WO2001009440A1 - Hydraulic circuit control device of construction machinery - Google Patents

Hydraulic circuit control device of construction machinery Download PDF

Info

Publication number
WO2001009440A1
WO2001009440A1 PCT/JP2000/005026 JP0005026W WO0109440A1 WO 2001009440 A1 WO2001009440 A1 WO 2001009440A1 JP 0005026 W JP0005026 W JP 0005026W WO 0109440 A1 WO0109440 A1 WO 0109440A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
command value
lever
signal
construction machine
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2000/005026
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Watanabe
Shuji Ohira
Kazuo Fujishima
Hiroshi Ogura
Masakazu Haga
Sadahisa Tomita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to US09/806,200 priority Critical patent/US6430490B1/en
Priority to EP00948253A priority patent/EP1126087B1/en
Priority to DE60043649T priority patent/DE60043649D1/de
Publication of WO2001009440A1 publication Critical patent/WO2001009440A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • E02F9/2228Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves including an electronic controller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087Control strategy, e.g. with block diagram

Definitions

  • the present invention uses a joystick device in which an operation system of a construction machine, in particular, an operation lever device generates an electric operation signal (electric signal) according to an operation amount of an operation lever, and the operation signal is used in response to the operation signal.
  • the present invention relates to a hydraulic circuit control device for construction machinery that controls a flow control valve to control the operation of an actuator.
  • a hydraulic excavator must be a machine that can operate the work equipment according to the operator's will, from work that emphasizes the amount of work such as excavation work to operations that require delicate adjustment such as leveling work. Therefore, the operating lever device is an electric joystick that generates an electric operation signal according to the operation amount, and the operation signal is processed electronically, and the signal is used to control the flow control valve.
  • Equipment is being used. The following are known as such control devices.
  • Patent No. 2509311 1 Wood machine control method for construction machinery
  • a circuit pressure rise and a fall and a pump discharge amount are controlled by operating an operating valve.
  • control is performed to prevent the cavitation that occurs when the variable pump device is operated. It also shows that a plurality of modulation valves for operation valves are prepared, and manual or automatic setting is performed according to the work state according to the operator's selection.
  • the hydraulic pump controls the discharge rate of the hydraulic pump with the operation signal to control the actuator speed, and a hydraulic circuit that regulates the maximum operation speed of the variable pump capacity mechanism.
  • the following are known control devices.
  • a closed circuit system hydraulic circuit control device that controls the speed of the actuator to the speed specified by the operating device by controlling the hydraulic pump discharge amount (position of the pump volume variable mechanism), the pump volume variable mechanism It is shown that when the operating speed is regulated to be equal to or less than the set maximum speed, the acceleration / deceleration of the factor is controlled by changing the set maximum speed according to the operation amount of the operation lever.
  • JP-B-62-39295 “Hydraulic circuit device control system”
  • the operating device operating lever
  • the set maximum speed is set higher than the maximum speed set during acceleration. Disclosure of the invention
  • the first problem is that the set value that limits the maximum operation speed (maximum change speed of the operation signal) of the operation valve (flow control valve) should be set during acceleration, deceleration, stop, and reverse lever operation. It is not set correspondingly for each case, and it is not always possible to control the operating valve at the optimum maximum change speed according to the operating condition of the construction machine.
  • the second problem is that the processing of the dead zone near the neutral position of the flow control valve during reverse lever operation is not appropriate or no processing has been performed. It can happen, or the actiyue can't move and feel breathless.
  • the third problem is that a fixed modulation pattern only regulates the maximum change speed of the operation valve regardless of the operation amount of the operation lever, so that an appropriate feeling of acceleration and deceleration can be obtained according to the operation amount. There is no point.
  • the maximum operating speed of the control valve during acceleration, deceleration and stop is set as a modulation pattern.
  • the reverse lever operation is an operation to suddenly change the operation direction of the working device, for example, when the packet is dropped, when the boom is used for soil blowing, or when danger is evacuated. A quick response is desired until the time is changed.
  • Japanese Patent Application Publication No. JP-A-07-0779 discloses a method for improving the response in the reverse lever operation described in Japanese Patent No. 2509311. Since the modulation control up to that point is turned off and the modulation control in the reverse direction is started, taking into account the delay in the operation of the actuator in response to the operation signal, the operation is not controlled at the moment the operation direction changes. And the operation direction switches. In the meantime, a large shock may occur (second problem).
  • the modulation pattern is a fixed pattern, and the maximum operation valve can be operated regardless of the operation amount of the operation lever. Since the operating speed is always limited by the modulation pattern, an appropriate feeling of acceleration and deceleration cannot be obtained according to the operation amount (third problem). For example, when returning the operation lever, if the operation is performed so that the operation valve speed is faster than the modulation pattern, regardless of how the operation lever is returned, the maximum change speed of the operation valve can be obtained with a fixed modulation pattern. As a result, the maximum change speed of the control valve cannot be adjusted.
  • the maximum operating speed of the operating valve is not set according to the operating condition of the construction machine, and the operating valve is operated at the optimum maximum changing speed according to the operating condition. Control is not possible (first problem), and appropriate acceleration and deceleration sensations cannot be obtained according to the amount of operation (third problem). No consideration has been given to reverse lever operation (second problem).
  • Japanese Patent Publication No. Sho 62-135354 and Japanese Patent Publication No. Sho 62-39295 control the discharge rate of the pump by controlling the position of the pump displacement mechanism by the instruction of the operating lever. It controls the speed of the factory and does not control the driving of the work equipment of the construction machine through the flow control valve.
  • a plurality of maximum changing speeds of the operation signal are set as a function of the operation signal.
  • the control target by the operating lever is a variable pump volume mechanism, no consideration is given to the dead zone near the neutral position of the flow control valve.
  • a first object of the present invention is to control the operation of the actuator by controlling the flow control valve with an electric operation signal, and it is possible to control the operation state during acceleration, deceleration / stop, and reverse lever operation.
  • the flow control valve can be controlled at the optimum maximum change speed
  • An object of the present invention is to provide a hydraulic circuit control device for a construction machine that enables a quick reversing operation during a sudden reverse lever operation.
  • the second object of the present invention is to appropriately perform processing for a dead zone near the neutral position of the flow control valve at the time of operating the reverse lever, so that there is little shock during sudden reverse lever operation and no delay is felt.
  • a third object of the present invention is to provide a hydraulic circuit control device for a construction machine capable of obtaining an appropriate acceleration feeling and a deceleration feeling according to the operation amount of an operation lever.
  • the present invention provides a hydraulic actuator that drives a working device, a hydraulic pump that is driven by a prime mover to generate hydraulic oil, the hydraulic actuator and the hydraulic pump.
  • a flow control valve provided between the hydraulic pumps for controlling the flow rate of the pressure oil; and an operation signal generating means for generating an electric operation signal for instructing the flow rate of the flow control valve.
  • a hydraulic circuit controller for a construction machine that calculates a control signal regulated to be equal to or less than a preset maximum change speed and controls the flow control valve by the control signal determines an operation state of the construction machine based on the operation signal.
  • An optimal maximum change rate of the control signal of the flow control valve is set in advance for each operation state of the construction machine, and based on the determination result of the first determination means, And a first calculating means for determining an optimum maximum change speed corresponding to the operation state of the construction machine, and setting the optimum maximum change speed of the control signal of the flow control valve.
  • the first determining means determines the operating condition of the construction machine
  • the first calculating means determines the optimum maximum change speed corresponding to the operating condition of the construction machine at that time based on the determination result, and
  • the change speed of the control signal for controlling the flow rate of the flow control valve is regulated to the maximum change speed or less.
  • the flow control valve can be controlled at the optimum maximum rate of change in any operating condition during operation.
  • A During acceleration / deceleration, there is little shock even if the operating lever is suddenly operated, and no delay is felt.
  • B During acceleration / deceleration operation with backlash
  • C When the operation lever is suddenly operated during the stop operation, there is little shock and no delay is felt.
  • D When the reverse lever is operated suddenly, the operation is completed. Enables quick reversal operation, and improves work efficiency and safety.
  • the present invention provides the hydraulic circuit control device according to (1), wherein it is determined whether or not the value of the control signal of the flow control valve is within a neutral range.
  • a second judging means that performs a control signal in accordance with the operation signal without performing an operation for regulating a change speed of the control signal based on the maximum change speed when the value of the control signal of the flow control valve is within a neutral range.
  • second calculation means for calculating ensures that the dead zone near the neutral position of the flow control valve when the reverse lever is operated is properly processed, and that when the reverse lever is operated suddenly, there is little shock, no delay, and at the same time no breathing near the neutral position. Operability at the time of reverse lever is greatly improved.
  • the first judging means judges from the state of the operation signal whether the operation state of the construction machine is any of acceleration, deceleration / stop, and reverse lever.
  • the first calculation means determines the optimum maximum change speed corresponding to the operation state of the construction machine at that time from the optimum maximum change speed of the control signal preset for each operation state of the acceleration, deceleration, stop, and reverse lever. I do.
  • the flow control valve can be controlled at the optimum maximum change speed in any of the operation states of acceleration, deceleration, stop, and reverse lever operation.
  • the first determination means determines the operation state of the construction machine from the operation signal and the control signal of the flow control valve previously output. I do.
  • the first determination means can determine the operation state of the construction machine including acceleration, deceleration, stop, and reverse lever operation without using a special sensor signal.
  • the present invention provides the method according to any one of (1), (3) and (4), wherein the optimum maximum change speed of the control signal of the flow control valve is provided. Is set in advance as a function of the operation signal for each operation state of the construction machine; The calculation means calculates the optimum maximum change speed from a function of an operation signal corresponding to the operation state determined by the first determination means and the operation signal at that time. As a result, the optimum maximum change speed of the control signal according to the value of the operation signal is set, and an appropriate feeling of acceleration and deceleration according to the operation amount of the operation lever can be obtained.
  • the optimum maximum change speed of the control signal of the flow control valve is the aforementioned operation signal or the previously output flow rate. It is preset for each operation state of the construction machine as a function of the control signal of the control valve, and the first arithmetic means is an operation signal corresponding to the operation state determined by the first determination means or the flow control previously output. The optimum maximum change speed is calculated from the function of the valve control signal and the operation signal at that time or the previously output flow control valve control signal.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a hydraulic circuit control device for a construction machine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control calculation performed by the control unit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the valve command value Y calculated by the control unit and the flow rate Q of hydraulic oil flowing through the flow control valve controlled by the valve command value.
  • FIG. 5 is a flowchart showing details of the “neutral dead zone valve command value calculation process” of the control calculation shown in the flowchart of FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing details of the “drive range valve command value calculation process” of the control calculations shown in the flowchart of FIG.
  • FIG. 7 is (a) a characteristic diagram of a function for obtaining the maximum set distance during acceleration, and (b) is another example of the characteristic diagram.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram of a function for obtaining the maximum set distance at the time of deceleration / stop.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram of a function for obtaining the maximum set distance at the time of the reverse lever.
  • FIG. 10 is a time chart showing an example of the operation at the time of acceleration. (A) shows a case where the operation lever is operated suddenly, and (b) shows a case where the operation lever is operated slowly.
  • FIG. 11 is a time chart showing an example of the operation at the time of deceleration and stop.
  • FIG. 12 is a time chart showing an example of the operation at the time of the reverse lever.
  • FIG. 13 is a diagram showing the control calculation shown in the flowcharts of FIGS. 3, 5, and 6 by a functional block.
  • FIG. 14 is a flowchart showing details of “drive range valve command value calculation processing” in the hydraulic circuit control device for construction machinery according to the second embodiment of the present invention, similar to FIG.
  • FIG. 15 is a characteristic diagram of a function for obtaining the maximum set distance at the time of deceleration / stop according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a time chart showing an example of the operation at the time of deceleration / stop in the second embodiment.
  • FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a hydraulic circuit control device of a hydraulic shovel, which is a typical example of a construction machine.
  • FIG. 1 shows a partial hydraulic circuit control device related to a hydraulic cylinder that drives an arm of a hydraulic shovel for simplification of description.
  • the hydraulic circuit control device of the present embodiment controls a hydraulic pump 1, an actuator 2 such as a hydraulic cylinder, and a flow direction and a flow rate of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 into the hydraulic cylinder.
