JP2005273442A - 重装備操作レバー応答モードの設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、多数の応答モードの中で一つが選ばれ、選ばれた応答モードに従って操作レバーの応答特性が変化するようなされる操作レバー応答モードの設定方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、重装備運転者の熟練度と作業特性とに相応しく操作レバーの応答モードを自由に選択でき、選択された応答モードに応じて操作レバーの応答特性が変わるようになされた操作レバー応答モードの設定方法に間するものであって、応答モード選択手段から応答モード信号を受信し少なくとも一つ以上の応答モードの中で何れかの一つを選択する応答モード選択段階、応答モード選択段階で選択された応答モードに応じて作動されるフィルタにより操作信号が濾過されるフィルタリング段階、及びフィルタリング段階により濾過された制御信号を出力する出力段階を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は重装備の操作レバーに関し、さらに詳細には、重装備運転者の熟練度と作業特性とに合わせて、操作レバーの応答モードを自由に選択することができる操作レバー応答モードの設定方法に関する。

一般には、掘削機のような重装備にはブーム、アーム、バケット、スイング装置などのような作業装置を操作するためにジョイスティック形態の操作レバーが用いられている。

各種作業装置の駆動はエンジンにより作動される油圧ポンプから供給される圧油によりなされるが、制御装置が操作レバーの操作量に応じて制御弁を制御し作業装置に供給される圧油の圧力と方向及び流量などを制御することによって作業装置が駆動される。

従来の重装備を操縦することに於いて、運転者は作業を速やかに行うために操作レバーを急激に動かす場合があるが、このような操作により作業装置を駆動するアクチュエータに圧油を供給する制御弁のスプールが急激な運動を行うようになる。

従って、アクチュエータの作動スタート及び停止時の衝撃により揺動が生じ、且つ、繰り返される揺動の発生は運転者の作業疲労を増大させる要因となってきた。

熟練者の場合、操作レバーを精度高く操作し得るために作業装置を滑らかに動かすことができるが、素人の場合には、操作レバーの初期操作時や操作中断時に作業装置の慣性による衝撃現象が生じ揺動が発生するので、作業をやり難くさせる問題点があった。

前述したように、運転者の慣れていない操縦や作業特性による急操作で作業装置が急激に動作されるにつれ発生する揺動は、運転者の作業疲労を増大させかつ効率を低下させると同時に装備の寿命を縮めるので、これらを改善しようとする努力が続けられてきた。

従来には、操作レバーの急操作による衝撃を緩和するために、圧力センサなどを利用し操作レバーの急速な操作状態を感知し、且つ、操作レバーが急操作されると油圧の流れを遅延させる圧力補償弁が含まれた遅延回路技術が使用されていた。

しかし、このような技術によると、急操作による衝撃を吸収し、装備使用の安定性を確保しうる利点は持っているが、操作レバーの応答性が顕著に低下して作業速度が遅くなり、かつ作業効率が劣るという問題点もあった。

また、運転者の熟練度と作業特性とは関係なく操作レバーの応答特性が一律的に決まるので、熟練者や素人の両者をともに満足させることができず、操作レバーの応答特性を作業特性に相応するよう調整することができない不便があった。

本発明は前述したような問題点を鑑み発明したもので、本発明の目的は、運転者の熟練度と作業特性とに相応しく、操作レバーの応答モードを自由に選択できる操作レバー応答モードの設定方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、操作レバーが急速に操作される場合、作業装置の振動及び衝撃を緩和させ、作業を行っている運転者の疲労を軽減させると同時に初期応答性を確保することによって、作業性を向上させることにある。

前述した目的等を達成するために、本発明は、多数の応答モードの中で一つが選ばれ、選ばれた応答モードに従って操作レバーの応答特性が変わるようなされる操作レバー応答モードの設定方法を提供する。

