JP2004150526A - 油圧アクチュエータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】遠隔操作時に複数の油圧アクチュエータを適切に連動制御可能とし、且つ演算装置の所要記憶容量をより小さくする。
【解決手段】油圧アクチュエータ５、８、９、１０を制御するパイロット操作可能な切換制御弁３１、３３、３２、３４と、油圧アクチュエータの選択スイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６とを有する遠隔操作器２０と、各切換制御弁のメインスプール３５の変位量の基本データを関数式として記憶すると共に、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの各組み合わせパターンにおける油圧アクチュエータごとの出力率のデータを記憶し、遠隔操作器２０からの選択信号と速度レバーの引き代信号に基づいて、各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を速度レバーの引き代量と油圧アクチュエータごとの出力率と基本データの関数式から求め、各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置５０とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】油圧アクチュエータ５、８、９、１０を制御するパイロット操作可能な切換制御弁３１、３３、３２、３４と、油圧アクチュエータの選択スイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６とを有する遠隔操作器２０と、各切換制御弁のメインスプール３５の変位量の基本データを関数式として記憶すると共に、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの各組み合わせパターンにおける油圧アクチュエータごとの出力率のデータを記憶し、遠隔操作器２０からの選択信号と速度レバーの引き代信号に基づいて、各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を速度レバーの引き代量と油圧アクチュエータごとの出力率と基本データの関数式から求め、各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置５０とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の油圧アクチュエータを連動制御することのできる油圧アクチュエータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧駆動の機械設備には、複数の油圧アクチュエータを連動制御しなければならないものがある。
例えば、図７に示すような車両搭載型のクレーン１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。
【０００３】
コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチからワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部から吊下している。
このクレーン１では、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための油圧アクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０を備えており、これらを作業の内容に応じて連動するよう制御する必要がある。
【０００４】
旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０は、車両のエンジンで駆動される油圧ポンプ（図示略）から切換制御弁装置３を介して圧油を供給することにより作動する。油圧ポンプからの圧油の吐出量は、エンジンの回転速度を上げるほど多くなる。切換制御弁装置３は、各アクチュエータをそれぞれ制御する複数の切換制御弁を連結して構成した多連結弁装置であり、機側操作及び遠隔操作が可能となっている。
【０００５】
クレーン１を機側で操作する場合には、切換制御弁装置３を操作レバー１４で切換操作する。複数の油圧アクチュエータを連動制御するときには、対象となる各油圧アクチュエータを制御する切換制御弁のスプールがそれぞれ接続されている各レバーを操作するが、このとき切換制御弁装置３を通って各油圧アクチュエータに供給される圧油の量も、オペレータのレバー毎の細かな操作によって微細に調整することが可能である。
【０００６】
よって、油圧アクチュエータの微細な動作も自在に調整が可能であり、連動制御も比較的容易である。エンジンの回転速度によって油圧ポンプからの圧油の吐出量が変化しても自在に調整できる。
これに対し、クレーン１を遠隔操作する場合には、通常、切換制御弁装置３を図８及び図９に示すような遠隔操作器２０で切換操作する。
【０００７】
遠隔操作器２０には、ブーム７の起伏作動を選択するためのブーム起伏タクトスイッチ２１、ウインチ１１の巻上巻下作動を選択するためのウインチ巻上下タクトスイッチ２２、ブーム７の伸縮作動を選択するためのブーム伸縮タクトスイッチ２３、ブーム７の左右への旋回作動を選択するための旋回タクトスイッチ２４、クレーンの各作動の速度を制御する速度レバー２６、及び微速作動モードを選択するための微速スイッチ２７が設けられており、各タクトスイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６と微速スイッチ２７の操作による油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号と微速信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３に向けて無線送信される。
【０００８】
複数の油圧アクチュエータを連動制御するときには、対象となる各アクチュエータを制御するタクトスイッチを選択すると共に、速度レバー２６を引いてエンジン回転速度を制御し、油圧アクチュエータの作動速度を調整する。微速作動を行う場合には微速スイッチ２７をｏｎにして微速モードを選択する。
しかし、遠隔操作器２０は、４個のタクトスイッチ２１、２２、２３、２４に対して、速度レバー２６が１本だけしか設けられていないため、複数のタクトスイッチが選択されたときでも、速度レバー２６は共用している。
【０００９】
従って、単独のタクトスイッチが選択されたときには、単独のアクチュエータの作動を微細に調整することができるが、複数のタクトスイッチが選択されたときには、各アクチュエータの作動を個別に微細調整することはできなかった。
これに対し、複数の油圧アクチュエータをそれぞれ制御するための複数のパイロット操作可能な切換制御弁と、油圧アクチュエータの選択操作を行う選択スイッチと速度レバーを有する遠隔操作器と、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの組み合わせパターンと各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量のデータを関数式として記憶し、遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号とに基づいて、選択された組み合わせパターンと速度レバーの引き代に対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置とを備え、遠隔操作器によって複数の油圧アクチュエータが適切に連動するよう制御することのできる油圧アクチュエータの制御装置が提案されている（先行出願：特願２００１−１３５２９７参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば前記車両搭載型のクレーンの４個の油圧アクチュエータの連動制御を行うためには、その油圧制御装置に１２８の関数式を記憶させなければならない。
さらに微速作動を行うためには、別途関数式を準備しなければならず、さらに１２８の関数式の追加が必要になる。
【００１１】
従って、制御のためのデータを関数式として記憶させるとしても、記憶容量の大きい、高性能のＣＰＵを演算装置に備えなければならない。