  • An operation that has a flow control valve 3, a proportional solenoid valve 3a, 3b for driving the flow control valve 3, and an operation lever 4a, and outputs an electric operation signal for instructing the flow rate of the flow control valve 3.
  • a control unit 5 that outputs a drive signal to the solenoid valves 3 a and 3 b according to the operation signal of the lever device 4 and the operation lever device 4 to drive the flow control valve 3. It is composed of Although FIG. 1 shows that the actuator 2 is a hydraulic cylinder that drives the arm 6a during the operation of the hydraulic shovel 6, the actuator 2 may be an actuator that drives another operation device.
  • Fig. 2 shows the configuration of the control unit 5.
  • the control unit 5 stores a program for instructing a control procedure of the entire control unit 5, a ROM memory 54, which controls the entire control unit in accordance with a program stored in the ROM memory 54.
  • Multiplexer (MPX) 51 that switches and outputs the signal output from 4 and AZD converter 52 that converts the signal input to multiplexer 51 into a digital signal, temporarily stores numerical values during control calculation, etc.
  • the DAM converter 55 which converts the digital command value from the CPU 53 into an analog signal and outputs it, amplifies the signal output from the DZA converter 56, and amplifies the signal output from the proportional solenoid valves 3a and 3b. It consists of amplifiers 57a and 57b that output drive signals.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control procedure (program) of the CPU 53 stored in the ROM 54 of the control unit 5.
  • control procedure program
  • an operation signal (hereinafter, appropriately referred to as a lever signal) of the operation lever device 4 is read via the A / D converter 52 and temporarily stored in the RAM 55.
  • the read lever signal 0 is converted into the lever command value X.
  • the previously output valve command value Y-1 which is the currently output command value is used, and this valve command value Y-1 does not include the boundary values ⁇ on both sides of the neutral region.
  • valve command value Y-l calculated twice is the valve command value calculated in the calculation process one cycle before the flowchart shown in FIG. 3, and the drive signal of this valve command value Y- The spool position is controlled by this valve command value Y-1.
  • Fig. 4 shows an example of the relationship between the valve command value Y and the pressure oil flow rate Q flowing through the flow control valve 3.
  • the flow rate Q of the flow control valve 3 is 0 within the neutral range (soil ⁇ ) of the valve command value Y. Beyond the neutral range, the flow rate Q increases as the absolute value of the valve command value ⁇ increases.
  • the relationship between the valve command value ⁇ and the flow rate q in Fig. 4 shows a general relationship, and there is an optimal relationship for each of the target factories. In addition, different characteristics may be given depending on the operation direction.
  • block 400 since the valve command value Y-1 (current operation command value) calculated previously in block 300 (see Fig. 3) is determined to be in the neutral range, the valve command in the neutral range is determined. Performs an operation on the value Y.
  • the lever command value X (current lever operation command value) is within the range of soil ⁇ including the boundary value soil ⁇ on both sides of the neutral region (hereinafter, “neutral region (soil ⁇ ) ”)), That is, one ⁇ ⁇ ⁇ one.
  • the semi-IJ constant is Yes
  • the valve command value Y-1 current operation command value
  • the lever command value X current lever operation command value
  • the flow proceeds to block 4300.
  • the valve command value ⁇ is used as the lever command value X.
  • the valve command value ⁇ -1 current operation command value
  • the lever command value X current operation command value
  • valve command value ⁇ is used as the lever command value X as it is.
  • lever command value X has exceeded the neutral range (soil ⁇ )
  • the flow proceeds to block 420.
  • the sign of the lever command value X that is, the direction in which the operating lever 4a is operated is determined.
  • lever command value X is 0 or more
  • go to block 450 and set valve command value Y .
  • X is determined to be the (1) side, go to block 440.
  • Block 400 is completed as described above, and the process proceeds to block 700.
  • valve command value Y-1 current operation command value
  • the process proceeds to block 521.
  • the current operation direction of the actuator is determined by the sign of the previously calculated valve command value Y-1 (current operation command value). If it is determined that the previously calculated valve command value Y-1 is (+) (Y-1 ⁇ 0), the processing moves to block 5 23.
  • the operation direction of the operation lever 4a is determined based on whether or not the lever command value X is on the (+) side from the neutral range (X ⁇ —H). If it is determined that the lever command value X is on the (+) side, the processing moves to block 531.
  • Block 5 3 1 calculates the maximum set speed ⁇ during deceleration and stop.
  • is a function of the lever command value X
  • another method such as a method of storing the function expression and substituting the lever command value X for calculation may be used.
  • the relationship between the lever command value X and the maximum set speed ⁇ is, as shown in Fig. 8, the absolute value of the lever command value X, that is, the lever operation amount decreases, and as the lever approaches the neutral range, the maximum set speed ⁇ Y
  • the relationship where the absolute value is large is preferable for operational feeling.
  • this relationship may be a relationship in which ⁇ gradually increases as IXI decreases.
  • the minimum value of the maximum set speed ⁇ Ymin2 is set to be smaller than the minimum value of the maximum set speed during acceleration ⁇ Yminl in order to make it possible to stop quickly when stopping.
  • ⁇ Ymim2 ⁇ A Yminl is preferable.
  • the relationship between the lever command value X and the maximum set speed ⁇ Y at this time is preferably a constant large maximum set speed ⁇ regardless of the value of the lever command value X, as shown in FIG. However, this relationship may be such that ⁇ changes gradually or stepwise according to the value of X.
  • the minimum value of the maximum set speed ⁇ Ymin3 at this time is ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 3 less than the minimum value of the maximum set speed at deceleration and stop ⁇ Ymin2 so that the operation direction can be reversed with good response by the reverse lever operation.
  • it is Ymin2.
  • the processing moves to block 522.
  • the operation direction of the operation lever 4a is determined based on whether the lever command value X is on the (1) side from the neutral range (X ⁇ a). If it is determined that the lever command value X is on the (1) side, the processing moves to block 533.
  • the maximum set speed ⁇ during deceleration and stop is calculated.
  • the absolute value of the lever command value X that is, the lever operation amount is reduced, and
  • the relationship in which the absolute value of the maximum set speed ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ increases as approaching the range is preferable in terms of operation feeling.
  • this relationship does not need to be a function in which the sign of fmax21 is reversed, and may be an optimal relationship in terms of operational feeling.
  • the maximum value of the maximum set speed ⁇ Ymax2 is set to ⁇ Ymax2> ⁇ Ymaxl with respect to the maximum value of the maximum set speed during acceleration ⁇ Ymax1 so that the vehicle can be stopped quickly when stopping. Is preferred.
  • this function does not need to be a function with the sign of f max31 reversed, and may be the best function in terms of operation feeling. Further, the relationship may be such that ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ changes gradually or stepwise according to the value of X.
  • the calculation method may be either tabulation or calculation. In this case, the maximum value of the maximum set speed ⁇ Ymax3 is larger than the maximum value AYmax2 of the maximum set speed at the time of deceleration and stop so that the operation direction can be reversed with good response by the reverse lever operation. A Ymax2 is preferred.
  • the valve command value Y is calculated using the change speed ⁇ or the maximum set speed ⁇ X of the lever command value X obtained earlier.
  • the lever command value change speed ⁇ is compared with the maximum set speed ⁇ .
  • I ⁇ Y I ⁇ I ⁇ I it is determined that the lever operation is not steep, and the process proceeds to block 541.
  • the valve command value Y is set to the lever command value X.
  • valve command value ⁇ ⁇ is converted into a valve drive signal for the electromagnetic proportional valves 3a and 3b and output to control the flow control valve 3.
  • FIGS. 10 (a) and (b) show time charts when the operation lever 4a is operated from the neutral state to the (+) side.
  • the solid line is the signal of the operation lever 4a (lever Command value X), and a one-point line indicates the valve command value Y by this control calculation.
  • the lever command value X is in the neutral range (one ⁇ )
  • the valve command value Y-1 is neutral.
  • the valve command value Y lever command value by the block 430 processing of the previous block 400 “Neutral dead zone valve command value calculation processing”
  • the state of X is maintained.
  • FIG. 10 (a) shows the case where the operating lever 4a is suddenly operated, that is, the case of
  • the processing of the block 542 in the block 500 is performed, and the valve command value Y increases according to the value of ⁇ ⁇ after the time t1, as indicated by the one-dot chain line. Even if operated, the rate of change of the valve command value is suppressed to ⁇ Y or less, and the actuator 2 can be started (accelerated) at a speed with no shock and no delay.
  • is a function of the lever command value X
  • an optimum maximum change speed is set according to the lever command value X (operation signal value), and an appropriate maximum change speed is set according to the operation amount of the operation lever 4 a.
  • a feeling of acceleration is obtained
  • the valve command value Y-1 is in the neutral range, the regulation based on the maximum change speed is not performed, so that the delay in the rise of the valve passing flow rate relative to the lever command value X can be eliminated.
  • FIG. 10 (b) shows a case where the operation lever 4a is operated gently.
  • the change speed ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of the lever signal due to the lever operation is smaller than the maximum set speed ⁇ (I ⁇ YI ⁇ I ⁇ I)
  • the processing of the block 541 in the block 500 is performed.
  • the valve command value Y matches the lever command value X. Therefore, it is possible to start (accelerate) the actuator 2 with a feeling of acceleration desired by the operator. Return the operation lever 4a from the maximum operation position to the neutral position suddenly as shown in Fig. 11 and —Indicates a case where you try to stop evening.
  • Fig. 12 shows a case where the operating lever 4a is suddenly operated from the maximum value on the (+) side to the minimum value on the (1) side (the absolute value is maximum) from time t ⁇ to t2.
  • the change of the valve command value Y is regulated by the maximum set speed ⁇ according to the above, and the processing of the block 542 in the block 500 reduces the valve command value ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ according to the value of ⁇ .
  • the reverse lever state is an operation when the operating direction of the working device needs to be suddenly changed, for example, when the packet is muddy, the boom is used to beat the earth, or danger avoidance is performed.
  • a quick response is desired before changing direction. After the operation direction and the working direction of the work equipment match, it is desirable to have characteristics that are not slow and have no shock as in normal work.
  • the minimum value ⁇ Ymin3 of the maximum set speed ⁇ Y at this time is ⁇ Ymim3 ⁇ Ymin2 compared to the minimum value ⁇ Ymin2 of the maximum set speed at the time of deceleration and stop. Can be inverted.
  • FIG. 13 is a functional block diagram showing the control calculation of the control unit 5.
  • the “lever command value calculation” of the block 900 corresponds to the blocks 100 and 200 in FIG.
  • the block 910 indicated by a dashed line corresponds to the block 300 in FIG. 3, and is constituted by the “neutral dead zone determination” of the block 9110a and the processing switching switch 810b.
  • the “neutral dead zone valve command value calculation” of the lock 911 corresponds to the block 400 in FIG.
  • Block 9 12 of the one-dot chain line corresponds to block 500 in FIG. 3, and “Lever command value change speed calculation” of block 9 20 in that corresponds to block 5 10 in FIG.
  • the “operation status judgment” of block 9 21 corresponds to the block 5 0 to 5 2 3 in FIG.
  • the “valve command maximum setting speed calculation” of block 9 22 corresponds to the block 5 3 in FIG. 0 to 5334
  • the block command change speed judgment of block 923 corresponds to block 540 in Fig. 6
  • the drive range valve command value calculation of block 924 correspond to blocks 5 4 1 and 5 4 2 in 6.
  • the “valve command value storage” of the block 940 corresponds to the block 700 in FIG. 3
  • the block 950 corresponds to the block 800 in FIG.
  • Block 9 21 in FIG. 13 corresponds to first determination means for determining the operation state of the construction machine based on the operation signal
  • block 9 22 corresponds to the flow control for each operation state of the construction machine.
  • the optimum maximum change speed of the valve control signal is set in advance, and based on the judgment result of the first judgment means, the optimum maximum change speed corresponding to the operation state of the construction machine at that time is determined.
  • the first calculating means is set to the maximum change speed of the control signal.
  • a block 910 (block 910a and a process switching switch 910b) in FIG. 13 is a second determining means for determining whether the value of the control signal of the flow control valve is within the neutral range.
  • the block 911 does not perform the operation for regulating the change speed of the control signal based on the maximum change speed, and the operation signal
  • a second calculating means for calculating a control signal according to the following.
  • the operation of the actuator 2 is controlled by controlling the flow control valve 3 with an electric operation signal, and the acceleration control, deceleration / stop, and reverse lever operation are performed.
  • the flow control valve 3 can be controlled at the optimum maximum change speed
  • FIG. 14 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment is obtained by replacing the block 500 in FIG. 3 of the first embodiment with a block 500B shown in FIG. In the figure, components that perform the same functions as the sub-blocks shown in detail of the block 500 in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
  • blocks 531 B and 533 B have different functions from the blocks 531 and 533 in FIG.
  • Blocks 53 1 B and 533 B are the “deceleration / stop maximum set speed calculation” blocks that are executed when the operation state is deceleration or stop.
  • the absolute value of the maximum set speed I ⁇ I force is set to a smaller value as the previous value Y-1 of the valve command value returns to neutral.
  • Figure 16 shows the actual operation using this function.
  • the valve command value Y changes at a slower rate as it returns to the neutral range.
  • the work equipment reduces the shock just before stopping. As the speed is slow, and the initial speed is high, stop without any delay.
  • the operation of the actuator is controlled by controlling the flow control valve with an electrical operation signal. Since the operation state is determined and the optimum maximum set speed is calculated, the acceleration and deceleration are performed.
  • the flow control valve can be controlled at the optimum maximum change speed regardless of the operating condition, either when stopped or when the reverse lever is operated.
  • the optimum maximum change speed is set according to the value of the operation signal, an appropriate feeling of acceleration and deceleration can be obtained according to the operation amount of the operation lever.
  • the present invention it is possible to perform an operation without any shock and no delay before and after the reversal of the operation speed at the time of the reverse lever, and at the same time, no breathing near the neutral position. Further, according to the present invention, since the optimum maximum change speed is set according to the value of the operation signal and the control signal output last time, an appropriate acceleration feeling and a deceleration feeling according to the operation amount of the operation lever can be obtained.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

