JP2008089104A - Power actuator driving control device of hydraulic working machine - Google Patents

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Taisuke Ota
泰典 太田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power actuator driving control device of a hydraulic working machine which can easily adds to compact construction machines such as a mini-shovel, a high function such as automatic excavation and working area control, and can make the drive of a power actuator finely follow the operation of an operation lever despite the increase in working load. <P>SOLUTION: The power actuator driving control device of a hydraulic working machine is equipped with a direction control valve (38x) for controlling supply/discharge of pressure oil with respect to a power actuator (36x), a direct acting valve actuator (56) for switching and actuating the direction control valve (38x), a lever unit (74) for converting the control input of an operation lever (76) into an electric control input signal S<SB>L</SB>for outputting and a controller (72) for generating a drive signal S<SB>D</SB>to the valve actuator (56) on the basis of the control input signal S<SB>L</SB>from the lever unit (74). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動掘削や作業領域制御等を可能とした高機能型の建設機械に適用される油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置に係わり、特に、高機能且つ小型の建設機械に好適な油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置に関する。   The present invention relates to a power actuator drive control device for a hydraulic work machine applied to a high-function construction machine capable of automatic excavation, work area control, and the like, and in particular, a hydraulic pressure suitable for a high-function and small-sized construction machine. The present invention relates to a power actuator drive control device for a work machine.

上述した高機能型の建設機械には、その油圧作業機の操作にしばしば電気レバー装置が用いられている。この電気レバー装置は、操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換えて出力するものであり、これにより、油圧作業機の操作、つまり、そのパワーアクチュエータ(具体的には油圧シリンダ)の駆動が電気的に制御可能となる。
より詳しくは、一般的な建設機械の場合、パワーアクチュエータは、油圧ポンプから圧油の供給がパイロット式の方向制御弁の切り換え作動により駆動されるため、上述した電気的な操作信号は、方向制御弁へのパイロット圧信号を作り出す電磁比例制御弁の切り換えを制御するために使用されている(特許文献1)。
特開2003-194005号公報
In the above-described high-function construction machine, an electric lever device is often used for operating the hydraulic working machine. This electric lever device outputs the operation amount of the operation lever by replacing it with an electric operation signal, whereby the operation of the hydraulic working machine, that is, the driving of its power actuator (specifically, hydraulic cylinder) is performed. Can be electrically controlled.
More specifically, in the case of a general construction machine, the power actuator is driven by the switching operation of a pilot-type directional control valve so that the pressure oil is supplied from the hydraulic pump. It is used to control the switching of an electromagnetic proportional control valve that produces a pilot pressure signal to the valve (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-194005

上述した電気的なレバー方式の油圧作業機は、パイロット圧信号の発生源となるパイロットポンプ、パイロット配管、パイロットフィルタ及びパイロットリリーフバルブ等のパイロット圧回路が必要不可欠であるから、比較的大型の建設機械に適用され、ミニショベル等の小型の建設機械への適用はパイロット圧回路が要求するスペースや、製造コストの観点からみて搭載は困難である。   The electrical lever type hydraulic working machine described above requires a pilot pressure circuit such as a pilot pump, pilot piping, pilot filter, and pilot relief valve that are the source of the pilot pressure signal. It is applied to a machine, and it is difficult to apply to a small construction machine such as a mini excavator from the viewpoint of the space required by the pilot pressure circuit and the manufacturing cost.

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところはミニショベル等の小型の建設機械にあっても、自動掘削や作業領域制御等の高機能を容易に付加でき、しかも、作業負荷に拘わらず、操作レバーの操作にパワーアクチュエータの駆動をきめ細かく追従させることができる油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置を提供することにある。   The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and even if it is a small construction machine such as a mini excavator, it can easily add high functions such as automatic excavation and work area control. An object of the present invention is to provide a power actuator drive control device for a hydraulic working machine capable of closely following the operation of an operation lever regardless of the work load.

上記の目的を達成するため、本発明は、関節を介して連なる複数の腕部からなり、基端が上部旋回体に枢支された作業腕と、この作業腕の先端に取り付けられた作業アタッチメントと、作業腕の各腕部及び作業アタッチメントをそれぞれ駆動する複数のパワーアクチュエータと、パワーアクチュエータに向けて圧油を供給する油圧ポンプとを備えた油圧作業機において、本発明のパワーアクチュエータ駆動制御装置は、油圧ポンプとパワーアクチュエータとを接続する油圧経路に介挿され、そのパワーアクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁と、方向制御弁の切り換えを行うための操作レバーを有し、この操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換えるレバーユニットと、方向制御弁に直結して設けられ、レバーユニットからの操作信号に基づき、方向制御弁を切り換え作動させる電動型のバルブアクチュエータとを備える(請求項1)。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a work arm comprising a plurality of arm portions connected via a joint, a base end pivotally supported by an upper swing body, and a work attachment attached to the front end of the work arm. And a plurality of power actuators for driving each arm portion and work attachment of the work arm, and a hydraulic pump for supplying pressure oil toward the power actuator. Has a directional control valve that is inserted in a hydraulic path connecting the hydraulic pump and the power actuator, controls the supply of pressure oil to the power actuator, and an operation lever for switching the directional control valve. A lever unit that replaces the operation amount of the operation lever with an electrical operation signal and a direct connection to the directional control valve are provided. Based on the operation signal from the bets, and a motorized type valve actuator for actuating switch the directional control valve (claim 1).

上述した駆動制御装置によれば、レバーユニットの操作レバーが操作されたとき、レバーユニットから電気的な操作信号が出力される。この操作信号は、電動型のバルブアクチュエータを介して方向制御弁を切り換え作動させ、これにより、パワーアクチュエータは操作レバーの操作に従い駆動される。
好ましくは、本発明の駆動制御装置は、方向制御弁が操作レバーの操作により切り換え作動されるとき、方向制御弁の切り換え作動量を油圧作業機の作業状況に応じて制御するコントローラを更に備え(請求項2)、この場合、コントローラは、レバーユニットからの操作信号を油圧作業機の作業状況に応じて調整することができる(請求項3)。
According to the drive control device described above, when the operation lever of the lever unit is operated, an electrical operation signal is output from the lever unit. This operation signal switches and operates the direction control valve via the electric valve actuator, whereby the power actuator is driven according to the operation of the operation lever.
Preferably, the drive control device according to the present invention further includes a controller that controls a switching operation amount of the direction control valve according to a working state of the hydraulic working machine when the direction control valve is switched by an operation of an operation lever. In this case, the controller can adjust the operation signal from the lever unit in accordance with the work status of the hydraulic working machine (claim 3).

具体的には、コントローラは、作業アタッチメントの侵入が禁止される作業不可領域を設定する設定手段と、ベースに対する作業アタッチメントの実作業位置を検出する作業位置検出手段と、作業位置検出手段からの実作業位置と作業不可領域との間の偏差に基づき、操作信号に対する規制量を算出する規制手段とを含むことができる(請求項4)。
上述のコントローラによれば、操作レバーの操作を受けて油圧作業機の作業アタッチメントが作動するとき、作業アタッチメントの実作業位置が作業不可領域に近接すればするほど、つまり、上述した偏差が小さくなればなるほど、規制手段はレバーユニットからの操作信号に対する規制量を増加させる。
Specifically, the controller includes setting means for setting a work impossible area where entry of the work attachment is prohibited, work position detecting means for detecting the actual work position of the work attachment with respect to the base, and actual positions from the work position detecting means. Restriction means for calculating a restriction amount for the operation signal based on a deviation between the work position and the work disabling region can be included.
According to the above-described controller, when the work attachment of the hydraulic working machine is activated in response to the operation of the operation lever, the closer the actual work position of the work attachment is to the work impossible area, that is, the above-described deviation can be reduced. The restriction means increases the restriction amount with respect to the operation signal from the lever unit.