本発明は油圧アクチュエータの制御装置における上記問題を解決するものであって、遠隔操作の際に複数の油圧アクチュエータを適切に連動制御することができ、しかも演算装置の所要記憶容量をより小さくすることのできる油圧アクチュエータの制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の油圧アクチュエータの制御装置は、複数の油圧アクチュエータをそれぞれ制御するための複数のパイロット操作可能な切換制御弁と、油圧アクチュエータの選択操作を行う選択スイッチと速度操作を行う速度レバーとを有する遠隔操作器と、各切換制御弁のメインスプールの変位量の基本データを関数式として記憶すると共に、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの各組み合わせパターンにおける油圧アクチュエータごとの出力率のデータを記憶し、遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号に基づいて、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を速度レバーの引き代量と選択された油圧アクチュエータごとの出力率と基本データの関数式から求め、選択された組み合わせパターンに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置とを備えることにより、上記課題を解決している。
【００１３】
この油圧アクチュエータの制御装置では、複数の油圧アクチュエータを連動制御する場合には、遠隔操作器で選択スイッチによる油圧アクチュエータの選択操作と速度レバーによる速度操作を行う。
すると、演算装置が遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号に基づいて、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を、速度レバーの引き代値と選択された油圧アクチュエータごとの出力率と基本データの関数式から求め、選択された油圧アクチュエータの組み合わせパターンに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力するため、各切換制御弁のメインスプールが所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、複数の油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００１４】
この制御装置では、演算装置は各切換制御弁のメインスプールの変位量の基本データを関数式として記憶すると共に、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの各組み合わせパターンにおける油圧アクチュエータごとの出力率のデータを記憶するだけで、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を求めることができるため、膨大なデータを記憶する必要がなく、データの処理が容易で、所要記憶容量を小さくすることができる。
各切換制御弁にメインスプールの変位量を検出し演算装置にフィードバックする位置検出器を設けると、各切換制御弁のより正確な制御が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の構成図、図２は遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図、図３は連動制御のための関数式を示す図である。
クレーンの構成は、従来のものと同様であるので図７を参照し、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
【００１６】
クレーン１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチからワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部から吊下している。
【００１７】
クレーン１には、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための油圧アクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０を備えている。
旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０は、何れも車両のエンジンで駆動される油圧ポンプ（図示略）から切換制御弁装置３を介して圧油を供給することにより作動する。油圧ポンプからの圧油の吐出量は、エンジンの回転速度を上げるほど多くなる。
【００１８】
切換制御弁装置３は、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータをそれぞれ制御するための旋回用切換制御弁３１、ブーム起伏用切換制御弁３２、ブーム伸縮用切換制御弁３３、及びウインチ用切換制御弁３４を連結して構成した多連結弁装置であり、操作レバー１４による機側操作及び遠隔操作器２０による遠隔操作が可能となっている。
【００１９】
遠隔操作器２０は図８及び図９に示すものと同様であり、ブーム７の起伏作動を選択するためのブーム起伏タクトスイッチ２１、ウインチ１１の巻上巻下作動を選択するためのウインチ巻上下タクトスイッチ２２、ブーム７の伸縮作動を選択するためのブーム伸縮タクトスイッチ２３、ブーム７の左右への旋回作動を選択するための旋回タクトスイッチ２４、クレーンの各作動の速度を制御する速度レバー２６及び微速作動を選択するための微速スイッチ２７が設けられており、各タクトスイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６と微速スイッチ２７の操作による油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号と微速信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３に向けて無線送信される。
【００２０】
各切換制御弁３１、３２、３３、３４には、メインスプール３５が内蔵されており、このメインスプール３５は、左右のスプリング３６で通常は中立位置に保持されている。メインスプール３５の一端はリンク１５を介して操作レバー１４と連結されている。他端にはパイロットピストン３７が形成され、ピストンロッド３８の先端には鉄芯３９が設けられている。この鉄芯３９は中空円筒形の差動トランスを備えた位置検出器４０内に挿入されている。
【００２１】
また、各切換制御弁３１、３２、３３、３４の外側には、それぞれ比例電磁式パイロット弁４１が設けられている。比例電磁式パイロット弁４１は、油圧ポンプからパイロット圧油が供給されるポートＥが常時閉、タンクへ作動油を戻すポートＦが常時開となっており、ソレノイド４２Ｌ、４２Ｒに制御電流が入力されると左右のパイロットスプール４３Ｌ、４３Ｒが摺動し、入力電流値によってＥポートの開口量が制御できる。従って、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御される。
【００２２】
油室３７Ｒ、３７Ｌの何れか一方にパイロット圧油が供給されると、メインスプール３５が左又は右に移動して、サービスポートＡ、ＢとポンプポートＰとを連通させるので、各切換制御弁３１、３２、３３、３４は、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータを作動させる。
単独の油圧アクチュエータの操作パターンには、表１に示すような場合がある。
【００２３】
【表１】
【００２４】
例えば、図１のブーム伸縮用切換制御弁３３のように、メインスプール３５が右に移動して、サービスポートＢをポンプポートＰとを連通させると、ブーム伸縮用シリンダ８が伸長する。
旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータは、クレーン１の作業の内容に応じて連動するよう制御する場合がある。
【００２５】
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させる場合には、ブームの伸長作動に伴ってウインチの巻下作動も必要なので、ブーム伸縮用油圧シリンダ８と、ウインチ用油圧モータ１０とを連動させなければならない。
このような２つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンには、表２に示すような場合がある。
【００２６】
【表２】
【００２７】
