JP2020200882A - 作業機械 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、作業アタッチメント装置15(ブーム15a、アーム15b、およびバケット15c)のいずれかを、「作業アタッチメント」とする。作業アクチュエータ群40a(ブームシリンダ41、アームシリンダ43、およびバケットシリンダ45)のうち、作業アタッチメントを駆動するものを、「作業アクチュエータ」とする。以下では、作業アタッチメントをブーム15aとし、作業アクチュエータをブームシリンダ41とする。以下の説明におけるブーム15aを、作業アタッチメントに読み替えてもよく、ブームシリンダ41を作業アクチュエータに読み替えてもよい。
図1に示す作業機械1は、以下のように作動するように構成される。
図2に示すコントローラ90は、第1ブーム制御弁51および第2ブーム制御弁52の開閉のタイミングを制御する(図3参照)。具体的には、コントローラ90は、ブーム上げ操作部71の操作量(ブーム上げ操作量)に基づいて、第2ブーム制御弁52の開度を制御することで、上記のタイミングを制御する。コントローラ90は、ブーム上げ操作、および、旋回モータ47を作動させる旋回操作部77の操作(旋回操作)に応じて、上記のタイミングに関する制御の内容を変える。
コントローラ90は、「非同期制御」(図3参照)を行う場合がある。非同期制御は、第1ブーム制御弁51が開閉し始めるブーム上げ操作量(図3に示すA1を参照)よりも大きいブーム上げ操作量(図3に示すA2を参照)になったときに、第2ブーム制御弁52が開閉し始めるようにする制御である。以下、ブーム上げ操作量であるA1、A2については、図3を参照して説明する。上記「開閉し始める」とは、開いた状態(遮断されていない状態)と閉じた状態(遮断された状態)とが切り換わることを意味する。第1ブーム制御弁51が開閉し始めるブーム上げ操作量(A1)をゼロとする。非同期制御は、ブーム上げ操作量が減らされたときに、第2ブーム制御弁52を閉じ始めるタイミングが、第1ブーム制御弁51を閉じ始めるタイミングよりも前になるようにする制御である。また、非同期制御は、ブーム上げ操作量が増やされたときに、第2ブーム制御弁52を開き始めるタイミングが、第1ブーム制御弁51を開き始めるタイミングよりも後になるようにする制御である。
ブーム上げ操作および旋回操作が行われている状態(複合操作状態)において、ブーム上げ操作が減らされ、かつ、引き続き旋回操作が行われている場合に、仮に非同期制御が行われるとする。すると、第2ブーム制御弁52が遮断されたときに、旋回モータ47の角加速度が増加する。この作動の詳細は次の通りである。旋回操作が行われている場合に、ブーム上げ操作量がA2(図3参照)以上からA2未満に減らされると、第2ブーム制御弁52が遮断される(合流が切れる)。この時(合流が切れた時)、それまで第2ポンプ32からブームシリンダ41に供給されていた油が、旋回モータ47に流れる。すると、旋回モータ47に供給される油の油圧が急上昇する。例えば、旋回モータ47に供給される油の油圧が、ブームシリンダ41の作動圧(保持圧)から、旋回モータ47のリリーフ圧まで上昇する。旋回モータ47に供給される油の油圧が上昇すると、旋回モータ47の出力トルクが上昇し、旋回モータ47の角加速度(旋回モータ47の出力軸の角加速度)が増加する。すると、旋回モータ47の回転速度が上昇(増速)する場合がある。また、旋回モータ47が減速していた場合は、旋回モータ47の減速度が低下する(減速が弱まる)。上記のように、ブーム上げ操作量がA2以上からA2未満に減らされると、第1ブーム制御弁51が遮断されるよりも前に第2ブーム制御弁52が遮断される(合流が切れる)。よって、ブーム上げ操作量がゼロ(A1)になっていない(ブーム上げ操作部71が中立位置に戻されていない)状況での、操作者の意図しない、上部旋回体13(図1参照)の角加速度の変化が生じる。例えば、操作者が、ブーム上げ操作量を減らしながら、上部旋回体13の旋回を減速させる操作を行う場合に、上部旋回体13の旋回が急増速する場合がある。また、上部旋回体13の旋回を減速させる操作がされているときに、上部旋回体13の旋回が増速すると、エネルギーの無駄が生じる。そこで、コントローラ90は、「同期制御」を行う場合がある。
