JP2014105791A - 油圧制御システムおよび油圧制御システムを搭載した建設機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】制御に用いられているセンサの入力値・制御の計算に使用されている設定値・出力されている指令値等をディスプレイに出力してオペレータに表示するとともに、オペレータが制御の設定値を任意に変更することにより具体的にオペレータが望む操作感を得ることができる油圧制御システムおよび油圧制御システムを搭載した建設機械を提供する。
【解決手段】油圧ポンプと油圧アクチュエータとを油路で連結して前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間にコントロールバルブを設けた油圧機器からなる油圧システムにおいて、前記油路または前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータに設けるセンサと、前記油路に設ける電磁比例弁と、前記センサと前記電磁比例弁に連結される制御装置と、前記制御装置に連結されて前記センサの測定結果を表示するとともにパラメータを入力可能な入出力装置とを備えて、前記センサの測定結果に応じてパラメータ変更可能である。
【選択図】図１
【解決手段】油圧ポンプと油圧アクチュエータとを油路で連結して前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間にコントロールバルブを設けた油圧機器からなる油圧システムにおいて、前記油路または前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータに設けるセンサと、前記油路に設ける電磁比例弁と、前記センサと前記電磁比例弁に連結される制御装置と、前記制御装置に連結されて前記センサの測定結果を表示するとともにパラメータを入力可能な入出力装置とを備えて、前記センサの測定結果に応じてパラメータ変更可能である。
【選択図】図１
Description
油圧制御システムおよび油圧制御システムを搭載した建設機械であって特に運転を行うオペレータが建機を操作しながらリアルタイムで油圧機器の性能確認・調整が可能となり、整備・メンテナンスの利便性を向上させる油圧制御システムおよび油圧制御システムを搭載した建設機械に関する。
近年、建設機械用の油圧機器では電気制御装置を組み込むことによって、油圧回路の圧力や流量などを制御する技術が生み出されている。そのような技術の一例を特許文献１として示す。
特許文献１は、「簡易な制御によって、ブーム圧力を適正な値に制御することが可能な油圧ショベルの油圧制御装置」を開示している。詳細には、「油圧ショベル１では、メインリリーフ弁２１ｆ，２２ｆにおけるリリーフ圧の設定値が、ポートリリーフ弁に相当するブーム駆動弁（Ｌｏ）２２ｃにおけるリリーフ圧の高圧側の設定値よりも大きくなるように設定されている。コントローラ３０が、油圧センサ２４ａ，２４ｂから受信した油圧ポンプ２３ａ，２３ｂにおけるポンプ圧が１２０ｋｇ／ｃｍ２以上となっており、かつオペレータによってブーム下げ操作の意思表示（タッチパネルスイッチ８ａ内のスイッチ８ａａ〜８ａｃの選択）を受信した場合には、ブーム駆動弁（Ｌｏ）２２ｃのリリーフ圧を、低圧側の１５０ｋｇ／ｃｍ２から高圧側の３００ｋｇ／ｃｍ２へと切り換えるように制御を行う。」と開示されている。
このように構成することで、簡易な制御によって、ブーム圧力を適正な値に制御してブームの駆動力を必要な値まで増大させることができる。
ところで、特許文献１では油圧システムが最適に機能するように３種類のモード切り替えをオペレータ側から入力することで操作感を変えられるように構成されている。しかし、オペレータの個々の性格や嗜好によってその性能の評価は必ずしも同じではなく、場合によってはより細かい制御内容を変更する必要が生じる。また、あくまでもモードの切り替えであるため、詳細な変更はできず、その変更結果も操作感でしか確認のしようが無かった。