また、３つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンには表３、４つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンには表４に示すような場合がある。
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
複数のアクチュエータを連動させる場合、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータは、それぞれ用途、容量、必要作業スピードが異なるため、必要とする圧油量が異なる。
よって、複数のアクチュエータを適切に連動させるには、連動するアクチュエータがそれぞれ必要とする作業速度を得られるよう、各切換制御弁のサービスポートＡ、Ｂの開口量を制御し、各アクチュエータに適正量の圧油を供給することが必要となる。このため、各切換制御弁にそれぞれに設けられている比例電磁式パイロット弁４１からの圧油供給によってメインスプール３５の変位量を制御する。
【００３１】
遠隔操作で複数の油圧アクチュエータを連動制御する場合には、遠隔操作器２０のタクトスイッチ２１、２２、２３、２４で必要な油圧アクチュエータを選択し、速度レバー２６を引く。油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号は遠隔操作器２０から受信機３０を経て演算装置５０に送られる。
演算装置５０には、表１、表２、表３、表４に示すようなアクチュエータの組み合わせパターンと、実際のクレーン連動作業によって得られた各組み合わせパターンにおける各切換制御弁３１、３２、３３、３４のメインスプール３５の出力率のデータが、各組み合わせパターン毎に記憶されている。
【００３２】
出力率とは、速度レバー２６の実引き代量に対して組み合わせパターン毎に各メインスプールに設定されるみなし引き代量の割合である。
例えば、ブーム７の倒伏とウインチ１１の巻上げを連動させる場合には、この組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うための出力率は、表２に示すようにブーム起伏用油圧シリンダ９の倒伏作動では１００％、ウインチ用油圧モータ１０の巻上作動では４０％である。
【００３３】
速度レバー２６を操作したとき、各メインスプールの変位量を求めるための演算において、基本データの関数式に速度レバー２６の引き代量が代入される。このとき、ブーム起伏用油圧シリンダ９の倒伏作動には、遠隔操作器２０からの速度レバー２６の引き代信号に基づく引き代量の１００％が関数式に代入されるが、ウインチ用油圧モータ１０の巻上作動には速度レバー２６の引き代信号に基づく引き代量の４０％が関数式に代入される。
【００３４】
以下、制御の流れを図２の例について説明する。
操作を開始すると、演算装置５０は、初期化された状態で遠隔操作器２０からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号を読込み、その選択信号に基づいて各油圧アクチュエータの出力率を選択して速度レバーの引き代量と乗算する。得られた値を各油圧アクチュエータの基本データの関数式に代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力する。
【００３５】
遠隔操作器２０の微速スイッチ２７がｏｎになっていて、微速モードであるときは、微速における各油圧アクチュエータの出力率を選択して速度レバーの引き代量と乗算し、得られた値を各油圧アクチュエータの基本関数式に代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力する。
同時に、車両のエンジンの回転速度を制御するためのアクセル制御アクチュエータ５５にもアクセル開度制御信号を送る。
【００３６】
出力されたパイロット操作信号は、増幅器５２で増幅されて比例電磁式パイロット弁４１のソレノイド４２Ｌ、又は４２Ｒに送られ、パイロットスプール４３Ｌ、又は４３Ｒを作動させる。
入力信号値によってＥポートの開口量が制御されるので、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、又は３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御され、メインスプール３５が所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、選択された油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００３７】
メインスプール３５が変位すると、鉄芯３９が移動し、位置検出器４０の差動トランスで、メインスプール３５の変位量が電圧値として検出される。得られた電圧値は、アナログ・デジタルコンバータ５３でデジタル信号に変換されて演算装置５０にフィードバックされる。演算装置５０はフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較し、過不足があれば補正を行うため、各切換制御弁３１、３２、３３、３４は正確な開口量の制御が可能となる。
【００３８】
この演算装置５０では、制御のための各油圧アクチュエータの出力率をデータとして記憶させ、各油圧アクチュエータの作動方向ごとメインスプール３５の変位量を基本データの関数式として記憶させるよう構成しているので、各油圧アクチュエータの各組み合わせパターン毎に関数式として記憶させる場合のような大量のデータを予め記憶させる必要がなくデータの処理が容易となる。
【００３９】
なお、本発明では、油圧アクチュエータの各組み合わせパターン毎にその操作の数だけの出力率のデータを記憶させているが、これは、表１〜表４に示すようなデータにすぎないため、記憶容量は小さくて済む。
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させるため、ブーム７の伸長とウインチ１１の巻下げを連動させる場合には、図３に示すように、この組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸出力率７０％と速度レバー２６の引き代量とを乗算し、得られた値を遠隔操作器２０からの選択信号で選択されたブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長用関数式に代入することで、ブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長側のメインスプール変位Ａを求める。
【００４０】
同じくこの組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのウインチ用油圧モータ１０の巻下出力率８０％と速度レバー２６の引き代量とを乗算し、得られた値を遠隔操作器２０からの選択信号で選択されたウインチ用油圧モータ１０の巻下用関数式に代入することで、ウインチ用油圧モータ１０の巻下側のメインスプール変位Ｂを求める。
【００４１】
このデータＡ、Ｂが操作信号としてブーム伸縮用切換制御弁３３とウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に送られる。よって、メインスプール３５は所要変位量だけ変位して、ブーム伸縮用油圧シリンダ８とウインチ用油圧モータ１０にはそれぞれ適正量の圧油が供給される。
このように、遠隔操作器２０からの選択信号と引き代信号に基づいて、選択された油圧アクチュエータの出力率と速度レバーの引き代量との積を基本データの関数式に代入することにより、各油圧アクチュエータのメインスプール３５の所要の変位量が得られる。
【００４２】
よって、演算装置５０は、各油圧アクチュエータの作動方向ごとの基本データの関数式（ブーム起伏、ウインチ巻上下、ブーム伸縮、旋回の７関数式）を記憶するだけで、オペレータによって複数選択された油圧アクチュエータをスムーズに連動作動させるメインスプール３５の所要の変位量を得ることができる。
演算装置５０は位置検出器４０からのフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較しており、ブーム伸縮用切換制御弁３３へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ブーム伸縮用切換制御弁３３の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ブーム伸長量を増減させる。
【００４３】