それ故、操作信号に拘わらず、方向制御弁の切り換え作動量、つまり、パワーアクチュエータの作動量が減少し、作業不可領域内に作業アタッチメントが侵入することはない。
上述したコントローラの働きは油圧作業機の作業領域制御を実施するものとなり、このような作業領域制御は油圧作業機の自動化を実現するうえで必要不可欠な機能の1つである。
Therefore, regardless of the operation signal, the switching operation amount of the directional control valve, that is, the operation amount of the power actuator is reduced, and the work attachment does not enter the work impossible area.
The operation of the controller described above implements work area control of the hydraulic work machine, and such work area control is one of the functions indispensable for realizing the automation of the hydraulic work machine.

一方、コントローラは、パワーアクチュエータに向けて供給される圧油の圧力を検出し、圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、この圧力センサからの圧力信号に基づき、操作信号に対する調整量を算出する調整手段とを含むこともできる(請求項5)。
具体的には、調整手段は、パワーアクチュエータに向けて供給される圧油の圧力、つまり、パワーアクチュエータの負荷圧が基準圧を越えて高くなればなるほど、レバーユニットからの操作信号を増加方向に補正すべく調整し、方向制御弁の切り換え作動量、つまり、パワーアクチュエータへの圧油の供給流量を増大させる。
On the other hand, the controller detects the pressure of the pressure oil supplied to the power actuator and outputs a pressure signal corresponding to the pressure, and an adjustment amount for the operation signal based on the pressure signal from the pressure sensor. It is also possible to include adjusting means for calculating (claim 5).
Specifically, the adjustment means increases the operation signal from the lever unit in the increasing direction as the pressure of the pressure oil supplied to the power actuator, that is, the load pressure of the power actuator becomes higher than the reference pressure. Adjustment is made to correct, and the switching operation amount of the direction control valve, that is, the supply flow rate of pressure oil to the power actuator is increased.

上述したコントローラの働きは、パワーアクチュエータの負荷圧に拘わらず、方向制御弁を通じてパワーアクチュエータに供給される圧油の供給量を操作レバーの操作量に対応付ける。
更に、バルブアクチュエータはステッピングモータを含むことができ(請求項6)、この場合、ステッピングモータの回転角は方向制御弁の切り換え作動量を決定する。
The function of the controller described above associates the supply amount of the pressure oil supplied to the power actuator through the direction control valve with the operation amount of the operation lever, regardless of the load pressure of the power actuator.
Further, the valve actuator may include a stepping motor (Claim 6), in which case the rotation angle of the stepping motor determines the switching operation amount of the direction control valve.

請求項1の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置は、操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換え、この操作信号に基づき電動型のバルブアクチュエータを介して方向制御弁の切り換え作動をなすようにしたから、パワーアクチュエータの駆動を電気的に制御可能となる。それ故、油圧作業機に自動掘削や作業領域制御等の高度な機能を容易に付加することができる。   The power actuator drive control device for a hydraulic working machine according to claim 1 replaces the operation amount of the operation lever with an electric operation signal, and switches the direction control valve via the electric valve actuator based on the operation signal. As a result, the drive of the power actuator can be electrically controlled. Therefore, advanced functions such as automatic excavation and work area control can be easily added to the hydraulic working machine.

請求項2〜5の駆動制御装置は、油圧作業機の作業状況に応じてレバーユニットからの操作信号がコントローラにより制御されるので、油圧作業機の作業アタッチメントに対する作業領域制御を実現し、また、操作レバーの操作にパワーアクチュエータの駆動を迅速に追従させることで、パワーアクチュエータの応答性を大幅に改善する。
請求項6の駆動制御装置は、操作信号に対して方向制御弁を高精度に切り換え作動させる安価なバルブアクチュエータを提供する。
The drive control device according to any one of claims 2 to 5 realizes work area control for the work attachment of the hydraulic work machine because the operation signal from the lever unit is controlled by the controller according to the work situation of the hydraulic work machine, The response of the power actuator is greatly improved by making the drive of the power actuator follow the operation of the operation lever quickly.
The drive control apparatus according to the sixth aspect provides an inexpensive valve actuator that switches the direction control valve with high accuracy in response to the operation signal.

図1は建設機械としてのミニショベルを示す。
ミニショベルはクローラ型の下部走行体2と、この下部走行体2の上側に設けられた上部旋回体4とを備えている。この上部旋回体4上には運転席6が配置され、この運転席6はキャノピ8により上方から覆われている。
上部旋回体4の前部からは油圧作業機の作業腕10が延び、この作業腕10は上部旋回体4側からブーム12及びアーム14を有する。ブーム12はその基端がベースとしての上部旋回体4に枢支ピン12pを介して支持され、枢支ピン12pの回りを上下方向に起伏自在となっている。そして、アーム14はブーム12の先端に関節、つまり、アームピン14pを介して連なり、このアームピン14pの回りを上下方向に回動自在となっている。
FIG. 1 shows a mini excavator as a construction machine.
The mini excavator includes a crawler-type lower traveling body 2 and an upper revolving body 4 provided on the upper side of the lower traveling body 2. A driver's seat 6 is disposed on the upper swing body 4, and the driver's seat 6 is covered from above by a canopy 8.
A working arm 10 of a hydraulic working machine extends from the front of the upper swing body 4, and the work arm 10 includes a boom 12 and an arm 14 from the upper swing body 4 side. The base end of the boom 12 is supported by an upper swing body 4 as a base via a pivot pin 12p, and the boom 12 can be raised and lowered around the pivot pin 12p in the vertical direction. The arm 14 is connected to the tip of the boom 12 via a joint, that is, an arm pin 14p, and is rotatable up and down around the arm pin 14p.

更に、アーム14の先端には関節としてのバケットピン16aを介してバケット16はが取り付けられており、このバケット16は油圧作業機における作業アタッチメントの1つであり、バケットピン16aの回りに上下方向に回動自在となっている。
上述したブーム12、アーム14及びバケット16のそれぞれは、対応するブームシリンダ18、アームシリンダ20及びバケットシリンダ22が伸縮操作されることで起伏又は回動し、これらシリンダ18〜22の伸縮操作は運転席6から可能となっている。つまり、運転席6の左右にはレバーコンソール24がそれぞれ配置されており、これらレバーコンソール24の操作により前記シリンダ18〜22の伸縮が独立して実施される。
Further, a bucket 16 is attached to the tip of the arm 14 via a bucket pin 16a as a joint. This bucket 16 is one of the work attachments in the hydraulic working machine, and is vertically moved around the bucket pin 16a. It is freely rotatable.
Each of the boom 12, the arm 14, and the bucket 16 described above is raised or lowered when the corresponding boom cylinder 18, arm cylinder 20 and bucket cylinder 22 are expanded or contracted, and the expansion and contraction operations of these cylinders 18 to 22 are operated. It is possible from seat 6. That is, the lever consoles 24 are respectively arranged on the left and right sides of the driver's seat 6, and the cylinders 18 to 22 are expanded and contracted independently by operation of the lever consoles 24.