明細書 建設機械の油圧回路制御装置 技術分野
本発明は、 建設機械の操作系、 特に操作レバー装置が、 操作レバーの操作量に 応じた電気的な操作信号 (電気信号) を発生する形式のジョイスティック装置を 用いており、 かつその操作信号で流量制御弁を制御しァクチユエ一夕の動作を制 御する建設機械の油圧回路制御装置に関する。 背景技術
近年の建設機械、 特に油圧ショベルのようにその利便性から種々の作業で用い られる機械では、 多種多様な使われ方に対応するために操作性が重視される傾向 にある。 つまり、 油圧ショベルでは掘削作業のような作業量を重視する作業から、 整地作業のように微妙な調整を必要とする操作までオペレータの意志通りに作業 装置を操作できる機械でなくてはならない。 そのため、 操作レバー装置を操作量 に応じた電気的な操作信号を発生する電気ジョィスティックとし、 その操作信号 を電気的に処理し、 その信号で流量制御弁の制御を行う形式の油圧回路制御装置 が用いられつつある。 このような制御装置として公知のものに、 次のようなもの がある。
( 1 ) 特許第 2 5 0 9 3 1 1号公報 「建設機械の作業機制御方法」
電気レバ一の操作によりコントローラを介して作動する油圧コントロールバル ブ (操作弁) 及びポンプ可変装置を備えた建設機械の作業機制御方法において、 操作弁の操作による回路圧の昇降及びポンプ吐出量の増減について作動時間に伴 う昇降及び増減の比率が多段階に順次変化するものとなるように、 操作弁の最大 動作速度 (操作信号の最大変化速度) を制限するモジュレーションパターンを設 定し、 回路圧が作動時間に伴って一定の比率で昇降する場合、 モジュレーション パターン以上に早く動かないように操作弁及びポンプ可変装置を作動させ、 操作 弁及びポンプ可変装置の作動時に生じるショックを吸収するモジユレ一ション制 御を行い、 更にポンプ可変装置の作動時に生じるキヤビテ一ションを防止するよ うにしたものが示されている。 また、 操作弁のモジュレーションパ夕一ンを複数 用意し、 オペレータの選択によって作業状態に応じてマニアル又は自動設定する ことが示されている。
( 2 ) 特公平 7— 1 0 7 2 7 9号公報 「建設機械の作業機制御方法」 上記 (1 ) のモジュレーション制御において、 電気レバーの操作信号が一方向 側の操作位置から一連操作として中立位置である不感帯ゾーンを越えて逆方向側 に移った時点で、 それまでのモジュレーションパターンを解除し、 逆方向側のモ ジュレーションパターンを作用させるようにし、 逆レバー操作の操作感覚と作業 機動作を合わせるようにすることが示されている。
( 3 ) 特開平 1 0— 3 7 2 4 7号公報 「操作制御装置及び操作制御方法」 建設機械の作業機の駆動を流量制御弁を介して制御する油圧回路制御装置にお いて、 流量制御弁の操作信号の最大変化速度を設定値以下に規制すること、 及び その設定値を操作レバ一の操作量に応じて変化させて制御することが示されてい る。
また、 操作信号で流量制御弁の制御を行うのでなく、 操作信号で油圧ポンプの 吐出量を制御してァクチユエ一夕速度を制御するもので、 ポンプ容量可変機構の 最大動作速度を規制する油圧回路制御装置として公知のものに、 次のようなもの がある。
( 4 ) 特公昭 6 2 - 1 3 5 4 2号公報 「油圧回路の制御装置」
ァクチユエ一夕の速度を油圧ポンプ吐出量 (ポンプ容積可変機構の位置) を制 御することで操作装置により指示される速度に制御する閉回路システムの油圧回 路制御装置において、 ポンプ容積可変機構の動作速度を設定最大速度以下に規制 するとき、 その設定最大速度を操作レバ一の操作量に応じて変化させことでァク チユエ一夕の加減速度を制御することが示されている。
( 5 ) 特公昭 6 2 - 3 9 2 9 5号公報 「油圧回路装置の制御システム」 上記 (4 ) の制御装置において、 操作装置 (操作レバー) が停止または逆方向 への駆動を指令していることを検知し、 加速時の設定最大速度より大きい設定最 大速度を設定することが示されている。 発明の開示
しかしながら、 上記従来技術には次のような問題がある。
まず、 第 1の問題点は、 操作弁 (流量制御弁) の最大動作速度 (操作信号の最 大変化速度) を制限する設定値が、 加速時、 減速,停止時、 逆レバー操作時のぞ れぞれに対応して設定されておらず、 必ずしも建設機械の操作状況に応じた最適 の最大変化速度で操作弁を制御できないことである。
第 2の問題点は、 逆レバー操作時における流量制御弁の中立付近の不感帯に対 する処理が適切でないか、 何等の処理がなされておらず、 急な逆レバー操作時に、 中立付近でショックを生じたり、 ァクチユエ一夕が動かず息付きを感じてしまう ことである。
第 3の問題点は、 操作レバーの操作量に係わらず定形のモジュレーションパ夕 ーンに操作弁の最大変化速度を規制するだけなので、 操作量に応じた適切な加速 感、 減速感が得られない点である。
つまり、 特許第 2 5 0 9 3 1 1号公報及び特公平 7 - 1 0 7 2 7 9号公報では、 加速時と減速 ·停止時の操作弁の最大動作速度がモジュレーションパターンとし て設定されており、 逆レバー操作時には減速 ·停止時のモジュレーションパター ンで操作弁の最大動作速度を制限する構成となっている。 しかし、 逆レバー操作 は、 例えばパケットの泥落とし、 ブームを使用した土羽打ち作業あるいは危険回 避等のように作業装置の動作方向を急に変えたいときの操作であり、 作業装置の 動作方向を変えるまでは早い応答が望まれる。 このため、 減速 .停止時のモジュ レーションパターンで操作弁の最大動作速度を制限すると、 逆レバー操作に対す る最適の最大変化速度とは言えず、 作業装置の動作方向を応答良く変えることが できない (第 1の問題点) 。
また、 特公平 7— 1 0 7 2 7 9号公報では、 特許第 2 5 0 9 3 1 1号公報での 逆レバー操作での応答性を改善するため、 操作信号が逆方向を示した瞬間にそれ までのモジユレーション制御を切り、 逆方向のモジュレーション制御を開始する ようにしたので、 操作信号に対するァクチユエ一夕の動作遅れを考慮すると操作 方向が変化した瞬間にァクチユエ一夕は無制御状態になり、 動作方向が切り替わ るまでの間に大きなショックを発生する可能性がある (第 2の問題点) 。
更に、 特許第 2 5 0 9 3 1 1号公報及び特公平 7— 1 0 7 2 7 9号公報ではモ ジユレ一シヨンパターンは定形であり、 操作レバ一の操作量に係わらず操作弁の 最大動作速度は必ずそのモジユレ一ションパターンに制限されるため、 操作量に 応じた適切な加速感、 減速感が得られない (第 3の問題点) 。 例えば、 操作レバ 一を戻す場合、 モジユレーションパターンより速い操作弁速度となるよう操作す ると、 操作レバーの戻し方に係わらず定形のモジュレ一ションパ夕一ンで操作弁 の最大変化速度が決まり、 操作弁の最大変化速度を調整することができない。 特開平 1 0— 3 7 2 4 7号公報では、 建設機械の操作状況に応じて操作弁の最 大動作速度を設定しておらず、 操作状況に応じた最適の最大変化速度で操作弁を 制御できないし (第 1の問題点) 、 操作量に応じた適切な加速感、 減速感も得ら れない (第 3の問題点) 。 また、 逆レバー操作に対する配慮はなされていない (第 2の問題点) 。
特公昭 6 2— 1 3 5 4 2号公報及び特公昭 6 2 - 3 9 2 9 5号公報は、 操作レ バーの指示でポンプ容積可変機構の位置を制御することでポンプ吐出量を制御し、 ァクチユエ一夕の速度を制御するものであり、 建設機械の作業機の駆動を流量制 御弁を介して制御するものではない。 また、 特公昭 6 2 - 3 9 2 9 5号公報のシ ステムでは、 操作信号の最大変化速度を操作信号の関数として複数個設定してい る。 しかし、 操作レバーによる制御対象がポンプ容積可変機構であるため、 流量 制御弁の中立付近の不感帯に対する考慮がなされていない。 このため、 その構成 を流量制御弁を介してァクチユエ一夕の速度を制御する油圧回路制御装置に適用 した場合は、 流量制御弁が中立付近の不感帯にあるときそのまま操作信号の最大 変化速度を規制してしまい、 その間ァクチユエ一夕が動かない領域ができてしま い息付きを感じてしまう (第 2の問題点) 。
本発明の第 1の目的は、 電気的な操作信号で流量制御弁を制御しァクチユエ一 夕の動作を制御するもので、 加速時、 減速 ·停止時、 逆レバ一操作時のいずれの 操作状況にあっても、 最適の最大変化速度で流量制御弁を制御でき、
( a ) 加減速時は、 操作レバーを急操作してもショックが少なく、 遅れを感じ ず; ( b ) 緩やかな加減速操作時はオペレー夕の意志通りに動き;
( c ) 停止操作時には操作レバーを急操作してもショックが少なく、 遅れを感 じない動作となり ;かつ;
( d ) 急な逆レバー操作時にはァクチユエ一夕の素早い反転動作を可能とする 建設機械の油圧回路制御装置を提供することである。
本発明の第 2の目的は、 上記に加え、 逆レバー操作時における流量制御弁の中 立付近の不感帯に対する処理を適切に行うことにより、 急な逆レバー操作時にシ ョック少なく、 遅れを感じず、 同時に中立付近での息付きを感じない建設機械の 油圧回路制御装置を提供することである。
本発明の第 3の目的は、 操作レバーの操作量に応じた適切な加速感、 減速感が 得られる建設機械の油圧回路制御装置を提供することである。