また、ウインチ用切換制御弁３４へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ウインチ巻下量を増減させる。
従って、距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させることができる。
【００４４】
実際の操作においてオペレータは遠隔操作器２０の速度レバー２６を絶えず動かし、各油圧アクチュエータの速度を変え続けており、速度レバー２６からの信号は常に変化しているので、演算装置５０は常に適切なメインスプールの変位量を演算し、補正信号を送出して制御を行う。
クレーン１の微速作動では、微速における各油圧アクチュエータの出力率を別途記憶させておき、この出力率を選択して速度レバーの引き代量と乗算し、得られた値を各油圧アクチュエータの基本関数式に代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力するようにしてもよいが、図４に示すように、微速レートを用意しておいて、演算時に速度レバー引き代量と出力率と微速レートとの積を関数式に代入するようにしてもよい。
【００４５】
微速レートは例えば６０％や８０％等作業に合わせて設定するのがよい。
また、油圧アクチュエータの最大作動速度を微速モードよりさらに低速度で作動させたいときには、例えば第一微速レート８０％、第二微速レート６０％のように、複数段の微速レートを設定して必要に応じて切り換えれば使い勝手がさらによくなる。
【００４６】
図５は本発明の他の実施の形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の制御の流れ図、図６は連動制御のための関数式を示す図である。
ここで油圧アクチュエータの制御装置の機械的な構成は図１のものと同様である。
演算装置５０には、前記表１〜表４に示すような油圧アクチュエータの組み合わせパターンと、実際のクレーン１の連動作動によって得られた各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプール３５の出力率のデータと各油圧アクチュエータの基本データの関数式とが記憶されている。
【００４７】
操作を開始すると、演算装置５０は、初期化された状態で遠隔操作器２０からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号を読込み、その選択信号に基づいて各油圧アクチュエータの基本データの関数式と出力率とを選択して乗算する。得られた関数式に速度レバーの引き代量を代入して各切換制御弁へスプール３５のパイロット操作信号を出力する。
【００４８】
遠隔操作器２０の微速スイッチ２７がｏｎになっていて、微速モードであるときは、微速における各油圧アクチュエータの出力率を選択して基本データの関数式と乗算し、得られた関数式に速度レバーの引き代量を代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力する。
同時に、車両のエンジンの回転速度を制御するためのアクセル制御アクチュエータ５５にもアクセル開度制御信号を送る。
【００４９】
出力されたパイロット操作信号は、増幅器５２で増幅されて比例電磁式パイロット弁４１のソレノイド４２Ｌ、又は４２Ｒに送られ、パイロットスプール４３Ｌ、又は４３Ｒを作動させる。
入力信号値によってＥポートの開口量が制御されるので、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、又は３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御され、メインスプール３５が所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、選択された油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００５０】
メインスプール３５が変位すると、鉄芯３９が移動し、位置検出器４０の差動トランスで、メインスプール３５の変位量が電圧値として検出される。得られた電圧値は、アナログ・デジタルコンバータ５３でデジタル信号に変換されて演算装置５０にフィードバックされる。演算装置５０はフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較し、過不足があれば補正を行うため、各切換制御弁３１、３２、３３、３４は正確な開口量の制御が可能となる。
【００５１】
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させるため、ブーム７の伸長とウインチ１１の巻下げを連動させる場合には、図６に示すように、この組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸出力率７０％とブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長用関数式とを乗算し、得られた関数式に速度レバー２６の引き代量を代入することで、ブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長側のメインスプール変位Ａを求める。
【００５２】
同じくこの組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのウインチ用油圧モータ１０の巻下出力率８０％とウインチ用油圧モータ１０の巻下用関数式とを乗算し、得られた関数式に速度レバー２６の引き代量を代入することで、ウインチ用油圧モータ１０の巻下側のメインスプール変位Ｂを求める。
このデータＡ、Ｂが操作信号としてブーム伸縮用切換制御弁３３とウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に送られる。よって、メインスプール３５は所要変位量だけ変位して、ブーム伸縮用油圧シリンダ８とウインチ用油圧モータ１０にはそれぞれ適正量の圧油が供給される。
【００５３】
演算装置５０は位置検出器４０からのフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較しており、ブーム伸縮用切換制御弁３３へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ブーム伸縮用切換制御弁３３の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ブーム伸長量を増減させる。
【００５４】
また、ウインチ用切換制御弁３４へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ウインチ巻下量を増減させる。
従って、距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の油圧アクチュエータの制御装置は、遠隔操作の際に複数の油圧アクチュエータを適切に連動制御することができ、しかも演算装置の所要記憶容量をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の構成図である。
【図２】遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図である。
【図３】連動制御のための関数式を示す図である。
【図４】遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の制御の流れ図である。
【図６】連動制御のための関数式を示す図である。
【図７】従来のクレーンの構成図である。
【図８】従来の遠隔操作器の正面図である。
【図９】遠隔操作器の側面図である。
【符号の説明】
１ クレーン
３ 切換制御弁装置
４ ベース
５ 旋回用油圧モータ
６ コラム
７ ブーム
８ ブーム伸縮用油圧シリンダ
９ ブーム起伏用油圧シリンダ
１０ ウインチ用油圧モータ
２０ 遠隔操作器
２１ ブーム起伏タクトスイッチ
２２ ウインチ巻上下タクトスイッチ
２３ ブーム伸縮タクトスイッチ
２４ 旋回タクトスイッチ
２６ 速度レバー
２７ 微速スイッチ
３０ 受信機
３１ 旋回用切換制御弁
３２ ブーム起伏用切換制御弁
３３ ブーム伸縮用切換制御弁
３４ ウインチ用切換制御弁
３５ メインスプール
３７ パイロットピストン
３８ ピストンロッド
３９ 鉄芯
４０ 位置検出器
４１ 比例電磁式パイロット弁