本発明による操作レバー応答モードの設定方法は、油圧ポンプから圧油の供給を受けて、作業装置を駆動するアクチュエータと、油圧ポンプの圧油をアクチュエータに供給する制御弁と、作業装置を駆動するための操作信号を発生させる操作レバーと、操作信号を変更して制御弁を制御する制御信号を発生させるコントローラとを備える重装備操作レバー応答モードの設定方法において、応答モード選択手段から応答モード信号を受信し、少なくとも一つ以上の応答モードの中で何れかの一つを選択する応答モード選択段階と、操作レバーの操作信号を受信する操作信号受信段階と、応答モード選択段階で選択された応答モードに応じて作動されるフィルタにより操作信号が濾過されるフィルタリング段階と、フィルタリング段階で濾過された制御信号を出力する出力段階とを含む。

フィルタリング段階のフィルタは、ローパスフィルタが用いられて信号を濾過することが望ましい。

また、フィルタリング段階のフィルタに適用されるパラメータは、操作レバーが駆動するアクチュエータと、夫々の応答モード特性とに適合するよう予め設定されていて、コントローラに保存されることが望ましい。

本発明の目的と利点は、以下の添付図面に基づいた詳細な説明により明白となる。

以下、本発明の望ましい実施例を添付図面を参照とし説明するが、これは本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施し得る程度で詳細に説明したものであって、これにより、本発明の技術的思想及び範囲が限定されることを意味するものではない。

図１は、本発明の一実施例による操作レバー応答モードの設定方法が適用された油圧システムの概略図である。

本発明の一実施例による応答モード設定方法が適用される油圧システムは、エンジン１０により作動される油圧ポンプ１１と、油圧ポンプ１１から圧油の供給を受けて作業装置(図示せず)を駆動するアクチュエータ１３と、油圧ポンプ１１の圧油をアクチュエータ１３に供給する制御弁１４と、作業装置(図示せず)を駆動するための操作信号を発生させる操作レバー１６と、操作信号を変更し制御信号を発生させるコントローラ１８と、コントローラ１８の制御信号を受信して制御弁１４を制御する弁駆動装置２０，２１とを包含しなされる。

弁駆動装置２０，２１は、パイロットポンプ１２に連結され、コントローラ１８からの制御信号によりパイロット圧力を形成しかつ制御弁１４に供給することによって、制御弁１４の作動を制御する。

図１において、符号３５は装備ＥＣＵ、１０ａはエンジンＥＣＵ、１７はポンプレギュレータ、１９は電磁比例減圧バルブ(ＥＰＰＲＶ)を表す。

本発明の一実施例による操作レバー応答モードの設定方法が適用された操作レバー制御システム１は、操作レバー１６と応答モード選択手段１５とコントローラ１８とを包含し、ここでコントローラ１８はデータ受信部３０、フィタリング部３２、弁駆動部３４を含んでなされる。

応答モード選択手段１５は、運転者自身の熟練度と作業特性とに合わせて、多数の応答モードの中で一つを選択することができる手段であり、且つ、運転者が応答モード選択手段１５により応答モードを選択すると応答モード信号がコントローラ１８のデータ受信部３０のモード信号受信部３１ｂに入力される。

応答モード選択手段１５により選択し得る応答モードは、アクティブモード、ノーマルモード、ソフトモードがあり、それ以外にもより多様な応答モードを追加構成して、多様な応答モードを提供し得るようにしたことは、本発明が属する技術分野の当業者であれば自由に変更可能な範囲内にて容易に求めることができるだろう。

操作レバー１６は、前述した如き、作業装置(図示せず)を駆動するための操作信号を発生させる装置として、操作レバー１６の操作信号はコントローラ１８のデータ受信部３０の操作信号受信部３１ａに入力される。

データ受信部３０に入力された操作信号とモード信号はフィルタリング部３２に伝達され、フィルタリング部３２のフィルタ３３ａは応答モード選択手段１５により選択された応答モードに応じて作動されかつ操作信号を濾過する。