本発明では、制御に用いられているセンサの入力値・制御の計算に使用されている設定値・出力されている指令値等をディスプレイに出力してオペレータに表示するとともに、オペレータが制御の設定値を任意に変更することで、より具体的にオペレータが望む操作感を得ることができる油圧制御システムの数値入出力装置および数値入出力装置を搭載した建設機械を提供することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明に係る油圧制御システムは、油圧ポンプと油圧アクチュエータとを油路で連結して前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間にコントロールバルブを設けた油圧機器からなる油圧システムにおいて、前記油路または前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータに設けるセンサと、前記油路に設ける電磁比例弁と、前記センサと前記電磁比例弁に連結される制御装置と、前記制御装置に連結されて前記センサの測定結果を表示するとともにパラメータを入力可能な入出力装置とを備えて、前記センサの測定結果に応じてパラメータ変更可能であることを特徴とする。
また、前記パラメータは、可変容量ポンプの容量を変更することを特徴とする。
さらに、前記センサは、流量センサと圧力センサであることを特徴とする。
前記の課題を解決するために、本発明に係る建設機械は、油圧ポンプと油圧アクチュエータとを油路で連結して前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間にコントロールバルブを設けた油圧機器からなる油圧システムにおいて、前記油路または前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータに設けるセンサと、前記油路に設ける電磁比例弁と、前記センサと前記電磁比例弁に連結される制御装置と、前記制御装置に連結されて前記センサの測定結果を表示するとともにパラメータを入力可能な入出力装置とを備えて、前記センサの測定結果に応じてパラメータ変更可能な油圧制御システムを搭載することを特徴とする。
本発明に係る油圧制御システムおよび油圧制御システムを搭載した建設機械によれば、オペレータは建設機械を運転している時に得られる油圧システムの操作感を具体的な数値表示で認知することができる。また、コンソールからの入力によって、オペレータは制御装置のパラメータを変更することで、オペレータはより好みに適した油圧システの詳細な微調整が可能となる。
図１を用いて、本発明に係る油圧制御システムの油圧回路図の構成について説明する。本発明に係る油圧制御システムの油圧回路図は、図６に示す建設機械に適用する油圧装置の回路図であり、建設機械の油圧装置を操作するための操作弁２と、コンソールディスプレイ４が制御装置６に電気的に信号線Ｄ、Ｓにより連結される。さらに、制御装置６は、電気的に電磁比例弁１８と連結され、電磁比例弁１８はコントロールバルブ８と油圧配管で連結される。また、制御装置６は、電気的に電磁比例弁２０と連結され、電磁比例弁２０はポンプ１２と油圧配管で連結される。ポンプ１２は回転軸がエンジン１０と連結されて、このエンジン１０により回転駆動される。ポンプ１２の油圧出力は、流量センサ１４と圧力センサ１６を介してコントロールバルブ８に油圧配管で連結される。流量センサ１４と圧力センサ１６の電気出力は制御装置６に連結される。また、コンソールディスプレイ４からもタッチパネルの信号線Ｓである電気出力があり、制御装置６に連結される。
操作弁２は、例えば、建設機械の旋回装置を制御するために設けられるものであり、操作弁２の垂直軸に対する傾斜角の大きさでコントロールバルブ８を制御する。操作弁２は、ポテンショメータ等の角度センサを備え、角度信号が制御装置６に入力される。
コンソールディスプレイ４は、液晶ディスプレイまたはプラズマディスプレイ装置とタッチパネルで構成される。画面上に測定データと入力データを表示させるとともに、入力データについては、タッチパネルから、新たな設定の為の数値を入力できるように構成される。画面の例を、図３に示す。図３では、標準表示６０が表示されている。標準表示６０は、角度情報(Ａｎｇ)、流量情報（Ｆｆｂｋ）、圧力情報（Ｐｆｂｋ）、パラメータ、Ａ，Ｂ，Ｃと、テンキー８０から構成される。指示番号６２は操作弁２の操作角度をしめす角度情報表示部、番号６４は流量センサの検出する流量情報を示す流量情報表示部、番号６６は圧力センサが検出する圧力情報を表示する圧力情報表示部として表示される。
これに対して、ポンプ１２の吐出量を決める電磁比例弁２０への指令値Ｃｃｍｄは次式で与えられる。
この式中のパラメータＡ，Ｂ，Ｃについて、入力位置とその内容を指示番号６８から７８に示す。本パラメータを変更することで、ポンプ１２の吐出量を変更できる。番号６８はパラメータＡの指示値を入れるパラメータ値Ａ、番号７０はパラメータＡを選択する為のパラメータＡボタン、番号７２はパラメータＢの指示値を入れるパラメータ値Ｂ、番号７４はパラメータＢを選択する為のパラメータＢボタン、番号７６はパラメータＣの指示値を入れるパラメータ値Ｃ、番号７８はパラメータＣを選択する為のパラメータＣボタンである。これらの値を入力可能なテンキー８０や設定用のボタン８４も設けられる。