５０ 演算装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の油圧アクチュエータを連動制御することのできる油圧アクチュエータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧駆動の機械設備には、複数の油圧アクチュエータを連動制御しなければならないものがある。
例えば、図７に示すような車両搭載型のクレーン１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。
【０００３】
コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチからワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部から吊下している。
このクレーン１では、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための油圧アクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０を備えており、これらを作業の内容に応じて連動するよう制御する必要がある。
【０００４】
旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０は、車両のエンジンで駆動される油圧ポンプ（図示略）から切換制御弁装置３を介して圧油を供給することにより作動する。油圧ポンプからの圧油の吐出量は、エンジンの回転速度を上げるほど多くなる。切換制御弁装置３は、各アクチュエータをそれぞれ制御する複数の切換制御弁を連結して構成した多連結弁装置であり、機側操作及び遠隔操作が可能となっている。
【０００５】
クレーン１を機側で操作する場合には、切換制御弁装置３を操作レバー１４で切換操作する。複数の油圧アクチュエータを連動制御するときには、対象となる各油圧アクチュエータを制御する切換制御弁のスプールがそれぞれ接続されている各レバーを操作するが、このとき切換制御弁装置３を通って各油圧アクチュエータに供給される圧油の量も、オペレータのレバー毎の細かな操作によって微細に調整することが可能である。
【０００６】
よって、油圧アクチュエータの微細な動作も自在に調整が可能であり、連動制御も比較的容易である。エンジンの回転速度によって油圧ポンプからの圧油の吐出量が変化しても自在に調整できる。
これに対し、クレーン１を遠隔操作する場合には、通常、切換制御弁装置３を図８及び図９に示すような遠隔操作器２０で切換操作する。
【０００７】
遠隔操作器２０には、ブーム７の起伏作動を選択するためのブーム起伏タクトスイッチ２１、ウインチ１１の巻上巻下作動を選択するためのウインチ巻上下タクトスイッチ２２、ブーム７の伸縮作動を選択するためのブーム伸縮タクトスイッチ２３、ブーム７の左右への旋回作動を選択するための旋回タクトスイッチ２４、クレーンの各作動の速度を制御する速度レバー２６、及び微速作動モードを選択するための微速スイッチ２７が設けられており、各タクトスイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６と微速スイッチ２７の操作による油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号と微速信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３に向けて無線送信される。
【０００８】
複数の油圧アクチュエータを連動制御するときには、対象となる各アクチュエータを制御するタクトスイッチを選択すると共に、速度レバー２６を引いてエンジン回転速度を制御し、油圧アクチュエータの作動速度を調整する。微速作動を行う場合には微速スイッチ２７をｏｎにして微速モードを選択する。
しかし、遠隔操作器２０は、４個のタクトスイッチ２１、２２、２３、２４に対して、速度レバー２６が１本だけしか設けられていないため、複数のタクトスイッチが選択されたときでも、速度レバー２６は共用している。
【０００９】
従って、単独のタクトスイッチが選択されたときには、単独のアクチュエータの作動を微細に調整することができるが、複数のタクトスイッチが選択されたときには、各アクチュエータの作動を個別に微細調整することはできなかった。
これに対し、複数の油圧アクチュエータをそれぞれ制御するための複数のパイロット操作可能な切換制御弁と、油圧アクチュエータの選択操作を行う選択スイッチと速度レバーを有する遠隔操作器と、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの組み合わせパターンと各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量のデータを関数式として記憶し、遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号とに基づいて、選択された組み合わせパターンと速度レバーの引き代に対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置とを備え、遠隔操作器によって複数の油圧アクチュエータが適切に連動するよう制御することのできる油圧アクチュエータの制御装置が提案されている（先行出願：特願２００１−１３５２９７参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば前記車両搭載型のクレーンの４個の油圧アクチュエータの連動制御を行うためには、その油圧制御装置に１２８の関数式を記憶させなければならない。
さらに微速作動を行うためには、別途関数式を準備しなければならず、さらに１２８の関数式の追加が必要になる。
【００１１】
従って、制御のためのデータを関数式として記憶させるとしても、記憶容量の大きい、高性能のＣＰＵを演算装置に備えなければならない。
本発明は油圧アクチュエータの制御装置における上記問題を解決するものであって、遠隔操作の際に複数の油圧アクチュエータを適切に連動制御することができ、しかも演算装置の所要記憶容量をより小さくすることのできる油圧アクチュエータの制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の油圧アクチュエータの制御装置は、複数の油圧アクチュエータをそれぞれ制御するための複数のパイロット操作可能な切換制御弁と、油圧アクチュエータの選択操作を行う選択スイッチと速度操作を行う速度レバーとを有する遠隔操作器と、各切換制御弁のメインスプールの変位量の基本データを関数式として記憶すると共に、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの各組み合わせパターンにおける油圧アクチュエータごとの出力率のデータを記憶し、遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号に基づいて、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を速度レバーの引き代量と選択された油圧アクチュエータごとの出力率と基本データの関数式から求め、選択された組み合わせパターンに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置とを備えることにより、上記課題を解決している。
【００１３】
この油圧アクチュエータの制御装置では、複数の油圧アクチュエータを連動制御する場合には、遠隔操作器で選択スイッチによる油圧アクチュエータの選択操作と速度レバーによる速度操作を行う。
すると、演算装置が遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号に基づいて、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を、速度レバーの引き代値と選択された油圧アクチュエータごとの出力率と基本データの関数式から求め、選択された油圧アクチュエータの組み合わせパターンに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力するため、各切換制御弁のメインスプールが所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、複数の油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００１４】