( 1 ) 上記第 1の目的を達成するために、 本発明は、 作業装置を駆動する油圧ァ クチユエ一夕と、 原動機により駆動され圧油を発生する油圧ポンプと、 前記油圧 ァクチユエ一夕と前記油圧ポンプ間に備えられ圧油の流量を制御する流量制御弁 と、 前記流量制御弁の流量を指示する電気的な操作信号を発生する操作信号発生 手段とを備え、 前記操作信号の変化速度を予め設定した最大変化速度以下に規制 した制御信号を演算し、 その制御信号によって前記流量制御弁を制御する建設機 械の油圧回路制御装置において、 前記操作信号に基づき建設機械の操作状況を判 定する第 1判定手段と、 建設機械の操作状況毎に前記流量制御弁の制御信号の最 適の最大変化速度が予め設定されており、 前記第 1判定手段の判定結果に基づき、 そのときの建設機械の操作状況に対応する最適の最大変化速度を決定し、 前記流 量制御弁の制御信号の最大変化速度とする第 1演算手段とを備えるものとする。 このように第 1判定手段で建設機械の操作状況を判定し、 第 1演算手段でその 判定結果に基づき、 そのときの建設機械の操作状況に対応する最適の最大変化速 度を決定し、 流量制御弁の制御信号の最大変化速度とすることにより、 流量制御 弁の流量を制御する制御信号の変化速度はその最大変化速度以下に規制されるの で、 加速時、 減速 ·停止時、 逆レバー操作時のいずれの操作状況にあっても、 最 適の最大変化速度で流量制御弁を制御でき、 (a ) 加減速時は、 操作レバーを急 操作してもショックが少なく、 遅れを感じず、 (b ) ユックりした加減速操作時 はォペレ一夕の意志通りに動き、 (C ) 停止操作時に操作レバーを急操作しても ショックが少なく、 遅れを感じない動作となり、 かつ (d ) 急な逆レバー操作時 にはァクチユエ一夕の素早い反転動作を可能とし、 作業能率及び安全性が向上す る。
( 2 ) また、 上記第 2の目的を達成するために、 本発明は、 上記 (1 ) の油圧回 路制御装置において、 前記流量制御弁の制御信号の値が中立域内にあるかどうか を判定する第 2判定手段と、 前記流量制御弁の制御信号の値が中立域内にあると きは前記最大変化速度による制御信号の変化速度を規制する演算を行わず、 前記 操作信号に従つた制御信号を演算する第 2演算手段とを更に備えるものとする。 これにより逆レバー操作時における流量制御弁の中立付近の不感帯に対する処 理が適切に行われ、 急な逆レバー操作時にショック少なく、 遅れを感じず、 同時 に中立付近での息付きを感じない操作が可能となり、 逆レバー時の操作性が大幅 に向上する。
( 3 ) 上記 '(1 ) において、 好ましくは、 前記第 1判定手段は、 前記操作信号の 状態から建設機械の操作状況が加速、 減速 ·停止、 逆レバーのいずれにあるかを 判定し、 前記第 1演算手段は、 加速、 減速 ·停止、 逆レバーの操作状況毎に予め 設定した制御信号の最適の最大変化速度からそのときの建設機械の操作状況に対 応する最適の最大変化速度を決定する。
これにより上記 (1 ) で述べたように、 加速時、 減速 .停止時、 逆レバー操作 時のいずれの操作状況にあっても、 最適の最大変化速度で流量制御弁を制御でき る。
( 4 ) また、 上記 (1 ) 又は (3 ) において、 好ましくは、 前記第 1判定手段は、 前記操作信号と前回出力した流量制御弁の制御信号とから建設機械の操作状態を 判定するものとする。
これにより第 1判定手段は、 特別なセンサ信号を用いずに、 加速時、 減速 '停 止時、 逆レバー操作を含めた建設機械の操作状況を判定することができる。
( 5 ) 更に、 上記第 3の目的を達成するために、 本発明は、 上記 (1 ) 、 (3 ) 、 ( 4 ) のいずれかにおいて、 前記流量制御弁の制御信号の最適の最大変化速度は、 前記操作信号の関数として建設機械の操作状況毎に予め設定してあり、 前記第 1 演算手段は、 前記第 1判定手段の判定した操作状況に対応する操作信号の関数と そのときの操作信号とから前記最適の最大変化速度を演算するものとする。 これにより操作信号の値に応じた制御信号の最適の最大変化速度が設定され、 操作レバーの操作量に応じた適切な加速感、 減速感が得られる。
( 6 ) また、 上記 (1 ) 、 (3 ) 、 (4 ) のいずれかにおいて、 好ましくは、 前 記流量制御弁の制御信号の最適の最大変化速度は、 前記操作信号あるいは前回出 力した流量制御弁の制御信号の関数として建設機械の操作状況毎に予め設定して あり、 前記第 1演算手段は、 前記第 1判定手段の判定した操作状況に対応する操 作信号あるいは前回出力した流量制御弁の制御信号の関数とそのときの操作信号 あるいは前回出力した流量制御弁の制御信号とから前記最適の最大変化速度を演 算する。
これにより操作信号の値と前回出力した制御信号に応じた制御信号の最適の最 大変化速度が設定され、 操作レバーの操作量に応じた適切な加速感、 減速感が得 られる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施形態による建設機械の油圧回路制御装置の全体構 成を示す図である。
図 2は、 図 1に示した制御ュニッ卜の構成を示すブロック図である。
図 3は、 図 1に示した制御ュニッ卜でなされる制御演算を示すフローチャート である。
図 4は、 制御ュニッ卜で演算されるバルブ指令値 Yとこのバルブ指令値により 制御される流量制御弁を流れる圧油流量 Qの関係を示す特性図である。
図 5は、 図 3にフローチヤ一卜で示した制御演算のうちの 「中立不感帯域バル ブ指令値演算処理」 の詳細を示すフローチャートである。
図 6は、 図 3にフローチヤ一卜で示した制御演算のうちの 「駆動域バルブ指令 値演算処理」 の詳細を示すフローチャートである。
図 7は、 (a ) 加速時の最大設定遠度を求める関数の特性図であり、 (b ) は 同特性図の他の例である。 図 8は、 減速 ·停止時の最大設定遠度を求める関数の特性図である。
図 9は、 逆レバー時の最大設定遠度を求める関数の特性図である。
図 1 0は、 加速時の動作の一例を示すタイムチャートであり、 (a ) は操作レ バーを急に操作した場合であり、 (b ) は操作レバ一を緩やかに操作した場合で ある。
図 1 1は、 減速 ·停止時の動作の一例を示すタイムチャートである。
図 1 2は、 逆レバー時の動作の一例を示すタイムチャートである。
図 1 3は、 図 3、 図 5及び図 6にフローチャートで示した制御演算を機能プロ ックで示す図である。
図 1 4は、 本発明の第 2の実施形態による建設機械の油圧回路制御装置におけ る図 6と同様な 「駆動域バルブ指令値演算処理」 の詳細を示すフローチャートで ある。
図 1 5は、 第 2の実施形態における減速 ·停止時の最大設定遠度を求める関数 の特性図である。
図 1 6は、 第 2の実施形態における減速 ·停止時の動作の一例を示すタイムチ ヤー卜である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図 1は本発明を建設機械の代表例である油圧ショベルの油圧回路制御装置に適 用した場合の一実施形態である。 ただし、 図 1では説明の簡略化のため、 油圧シ ョベルのアームを駆動する油圧シリンダに関連する部分的な油圧回路制御装置を 示す。
図 1において、 本実施形態の油圧回路制御装置は、 油圧ポンプ 1と、 油圧シリ ンダ等のァクチユエ一夕 2と、 油圧ポンプ 1の吐出した圧油の油圧シリンダへの 流入方向、 流量を制御する流量制御弁 3と、 流量制御弁 3を駆動する比例電磁弁 3 a , 3 bと、 操作レバ一 4 aを有し、 流量制御弁 3の流量を指示する電気的な 操作信号を出力する操作レバー装置 4と、 操作レバー装置 4の操作信号に従い比 例電磁弁 3 a, 3 bへ駆動信号を出力し流量制御弁 3を駆動する制御ュニット 5 とから構成されている。 図 1では、 ァクチユエ一夕 2は油圧ショベル 6の作業装 置中、 アーム 6 aを駆動する油圧シリンダであるとして示しているが、 他の作業 装置を駆動するァクチユエ一夕であってもよい。
図 2に制御ュニット 5の構成を示す。 制御ュニット 5は、 制御ュニット 5全体 の制御手順を指示するプログラムを記憶する ROMメモリ 54、 ROMメモリ 5 4に記憶されたプログラムに従い制御ュニット全体を制御する CPU 53、 CP U53の指示に従い操作レバー装置 4の出力する信号を切り換えて入力するマル チプレクサ (MPX) 5 1、 マルチプレクサ 5 1に入力された信号をデジタル信 号に変換する AZD変換器 52、 制御演算途中の数値等を一時的に記憶する RA Mメモリ 55、 CPU53からのデジタル値である指令値をアナログ信号に変換 して出力する DZA変換器 56、 DZA変換器 56の出力する信号を増幅し、 比 例電磁弁 3 a, 3 bの駆動信号を出力する増幅器 57 a, 57 bにより構成され ている。
図 3に、 制御ュニット 5の ROM 54に記憶されている C PU 53の制御手順 (プログラム) をフローチャートで示す。 以下、 図 3のフローチャートに従い制 御手順を説明する。