フィルタ３３ａの濾過動作は、Ｂｅｓｓｅｌ１次ローパスフィルタを用いた。

フィルタ３３ａのカットオフ周波数は、アクティブモード、ノーマルモード、ソフトモード等それぞれのモードに応じて異なっていく。

カットオフ周波数を変更するためのパラメータは、各モードごとに、アクチュエータごとに、予め設定されかつメモリ３３ｂに記憶されるので、フィルタ３３ａは各モードとアクチュエータに対応されるパラメータに基づいて濾過する動作を行う。

コントローラ１８の弁駆動部３４は、フィルタリング部３２により濾過された操作信号を制御信号に変更し、弁駆動装置２０、２１に供給することによって、制御弁１４の作動を制御する。

図２は本発明の一実施例による操作レバー応答モード設定方法の制御流れを示すフローチャートである。

本発明の一実施例による操作レバー応答モード設定方法は、応答モード選択段階(Ｓ２００)と、操作信号受信段階(Ｓ３００)と、フィルタリング段階(Ｓ４００、Ｓ５００、Ｓ６００、Ｓ７００)と、出力段階(Ｓ８００)を包含しなされる。

応答モード選択段階(Ｓ２００)は、制御システム１が応答モード選択手段１５から応答モード信号を受信して、少なくとも一つ以上の応答モードの中で何れかの一つを選択する段階として、運転者の熟練度や作業形態に合わせて、アクティブモードとノーマルモードとソフトモードとの中で何れかの一つを選ぶ段階である。

操作レバー１６の操作信号に対する応答速度は、アクティブモード＞ノーマルモード＞ソフトモードの手順で決まるので、熟練者はアクティブモードで設定して装備を運転するが、素人はソフトモードで設定するため安定した装備の運転を行うことができる。

操作信号受信段階（Ｓ３００）は、前記操作レバー１６の操作信号を受信する段階であり、且つ、フィルタリング段階(Ｓ４００、Ｓ５００、Ｓ６００、Ｓ７００)は、前記応答モード選択段階（Ｓ２００）から選択された応答モードに応じて作動されるフィルタ３３ａにより前記操作信号を濾過する段階である。

フィルタリング段階は、アクティブモードに対応するフィルタＡのフィルタリング段階(Ｓ５００)と、ノーマルモードに対応するフィルタＢのフィルタリング段階(Ｓ６００)と、ソフトモードに対応するフィルタＣのフィルタリング段階(Ｓ７００)とに分かれる。

フィルタリング段階で作動されるフィルタ３３ａにはＢｅｓｓｅｌ１次ローパスフィルタが用いられていて、以下の計算式により作動されかつ濾過することが望ましい。

x(k-1) = x(k)；
x(k) = 操作信号/a；
y(k-1)= y(k)；
y(k) = (x(k-1)+x(k))+b×ｙ(k-1)

ここで、 y(k)：コントローラの出力、
y(k-1)：y(k)の１サンプリング時間遅延値、
x(k-1)：x(k)の１サンプリング時間遅延値、
ａ，ｂ：パラメータに当たる。

フィルタリング段階のフィルタ３３ａは、コントローラ１８の各サンプリング時間毎に前述した計算式を用いるので、一サンプルが経過する時ごとに以前のy(k)、x(k)は y(k-1)、x(k-1)に置換されかつ記憶される。y(k)の値がフィルタ３３ａの最終出力値となり、各サンプリング時間毎に弁駆動部３４へ出力する。

前述したフィルタリング段階の計算式に用いられるそれぞれのパラメータａ、ｂは、操作レバー１６の駆動するアクチュエータと夫々の応答モードの特性とに適合するよう予め設定され、コントローラ１８のメモリ３３ｂに保存されることが望ましい。