この制御装置では、演算装置は各切換制御弁のメインスプールの変位量の基本データを関数式として記憶すると共に、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの各組み合わせパターンにおける油圧アクチュエータごとの出力率のデータを記憶するだけで、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を求めることができるため、膨大なデータを記憶する必要がなく、データの処理が容易で、所要記憶容量を小さくすることができる。
各切換制御弁にメインスプールの変位量を検出し演算装置にフィードバックする位置検出器を設けると、各切換制御弁のより正確な制御が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の構成図、図２は遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図、図３は連動制御のための関数式を示す図である。
クレーンの構成は、従来のものと同様であるので図７を参照し、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
【００１６】
クレーン１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチからワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部から吊下している。
【００１７】
クレーン１には、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための油圧アクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０を備えている。
旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０は、何れも車両のエンジンで駆動される油圧ポンプ（図示略）から切換制御弁装置３を介して圧油を供給することにより作動する。油圧ポンプからの圧油の吐出量は、エンジンの回転速度を上げるほど多くなる。
【００１８】
切換制御弁装置３は、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータをそれぞれ制御するための旋回用切換制御弁３１、ブーム起伏用切換制御弁３２、ブーム伸縮用切換制御弁３３、及びウインチ用切換制御弁３４を連結して構成した多連結弁装置であり、操作レバー１４による機側操作及び遠隔操作器２０による遠隔操作が可能となっている。
【００１９】
遠隔操作器２０は図８及び図９に示すものと同様であり、ブーム７の起伏作動を選択するためのブーム起伏タクトスイッチ２１、ウインチ１１の巻上巻下作動を選択するためのウインチ巻上下タクトスイッチ２２、ブーム７の伸縮作動を選択するためのブーム伸縮タクトスイッチ２３、ブーム７の左右への旋回作動を選択するための旋回タクトスイッチ２４、クレーンの各作動の速度を制御する速度レバー２６及び微速作動を選択するための微速スイッチ２７が設けられており、各タクトスイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６と微速スイッチ２７の操作による油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号と微速信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３に向けて無線送信される。
【００２０】
各切換制御弁３１、３２、３３、３４には、メインスプール３５が内蔵されており、このメインスプール３５は、左右のスプリング３６で通常は中立位置に保持されている。メインスプール３５の一端はリンク１５を介して操作レバー１４と連結されている。他端にはパイロットピストン３７が形成され、ピストンロッド３８の先端には鉄芯３９が設けられている。この鉄芯３９は中空円筒形の差動トランスを備えた位置検出器４０内に挿入されている。
【００２１】
また、各切換制御弁３１、３２、３３、３４の外側には、それぞれ比例電磁式パイロット弁４１が設けられている。比例電磁式パイロット弁４１は、油圧ポンプからパイロット圧油が供給されるポートＥが常時閉、タンクへ作動油を戻すポートＦが常時開となっており、ソレノイド４２Ｌ、４２Ｒに制御電流が入力されると左右のパイロットスプール４３Ｌ、４３Ｒが摺動し、入力電流値によってＥポートの開口量が制御できる。従って、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御される。
【００２２】
油室３７Ｒ、３７Ｌの何れか一方にパイロット圧油が供給されると、メインスプール３５が左又は右に移動して、サービスポートＡ、ＢとポンプポートＰとを連通させるので、各切換制御弁３１、３２、３３、３４は、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータを作動させる。
単独の油圧アクチュエータの操作パターンには、表１に示すような場合がある。
【００２３】
【表１】
例えば、図１のブーム伸縮用切換制御弁３３のように、メインスプール３５が右に移動して、サービスポートＢをポンプポートＰとを連通させると、ブーム伸縮用シリンダ８が伸長する。
旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータは、クレーン１の作業の内容に応じて連動するよう制御する場合がある。
【００２５】
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させる場合には、ブームの伸長作動に伴ってウインチの巻下作動も必要なので、ブーム伸縮用油圧シリンダ８と、ウインチ用油圧モータ１０とを連動させなければならない。
このような２つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンには、表２に示すような場合がある。
【００２６】
【表２】
また、３つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンには表３、４つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンには表４に示すような場合がある。
【００２８】
【表３】
【表４】
複数のアクチュエータを連動させる場合、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータは、それぞれ用途、容量、必要作業スピードが異なるため、必要とする圧油量が異なる。
よって、複数のアクチュエータを適切に連動させるには、連動するアクチュエータがそれぞれ必要とする作業速度を得られるよう、各切換制御弁のサービスポートＡ、Ｂの開口量を制御し、各アクチュエータに適正量の圧油を供給することが必要となる。このため、各切換制御弁にそれぞれに設けられている比例電磁式パイロット弁４１からの圧油供給によってメインスプール３５の変位量を制御する。
【００３１】
遠隔操作で複数の油圧アクチュエータを連動制御する場合には、遠隔操作器２０のタクトスイッチ２１、２２、２３、２４で必要な油圧アクチュエータを選択し、速度レバー２６を引く。油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号は遠隔操作器２０から受信機３０を経て演算装置５０に送られる。
演算装置５０には、表１、表２、表３、表４に示すようなアクチュエータの組み合わせパターンと、実際のクレーン連動作業によって得られた各組み合わせパターンにおける各切換制御弁３１、３２、３３、３４のメインスプール３５の出力率のデータが、各組み合わせパターン毎に記憶されている。
【００３２】
出力率とは、速度レバー２６の実引き代量に対して組み合わせパターン毎に各メインスプールに設定されるみなし引き代量の割合である。
例えば、ブーム７の倒伏とウインチ１１の巻上げを連動させる場合には、この組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うための出力率は、表２に示すようにブーム起伏用油圧シリンダ９の倒伏作動では１００％、ウインチ用油圧モータ１０の巻上作動では４０％である。
【００３３】
速度レバー２６を操作したとき、各メインスプールの変位量を求めるための演算において、基本データの関数式に速度レバー２６の引き代量が代入される。このとき、ブーム起伏用油圧シリンダ９の倒伏作動には、遠隔操作器２０からの速度レバー２６の引き代信号に基づく引き代量の１００％が関数式に代入されるが、ウインチ用油圧モータ１０の巻上作動には速度レバー２６の引き代信号に基づく引き代量の４０％が関数式に代入される。