図 3において、 まずブロック 100では、 A/D変換器 52を介して操作レバ 一装置 4の操作信号 (以下、 適宜レバー信号という) を読み込み、 RAM55 に一時的に記憶する。 次にブロック 200では、 読み込んだレバー信号 0をレバ 一指令値 Xへ変換する。 次に、 ブロック 300において、 現在出力済みの指令値 である前回演算したバルブ指令値 Y - 1を用い、 このバルブ指令値 Y - 1が中立域の 両側の境界値士 αを含まない土ひの範囲内 (以下、 適宜 「中立域 (土 」 とい う) にあるか、 つまり—ひ <Υ- 1<αかを判定する。 ブロック 300で前回演算 したバルブ指令値 Y-1が中立域にあると判定されるとブロック 400へ行く。 ここで、 レバー指令値 X及びバルブ指令値 Υ, Υ- 1について説明する。 レバ一 指令値 X及びバルブ指令値 Υ, Υ-ίはそれぞれ流量制御弁 3のスプール位置の指 令値であり、 レバー指令値 Xは演算処理を行う前の操作レバー装置 4の現在の操 作指令値であり、 バルブ指令値 Υはこれから述べる演算処理を行った後の指令値 であり、 実際のスプール位置はこのバルブ指令値 Υにより制御される。 また、 前 回演算したバルブ指令値 Y - lは図 3に示したフローチャートの一周期前の演算処 理で演算されたバルブ指令値であり、 現在はこのバルブ指令値 Y- 目当の駆動信 号が出力された直後であり、 スプール位置はこのバルブ指令値 Y - 1により制御さ れている。
バルブ指令値 Yと流量制御弁 3を流れる圧油流量 Qの関係の一例を図 4に示す。 図 4に示すようにバルブ指令値 Yの中立域 (土 α ) 内では流量制御弁 3の流量 Q は 0である。 中立域を越えるとバルブ指令値 Υの絶対値の増加に従って流量 Qも 増加する。 この図 4のバルブ指令値 Υ—流量 qの関係は一般的なものを示したも のであり、 対象とするァクチユエ一夕毎に最適な関係がある。 また、 操作方向に よって異なる特性を持たせることもある。
ブロック 4 0 0の詳細を図 5に示す。 ブロック 4 0 0では先のブロック 3 0 0 (図 3参照) で前回演算したバルブ指令値 Y-1 (現在の動作指令値) が中立域に あると判定されているので、 中立域におけるバルブ指令値 Yの演算を行う。
図 5において、 まずブロック 4 1 0においてレバー指令値 X (現在のレバー操 作指令値) が中立域の両側の境界値土 αを含む土 αの範囲内 (以下、 適宜 「中立 域 (土 α ) 」 という) にあるか、 つまり一ひ≤Χ≤ひかを判定する。 ここで、 半 IJ 定が Y e sの場合は、 バルブ指令値 Y- 1 (現在の動作指令値) とレバー指令値 X (現在のレバー操作指令値) が共に中立域 (土 α ) にある場合であり、 判定が Ν οの場合は、 バルブ指令値 Y-1は中立域にあるが、 レバー指令値 Xは中立域を通 り過ぎている場合である。
ブロック 4 1 0でレバー指令値 Xが中立域 (土 α ) にあると判定されると、 ブ ロック 4 3 0へ行く。 プロック 4 3 0では、 バルブ指令値 Υをレバ一指令値 Xの 値とする。 つまり、 バルブ指令値 Υ- 1 (現在の動作指令値) とレバー指令値 X
(現在のレバー操作指令値) が共に中立域 (土 α ) にある場合はバルブ指令値 Υ をそのままレバ一指令値 Xの値とする。
ブロック 4 1 0でレバ一指令値 Xが中立域 (土 α ) を越えたと判定されるとブ ロック 4 2 0へ行く。 ブロック 4 2 0では、 レバー指令値 Xの符号、 つまり操作 レバー 4 aが操作されている方向を判定する。 レバ一指令値 Xが 0以上の場合ブ ロック 4 5 0へ行きバルブ指令値 Y = とする。 プロック 4 2 0でレバー指令値 Xが (一) 側であると判断された場合、 ブロック 440へ行く。 ブロック 440 ではバルブ指令値 Y =— αとする。 つまり、 バルブ指令値 Υ- 1 (現在の動作指令 値) は中立域にあるが、 レバー指令値 X (現在のレバ一操作指令値) が中立域を 通り過ぎている場合は、 レバー指令値 Xではなく、 中立域の境界値 α又は一ひを バルブ指令値 Υの値とする。 以上でブロック 400を終了してブロック 700へ 処理を移す。
一方、 図 3において、 ブロック 300で前回演算したバルブ指令値 Y-1 (現在 の動作指令値) が中立域を越えていた、 つまり— αく Υ- 1く αではないと判断さ れた場合は、 ブロック 500へ処理を移す。 ブロック 500では駆動域における バルブ指令値 Υの演算を行う。 プロック 500の詳細を 6図に示す。
図 6において、 ブロック 500内ではまずブロック 5 1 0において、 レバー指 令値 X (現在のレバー操作指令値) の前回演算したバルブ指令値 Y-1 (現在の動 作指令値) に対する差分、 即ちレバー指令値 Xの変化速度 ΔΧを演算する (ΔΧ = Χ-Υ-1) 。 この場合、 図 3に示した演算処理の 1周期の実行時間を△ tとす ると、 実際のレバ一指令値 Xの変化速度は ΔΧΖΔ tとなる。 しかし、 △ tはほ ぼ一定の値であり、 比較する最大設定速度 ΔΥ (後述) も同一の周期内での変化 速度として用いる方が便利であるので、 変化速度は ΔΧのまま用いる。
次にブロック 520〜523において、 油圧ショベルの操作状態が (1) 加速、 (2) 減速 '停止、 (3) 逆レバーのいずれの状態であるか判定する。 まず、 ブ ロック 520では、 レバー指令値 Xと前回演算したバルブ指令値 Y-1の比較で符 号が一致し (sign (X) =sign (Y-1) ) 、 かつレバ一指令値 Xの絶対値が前回 演算したバルブ指令値 Y-1の絶対値より大きいことで加速状態であることを判定 する。 加速状態であると判定されると処理はブロック 530へ移る。 ブロック 5 30では加速時最大設定速度 ΔΥを演算する。 ここで、 ΔΥはレバー指令値 Xの 関数であり、 演算方法は、 例えば制御ュニット 5内の ROMメモリ 54に図 7
(a) で示す関数 (AY= fmaxl (X) ) をテーブル化して記億しておき、 レバ —指令値 Xの値を参照して該当する ΔΥを読み出す。 また、 関数式を記憶してお き、 レバ一指令値 Xを代入して演算する方法等、 他の方法によってもよい。 この ときのレバー指令値 Xと最大設定速度 ΔΥの関係は、 図 7 (a) に示すように、 レバー指令値 Xの絶対値、 つまりレバー操作量が大きくなるに従い最大設定速度
△ Yの絶対値が大きくなる関係が操作感覚上好ましい。 ただし、 この関係は図 7 (b) の様に 1 X Iが大きくなると徐々に I ΔΥ Iが段階を追って大きくなる関 係でも良い。
ブロック 5 2 0で加速状態ではないと判定されると、 処理はブロック 5 2 1へ 移る。 ブロック 5 2 1では現状のァクチユエ一夕の動作方向を前回演算したバル ブ指令値 Y-1の符号 (現在の動作指令値) により判定する。 前回演算したバルブ 指令値 Y-1が (+ ) である (Y- 1≥0) と判定されると処理はブロック 5 2 3へ 移る。 ブロック 5 2 3では操作レバー 4 aの操作方向をレバ一指令値 Xが中立域 より (+ ) 側にあるかどうかで判定する (X≥— ひ) 。 レバー指令値 Xが (+ ) 側であると判定されると処理はブロック 5 3 1へ移る。 ブロック 5 3 1では減速 •停止時の最大設定速度 ΔΥを演算する。 ここで、 ΔΥはレバ一指令値 Xの関数 であり、 演算方法は、 先の関数 f maxlと同様に、 例えば制御ユニット 5内の RO Mメモリ 54に図 8で示す関数 (AY= f max21 (X) ) をテーブル化して記憶し ておき、 レバー指令値 Xの値を参照して該当する ΔΥを読み出す。 この場合も、 関数式を記憶しておき、 レバー指令値 Xを代入して演算する方法等、 他の方法に よってもよい。 このときのレバー指令値 Xと最大設定速度 ΔΥの関係は、 図 8に 示すように、 レバー指令値 Xの絶対値、 つまりレバー操作量が小さくなり、 中立 域に近付くに従い最大設定速度 Δ Yの絶対値が大きくなる関係が操作感覚上好ま しい。 ただし、 この関係も I X Iが小さくなると ΔΥが段階的に大きくなる関係 でも良い。 また、 このときの最大設定速度の最小値 Δ Ymin2は、 停止時に素早く 停止できるようにするために、 加速時の最大設定速度の最小値 Δ Yminlに対し、
△ Ymim2<A Yminlとするのが好ましい。
ブロック 5 2 3でレバー指令値 Xが (一) 側 (Xく一 α) であると判定された 場合、 つまり逆レバー状態であると判定された場合、 処理はブロック 5 3 2へ移 る。 ブロック 5 3 2では逆レバー時の最大設定速度 ΔΥを演算する。 ここで、 Δ Υはレバ一指令値 Xの関数であり、 演算方法は、 先の関数 f max 1と同様に、 例え ば制御ュニット 5内の ROMメモリ 54に図 9で示す関数 (△ Y= f max31 (X) ) をテーブル化して記憶しておき、 レバ一指令値 Xの値を参照して該当す る ΔΥを読み出す。 関数式を記憶しておき、 レバー指令値 Xを代入して演算する 方法等、 他の方法によってもよい。 このときのレバー指令値 Xと最大設定速度 Δ Yの関係は図 9に示すようにレバー指令値 Xの値に係わらず一定の大きな最大設 定速度 ΔΥとなる関係が操作感覚上好ましい。 ただし、 この関係も Xの値に従い ΔΥが徐々に、 あるいは段階的に変化する関係でも良い。 また、 このときの最大 設定速度の最小値 Δ Ymin3は、 逆レバー操作で応答良く動作方向を反転できるよ うにするため、 減速 ·停止時の最大設定速度の最小値 Δ Ymin2に対し、 ΔΥπιϊιη3 ぐ Δ Ymin2とするのが好ましい。