制御装置６は、図２に示されるように操作弁２からの信号Ａｎｇと、流量センサ１４からの流量信号Ｆｆｂｋと、圧力センサ１６からの圧力信号Ｐｆｂｋとをアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤコンバータ４０と、演算途中の数値や演算後の数値を記憶ように格納するＲＡＭ４２と、ＲＯＭ４６に格納されるプログラムに従って動作するＣＰＵ（中央演算処理装置）４４と、プログラム等を格納するＲＯＭ４６と、ＣＰＵ４４の算出したデジタル値をアナログの値に変換するＤＡコンバータ４８と、液晶ディスプレイを制御するＬＣＤコントローラ５０と、タッチセンサからの信号を検出してＣＰＵ４４に送信するタッチ検出手段５２が設けられている。なお、コンソールディスプレイ４が、プラズマディスプレイやその他のディスプレイ装置である場合は、ＬＣＤコントローラ５０に変わり、それらのコントローラが設けられる。
以上の構成において、本発明に係る油圧制御システムの動作について、図４と図５を用いて説明する。
先ず、制御装置６は、予めＲＯＭ４６に格納された表示プログラムに従って、コンソールディスプレイ４の画面上に標準表示６０を表示する（Ｓ２）。
続いて、制御装置６は、予めＲＯＭ４６に格納された表示プログラムに従って、操作弁２と流量センサ１４と圧力センサ１６とに角度情報(Ａｎｇ)、流量情報（Ｆｆｂｋ）、圧力情報（Ｐｆｂｋ）を測定させる（Ｓ４）。
その後、制御装置６は、測定された操作弁２と流量センサ１４と圧力センサ１６から受信した角度情報(Ａｎｇ)、流量情報（Ｆｆｂｋ）、圧力情報（Ｐｆｂｋ）をＲＡＭ４２に格納する。その後、制御装置６は、ＲＡＭ４２に格納された角度情報(Ａｎｇ)、流量情報（Ｆｆｂｋ）、圧力情報（Ｐｆｂｋ）をそれぞれコンソールディスプレイ４の画面上の角度情報表示部６２、流量情報表示部６４、圧力情報表示部６６に表示させる（Ｓ６）。
今度は、顧客が式１における何れのパラメータＡ，Ｂ，Ｃを選択するかの待ち受け状態となり、項目選択となる（Ｓ８）。
その後、パラメータ制御(Ａ)（Ｓ１０）が選択されたものとして項目選択の次のステップについて図５を用いて説明する。
ポンプ１２に加える圧力を算出する為のパラメータは、まず何れのパラメータを変化させるか、パラメータが選択される（Ｓ２０）。パラメータ（Ａ）を選択した場合は、選択ボタン（Ａ）７０を操作者はタッチパネルに自らの指を接触させて選択する。
次に改めてパラメータが選定されると、パラメータの値が定まっている場合は、直ちに液晶ディスプレイを用いて、パラメータの値を直接入力する（Ｓ２２）。この時、テンキー８０を用いて数値を入力する。その後、制御装置６は、パラメータに入力された数値を、パラメータ値Ａに表示させる。
続いて、パラメータの値の入力が完了したか否かを確認する（Ｓ２６）。パラメータの入力が完了したらリターンボタンを選択して値を確定させる。入力完了であれば、次ステップに進む。一方、入力が完了していない場合は、さらにテンキー８０によるパラメータの値の入力を待ちうける（Ｓ２２）。
さらに設定ボタンが選択されると、制御装置６は、入力されたパラメータの数値を、ＲＡＭ２４に格納する（Ｓ２８）。以下は、（Ｓ２０）から（Ｓ２８）の繰り返しとなる。
これらのパラメータ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）が一通り、入力されると制御装置６は、式１に各パラメータを代入して、電磁比例弁２０に送る信号値を算出する。算出された信号により電磁比例弁２０でポンプ内の流量調整用斜板の角度を変更して、ポンプ１２の容量を決定する。この結果、ポンプ１２は指定された容量で圧油を送出する。送出された圧油については、流量センサ１４と圧力センサ１６の検出対象なので、最終的に流量情報表示部６４、圧力情報表示部６６に表示される。
このようにすることで、本発明に係る油圧制御システムを適用することで、操縦者は建機を運転している時に得られる油圧システムの操作感を具体的な数値表示で、知ることができるようになる。また、コンソールディスプレイ４からの入力によって制御装置のパラメータを変更することで、オペレータはより好みに適した油圧制御システムの細かな微調整が可能となる。