ブームシリンダ18、アームシリンダ20及びバケットシリンダ22は、油圧作業機の作業を実現するためのパワーアクチュエータであって、それぞれ複動型の油圧シリンダからなる。なお、図1中、参照符号26は排土ブレードを示し、この排土ブレード26は下部走行体2から前方に向けて突出されている。
図2は、油圧作業機のオープンセンタ型油圧回路28を概略的に示す。
The boom cylinder 18, the arm cylinder 20, and the bucket cylinder 22 are power actuators for realizing the operation of the hydraulic working machine, and are each composed of a double-acting hydraulic cylinder. In FIG. 1, reference numeral 26 indicates a soil discharge blade, and the soil discharge blade 26 projects forward from the lower traveling body 2.
FIG. 2 schematically shows an open center type hydraulic circuit 28 of the hydraulic working machine.

この油圧回路は可変容量型の油圧ポンプ30を備え、この油圧ポンプ30はミニショベルのエンジンや電動モータ等の原動機32に連結されている。油圧ポンプ30が原動機32により駆動されたとき、油圧ポンプ30は油圧タンク34から吸い込んだ圧油をパワーアクチュエータ36xに向けて供給する。
ここで、パワーアクチュエータ36xの添え字「x」は前述したブームシリンダ18、アームシリンダ20及びバケットシリンダ22の何れかを表し、以下でも同様な意味にて使用する。
This hydraulic circuit includes a variable displacement hydraulic pump 30, and this hydraulic pump 30 is connected to a prime mover 32 such as a mini excavator engine or an electric motor. When the hydraulic pump 30 is driven by the prime mover 32, the hydraulic pump 30 supplies the pressure oil sucked from the hydraulic tank 34 toward the power actuator 36x.
Here, the subscript “x” of the power actuator 36 x represents any one of the boom cylinder 18, the arm cylinder 20, and the bucket cylinder 22 described above, and will be used in the same meaning below.

油圧ポンプ30とパワーアクチュエータ36xとを接続する油圧管路には方向制御弁38xがそれぞれ配置されている。図2から明らかなように、方向制御弁38xは6ポート3位置の方向切換弁であって、油圧ポンプ30からパワーアクチュエータ36xに向かう圧油の供給方向や供給量をそれぞれ制御する。
図3は方向制御弁38xをより具体的に示す。
Direction control valves 38x are respectively arranged in the hydraulic pipe lines connecting the hydraulic pump 30 and the power actuator 36x. As is apparent from FIG. 2, the direction control valve 38x is a 6-port 3-position direction switching valve that controls the supply direction and supply amount of pressure oil from the hydraulic pump 30 to the power actuator 36x.
FIG. 3 shows the directional control valve 38x more specifically.

方向制御弁38xはバルブスプール40を有し、このバルブスプール40はバルブボディ42内に摺動自在に配置されている。バルブスプール40の両端はバルブボディ42からそれぞれ突出し、図3でみてバルブスプール40の右端はカップ形状のばねカバー44により囲まれている。このばねカバー44はバルブボディ42にストッパプレート46を介して取り付けられ、バルブスプール40の右端はストッパプレート46を貫通している。   The direction control valve 38 x has a valve spool 40, and the valve spool 40 is slidably disposed in the valve body 42. Both ends of the valve spool 40 protrude from the valve body 42, and the right end of the valve spool 40 is surrounded by a cup-shaped spring cover 44 as viewed in FIG. The spring cover 44 is attached to the valve body 42 via a stopper plate 46, and the right end of the valve spool 40 passes through the stopper plate 46.

バルブスプール40の右端にはボルト形状のばね座リテーナ48を介して一対のばね50a,50bが取り付けられており、これらばね座50a,50bはバルブスプール40の軸線方向に互いに離間している。ばね座50a,50bはこれらの間に復帰ばねとしてのセンタスプリング52を挟み込んで保持し、このセンタスプリング52はばね座50a,50bを互いに離間する方向に押圧付勢する。センタスプリング52が図示の状態にあるとき、センタスプリング52は、ストッパプレート46にはね座50aを押し付ける一方、ばねカバー44の底壁にばね座50bを押し付けることで、バルブスプール40、即ち、方向制御弁38xを図2に示す中立位置Nに位置付けている。方向制御弁38xが中立位置にあるとき、油圧ポンプ30から吐出された圧油は方向制御弁38xのセンタバイパス通路を通じて油圧タンク34に単に戻される。   A pair of springs 50 a and 50 b are attached to the right end of the valve spool 40 via bolt-shaped spring seat retainers 48, and the spring seats 50 a and 50 b are separated from each other in the axial direction of the valve spool 40. The spring seats 50a and 50b sandwich and hold a center spring 52 as a return spring therebetween, and the center spring 52 presses and urges the spring seats 50a and 50b in a direction away from each other. When the center spring 52 is in the state shown in the drawing, the center spring 52 presses the sleeve 50a against the stopper plate 46, while pressing the spring seat 50b against the bottom wall of the spring cover 44, the valve spool 40, ie, the direction The control valve 38x is positioned at the neutral position N shown in FIG. When the direction control valve 38x is in the neutral position, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 30 is simply returned to the hydraulic tank 34 through the center bypass passage of the direction control valve 38x.

しかしながら、図3に示す状態からバルブスプール40が左方に移動されたとき、ここでの移動は、ばね座50bのみによるセンタスプリング52の圧縮を伴い、これに対して、バルブスプール40が右方に移動されるとき、ここでの移動は、ばね座50aのみによるセンタスプリング52の圧縮を伴う。それ故、バルブスプール40が図3に示す状態から左右何れの方向に移動しても、バルブスプール40の移動はセンタスプリング52の付勢力に抗して行われる。   However, when the valve spool 40 is moved to the left from the state shown in FIG. 3, this movement is accompanied by compression of the center spring 52 only by the spring seat 50b, whereas the valve spool 40 is moved to the right. The movement here involves the compression of the center spring 52 only by the spring seat 50a. Therefore, even if the valve spool 40 moves in the left or right direction from the state shown in FIG. 3, the valve spool 40 is moved against the urging force of the center spring 52.

バルブスプール40が一方向に移動され、図2でみて方向制御弁38xが中立位置Nから左側の切換位置Aに切り換えられたとき、油圧ポンプ30から吐出された圧油は方向制御弁38xを通じてパワーアクチュエータ36xのボトム室に供給される一方、そのロッド室内の圧油は方向制御弁38xを通じて油圧タンク34に戻され、パワーアクチュエータ36xはそのロッドを伸長させる。   When the valve spool 40 is moved in one direction and the direction control valve 38x is switched from the neutral position N to the left switching position A in FIG. 2, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 30 is powered through the direction control valve 38x. While being supplied to the bottom chamber of the actuator 36x, the pressure oil in the rod chamber is returned to the hydraulic tank 34 through the direction control valve 38x, and the power actuator 36x extends the rod.

これに対し、バルブスプール40が他方向に移動され、方向制御弁38xが中立位置Nから右側に切換位置Bに切り換えられたとき、油圧ポンプ30から吐出された圧油は方向制御弁38xを通じてパワーアクチュエータ36xのロッド室に供給される一方、そのボトム室内の圧油は方向制御弁38xを通じて油圧タンク34に戻され、パワーアクチュエータ36xはそのロッドを収縮させる。   On the other hand, when the valve spool 40 is moved in the other direction and the direction control valve 38x is switched from the neutral position N to the switching position B to the right side, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 30 is powered through the direction control valve 38x. While being supplied to the rod chamber of the actuator 36x, the pressure oil in the bottom chamber is returned to the hydraulic tank 34 through the direction control valve 38x, and the power actuator 36x contracts the rod.