先のブロック 5 2 1で前回演算したバルブ指令値 Y-1が (一) であると判定さ れた場合、 処理はブロック 5 2 2へ移る。 ブロック 5 2 2では、 操作レバ一 4 a の操作方向をレバー指令値 Xが中立域より (一) 側かどうかで判定する (X≤ a) 。 レバ一指令値 Xが (一) 側であると判定されると処理はブロック 5 3 3へ 移る。 ブロック 5 3 3では減速 ·停止時の最大設定速度 ΔΥを演算する。 ここで、 △ Yは図 8に示す関数 (AY= fmax22 (X) ) にレバー指令値 Xの値を代入して 演算する。 このときのレバー指令値 Xと最大設定速度 Δ Yの関係は先に f max21と 同様に、 図 8に示すようにレバ一指令値 Xの絶対値、 つまりレバ一操作量が小さ くなり、 中立域に近付くに従い最大設定速度 ΔΥの絶対値が大きくなる関係が操 作感覚上好ましい。 ただし、 この関係は fmax21の符号を逆にした関数である必要 は無く、 操作感覚上最適な関係で良い。 また、 この関数はテーブル化、 あるいは 演算式による方法のどちらでも良く、 1 X Iと ΔΥの関係が段階的なもので良い ことは先の Δ Y= f max21 (X) の関数と同様である。 また、 このときの最大設定 速度の最大値 Δ Ymax2は、 停止時に素早く停止できるようにするために、 加速時 の最大設定速度の最大値 Δ Y max 1に対し、 Δ Ymax2> Δ Ymaxlとするのが好まし い。
ブロック 5 2 2でレバー指令値 Xが (+ ) 側 (Χ>α) であると判定された場 合、 つまり逆レバー状態であると判定された場合、 処理はブロック 5 34へ移る。 ブロック 5 34では逆レバ一時の最大設定速度 ΔΥを演算する。 ここで、 ΔΥは レバー指令値 Xの関数であり、 図 9に示す関数 (AY= f niax32 (X) ) にレバ一 指令値 Xの値を代入して演算する。 このときの△ Y= f max32 (X) の関係は図 9 に示すようにレバー指令値 Xの値に係わらず一定の大きな最大設定速度 Δ Yとな る関係が操作感覚上好ましい。 ただし、 この関数は先の f max31の符号を逆にした 関数である必要は無く、 操作感覚上最適なもので良い。 また、 Xの値に従い Δ Υ が徐々に、 あるいは段階的に変化する関係でも良い。 また、 演算方法はテーブル 化、 演算式のどちらの方法を用いても良いことは先の f max31と同様である。 また、 このときの最大設定速度の最大値 Δ Ymax3は、 逆レバー操作で応答良く動作方向 を反転できるようにするため、 減速 ·停止時の最大設定速度の最大値 A Ymax2に 対し、 Δ Ymax3〉A Ymax2とするのが好ましい。
以上のようにブロック 5 2 0〜5 3 4において操作状況に応じた最大設定速度 Δ Υを演算すると、 処理はブロック 5 4 0へ移る。
ブロック 5 4 0〜 5 4 2では先に求めたレバー指令値 Xの変化速度 Δ Χあるい は最大設定速度 Δ Υを用いてバルブ指令値 Yを演算する。 まず、 ブロック 5 4 0 においてレバ一指令値変化速度 Δ Χと最大設定速度 Δ Υを比較する。 ここで、 I Δ Y I ≥ I Δ Χ I の場合、 レバー操作は急峻ではないと判断し、 ブロック 5 4 1 へ処理を移す。 そして、 ブロック 5 4 1においてバルブ指令値 Y =レバー指令値 Xとする。 また、 ブロック 5 4 0で I Δ Υ I < I Δ Χ I と判断した場合、 レバー が急操作されたと判断し、 バルブ指令値 Υの急な変化を防ぐためにブロック 5 4 2において Υ = Υ- 1 + Δ Υの演算でバルブ指令値を求める。 以上でブロック 5 0 0を終了してブロック 7 0 0へ処理を移す。
図 3へ戻って、 ブロック 7 0 0では次周期の演算のために前回演算したバルブ 指令値 Y-1をブロック 4 0 0又は 5 0 0で演算した今回のバルブ指令値 Υに置き 換える (Υ- 1 = Υ) 。
次に、 ブロック 8 0 0においてバルブ指令値 Υを電磁比例弁 3 a, 3 bのバル ブ駆動信号へ変換して出力し、 流量制御弁 3を制御する。
次に、 図 3〜 9で説明した制御手順に基づく動作の一例を図 1 0〜図 1 2の夕 ィムチャートで説明する。 図 1 0〜図 1 2の時間軸にその時点で機能する図 5及 び図 6のフローチャートにおけるブロック番号を付記している。
まず、 図 1 0 ( a ) , ( b ) に操作レバー 4 aを中立状態から (+ ) 側へ操作 した場合のタイムチャートを示す。 図中、 実線が操作レバ一 4 aの信号 (レバー 指令値 X) であり、 一点鎮線が本制御演算によるバルブ指令値 Yを示している。 操作レバ一 4 aが時刻 t 0からスタートして時刻 t 2で最大まで操作されると、 レバー指令値 Xが中立域にあり (一 α≤Χ≤α) 、 バルブ指令値 Y-1が中立域に ある (― α<Υ- 1<ひ) t 0〜 t l間は、 先のブロック 400 「中立不感帯域バ ルブ指令値演算処理」 のプロック 430の処理によりバルブ指令値 Y=レバー指 令値 Xの状態が保たれる。 レバー指令値 Xが中立域を超えると (Χ>α) 、 ノ ル ブ指令値 Υは Υ= αと置かれ、 直ちに図 3に示したブロック 300 「中立不感帯 判定— α<Υ-1<α」 の判断が否定され、 その時刻 t 1からはブロック 500 「駆動域バルブ指令値演算処理」 が実行される。 この時、 ブロック 500中のブ ロック 520の条件 (sign (x) =sign (Y-1) ) かつ ( I X I≥ 1 Y- 1 I ) 力 満たされるので、 ブロック 530 「加速時最大設定速度演算」 が実行される。 そ こで、 時刻 t 1以降はレバー指令値変化速度 ΔΧと最大設定速度 ΔΥが比較され てどちらか絶対値の小さな方の値に従ってバルブ指令値 Yが増加していく。
図 1 0 (a) に急に操作レバー 4 aを操作した場合、 つまり | ΔΥ | < | ΔΧ Iの場合を示す。 この時は、 ブロック 500中のブロック 542の処理がなされ、 一点鎖線に示すように時刻 t 1以降、 ΔΥの値に従ってバルブ指令値 Yが増加し、 このことにより、 操作レバ一 4 aを急に操作してもバルブ指令値の変化速度は Δ Y以下に押さえられ、 ショックが無く、 遅れを感じない速さでァクチユエ一夕 2 を起動 (加速) することができる。 また、 ΔΥはレバー指令値 Xの関数であるの で、 レバ一指令値 X (操作信号の値) に応じた最適の最大変化速度が設定され、 操作レバー 4 aの操作量に応じた適切な加速感が得られる。 また、 バルブ指令値 Y - 1が中立域にある間は最大変化速度による規制が行われないので、 レバー指令 値 Xに対するバルブ通過流量の立ち上がりの遅れをなくすことができる。
図 10 (b) には緩やかに操作レバ一 4 aを操作した場合を示す。 この時はレ バー操作によるレバー信号の変化速度 ΔΧが最大設定速度 ΔΥより小さい (I Δ Y I≥ I ΔΧ I ) ので、 ブロック 500中のブロック 541の処理がなされ、 図 1 0 (b) 中に示すようにバルブ指令値 Yはレバー指令値 Xに一致する。 従って、 オペレータの所望の加速感でァクチユエ一夕 2を起動 (加速) することができる。 図 1 1に操作レバー 4 aを最大操作位置から中立位置へ急に戻し、 ァクチユエ —夕を停止させようとした場合を示す。 時刻 t 0〜 t 1の間に操作レバー 4 aを 急に戻すと、 I X Iく I Y- 1 Iとなり、 ブロック 500中のブロック 520の条 件 (sign (x) =sign (Y-l) ) かつ ( I X I≥ I Υ- 11 ) が否定され、 制御ブ ロック 500中のブロック 53 1の減速 ·停止時状態であると判定される。 従つ て、 図 8に示した関数 ΔΥ= fmax21 (X) により設定最大速度が演算される。 ま た、 この時は、 レバ一指令値 Xは時刻 t 0から t 1で最大値から 0へ戻されるの で、 I△ Y i < I ΔΧ Iの状態であると判断されると、 ブロック 500中のプロ ック 542の処理がなされ、 一点鎖線に示すように ΔΥの値に従ってバルブ指令 値 Yは減少する。 時刻 t 1以降もその状態が継続し、 バルブ指令値 Yは時刻 t 2 で中立域の (+ ) 側の境界値 (Υ=α) まで戻る。 Υ=αになると、 直ちに先に 図 3に示したブロック 300 「中立不感帯判定一 α<Υ-1く α」 の判断が肯定さ れ、 ブロック 400で示した 「中立不感帯域バルブ指令値演算処理」 に移行する。 そして、 この時は Χ=0であるので図 5のブロック 430の処理が行われ、 すぐ に Y = X=0の状態になる。 このように、 停止時には急に操作レバー 4 aが戻さ れても機体にショックを与えず、 かつ緩慢な停止にならない設定最大速度 ΔΥの 関係 (Y= fmax21 (X) ) により機体は停止する。
次に、 図 12に操作レバー 4 aを時刻 t ◦から t 2で (+ ) 側最大値から (一) 側最小値 (絶対値は最大) へ急に操作した場合 (以後、 逆レバー状態と呼 ぶ) を示す。 図中、 時刻 t 0から t l ' の間は図 6に示したブロック 500中の ブロック 53 1の減速 ·停止時最大設定速度演算が行われ、 図 8の関数 Δ Y = f max21 (X) に従った最大設定速度 ΔΥによりバルブ指令値 Yの変化が規制され、 ブロック 500中のブロック 542の処理によりその ΔΥの値に従ってバルブ指 令値 Υは減少する。 時刻 t 1 ' においてレバー指令値 Xが中立域の (一) 側の境 界値ー に到達すると (X =— α) 、 その後はブロック 532の逆レバ一時最大 設定速度演算が行われ、 図 9の関数 Δ Y= f max31 (X) に従った最大設定速度 Δ Υによりバルブ指令値 Υの変化が規制され、 同様にその Δ Υの値に従ってバルブ 指令値 Υは減少する。