なお、本発明に係る油圧制御システムは、図６にしめす一般的な油圧ショベルに適用することができる。油圧ショベルは、図に示すように、この油圧ショベルは、走行手段としての左・右無限軌道履帯１１０を備えた下部走行体９２と、この下部走行体９２上に旋回可能に設けた上部旋回体９６と、この上部旋回体９６に俯仰動可能に接続され、ブーム９８、アーム１００、バケット１０２からなる多関節型の油圧作業機（フロント装置）９０と、ブーム９８、アーム１００、バケット１０２、上部旋回体９６、左・右無限軌道９４をそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ１０４、アーム用油圧シリンダ１０６、バケット用油圧シリンダ１０８とを備えている。本建設機械に前記油圧制御システムを適用することで、本発明を建設機械に適用することができる。
以上本発明の好適な実施例について図面により説明したが、当業者であれば、上記の図面および説明に基づいて種々の変形をすることが可能であることはもちろんである。
２ 操作弁
４ コンソールディスプレイ
６ 制御装置
８ コントロールバルブ
１０ エンジン
１２ ポンプ
１４ 流量センサ
１６ 圧力センサ
１８ 電磁比例弁
２０ 電磁比例弁
４０ ＡＤコンバータ
４２ ＲＡＭ
４４ ＣＰＵ（中央演算処理装置）
４６ ＲＯＭ
４８ ＤＡコンバータ
５０ ＬＣＤコントローラ
５２ 検出手段
６０ 標準表示
６２ 角度情報表示部
６４ 流量情報表示部
６６ 圧力情報表示部
６８ パラメータ値Ａ
７０ パラメータＡボタン
７２ パラメータ値Ｂ
７４ パラメータＢボタン
７６ パラメータ値Ｃ
７８ パラメータＣボタン
８０ テンキー
８２ ボタン
８４ 設定用のボタン
９０ 油圧作業機（フロント装置）
９２ 下部走行体
９４ 右無限軌道
９６ 上部旋回体
９８ ブーム
１００ アーム
１０２ バケット
１０４ ブーム用油圧シリンダ
１０６ アーム用油圧シリンダ
１０８ バケット用油圧シリンダ
１１０ 左・右走行用油圧モータ
４ コンソールディスプレイ
６ 制御装置
８ コントロールバルブ
１０ エンジン
１２ ポンプ
１４ 流量センサ
１６ 圧力センサ
１８ 電磁比例弁
２０ 電磁比例弁
４０ ＡＤコンバータ
４２ ＲＡＭ
４４ ＣＰＵ（中央演算処理装置）
４６ ＲＯＭ
４８ ＤＡコンバータ
５０ ＬＣＤコントローラ
５２ 検出手段
６０ 標準表示
６２ 角度情報表示部
６４ 流量情報表示部
６６ 圧力情報表示部
６８ パラメータ値Ａ
７０ パラメータＡボタン
７２ パラメータ値Ｂ
７４ パラメータＢボタン
７６ パラメータ値Ｃ
７８ パラメータＣボタン
８０ テンキー
８２ ボタン
８４ 設定用のボタン
９０ 油圧作業機（フロント装置）
９２ 下部走行体
９４ 右無限軌道
９６ 上部旋回体
９８ ブーム
１００ アーム
１０２ バケット
１０４ ブーム用油圧シリンダ
１０６ アーム用油圧シリンダ
１０８ バケット用油圧シリンダ
１１０ 左・右走行用油圧モータ
Claims (4)
- 油圧ポンプと油圧アクチュエータとを油路で連結して前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間にコントロールバルブを設けた油圧機器からなる油圧システムにおいて、前記油路または前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータに設けるセンサと、前記油路に設ける電磁比例弁と、前記センサと前記電磁比例弁に連結される制御装置と、前記制御装置に連結されて前記センサの測定結果を表示するとともにパラメータを入力可能な入出力装置とを備えて、前記センサの測定結果に応じて前記パラメータ変更可能な油圧制御システム。
- 前記パラメータは、可変容量ポンプの容量の変更に使用されることを特徴とする請求項１記載の油圧制御システム。
- 前記センサは、流量センサと圧力センサであることを特徴とする請求項１記載の油圧制御システム。
- 油圧ポンプと油圧アクチュエータとを油路で連結して前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間にコントロールバルブを設けた油圧機器からなる油圧システムにおいて、前記油路または前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータに設けるセンサと、前記油路に設ける電磁比例弁と、前記センサと前記電磁比例弁に連結される制御装置と、前記制御装置に連結されて前記センサの測定結果を表示するとともにパラメータを入力可能な入出力装置とを備えて、前記センサの測定結果に応じてパラメータ変更可能な油圧制御システムを搭載する建設機械。
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