即ち、方向制御弁38xは中立位置Nからの切換方向に従ってパワーアクチュエータ36xの伸縮を制御し、そして、パワーアクチュエータ36xへの圧油の供給量をその切換方向へのバルブスプール40のストローク、即ち、その弁開度により制御することができる。
この点に関して詳述すると、方向制御弁38xの切り換え作動時、バルブスプール40の移動量が大きくなると、方向制御弁38xにおけるセンタバイパス通路の開度が絞られる一方、パワーアクチュエータ36xに対する圧油の給排弁通路はその開度が大きくなる。つまり、油圧ポンプ30から方向制御弁38xを通じて油圧タンク34に逃げる圧油の流量(ブリードオフ流量)が減少すると同時に、油圧ポンプ30から方向制御弁38xを通じてパワーアクチュエータ36xに供給される圧油の流量が増加し、この結果、操作レバー76の操作量に応じた速度にてパワーアクチュエータ36xの伸縮がなされることになる。
That is, the direction control valve 38x controls the expansion and contraction of the power actuator 36x according to the switching direction from the neutral position N, and the amount of pressure oil supplied to the power actuator 36x is set to the stroke of the valve spool 40 in the switching direction, that is, The valve opening can be controlled.
Specifically, when the movement amount of the valve spool 40 is increased during the switching operation of the direction control valve 38x, the opening of the center bypass passage in the direction control valve 38x is reduced, while the supply of pressure oil to the power actuator 36x is performed. The opening degree of the exhaust valve passage is increased. That is, the flow rate of pressure oil that escapes from the hydraulic pump 30 to the hydraulic tank 34 through the direction control valve 38x (bleed-off flow rate) decreases, and at the same time, the flow rate of pressure oil that is supplied from the hydraulic pump 30 to the power actuator 36x through the direction control valve 38x. As a result, the power actuator 36x is expanded and contracted at a speed corresponding to the operation amount of the operation lever 76.

上述した方向制御弁38xの切換操作をなすため、バルブスプール40の他端には電動型のバルブアクチュエータ56が直結されている。このバルブアクチュエータ56は、正逆回転可能なステッピングモータ60と、このステッピングモータ60の回転を直動軸58の直動運動に変換する変更機構(図示しない)と、直動軸58をバルブスプール40の他端に連結するリンク54とからなり、ステッピングモータ60はL形ブラケット62を介して上部旋回体4のフレーム(図示しない)に固定されている。   In order to perform the switching operation of the directional control valve 38x described above, an electric valve actuator 56 is directly connected to the other end of the valve spool 40. The valve actuator 56 includes a stepping motor 60 that can rotate forward and reverse, a change mechanism (not shown) that converts the rotation of the stepping motor 60 into a linear motion of the linear motion shaft 58, and the linear motion shaft 58 that is connected to the valve spool 40. The stepping motor 60 is fixed to a frame (not shown) of the upper swing body 4 via an L-shaped bracket 62.

一方、リンク54は図4から明らかなようにH形をなし、バルブスプール40の他端に連結ピン64を介して連結される一方、バルブアクチュエータ56の直動軸58に連結ピン66を介して連結されている。
ステッピングモータ60が回転駆動されたとき、バルブアクチュエータ56の直動軸58はバルブスプール40に対して前進又は後退し、リンク54を介してバルブスプール40をその軸線方向に移動させる。ここでのバルブスプール40の移動方向はステッピングモータ60の回転方向により決定される。
On the other hand, the link 54 has an H shape as apparent from FIG. 4 and is connected to the other end of the valve spool 40 via a connecting pin 64, while being connected to the linear motion shaft 58 of the valve actuator 56 via a connecting pin 66. It is connected.
When the stepping motor 60 is driven to rotate, the linear movement shaft 58 of the valve actuator 56 moves forward or backward with respect to the valve spool 40 and moves the valve spool 40 in the axial direction via the link 54. Here, the moving direction of the valve spool 40 is determined by the rotational direction of the stepping motor 60.

図4は、前述したバルブボディ42が前述したブームシリンダ18、アームシリンダ20及びバケットシリンダ22のそれぞれと組みをなす方向制御弁のみならず、他のパワーアクチュエータと組みをなす方向制御弁にも共用されることを表しており、前述した方向制御弁38x以外の方向制御弁は図4中、それらの添え字を「a」〜「h」として示されている。   4 is used not only for the directional control valve in which the valve body 42 described above is combined with each of the boom cylinder 18, the arm cylinder 20 and the bucket cylinder 22 described above, but also for the directional control valve combined with other power actuators. The directional control valves other than the directional control valve 38x described above are represented by “a” to “h” in FIG.

なお、他のパワーアクチュエータには、下部走行体2の左右の走行モータ(図示しない)、上部旋回体4の旋回モータ(図示しない)及び排土ブレード26の上下動シリンダ68(図1参照)、オプション機能のためのパワーアクチュエータ(図示しない)等が含まれる。
バルブアクチュエータ56のステッピングモータ60は図2から明らかなようにモータドライバ70に電気的に接続されており、更に、モータドライバ70はコントローラ72を介して、前述したレバーコンソール24のレバーユニット74に電気的に接続されている。
Other power actuators include left and right traveling motors (not shown) of the lower traveling body 2, a turning motor (not shown) of the upper swinging body 4, and a vertical movement cylinder 68 (see FIG. 1) of the soil discharging blade 26, A power actuator (not shown) for an optional function is included.
As is apparent from FIG. 2, the stepping motor 60 of the valve actuator 56 is electrically connected to a motor driver 70. Furthermore, the motor driver 70 is electrically connected to the lever unit 74 of the lever console 24 described above via a controller 72. Connected.

レバーユニット74は、運転席6に着座したオペレータにより操作される操作レバー76と、操作量センサ78xとを備え、この操作量センサ78xは操作レバー76の対応した方向への操作量を検出し、検出した操作量を電気的な操作信号Sに変換して出力する。具体的には、操作量センサ78xには、操作レバー76の操作角を検出するポテンショメータ又はロータリエンコーダが使用可能であるが、本実施例の場合、操作量センサ78xはポテンショメータである。 The lever unit 74 includes an operation lever 76 operated by an operator seated in the driver's seat 6 and an operation amount sensor 78x. The operation amount sensor 78x detects an operation amount of the operation lever 76 in a corresponding direction, It converts the detected operation amount to the electrical manipulation signal S L outputs. Specifically, a potentiometer or a rotary encoder that detects the operation angle of the operation lever 76 can be used as the operation amount sensor 78x. In this embodiment, the operation amount sensor 78x is a potentiometer.

一方、コントローラ72は操作量センサ78xからの操作信号Sを受け取る操作信号入力部80と、操作信号Sに基づいてモータドライバ70の駆動信号Sを演算する演算部82とを含み、駆動信号Sはコントローラ72の出力部84からモータドライバ70に送信される。
従って、操作レバー76が操作されたとき、ここでの操作量は操作量センサ78xにより電気的な操作信号Sに変換され、そして、操作信号Sは演算部82にて駆動信号Sとしてモータドライバ70に供給される。駆動信号Sを受け取ると、モータドライバ70は駆動信号Sに基づき、バルブアクチュエータ56のステッピングモータ60を所定の方向及び回転数だけ駆動し、これにより、方向制御弁38xはその中立位置Nから操作レバー76の操作方向に応じた切換位置に向けて切り換えられ、そして、この切換位置にて、操作レバー76の操作量に応じた弁開度でもって開かれる。
On the other hand, the controller 72 includes an operation signal input unit 80 for receiving an operation signal S L from the operation amount sensor 78x, and a calculation unit 82 for calculating a drive signal S D of the motor driver 70 on the basis of the operation signal S L, the driving The signal SD is transmitted from the output unit 84 of the controller 72 to the motor driver 70.
Therefore, when the operating lever 76 is operated, wherein the operation amount of the is converted into an electrical operational signal S L by the operation amount sensor 78x, and the operation signal S L is as the drive signal S D by the arithmetic unit 82 It is supplied to the motor driver 70. Upon receiving the drive signal SD , the motor driver 70 drives the stepping motor 60 of the valve actuator 56 by a predetermined direction and rotational speed based on the drive signal SD , whereby the direction control valve 38x is moved from its neutral position N. Switching is made toward a switching position corresponding to the operation direction of the operation lever 76, and at this switching position, the valve is opened with a valve opening degree corresponding to the operation amount of the operation lever 76.

