うに回転数Ｎに応じてオフセット量ΔＵの大きさを 変化させた場合には、この影響は小さ くなる。） また、上記のようなステップ状変化ΔＳが生ずるに際し
て、電磁比例減圧弁の出力や方向制御弁のメインスプー
ルの位置変化にオーバーシュートが生じるという可能性
もある。

このように、補償を完全に行なうと制御の不安定性を招
く可能性があるが、上記実施例ではオフセット量ΔＵを
不感帯Ｒ８の帯よりもある程度小さくとっているため、
特性変動に対する余裕を持っており、第１０図（ｂ）の
ようなジャンプが生ずることはない。

このため、この実施例では好ましい不感帯補償が行なわ
れることになる。

第１１図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ、時間ｔの経過に
対する巻上上聞偏差と巻上下駆動制御信号Ｕ（電流）の
変化を、不感帯補償を行なわない従来の制御方法（破線
）と上記実施例（実線）とによって示した図である。こ
の図かられかるように、不感帯補償を行なうことによっ
て、第１速領域工から第２速領域■へ移行した付近での
偏差が顕著に減少し、安定な制御が行なわれる。

以工皇Ｊ１ 以上、この発明の実施例について説明したが、この発明
は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば次の
ような変形も可能である。

■　上記実施例では、ひとつの制御信号Ｕに基いて２つ
の主油圧ポンプ２１ａ、２１ｂの個々の油圧出力の変化
と、使用する主油圧ポンプの台数の変化との制御を行な
う場合を考えているが、個々の油圧ポンプの出力変化と
、使用する台数の切替とを別個のｉｉｌ　ｔｌｌ信号に
よってそれぞれ行なわせる場合にもこの発明は適用でき
る。

■　上記ヒステリシスや不完全補償を採用することによ
ってさらに効果は向上するが、特性変化をあまり考慮し
なくてよい油圧駆動システムにおいてはこれらを採用し
なくともよい。また、エンジン回転数（一般的には油圧
ポンプに回転動力を与える動力源の回転数）が一定のと
きなどには、回転数変化に応じてオフセット量を変化さ
せる必要はない。

■　この発明における油圧アクチュエータは直動アクチ
ュエータ（油圧シリンダなど）であってもよく、油圧ポ
ンプも複数台であれば何台であってもよい。この発明は
クレーンの油圧駆動システムのほか、種々の運搬機器や
加工線器、それに大型ロボットの油圧駆動システムなど
の広い用途に適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、油圧アクチュ
エータを駆動する油圧ポンプの台数を変化させるに際し
て、油圧ポンプの油圧出力を制御２ＩＩする制御信号の
値を所定のオフセット口だけ変化させているため、複数
台の油圧ポンプを備える油圧駆動システムについて、使
用条件にかかわらず有効に不感帯を補償することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の適用対象となるクレーン
の模式的外観図、 第２図は第１図のクレーンの油圧駆動系の油圧回路図、 第３図は実施例に用いられる制御系のブロック図、 第４図は抑制パターンデータの例を示す図、第５図は実
施例における巻上下駆動制御信号Ｕと回転速度Ｓとの特
性変化を示す図、 第６図は実施例の動作を示すフローチャート、第７図は
エンジン回転数による特性変化の説明図、 第８図はエンジン回転数とオフセット量との関係を示す
図、 第９図は巻上下駆動制御信号の補償を示すグラフ、 第１０図は不完全補償の説明図、 第１１図は実施例の効果の説明図、 第１２図は不感帯の説明図である。 １・・・クレーン、　　　２・・・クレーン本体、３・
・・ブーム、　　　　４・・・ブーム俯仰用ロープ、６
・・・巻上下用ローブ、９・・・吊荷、１２・・・ブー
ム俯仰角度検出器、 ２１ａ、２１ｂ・・・主油圧ポンプ、 ２２ａ・・・ブーム俯仰用方向制御弁、２２ｂ、２２ｃ
・・・巻上下用方向制御弁、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、
２７ｂ−・・′￥ｆ磁比例減圧弁、 ３２ａ、３２ｂ・・・リモコン弁、 ３３ａ・・・ブーム操作レバー、 ３３ｂ・・・巻上下用操作レバー、 ３６．３７・・・ ブームレバーパイロット圧力検出器、 ５４・・・エンジン回転数検出器、 ５５・・・オフセット但設定器、 ５６・・・補償装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプ
   を複数台備え、使用する油圧ポンプの台数と前記油圧ポ
   ンプの油圧出力とを変化させることにより、前記油圧ア
   クチュエータの作動速度を変化させる油圧駆動システム
   の制御方法において、使用する油圧ポンプの台数を変化
   させるに際して、前記油圧ポンプの油圧出力を制御する
   制御信号の値を所定のオフセット量だけ変化させること
   を特徴とする、油圧駆動システムの制御方法。
2. （２）前記制御信号は、前記油圧ポンプの出力変化制御
   と前記油圧ポンプの使用台数変化制御とに共通して用い
   られる制御信号であり、 前記オフセット量は前記油圧ポンプに回転動力を与える
   動力源の回転数に応じて変化する、特許請求の範囲第１
   項記載の油圧駆動システムの制御方法。
3. （３）前記油圧駆動システムは、クレーンにおいて吊荷
   を吊下げた索状体の巻上下駆動を行なうシステムである
   、特許請求の範囲第１項または第２項記載の油圧駆動シ
   ステムの制御方法。