【００３４】
以下、制御の流れを図２の例について説明する。
操作を開始すると、演算装置５０は、初期化された状態で遠隔操作器２０からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号を読込み、その選択信号に基づいて各油圧アクチュエータの出力率を選択して速度レバーの引き代量と乗算する。得られた値を各油圧アクチュエータの基本データの関数式に代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力する。
【００３５】
遠隔操作器２０の微速スイッチ２７がｏｎになっていて、微速モードであるときは、微速における各油圧アクチュエータの出力率を選択して速度レバーの引き代量と乗算し、得られた値を各油圧アクチュエータの基本関数式に代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力する。
同時に、車両のエンジンの回転速度を制御するためのアクセル制御アクチュエータ５５にもアクセル開度制御信号を送る。
【００３６】
出力されたパイロット操作信号は、増幅器５２で増幅されて比例電磁式パイロット弁４１のソレノイド４２Ｌ、又は４２Ｒに送られ、パイロットスプール４３Ｌ、又は４３Ｒを作動させる。
入力信号値によってＥポートの開口量が制御されるので、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、又は３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御され、メインスプール３５が所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、選択された油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００３７】
メインスプール３５が変位すると、鉄芯３９が移動し、位置検出器４０の差動トランスで、メインスプール３５の変位量が電圧値として検出される。得られた電圧値は、アナログ・デジタルコンバータ５３でデジタル信号に変換されて演算装置５０にフィードバックされる。演算装置５０はフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較し、過不足があれば補正を行うため、各切換制御弁３１、３２、３３、３４は正確な開口量の制御が可能となる。
【００３８】
この演算装置５０では、制御のための各油圧アクチュエータの出力率をデータとして記憶させ、各油圧アクチュエータの作動方向ごとメインスプール３５の変位量を基本データの関数式として記憶させるよう構成しているので、各油圧アクチュエータの各組み合わせパターン毎に関数式として記憶させる場合のような大量のデータを予め記憶させる必要がなくデータの処理が容易となる。
【００３９】
なお、本発明では、油圧アクチュエータの各組み合わせパターン毎にその操作の数だけの出力率のデータを記憶させているが、これは、表１〜表４に示すようなデータにすぎないため、記憶容量は小さくて済む。
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させるため、ブーム７の伸長とウインチ１１の巻下げを連動させる場合には、図３に示すように、この組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸出力率７０％と速度レバー２６の引き代量とを乗算し、得られた値を遠隔操作器２０からの選択信号で選択されたブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長用関数式に代入することで、ブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長側のメインスプール変位Ａを求める。
【００４０】
同じくこの組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのウインチ用油圧モータ１０の巻下出力率８０％と速度レバー２６の引き代量とを乗算し、得られた値を遠隔操作器２０からの選択信号で選択されたウインチ用油圧モータ１０の巻下用関数式に代入することで、ウインチ用油圧モータ１０の巻下側のメインスプール変位Ｂを求める。
【００４１】
このデータＡ、Ｂが操作信号としてブーム伸縮用切換制御弁３３とウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に送られる。よって、メインスプール３５は所要変位量だけ変位して、ブーム伸縮用油圧シリンダ８とウインチ用油圧モータ１０にはそれぞれ適正量の圧油が供給される。
このように、遠隔操作器２０からの選択信号と引き代信号に基づいて、選択された油圧アクチュエータの出力率と速度レバーの引き代量との積を基本データの関数式に代入することにより、各油圧アクチュエータのメインスプール３５の所要の変位量が得られる。
【００４２】
よって、演算装置５０は、各油圧アクチュエータの作動方向ごとの基本データの関数式（ブーム起伏、ウインチ巻上下、ブーム伸縮、旋回の７関数式）を記憶するだけで、オペレータによって複数選択された油圧アクチュエータをスムーズに連動作動させるメインスプール３５の所要の変位量を得ることができる。
演算装置５０は位置検出器４０からのフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較しており、ブーム伸縮用切換制御弁３３へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ブーム伸縮用切換制御弁３３の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ブーム伸長量を増減させる。
【００４３】
また、ウインチ用切換制御弁３４へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ウインチ巻下量を増減させる。
従って、距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させることができる。
【００４４】
実際の操作においてオペレータは遠隔操作器２０の速度レバー２６を絶えず動かし、各油圧アクチュエータの速度を変え続けており、速度レバー２６からの信号は常に変化しているので、演算装置５０は常に適切なメインスプールの変位量を演算し、補正信号を送出して制御を行う。
クレーン１の微速作動では、微速における各油圧アクチュエータの出力率を別途記憶させておき、この出力率を選択して速度レバーの引き代量と乗算し、得られた値を各油圧アクチュエータの基本関数式に代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力するようにしてもよいが、図４に示すように、微速レートを用意しておいて、演算時に速度レバー引き代量と出力率と微速レートとの積を関数式に代入するようにしてもよい。
【００４５】
微速レートは例えば６０％や８０％等作業に合わせて設定するのがよい。
また、油圧アクチュエータの最大作動速度を微速モードよりさらに低速度で作動させたいときには、例えば第一微速レート８０％、第二微速レート６０％のように、複数段の微速レートを設定して必要に応じて切り換えれば使い勝手がさらによくなる。
【００４６】
図５は本発明の他の実施の形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の制御の流れ図、図６は連動制御のための関数式を示す図である。
ここで油圧アクチュエータの制御装置の機械的な構成は図１のものと同様である。
演算装置５０には、前記表１〜表４に示すような油圧アクチュエータの組み合わせパターンと、実際のクレーン１の連動作動によって得られた各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプール３５の出力率のデータと各油圧アクチュエータの基本データの関数式とが記憶されている。
【００４７】
操作を開始すると、演算装置５０は、初期化された状態で遠隔操作器２０からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号を読込み、その選択信号に基づいて各油圧アクチュエータの基本データの関数式と出力率とを選択して乗算する。得られた関数式に速度レバーの引き代量を代入して各切換制御弁へスプール３５のパイロット操作信号を出力する。
【００４８】