この結果、油圧ポンプ30から吐出された圧油が方向制御弁38xを通じてパワーアクチュエータ36xに供給され、パワーアクチュエータ36xは伸長又は収縮され、これにより、油圧作業機が作動する。
上述の説明から明らかなように、方向制御弁38xはバルブアクチュエータ56により切り換えられる直動切換型であるので、方向制御弁38xの切り換え制御にパイロットポンプ等を含むパイロット圧回路を必要とせず、油圧作業機の油圧回路は配置スペース及びコストの観点からみてミニショベル等の小型の建設機械に好適する。
As a result, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 30 is supplied to the power actuator 36x through the direction control valve 38x, and the power actuator 36x is expanded or contracted, thereby operating the hydraulic working machine.
As is clear from the above description, the directional control valve 38x is a direct acting switching type that is switched by the valve actuator 56. Therefore, the switching control of the directional control valve 38x does not require a pilot pressure circuit including a pilot pump or the like. The hydraulic circuit of the work machine is suitable for a small construction machine such as a mini excavator from the viewpoint of arrangement space and cost.

また、操作レバー76の操作量が電気的な操作信号Sに変換されることから、油圧作業機の自動掘削が可能となり、ミニショベルにあっても、その高機能化を容易に実現することができる。
更に、油圧回路の電気系統が故障し、バルブアクチュエータ56の作動制御が不能となっても、方向制御弁38xのセンタスプリング52はバルブスプール40を中立状態に復帰させ、方向制御弁38xを中立位置Nに保持するので、パワーアクチュエータ36xが不所望に伸縮されることはなく、油圧作業機の作動上の安全性をも十分に確保される。
Further, since the operation amount of the operation lever 76 is converted into an electrical operational signal S L, it enables automatic excavation hydraulic working machine, even in a mini excavator, possible to easily realize the high functionality Can do.
Furthermore, even if the electrical system of the hydraulic circuit fails and the operation control of the valve actuator 56 becomes impossible, the center spring 52 of the direction control valve 38x returns the valve spool 40 to the neutral state, and the direction control valve 38x is brought to the neutral position. Since the power actuator 36x is not expanded and contracted undesirably, the safety in operation of the hydraulic working machine is sufficiently ensured.

本実施例のコントローラ72は油圧作業機の作業状況に応じて、前述した操作信号Sを増減させる機能をも備えており、その一例を以下に説明する。
図2に示されるように、パワーアクチュエータ36xには角度センサ86xが割り当てられており、これら角度センサ86xは、パワーアクチュエータ36xの伸縮により油圧作業機が作動されたとき、上部旋回体4に対する油圧作業機のバケット16の実作業位置を検出する。
Controller 72 of this embodiment in accordance with the working conditions of the hydraulic working machine, and also a function of increasing and decreasing the operation signal S L mentioned above, one example is explained below.
As shown in FIG. 2, angle sensors 86x are assigned to the power actuators 36x, and these angle sensors 86x are used for hydraulic work on the upper swing body 4 when the hydraulic working machine is actuated by expansion and contraction of the power actuator 36x. The actual work position of the bucket 16 of the machine is detected.

具体的には、角度センサ86xは、パワーアクチュエータ36xより回動される可動要素の回動角を検出し、検出した角度信号Sを出力する。角度センサ86xにはポテンショメータ又はロータリエンコーダの何れかを使用できるが、本実施例の場合、角度センサ86xはロータリエンコーダである。
なお、可動要素には、油圧作業機の作業腕を構成するブーム12及びアーム14と、作業アタッチメントとしてバケット16を含み、そして、角度センサ86xは対応する可動要素の回動角を検出すべく、その可動要素を回動自在に支持するピン(12p,14p,16p)に取り付けられている。
Specifically, the angle sensor 86x detects a rotation angle of the movable element is rotated from the power actuator 36x, and outputs the detected angle signal S A. As the angle sensor 86x, either a potentiometer or a rotary encoder can be used. In this embodiment, the angle sensor 86x is a rotary encoder.
The movable element includes the boom 12 and the arm 14 constituting the working arm of the hydraulic working machine, and the bucket 16 as the work attachment, and the angle sensor 86x detects the rotation angle of the corresponding movable element. The movable element is attached to pins (12p, 14p, 16p) that rotatably support the movable element.

角度センサ86xから角度信号Sは、コントローラ72の角度信号入力部88に送信され、そして、この角度信号入力部88から演算部82、即ち、図5に示されるように演算部82の算出器90に供給される。この算出器90は角度信号Sに基づき、上部旋回体4からのバケット16の実作業位置Pを算出し、この実作業位置Pは三次元座標で表される。 Angle signal S A from the angle sensor 86x, sent to the angle signal input unit 88 of the controller 72, and arithmetic unit 82 from the angle signal input unit 88, i.e., calculator arithmetic unit 82 as shown in FIG. 5 90. Based on this calculator 90, the angle signal S A, calculates the actual working position P of the bucket 16 from the upper rotating body 4, the actual work position P is represented by three-dimensional coordinates.

より詳しくは、ブーム12やアーム14の長さ及び形状、そして、バケット16の大きさは既知であるから、これらブーム12、アーム14及びバケット16の回動角が検出されれば、上部旋回体4からのバケット16の先端を実作業位置Pとして算出することができる。なお、バケット16の実作業位置Pは、アーム14の先端位置から推測することができるので、実作業位置Pの算出にあたり、バケット16の回動角は必要不可欠なものではない。   More specifically, since the lengths and shapes of the boom 12 and the arm 14 and the size of the bucket 16 are known, if the rotation angles of the boom 12, the arm 14 and the bucket 16 are detected, the upper swing body is detected. 4 can be calculated as the actual work position P. Since the actual work position P of the bucket 16 can be estimated from the tip position of the arm 14, the rotation angle of the bucket 16 is not indispensable for calculating the actual work position P.

一方、演算部82は、バケット16の作業不可領域を予め記憶したメモリ92を備えている。作業不可領域は、下部走行体2及び上部旋回体4に対するバケット16の許容近接位置を三次元座標で表したものであり、図1中、1点鎖線の境界面94により代表して表されている。
図5に示されるように、算出器90からの実作業位置P及びメモリ92からの作業不可領域は減算器96にそれぞれ供給され、この減算器96は実作業位置Pから作業不可領域(境界面94)までの距離的な偏差ΔDを算出し、この偏差ΔDをゲイン算出器98に供給する。このゲイン算出器98は図6に示されるゲインマップを有し、このゲインマップから偏差ΔDに基づいて規制ゲインK1(規制量)を算出する。
On the other hand, the calculation unit 82 includes a memory 92 in which work disabled areas of the bucket 16 are stored in advance. The work disabling region is a three-dimensional coordinate representation of the allowable proximity position of the bucket 16 with respect to the lower traveling body 2 and the upper revolving body 4, and is represented by a boundary surface 94 of a one-dot chain line in FIG. Yes.
As shown in FIG. 5, the actual work position P from the calculator 90 and the work impossible area from the memory 92 are respectively supplied to the subtractor 96, and the subtractor 96 is connected to the work impossible area (boundary surface) from the actual work position P. 94) and the deviation ΔD is supplied to the gain calculator 98. The gain calculator 98 has a gain map shown in FIG. 6, and calculates a regulation gain K1 (regulation amount) from the gain map based on the deviation ΔD.