時刻 t 3においてバルブ指令値 Υが中立域の (+ ) 側の境界値 αに至ると (Υ =α) 、 直ちに図 3に示したブロック 300 「中立不感帯判定— αく Υ- 1く α」 の判断が肯定され、 ブロック 400で示した 「中立不感帯域バルブ指令値演算処 理」 に移行する。 この時、 既にレバ一指令値 Xは (一) 側最小値まで到達してい るので図 5中のブロック 440の処理が行われ、 バルブ指令値 Y =— ひとなる。 その後、 時刻 t 3から t 4の間は図 6中のブロック 530 「加速時最大設定速度 演算」 が行われ、 図 7 (a) の関数 AY= fmaxl (X) 中のレバ一指令値 Xが (一) 側での設定最大速度 ΔΥに従ってバルブ指令値 Yが演算される。
ここで逆レバー状態とは、 例えばパケットの泥落とし、 ブームを使用した土羽 打ち作業あるいは危険回避等の様に作業装置の動作方向を急に変えたいときの操 作であり、 作業装置の動作方向を変えるまでは早い応答が望まれる。 操作方向と 作業装置の動作方向が一致した後は通常の作業と同じく緩慢でなくショックの無 い特性が望まれる。
本実施形態によれば、 図 12に示したように時刻 t 0から t 1 ' までは図 8の 減速'停止時の関数 ΔΥ= f max21 (X) に従った最大設定速度△ Yによりバルブ 指令値 Υの変化が規制されるが、 時刻 t 1 ' から t 3までは図 9の逆レバー時の 関数 AY= fmax31 (X) に従った最大設定速度 Δ Yによりバルブ指令値 Yの変化 が規制され、 このときの最大設定速度 Δ Yの最小値 Δ Ymin3は減速 ·停止時の最 大設定速度の最小値 Δ Ymin2に対し、 Δ Ymim3< Δ Ymin2であり、 高応答で作業 装置の動作方向を反転できる。 また、 時刻 t 3でバルブ指令値 Yが中立域の
(+ ) 側の境界値 αに至ると (Υ=α) 、 直ちに図 5中のブロック 440の処理 でバルブ指令値 Υ =— αとなり、 バルブ指令値 Υは中立域 (土ひ) で瞬時に変化 し、 かつ時刻 t 3以降は図 7 (a) の加速時の関数△ Y= f maxl (X) の設定最 大速度 ΔΥに従ってバルブ指令値 Yが演算される。 このため、 操作方向と作業装 置の動作方向が一致する中立付近での息付きを感じない操作が可能となり、 更に 操作方向と作業装置の動作方向が一致した後は通常の作業と同じく緩慢でなくシ ョックの無い特性が得られる。
図 1 3に制御ュニット 5の制御演算を機能プロック図で示す。 図中、 プロック 900の 「レバ一指令値演算」 は図 3中のブロック 1 00, 200に相当する。 一点鎖線のブロック 9 10は図 3中のブロック 300に相当し、 ブロック 9 1 0 aの 「中立不感帯域判定」 と処理切換スィッチ 8 1 0 bとで構成されている。 ブ ロック 9 1 1の 「中立不感帯域バルブ指令値演算」 は図 3中のブロック 4 0 0に 相当する。 一点鎖線のブロック 9 1 2は図 3中のブロック 5 0 0に相当し、 その 中のブロック 9 2 0の 「レバ一指令値変化速度演算」 は図 6中のブロック 5 1 0 に相当し、 ブロック 9 2 1の 「操作状態判定」 は図 6中のプロック 5 2 0〜 5 2 3に相当し、 ブロック 9 2 2の 「バルブ指令最大設定速度演算」 は図 6中のプロ ック 5 3 0〜 5 3 4に相当し、 プロック 9 2 3の 「バルブ指令変化速度判定」 は 図 6中のブロック 5 4 0に相当し、 ブロック 9 2 4の 「駆動域バルブ指令値演 算」 は図 6中のブロック 5 4 1 , 5 4 2に相当する。 更に、 ブロック 9 4 0の 「バルブ指令値記憶」 は図 3中のブロック 7 0 0に相当し、 ブロック 9 5 0は図 3中のブロック 8 0 0に相当する。
また、 図 1 3中のブロック 9 2 1は、 操作信号に基づき建設機械の操作状況を 判定する第 1判定手段に相当し、 ブロック 9 2 2が、 建設機械の操作状況毎に前 記流量制御弁の制御信号の最適の最大変化速度が予め設定されており、 第 1判定 手段の判定結果に基づき、 そのときの建設機械の操作状況に対応する最適の最大 変化速度を決定し、 流量制御弁の制御信号の最大変化速度とする第 1演算手段を 構成する。
更に、 図 1 3中のブロック 9 1 0 (ブロック 9 1 0 a及び処理切換スィッチ 9 1 0 b ) は、 流量制御弁の制御信号の値が中立域内にあるかどうかを判定する第 2判定手段を構成し、 ブロック 9 1 1は、 流量制御弁の制御信号の値が流量制御 弁の中立域内にあるときは前記最大変化速度による制御信号の変化速度を規制す る演算を行わず、 操作信号に従った制御信号を演算する第 2演算手段とを構成す る。
以上のように本実施形態によれば、 電気的な操作信号で流量制御弁 3を制御し ァクチユエ一夕 2の動作を制御するもので、 加速時、 減速 ·停止時、 逆レバー操 作時のいずれの操作状況にあっても、 最適の最大変化速度で流量制御弁 3を制御 でき、
( a ) 加減速時は、 操作レバー 4 aを急操作してもショックが少なく、 遅れを 感じず;
( b ) 緩やかな加減速操作時はオペレータの意志通りに動き; ( c ) 停止操作時には操作レバー 4 aを急操作してもショックが少なく、 遅れ を感じない動作となり ;かつ;
(d) 急な逆レバー操作時にはァクチユエ一夕 2の素早い反転動作が可能とな り、 かつ動作速度の反転前後においてショック少なく、 遅れを感じず、 同時に中 立付近での息付きを感じない操作が可能となる。 このため、 作業能率及び安全性 が向上する効果が得られる。
また、 操作レバ一 4 aの位置 (操作信号の値) で最大変化速度が可変となって いるので、 操作次第では流量制御弁 3の最大変化速度を所望の形で制御でき、 操 作レバー 4 aの操作量に応じた適切な加速感、 減速感が得られる。 例えば、 操作 レバー 4 aの戻し時に操作信号が 0になる手前 (図 8の△ Ymin2になる前のレバ 一位置) で少し止めておくことで、 最大変化速度を少し遅くし、 最後の所で操作 レバー 4 aを 0に戻すことにより、 よりショックの少ない操作が可能となる。 図 14に本発明の第 2の実施形態を示す。 本実施形態は先の第 1の実施形態の 図 3中のブロック 500を図 14に示すブロック 500 Bに置き換えたものであ る。 図中、 図 6のブロック 500の詳細に示した各サブブロックと同じ機能を果 たすものには同じ符号を付している。
図 14の中でブロック 53 1 B, 533 Bが先の図 6のブロック 53 1, 53 3と異なる機能を有している。 ブロック 53 1 B, 533 Bは操作状態が減速ま たは停止状態であるときに実行される 「減速 ·停止時最大設定速度演算」 のプロ ックである。 ここで、 最大設定速度 ΔΥは前回出力したバルブ指令値 Y-1の関数 Δ Y= f max23 (Y-1) , Δ Y = f max24 (Υ-1) で求められる。
関数 AY= fmax23 (Y-1) , Δ Y= f max24 (Y-1) を図 1 5に示す。 ここで はバルブ指令値の前回値 Y-1が中立に戻る程、 最大設定速度の絶対値 I ΔΥ I力 小さな値となるように設定している。
この関数を用いた実際の動作を図 1 6に示す。 図 1 6において、 時刻 t 0〜 t 1にかけて操作レバー 4 aが急激に戻されると、 図 1 5に示した△ Y=Fmax23 (Y-1) の関数により最大設定速度 ΔΥが求められる。 その結果、 図 16の t 0 〜 t 2に一点鎖線で示すように、 バルブ指令値 Yは中立域に戻るに従い変化速度 が遅くなる。 この結果、 急な操作をしても作業装置は停止寸前にショックを和ら げるように速度が遅くなり、 かつ初期速度が大きいので遅れを感じないで停止す る。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 電気的な操作信号で流量制御弁を制御しァクチユエ一夕の動 作を制御するもので、 操作状況を判定して最適の最大設定速度を演算するので、 加速時、 減速 ·停止時、 逆レバ一操作時のいずれの操作状況にあっても、 最適の 最大変化速度で流量制御弁を制御でき、
( a ) 加減速時は、 操作レバーを急操作してもショックが少なく、 遅れを感じ ず;
( b ) 緩やかな加減速操作時はォペレ一夕の意志通りに動き;
( c ) 停止操作時には操作レバーを急操作してもショックが少なく、 遅れを感 じない動作となり ;かつ;
( d ) 急な逆レバー操作時にはァクチユエ一夕の素早い反転動作が可能となり、 作業能率の向上及び安全性の向上が図れる。
また、 操作信号の値に応じた最適の最大変化速度が設定されるので、 操作レバ 一の操作量に応じた適切な加速感、 減速感が得られる。
また、 本発明によれば、 逆レバー時に動作速度の反転前後においてショック少 なく、 遅れを感じず、 同時に中立付近での息付きを感じない操作が可能となる。 更に、 本発明によれば、 操作信号の値と前回出力した制御信号に応じた最適の 最大変化速度を設定するので、 操作レバーの操作量に応じた適切な加速感、 減速 感が得られる。