従って、図２に示されるフィルタリング段階(Ｓ５００、Ｓ６００、Ｓ７００)のフィルタＡ、Ｂ、Ｃは、変化されるパラメータａ、ｂ値により各モードに応じて作動されるフィルタ３３ａの機能のことをいう。

出力段階(Ｓ８００)は、フィルタリング段階で濾過された制御信号を出力する段階として、コントローラ１８の弁駆動部３４がフィルタリング部３２により濾過された操作信号を制御信号に変更しかつ弁駆動装置２０、２１に出力する。

図３は、本発明の一実施例による操作レバー応答モードの設定方法により濾過された制御信号の各応答モードからの出力形態を示したグラフとして、軌跡ｒは操作レバー１６の操作信号を、軌跡Iはアクティブモードを、軌跡IIはノーマルモードを、軌跡IIIはソフトモードを表す。

図示された如き、操作信号に対応する応答速度は、アクティブモード＞ノーマルモード＞ソフトモードの手順で決まる。

従って、アクティブモードで設定された時には、最も敏感に反応するため熟練者が作業するに相応しく、ソフトモードで設定された時には、一番遅いが作業行装置が急速に作動されないために安定的なので、素人が作業するに適合する。

前述したように、本発明の操作レバー応答モードの設定方法によると、運転者の熟練度と作業特性に合わせて、操作レバーの応答モードを自由に選ぶことができる。また、操作レバーが急速に操作される場合に作業装置の振動及び衝撃を緩和させて、作業中の運転者の疲労を軽減させると共に初期応答性を確保することによって、作業性を向上させる効果を奏する。

本発明の一実施例による操作レバー応答モードの設定方法が適用された油圧システムの概略図。 本発明の一実施例による操作レバー応答モードの設定方法の制御流れを示したフローチャート。 本発明の一実施例による操作レバー応答モードの設定方法により濾過された制御信号の各応答モードからの出力形態を示したグラフ。

符号の説明

１ 操作レバー制御システム
１０ エンジン
１０ａ エンジンＥＣＵ
１１ 油圧ポンプ
１２ パイロットポンプ
１３ アクチュエータ
１４ 制御弁
１５ 応答モード選択手段
１６ 操作レバー
１７ ポンプレギュレータ
１８ コントローラ
１９ 電磁比例減圧バルブ
２０、２１ 弁駆動装置
３０ データ受信部
３１ａ 操作信号受信部
３１ｂ モード信号受信部
３２ フィルタリング部
３３ａ フィルタ
３３ｂ メモリ
３４ 弁駆動部
３５ 装備ＥＣＵ

Claims (3)

1. 油圧ポンプから圧油の供給を受けて、作業装置を駆動するアクチュエータと、前記油圧ポンプの圧油を前記アクチュエータに供給する制御弁と、前記作業装置を駆動するための操作信号を発生させる操作レバーと、前記操作信号を変更して前記制御弁を制御する制御信号を発生させるコントローラとを備える重装備操作レバー応答モード設定方法において：
   応答モード選択手段から応答モードを受信し、少なくとも一つ以上の応答モードの中で何れかの一つを選択する応答モード選択段階；
   前記操作レバーの操作信号を受信する操作信号受信段階；
   前記応答モード選択段階で選択された応答モードに応じて作動されるフィルタにより前記操作信号が濾過されるフィルタリング段階；及び
   前記フィルタリング段階により濾過された制御信号を出力する出力段階を含むことを特徴とする操作レバー応答モードの設定方法。
2. 前記フィルタリング段階の前記フィルタはローパスフィルタが用いられ、且つ信号を濾過することを特徴とする請求項１に記載の操作レバー応答モードの設定方法。
3. 前記フィルタリング段階の前記フィルタに適用されるパラメータは、前記操作レバーが駆動するアクチュエータと夫々の応答モードの特性とに適合するよう予め設定され、前記コントローラに保存されることを特徴とする請求項２に記載の操作レバー応答モードの設定方法。
   

Images