図6から明らかなように規制ゲインK1は偏差ΔDが臨界距離D以上にあるとき、最大値1.0をとり、偏差ΔDが臨界距離Dよりも小さくなるに従って徐々に減少し、そして、偏差ΔDが0になったとき、つまり、バケット16の実作業位置Pが作業不可領域(境界面94)に到達したときに0となる。
規制ゲインK1は前述したレバーユニット74(操作量センサ78x)からの操作信号Sとともに演算器100に供給され、この演算器100は操作信号Sに規制ゲインK1を乗算することで操作信号Sを規制し、この後、規制された操作信号S1Lに基づき、前述した駆動信号Sを演算し、この駆動信号Sは演算部82から出力部84を通じてモータドライバ70に送信される。
When regulating the gain K1 as is clear from Figure 6 that the deviation ΔD is in the critical distance D 0 or more, a maximum value 1.0, the deviation ΔD is gradually decreases is smaller than the critical distance D 0, and, When the deviation ΔD becomes 0, that is, when the actual work position P of the bucket 16 reaches the work impossible area (boundary surface 94), it becomes 0.
The regulation gain K1 is supplied to the computing unit 100 together with the operation signal S L from the lever unit 74 (operation amount sensor 78x) described above, and the computing unit 100 multiplies the operation signal S L by the regulation gain K1 to thereby operate the operation signal S. L is regulated, and thereafter, the drive signal SD described above is calculated based on the regulated operation signal S 1L , and this drive signal SD is transmitted from the computing unit 82 to the motor driver 70 through the output unit 84.

図5に示した制御構成によれば、前述したように操作レバー76の操作を受けて、パワーアクチュエータ36xの伸縮を伴って油圧作業機が作動されるときには、角度センサ86xからの角度信号Sに基づいて油圧作業機におけるバケット16の実作業位置Pが求められ、そして、この実作業位置Pから操作信号Sのための規制ゲインK1が決定される。 According to the control configuration shown in FIG. 5, in response to operation of the operating lever 76 as described above, when the hydraulic working machine is operated with a telescopic power actuator 36x, the angle signal S A from the angle sensor 86x actual working position P of the bucket 16 is obtained in a hydraulic working machine based on and restricted gain K1 for operation signal S L from the actual working position P is determined.

バケット16の実作業位置Pが前述した作業不可領域から臨界距離D以上離れた作業域にあれば、規制ゲインK1は1.0に維持されるから、操作信号Sは実質的に規制されることはなく、油圧作業機は操作レバー76の操作に従って作動する。
しかしながら、バケット16の実作業位置Pが臨界距離Dを越えて作業不可領域(境界面94)に近接すれば、偏差ΔDの減少に連れて規制ゲインK1もまた実作業位置Pが1.0から徐々に減少され、規制後の操作信号S1Lは小さくなる。それ故、モータドライバ70への駆動信号Sもまた小さくなるので、方向制御弁38xにおけるバルブスプール40の移動量が少なくなり、パワーアクチュエータ36xの伸縮速度は遅くなり、オペレータは操作レバー76の操作に拘わらず、バケット16の移動が遅くなるので、バケット16が作業不可領域に近接していることを認識することができる。
If the actual work position P of the bucket 16 is in a work area that is more than the critical distance D 0 from the work impossible area described above, the regulation gain K1 is maintained at 1.0, so the operation signal SL is substantially regulated. The hydraulic working machine operates according to the operation of the operation lever 76.
However, if the proximity to the work area incapable actual work position P exceeds the critical distance D 0 of the bucket 16 (interface 94), regulating the gain K1 is also the actual working position P As the reduction of the deviation ΔD is 1.0 The control signal S1L after the regulation is gradually reduced. Therefore, since the drive signal SD to the motor driver 70 is also reduced, the amount of movement of the valve spool 40 in the direction control valve 38x is reduced, the expansion / contraction speed of the power actuator 36x is reduced, and the operator operates the operation lever 76. Regardless of this, since the movement of the bucket 16 is delayed, it is possible to recognize that the bucket 16 is close to the work-impossible area.

そして、バケット16の実作業位置Pが作業不可領域(境界面94)に達すると、規制ゲインK1は0になるから、操作レバー76が操作されているにも拘わらず、演算部82はモータドライバ70に向けて駆動信号Sを出力することはない。それ故、方向制御弁38xは中立位置Nに戻され、パワーアクチュエータ36xの伸縮が禁止される。この結果、作業不可領域内へのバケット16の侵入が確実に防止され、掘削作業中、バケット16が下部走行体2や上部旋回体4等に不所望に衝突してしまうことはない。 When the actual work position P of the bucket 16 reaches the work disabling region (boundary surface 94), the regulation gain K1 becomes 0, so that the calculation unit 82 is operated by the motor driver despite the operation lever 76 being operated. The drive signal SD is not output to 70. Therefore, the direction control valve 38x is returned to the neutral position N, and the expansion and contraction of the power actuator 36x is prohibited. As a result, the bucket 16 is reliably prevented from entering the work impossible area, and the bucket 16 does not undesirably collide with the lower traveling body 2 or the upper swing body 4 during the excavation work.

上述したバケット16に対する作業領域制御は、ミニショベルの自動掘削を実施するうえでも有効なものとなる。
次に、本発明の変形例について説明する。
変形例の場合、コントローラ72は油圧作業機の作業状況として、パワーアクチュエータ36xに供給される圧油の圧力をも考慮し、操作信号Sを調整する。このため、図2に示されるように、方向制御弁38xの近傍には圧力センサ102xが配置され、この圧力センサ102xはパワーアクチュエータ36xに供給される圧力を検出し、検出した圧力信号Sを出力する。
The work area control for the bucket 16 described above is also effective in carrying out automatic excavation of a mini excavator.
Next, a modified example of the present invention will be described.
For modification, the controller 72 as a working condition of a hydraulic working machine, also taking into account the pressure of the hydraulic fluid supplied to the power actuator 36x, adjusts the operation signal S L. Therefore, as shown in FIG. 2, a pressure sensor 102x is disposed in the vicinity of the directional control valve 38x, the pressure sensor 102x detects the pressure supplied to the power actuator 36x, the detected pressure signal S P Output.

圧力信号Sはコントローラ72の圧力信号入力部104を経て演算部82に供給され、この場合の演算部82の詳細は図7に示されている。
図7の演算部82は、圧力信号Sが供給されるゲイン算出器106を更に含む。このゲイン算出器106は図8に示されるようなゲインマップを有し、このゲインマップから圧力信号Sに基づいて調整ゲインK2(調整量)を算出する。
Pressure signal S P is supplied to the arithmetic unit 82 via the pressure signal input unit 104 of the controller 72, the details of the computation unit 82 in this case is shown in FIG.
7 further includes a gain calculator 106 to which the pressure signal SP is supplied. The gain calculator 106 has a gain map shown in FIG. 8, and calculates the adjustment gain K2 (adjustment amount) on the basis of the gain map to a pressure signal S P.