Claims

請求の範囲
1 . 作業装置 (6a) を駆動する油圧ァクチユエ一夕 (2) と、 原動機により駆動 され圧油を発生する油圧ポンプ (1) と、 前記油圧ァクチユエ一夕と前記油圧ボン プ間に備えられ圧油の流量を制御する流量制御弁 (3) と、 前記流量制御弁の流量 を指示する電気的な操作信号 (X) を発生する操作信号発生手段 (4) とを備え、 前記操作信号の変化速度 (ΔΧ) を予め設定した最大変化速度以下に規制した制御 信号 (Y) を演算し、 その制御信号によって前記流量制御弁を制御する建設機械の 油圧回路制御装置において、
前記操作信号 (X) に基づき建設機械の操作状況を判定する第 1判定手段 (500, 521-523) と、
建設機械の操作状況毎に前記流量制御弁の制御信号 (Y) の最適の最大変化速度 ( AY=fmaxl (X) , . . . Δ Y=fmax32 (X) ) が予め設定されており、 前記第 1判定手段の 判定結果に基づき、 そのときの建設機械の操作状況に対応する最適の最大変化速 度 (ΔΥ) を決定し、 前記流量制御弁 (3) の制御信号の最大変化速度とする第 1 演算手段 (500, 530-534) とを備えることを特徴とする建設機械の油圧回路制御装
2 . 請求項 1記載の建設機械の油圧回路制御装置において、
前記流量制御弁 (3) の制御信号 (Y- 1 ) の値が中立域内にあるかどうかを判定 する第 2判定手段 (300) と、
前記流量制御弁 (3) の制御信号 (Y- 1 ) の値が中立域内にあるときは前記最大 変化速度 (ΔΥ) による制御信号 (Y) の変化速度を規制する演算を行わず、 前記 操作信号 (X) に従った制御信号 (Y) を演算する第 2演算手段 (400) とを更に備 えることを特徴とする建設機械の油圧回路制御装置。
3 . 請求項 1記載の建設機械の油圧回路制御装置において、 前記第 1判定手段 (500, 521-523) は、 前記操作信号 (X) の状態から建設機械の操作状況が加速、 減速'停止、 逆レバーのいずれにあるかを判定し、 前記第 1演算手段 (500, 530- 534) は、 加速、 減速 ·停止、 逆レバーの操作状況毎に予め設定した制御信号の最 適の最大変化速度 (AY=fmaxl(X)... AY=fmax32(X)) からそのときの建設機械の 操作状況に対応する最適の最大変化速度 (ΔΥ) を決定することを特徴とする建設 機械の油圧回路制御装置。
4. 請求項 1又は 3記載の建設機械の油圧回路制御装置において、 前記第 1判 定手段 (500,521-523) は、 前記操作信号 (X) と前回出力した流量制御弁 (3) の 制御信号 (Y- 1) とから建設機械の操作状態を判定することを特徴とする建設機械 の油圧回路制御装置。
5. 請求項 1、 3、 4のいずれか 1項記載の建設機械の油圧回路制御装置にお いて、 前記流量制御弁 (3) の制御信号 (Y) の最適の最大変化速度 (ΔΥ) は、 前 記操作信号 (X) の関数 (AY=fmaxltt)... AY=fmax32(X)) として建設機械の操作 状況毎に予め設定してあり、 前記第 1演算手段 (500,530-534) は、 前記第 1判定 手段 (500, 52卜 523) の判定した操作状況に対応する操作信号の関数とそのときの 操作信号 (X) とから前記最適の最大変化速度 (ΔΥ) を演算することを特徴とす る建設機械の油圧回路制御装置。
6. 請求項 1、 3、 4のいずれか 1項記載の建設機械の油圧回路制御装置にお いて、 前記流量制御弁 (3) の制御信号 (Υ) の最適の最大変化速度 (ΔΥ) は、 前 記操作信号 (X) あるいは前回出力した流量制御弁 (3) の制御信号 (Y-1) の関数
(AY=fmaxl (X) , AY=fmax23 (Y-1) ... AY=fmax32 (X) ) として建設機械の操作状況 毎に予め設定してあり、 前記第 1演算手段 (500,530,531B,532,533B,534) は、 前 記第 1判定手段 (500, 52卜 523) の判定した操作状況に対応する操作信号あるいは 前回出力した流量制御弁の制御信号の関数とそのときの操作信号 (X) あるいは前 回出力した流量制御弁の制御信号 (Y-1) とから前記最適の最大変化速度 (ΔΥ) を演算することを特徴とする建設機械の油圧回路制御装置。
PCT/JP2000/005026 1999-07-29 2000-07-27 Hydraulic circuit control device of construction machinery Ceased WO2001009440A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/806,200 US6430490B1 (en) 1999-07-29 2000-07-27 Hydraulic circuit control device of construction machinery
EP00948253A EP1126087B1 (en) 1999-07-29 2000-07-27 Hydraulic circuit control device of construction machinery
DE60043649T DE60043649D1 (de) 1999-07-29 2000-07-27 Steuervorrichtung eines hydraulischen kreislaufs einer baumaschine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11/214825 1999-07-29
JP21482599A JP3940242B2 (ja) 1999-07-29 1999-07-29 建設機械の油圧回路制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001009440A1 true WO2001009440A1 (en) 2001-02-08

Family

ID=16662166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2000/005026 Ceased WO2001009440A1 (en) 1999-07-29 2000-07-27 Hydraulic circuit control device of construction machinery

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6430490B1 (ja)
EP (1) EP1126087B1 (ja)
JP (1) JP3940242B2 (ja)
KR (1) KR100428883B1 (ja)
CN (1) CN1183304C (ja)
DE (1) DE60043649D1 (ja)
WO (1) WO2001009440A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2820275A1 (fr) * 2001-02-02 2002-08-09 Kubota Kk Vehicule utilitaire a accessoire interchangeable

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003150261A (ja) * 2001-11-15 2003-05-23 Alps Electric Co Ltd ダンパー力付与操作制御装置
US6965822B2 (en) * 2002-07-19 2005-11-15 Cnh America Llc Work vehicle including startup control current calibration mechanism for proportional control systems
US7287620B2 (en) * 2004-07-13 2007-10-30 Caterpillar S.A.R.L. Method and apparatus for controlling the speed ranges of a machine
AT502348B1 (de) * 2005-08-17 2008-09-15 Voest Alpine Ind Anlagen Regelungsverfahren und regler für ein mechanisch- hydraulisches system mit einem mechanischen freiheitsgrad pro hydraulischem aktuator
JP4804137B2 (ja) * 2005-12-09 2011-11-02 株式会社小松製作所 作業車両のエンジン負荷制御装置
US8364354B2 (en) * 2008-10-24 2013-01-29 Deere & Company Blade speed control logic
WO2014092355A1 (ko) * 2012-12-13 2014-06-19 현대중공업 주식회사 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법
KR101483457B1 (ko) 2013-10-30 2015-01-16 한국도키멕 주식회사 레디얼 피스톤 펌프 제어시스템 및 방법
IT201900005238A1 (it) * 2019-04-05 2020-10-05 Cnh Ind Italia Spa Procedimento di controllo per l'attuazione di un movimento di almeno uno tra un braccio ed un attrezzo collegato al braccio in una macchina operatrice azionata da un motore, sistema di controllo corrispondente e macchina operatrice comprendente tale sistema di controllo
JP7472991B2 (ja) * 2020-08-28 2024-04-23 日本電気株式会社 建設機械の作業制御方法、作業制御システム及び作業制御装置
CN114810696B (zh) * 2022-04-28 2025-04-22 柳州柳工挖掘机有限公司 液压系统、控制方法和轮式挖掘机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165585A (ja) * 1982-03-26 1983-09-30 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧回路の制御装置
JPH05195557A (ja) * 1992-01-20 1993-08-03 Kubota Corp 土工機における油圧アクチュエータ制御装置
JPH05195554A (ja) * 1992-01-20 1993-08-03 Kubota Corp 土工機における油圧アクチュエータ制御装置
JPH0712104A (ja) * 1993-06-21 1995-01-17 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧機械の駆動制御装置
JPH1037247A (ja) * 1996-07-22 1998-02-10 Kobe Steel Ltd 操作制御装置及び操作制御方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58192986A (ja) * 1982-04-07 1983-11-10 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧回路の制御装置
US4400937A (en) * 1982-09-29 1983-08-30 Deere & Company Control for quickly effecting displacement changes in a pump supplying fluid to primary and secondary function control valves
JPS6030491A (ja) * 1983-07-29 1985-02-16 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧ポンプの故障診断装置
JPS6213542A (ja) 1985-07-10 1987-01-22 Daido Steel Co Ltd 金属回収方法
JPS6239295A (ja) 1985-08-14 1987-02-20 株式会社 熊平製作所 個人確認装置
US4801247A (en) * 1985-09-02 1989-01-31 Yuken Kogyo Kabushiki Kaisha Variable displacement piston pump
JP2900286B2 (ja) * 1990-10-31 1999-06-02 富士重工業株式会社 無段変速機の制御装置
US5249422A (en) * 1991-12-20 1993-10-05 Caterpillar Inc. Apparatus for calibrating the speed of hydrostatically driven traction motors
JPH07107279A (ja) 1993-10-01 1995-04-21 Canon Inc 画像処理装置
US5701793A (en) * 1996-06-24 1997-12-30 Catepillar Inc. Method and apparatus for controlling an implement of a work machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165585A (ja) * 1982-03-26 1983-09-30 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧回路の制御装置
JPH05195557A (ja) * 1992-01-20 1993-08-03 Kubota Corp 土工機における油圧アクチュエータ制御装置
JPH05195554A (ja) * 1992-01-20 1993-08-03 Kubota Corp 土工機における油圧アクチュエータ制御装置
JPH0712104A (ja) * 1993-06-21 1995-01-17 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧機械の駆動制御装置
JPH1037247A (ja) * 1996-07-22 1998-02-10 Kobe Steel Ltd 操作制御装置及び操作制御方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1126087A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2820275A1 (fr) * 2001-02-02 2002-08-09 Kubota Kk Vehicule utilitaire a accessoire interchangeable

Also Published As

Publication number Publication date
KR100428883B1 (ko) 2004-04-29
JP2001040712A (ja) 2001-02-13
CN1183304C (zh) 2005-01-05
DE60043649D1 (de) 2010-02-25
EP1126087A4 (en) 2003-04-23
US6430490B1 (en) 2002-08-06
JP3940242B2 (ja) 2007-07-04
KR20010079934A (ko) 2001-08-22
EP1126087B1 (en) 2010-01-06
EP1126087A1 (en) 2001-08-22
CN1319153A (zh) 2001-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3179786B2 (ja) 油圧ポンプ制御装置
US5048293A (en) Pump controlling apparatus for construction machine
US6230090B1 (en) Interference prevention system for two-piece boom type hydraulic excavator
KR101952819B1 (ko) 작업 기계의 유압 시스템
JPWO2004029435A1 (ja) 建設機械の原動機制御装置
JPS6115306B2 (ja)
JPH0826552B2 (ja) 建設機械のポンプ吐出量制御システム
NO162676B (no) Innretning for turtallsinnstilling av en forbrenningsmotor, saerlig en dieselmotor, i en arbeidsmaskin.
KR100428883B1 (ko) 건설기계의 유압회로제어장치
JP3850594B2 (ja) 油圧作業機の油圧制御装置
KR100651695B1 (ko) 건설장비 제어방법 및 그 시스템
WO1991013217A1 (fr) Systeme hydraulique de commande d&#39;engin de chantier
JP3586516B2 (ja) 操作制御装置及び操作制御方法
JP3730336B2 (ja) 油圧アクチュエータの速度制御装置
JP5042471B2 (ja) 建設機械の油圧制御装置
JPH1088623A (ja) 作業機械におけるアクチュエータの制御方法および同装置
JP2786941B2 (ja) 作業機械の油圧駆動装置
JP2633095B2 (ja) 油圧建設機械の油圧制御装置
JP2871871B2 (ja) 建設機械の油圧駆動装置
JP2005139658A (ja) 油圧作業機械の制御装置
WO2024071389A1 (ja) 作業機械
JP3688516B2 (ja) 油圧作業機のポンプ制御装置
JPS6135424B2 (ja)
WO2025234163A1 (ja) 油圧システムおよび制御装置
JP3347847B2 (ja) 作業機械の操作装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 00801564.3

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000948253

Country of ref document: EP

Ref document number: 09806200

Country of ref document: US

Ref document number: 1020017003879

Country of ref document: KR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000948253

Country of ref document: EP