遠隔操作器２０の微速スイッチ２７がｏｎになっていて、微速モードであるときは、微速における各油圧アクチュエータの出力率を選択して基本データの関数式と乗算し、得られた関数式に速度レバーの引き代量を代入して各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力する。
同時に、車両のエンジンの回転速度を制御するためのアクセル制御アクチュエータ５５にもアクセル開度制御信号を送る。
【００４９】
出力されたパイロット操作信号は、増幅器５２で増幅されて比例電磁式パイロット弁４１のソレノイド４２Ｌ、又は４２Ｒに送られ、パイロットスプール４３Ｌ、又は４３Ｒを作動させる。
入力信号値によってＥポートの開口量が制御されるので、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、又は３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御され、メインスプール３５が所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、選択された油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００５０】
メインスプール３５が変位すると、鉄芯３９が移動し、位置検出器４０の差動トランスで、メインスプール３５の変位量が電圧値として検出される。得られた電圧値は、アナログ・デジタルコンバータ５３でデジタル信号に変換されて演算装置５０にフィードバックされる。演算装置５０はフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較し、過不足があれば補正を行うため、各切換制御弁３１、３２、３３、３４は正確な開口量の制御が可能となる。
【００５１】
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させるため、ブーム７の伸長とウインチ１１の巻下げを連動させる場合には、図６に示すように、この組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸出力率７０％とブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長用関数式とを乗算し、得られた関数式に速度レバー２６の引き代量を代入することで、ブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長側のメインスプール変位Ａを求める。
【００５２】
同じくこの組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのウインチ用油圧モータ１０の巻下出力率８０％とウインチ用油圧モータ１０の巻下用関数式とを乗算し、得られた関数式に速度レバー２６の引き代量を代入することで、ウインチ用油圧モータ１０の巻下側のメインスプール変位Ｂを求める。
このデータＡ、Ｂが操作信号としてブーム伸縮用切換制御弁３３とウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に送られる。よって、メインスプール３５は所要変位量だけ変位して、ブーム伸縮用油圧シリンダ８とウインチ用油圧モータ１０にはそれぞれ適正量の圧油が供給される。
【００５３】
演算装置５０は位置検出器４０からのフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較しており、ブーム伸縮用切換制御弁３３へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ブーム伸縮用切換制御弁３３の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ブーム伸長量を増減させる。
【００５４】
また、ウインチ用切換制御弁３４へのパイロット操作信号の出力値に対してフィードバックされたメインスプール３５の検出した変位量が一致しない状態であれば、ウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ウインチ巻下量を増減させる。
従って、距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の油圧アクチュエータの制御装置は、遠隔操作の際に複数の油圧アクチュエータを適切に連動制御することができ、しかも演算装置の所要記憶容量をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の構成図である。
【図２】遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図である。
【図３】連動制御のための関数式を示す図である。
【図４】遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の制御の流れ図である。
【図６】連動制御のための関数式を示す図である。
【図７】従来のクレーンの構成図である。
【図８】従来の遠隔操作器の正面図である。
【図９】遠隔操作器の側面図である。
【符号の説明】
１ クレーン
３ 切換制御弁装置
４ ベース
５ 旋回用油圧モータ
６ コラム
７ ブーム
８ ブーム伸縮用油圧シリンダ
９ ブーム起伏用油圧シリンダ
１０ ウインチ用油圧モータ
２０ 遠隔操作器
２１ ブーム起伏タクトスイッチ
２２ ウインチ巻上下タクトスイッチ
２３ ブーム伸縮タクトスイッチ
２４ 旋回タクトスイッチ
２６ 速度レバー
２７ 微速スイッチ
３０ 受信機
３１ 旋回用切換制御弁
３２ ブーム起伏用切換制御弁
３３ ブーム伸縮用切換制御弁
３４ ウインチ用切換制御弁
３５ メインスプール
３７ パイロットピストン
３８ ピストンロッド
３９ 鉄芯
４０ 位置検出器
４１ 比例電磁式パイロット弁
５０ 演算装置
Claims (2)
- 複数の油圧アクチュエータをそれぞれ制御するための複数のパイロット操作可能な切換制御弁と、油圧アクチュエータの選択操作を行う選択スイッチと速度操作を行う速度レバーとを有する遠隔操作器と、各切換制御弁のメインスプールの変位量の基本データを関数式として記憶すると共に、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの各組み合わせパターンにおける油圧アクチュエータごとの出力率のデータを記憶し、遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号に基づいて、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を、速度レバーの引き代量と選択された油圧アクチュエータごとの出力率と基本データの関数式から求め、選択された組み合わせパターンに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置とを備えた油圧アクチュエータの制御装置。
- 各切換制御弁に、メインスプールの変位量を検出し演算装置にフィードバックする位置検出器を設けたことを特徴とする請求項１記載の油圧アクチュエータの制御装置。
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| JP2002316355A JP3928793B2 (ja) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | 油圧アクチュエータの制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006160433A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Furukawa Co Ltd | クレーンの作動速度制御装置 |
| JP2013543086A (ja) * | 2010-09-09 | 2013-11-28 | ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー | 建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置 |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002316355A patent/JP3928793B2/ja not_active Expired - Lifetime
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