図8から明らかなように、圧力信号Sがパワーアクチュエータ36xに加わる標準負荷圧を示す圧力信号SP0以下にある間、調整ゲインK2は1.0の一定値に維持され、そして、圧力信号SがSP0を越えて上昇するに連れ、調整ゲインK2は1.0から徐々に増加される。なお、図8中、SPRは油圧回路のリリーフ圧を示す圧力信号である。
調整ゲインK2は前述の規制ゲインK1とともに乗算器108に供給され、この乗算器108にて、規制ゲインK1に調整ゲインK2が乗算され、統合ゲインK(=K1×K2)が求められる。この統合ゲインKは前述の演算器100に操作信号Sとともに供給され、駆動信号Sの演算に使用される。
As apparent from FIG. 8, while in the following pressure signal S P0 indicating the standard load pressure pressure signal S P is applied to the power actuator 36x, adjusting gain K2 is kept constant at 1.0, and the pressure signal S P is brought into rises above the S P0, adjusting gain K2 is gradually increased from 1.0. In FIG. 8, SPR is a pressure signal indicating the relief pressure of the hydraulic circuit.
The adjustment gain K2 is supplied to the multiplier 108 together with the above-described restriction gain K1, and the multiplier 108 multiplies the restriction gain K1 by the adjustment gain K2 to obtain an integrated gain K (= K1 × K2). This integrated gain K is supplied to the aforementioned arithmetic unit 100 together with the operation signal S L and is used for the calculation of the drive signal SD .

上述したように駆動信号Sの演算に調整ゲインK2を考慮するようにしたから、パワーアクチュエータ36xの伸縮動作が標準負荷圧以下の領域にてなされているとき(即ち、圧力信号SがSP0以下のとき)、調整ゲインK2は1.0の一定値に維持され、調整ゲインK2が統合ゲインK、つまり、操作信号S又はS1Lに対して影響を及ぼすことはない。 As described above, since the adjustment gain K2 is taken into consideration in the calculation of the drive signal SD , when the expansion / contraction operation of the power actuator 36x is performed in a region below the standard load pressure (that is, the pressure signal SP is S). When P0 or less), the adjustment gain K2 is maintained at a constant value of 1.0, and the adjustment gain K2 does not affect the integrated gain K, that is, the operation signal S L or S 1L .

しかしながら、パワーアクチュエータ36xの伸縮動作が標準負荷圧を越えた領域にてなされ、圧力信号SがSP0よりも大きくなればなるほど、調整ゲインK2は1.0から増加する。このため、前述した統合ゲインKの値が増加され、操作信号S又はS1L、即ち、駆動信号Sは増加方向に調整される。
それ故、バケット16が作業域にあり且つパワーアクチュエータ36xが標準負荷圧を越えた領域に伸縮されるとき、演算部82は、増加補正した駆動信号Sをモータドライバ70に向けて供給し、方向制御弁38xのバルブスプール40を余分に移動させる。この結果、パワーアクチュエータ36xに方向制御弁38xを通じて供給される圧油の供給流量と操作レバー76の操作量とはパワーアクチュエータ36xが標準負荷圧以下で伸縮作動される場合と同様に対応することになり、油圧作業機は操作レバー76の操作に正確に追従して作動し、油圧作業機のきめ細かな作動制御が可能となる。
However, expansion and contraction of the power actuator 36x has been made in the area beyond the standard load pressure, the pressure signal S P is the greater than S P0, adjusting gain K2 increases from 1.0. For this reason, the value of the integrated gain K described above is increased, and the operation signal S L or S 1L , that is, the drive signal SD is adjusted in the increasing direction.
Therefore, when the bucket 16 is in the work area and the power actuator 36x is expanded or contracted to an area exceeding the standard load pressure, the calculation unit 82 supplies the drive signal SD corrected for increase to the motor driver 70, The valve spool 40 of the direction control valve 38x is moved excessively. As a result, the supply flow rate of the pressure oil supplied to the power actuator 36x through the direction control valve 38x and the operation amount of the operation lever 76 correspond to the case where the power actuator 36x is expanded and contracted below the standard load pressure. Thus, the hydraulic working machine operates accurately following the operation of the operation lever 76, and fine operation control of the hydraulic working machine becomes possible.

この点に関して詳述すれば、前述したオープンセンタ型の油圧回路にあっては、方向制御弁38xが切り換え作動されるとき、方向制御弁38xを通過する前述のリードオフ流量はパワーアクチュエータ36xの負荷圧力によって変化することから、図9(a)に示されるように方向制御弁38xを通じて供給されるパワーアクチュエータ36xへの圧油の供給量もまた変化する。つまり、切り換え作動時、方向制御弁38xにおけるバルブスプール40の移動量が同一であっても、パワーアクチュエータ36xへの圧油の供給流量はその負荷圧力に依存し、図9(b)に示されるように負荷圧力が増加するに連れ、圧油の供給流量は減少する。   More specifically, in the above-described open center type hydraulic circuit, when the directional control valve 38x is switched, the aforementioned read-off flow rate that passes through the directional control valve 38x is the load of the power actuator 36x. Since the pressure changes depending on the pressure, the supply amount of the pressure oil to the power actuator 36x supplied through the direction control valve 38x as shown in FIG. 9A also changes. That is, even when the movement amount of the valve spool 40 in the direction control valve 38x is the same during the switching operation, the supply flow rate of the pressure oil to the power actuator 36x depends on the load pressure, and is shown in FIG. 9B. Thus, as the load pressure increases, the supply flow rate of the pressure oil decreases.

しかしながら、前述したようにパワーアクチュエータ36xが標準負荷圧を越えた領域で伸縮作動するとき、つまり、実圧力信号SPAがSP0よりも大であるとき、図10に示されるように、方向制御弁38xにおけるバルブスプール40の移動量は破線から実線に増加され、その分だけパワーアクチュエータ36xへの圧油の供給流量はQ1からQ2に増加し、標準負荷圧以下の領域での場合と同様に、操作レバー76の操作量とパワーアクチュエータ36xの圧油の供給量とを対応付けることができる。 However, when the stretch operating in areas where the power actuator 36x as described above exceeds the standard load pressure, i.e., when the actual pressure signal S PA is larger than S P0, as shown in FIG. 10, the direction control The amount of movement of the valve spool 40 in the valve 38x is increased from the broken line to the solid line, and the supply flow rate of pressure oil to the power actuator 36x is increased from Q1 to Q2 by that amount, as in the region below the standard load pressure. The operation amount of the operation lever 76 and the supply amount of pressure oil from the power actuator 36x can be associated with each other.

なお、供給流量Q2はパワーアクチュエータ36xが標準負荷圧にあって、バルブスプール40の移動量が補正されない通常状態での供給流量である。
本発明は上述した実施例や変形例に制約されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、規制ゲインK1及び調整ゲインK2は操作信号Sを規制又は調整するために使用されているが、駆動信号SがゲインK1,K2により規制又は調整されてもよい。
The supply flow rate Q2 is a supply flow rate in a normal state where the power actuator 36x is at a standard load pressure and the movement amount of the valve spool 40 is not corrected.
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made.
For example, although regulation gain K1 and adjusting gain K2 is used to regulate or adjust the operation signal S L, the drive signal S D may be regulated or adjusted by a gain K1, K2.

また、バルブアクチュエータ56はステッピングモータ60に代えて、リニアモータを使用するものであってもよい。
更に、本発明はミニショベルに限らず、種々の小型の建設機械に対しても同様に適用可能であることは言うまでもない。
Further, the valve actuator 56 may use a linear motor instead of the stepping motor 60.
Furthermore, it goes without saying that the present invention is not limited to mini-excavators and can be similarly applied to various small construction machines.

油圧作業機を備えたミニショベルの側面図である。It is a side view of a mini excavator provided with a hydraulic working machine. 油圧作業機の油圧回路を示した概略図である。It is the schematic which showed the hydraulic circuit of the hydraulic working machine. 図4中のIII-III線に沿い方向制御弁を一部破断して示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing the directional control valve partly broken along the line III-III in FIG. 4. 図3の方向制御弁を含む弁アセンブリの全体を示した平面図である。It is the top view which showed the whole valve assembly containing the direction control valve of FIG. 図2中の演算部の詳細を示すとともに、一実施例のパワーアクチュエータの駆動制御を説明するための制御ブロック線図である。FIG. 3 is a control block diagram illustrating details of a calculation unit in FIG. 2 and illustrating drive control of the power actuator of one embodiment. 規制ゲインを算出するためのゲインマップを示したグラフである。It is the graph which showed the gain map for calculating a regulation gain. 図2中の演算部の詳細を示すとともに、変形例のパワーアクチュエータの駆動制御を説明するための制御ブロック図である。FIG. 5 is a control block diagram illustrating details of a calculation unit in FIG. 2 and illustrating drive control of a power actuator according to a modification. 調整ゲインを算出するためのゲインマップを示したグラフである。6 is a graph showing a gain map for calculating an adjustment gain. 方向制御弁の供給流量特性を表すグラフであって、(a)はバルブスプールの移動量と供給流量との関係がパワーアクチュエータの負荷圧の大小により変動することを示すグラフ、(b)はパワーアクチュエータの負荷圧と供給流量との関係がバルブスプールの移動量の大小により変動することを示すグラフである。It is a graph showing the supply flow rate characteristic of a directional control valve, Comprising: (a) is a graph which shows that the relationship between the movement amount of a valve spool and supply flow changes with the magnitude of the load pressure of a power actuator, (b) is power It is a graph which shows that the relationship between the load pressure of an actuator and a supply flow rate changes with the magnitude | size of the movement amount of a valve spool. パワーアクチュエータの負荷圧が標準負荷圧を越えているとき、バルブスプールの移動量が補正されることを示すグラフである。It is a graph which shows that the movement amount of a valve spool is correct | amended when the load pressure of a power actuator exceeds standard load pressure.

符号の説明Explanation of symbols

4 上部旋回体(ベース)
10 作業腕
12 ブーム(腕部)
14 アーム(腕部)
16 バケット(作業アタッチメント)
30 油圧ポンプ
36x パワーアクチュエータ
38x 方向制御弁
56 バルブアクチュエータ
60 ステッピングモータ
72 コントローラ
74 レバーユニット
76 操作レバー
78x 操作量センサ
82 演算部
86x 角度センサ(作業位置検出手段)
90 算出器(作業位置検出手段)
92 メモリ(設定手段)
94 境界面(作業不可領域)
96 減算器(規制手段)
98 ゲイン算出器(規制手段)
102x 圧力センサ
106 ゲイン算出器(調整手段)
108 乗算器(調整手段)
4 Upper swing body (base)
10 Working arm 12 Boom (arm part)
14 Arm (arm)
16 bucket (work attachment)
30 Hydraulic pump 36x Power actuator 38x Directional control valve 56 Valve actuator 60 Stepping motor 72 Controller 74 Lever unit 76 Operation lever 78x Operation amount sensor 82 Calculation unit 86x Angle sensor (working position detection means)
90 Calculator (working position detection means)
92 Memory (setting means)
94 Boundary surface (work impossible area)
96 Subtractor (regulation means)
98 Gain calculator (regulatory means)
102x pressure sensor 106 gain calculator (adjustment means)
108 Multiplier (Adjustment means)

Claims (6)

関節を介して連なる複数の腕部からなり、基端が上部旋回体に枢支された作業腕と、
前記作業腕の先端に取り付けられた作業アタッチメントと、
前記作業腕の前記各腕部及び前記作業アタッチメントをそれぞれ駆動する複数のパワーアクチュエータと、
前記パワーアクチュエータに向けて圧油を供給する油圧ポンプと
を備えた油圧作業機において、
前記油圧ポンプと前記パワーアクチュエータとを接続する油圧経路に介挿され、そのパワーアクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁と、
前記方向制御弁の切り換えを行うための操作レバーを有し、この操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換えるレバーユニットと、
前記方向制御弁に直結して設けられ、前記レバーユニットからの前記操作信号に基づき、前記方向制御弁を切り換え作動させる電動型のバルブアクチュエータと
を具備したことを特徴とする油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
A work arm composed of a plurality of arms connected through joints, the base end of which is pivotally supported by the upper swing body,
A work attachment attached to the tip of the work arm;
A plurality of power actuators for respectively driving the arm portions and the work attachment of the work arm;
In a hydraulic working machine including a hydraulic pump that supplies pressure oil toward the power actuator,
A directional control valve that is inserted in a hydraulic path connecting the hydraulic pump and the power actuator, and controls the supply of pressure oil to the power actuator;
A lever unit that has an operation lever for switching the direction control valve, and replaces the operation amount of the operation lever with an electrical operation signal;
A power actuator for a hydraulic working machine, comprising: an electrically operated valve actuator that is directly connected to the direction control valve and switches the direction control valve based on the operation signal from the lever unit. Drive control device.
前記方向制御弁が前記操作レバーの操作により切り換え作動されるとき、前記方向制御弁の切り換え作動量を前記油圧作業機の作業状況に応じて制御するコントローラを更に具備したことを特徴とする請求項1に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。   The controller further comprises a controller for controlling a switching operation amount of the directional control valve according to a working condition of the hydraulic working machine when the directional control valve is switched by an operation of the operation lever. 2. A power actuator drive control device for a hydraulic working machine according to 1. 前記コントローラは、前記レバーユニットからの前記操作信号を前記油圧作業機の作業状況に応じて調整することを特徴とする請求項2に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。   The power actuator drive control device for a hydraulic working machine according to claim 2, wherein the controller adjusts the operation signal from the lever unit in accordance with a working situation of the hydraulic working machine. 前記コントローラは、
前記作業アタッチメントの侵入が禁止される作業不可領域を設定する設定手段と、
前記ベースに対する前記作業アタッチメントの実作業位置を検出する作業位置検出手段と、
前記作業位置検出手段からの前記実作業位置と前記作業不可領域との間の偏差に基づき、前記操作信号に対する規制量を算出する規制手段と
を含むことを特徴とする請求項3に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
The controller is
Setting means for setting a work impossible area where entry of the work attachment is prohibited;
Work position detecting means for detecting an actual work position of the work attachment with respect to the base;
4. The hydraulic pressure according to claim 3, further comprising: a regulation unit that calculates a regulation amount for the operation signal based on a deviation between the actual work position and the work impossible area from the work position detection unit. Power actuator drive control device for work equipment.
前記コントローラは、
前記パワーアクチュエータに向けて供給される圧油の圧力を検出し、前記圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、
前記圧力センサからの前記圧力信号に基づき、前記操作信号に対する調整量を算出する調整手段と
を含むことを特徴とする請求項3又は4に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
The controller is
A pressure sensor that detects the pressure of the pressure oil supplied toward the power actuator and outputs a pressure signal corresponding to the pressure;
5. The power actuator drive control device for a hydraulic working machine according to claim 3, further comprising an adjusting unit that calculates an adjustment amount for the operation signal based on the pressure signal from the pressure sensor.
前記バルブアクチュエータは、ステッピングモータを含むことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。   The power actuator drive control device for a hydraulic working machine according to claim 1, wherein the valve actuator includes a stepping motor.
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