ブーム上げ操作量が減らされ、旋回モータ47を減速させる(ブレーキをかける)旋回操作(旋回減速操作)が行われる場合、コントローラ90は、「同期制御」(図3参照)を行う。さらに詳しくは、旋回減速操作とブーム上げ操作とが同時に行われている状態(複合操作状態)から、旋回減速操作が行われるとともにブーム上げ操作が行われない状態に変化する場合に(変化の過程で)、コントローラ90は、同期制御を行う。同期制御は、第1ブーム制御弁51を閉じるブーム上げ操作量(A1)と、第2ブーム制御弁52を閉じるブーム上げ操作量(A1)と、が同等になるように、ブーム上げ操作部71から第2ブーム制御弁52に入力されるブーム上げ指令を設定する制御である。同期制御では、第1ブーム制御弁51を閉じるブーム上げ操作量と第2ブーム制御弁52を閉じるブーム上げ操作量とが、完全に一致するように制御されてもよく、略一致するように制御されてもよい(厳密な一致でなくてもよい)。同期制御は、ブーム上げ操作量が減らされたときに、第1ブーム制御弁51を閉じるタイミングと、第2ブーム制御弁52を閉じるタイミングと、が同じタイミングになるような制御である。上記「同じタイミングになるような制御」は、各タイミングが略一致するような制御であればよく、各タイミングを完全に(厳密に)一致させる制御でなくてもよい。
ブーム上げ操作量が減らされ、旋回操作の操作量がゼロよりも大きい一定の操作量である場合、コントローラ90は、同期制御を行ってもよい。この場合も、ブーム上げ操作量が減らされ、ブーム上げ操作量がゼロになる前の操作者の意図しないタイミングで、第2ブーム制御弁52が遮断され、旋回モータ47が急増速してしまう、という問題を抑制できる。
ブーム上げ操作量が減らされ、旋回モータ47を加速させる旋回操作(旋回加速操作)が行われる場合、コントローラ90は、非同期制御を行ってもよく、同期制御を行ってもよい。
上記のように、旋回減速操作が行われているか否かによって、コントローラ90が行う制御(同期制御、非同期制御)が変わる場合がある。コントローラ90は、旋回減速操作が行われているか否かを、例えば次のように判定する。コントローラ90は、旋回操作の操作量が、減速閾値th(図4参照)よりも大きい状態から小さい状態に変化した場合に、旋回減速操作が行われていると判定する。減速閾値thは、旋回操作の操作量(旋回操作量)に関する閾値である。減速閾値thは、コントローラ90に設定される。例えば、減速閾値thは、旋回操作量が最大(フルレバー)の状態から、小さくされた(フルレバーでなくなった)ことを判別できるような値に設定される。例えば、減速閾値thは、旋回操作量の最大値の近傍に設定される。減速閾値thは、旋回操作部77が操作量に応じた電流値を出力する場合は、電流値に関する閾値でもよい。減速閾値thは、旋回操作部77が操作量に応じてパイロット圧を出力する場合は、パイロット圧に関する閾値でもよい。
コントローラ90は、上記の同期制御および非同期制御が行われるように、指令(制限指令、指令値)を比例弁61に出力し、比例弁61の開度を制御する。コントローラ90は、比例弁61の開度を制御することで、第2ブーム制御弁52の開度を制御する。具体的には例えば、上記のように、比例弁61は、ブーム上げ操作部71から第2ブーム制御弁52に入力されるブーム上げ指令を、コントローラ90から入力される制限指令に応じて、制限する。コントローラ90は、非同期制御を行うときの制限よりも、同期制御を行うときの制限が小さくなるように、制限指令を比例弁61に出力する。コントローラ90は、あるブーム上げ操作量(例えばA2(図3参照)など)のときの第2ブーム制御弁52の開度が、非同期制御を行うときよりも同期制御を行うときの方が大きくなるように、制限指令を比例弁61に出力する。なお、制限しない、という指令は制限指令に含まれるとする。また、コントローラ90は、同期制御および非同期制御を行う際に、第1ブーム制御弁51を制御しなくてもよい。例えば、第1ブーム制御弁51は、ブーム上げ操作部71の操作により制御される。
図1に示す作業機械1による効果は、次の通りである。
作業機械1は、下部走行体11と、上部旋回体13と、ブーム15a(作業アタッチメント)と、ブームシリンダ41(作業アクチュエータ)と、を備える。図2に示すように、作業機械1は、旋回モータ47と、第1ポンプ31と、第2ポンプ32と、第1ブーム制御弁51(第1作業アクチュエータ制御弁)と、第2ブーム制御弁52(第2作業アクチュエータ制御弁)と、を備える。作業機械1は、ブーム上げ操作部71(作業操作部)と、旋回操作部77と、コントローラ90と、を備える。図1に示すように、上部旋回体13は、下部走行体11に旋回可能に搭載される。ブーム15aは、上部旋回体13に取り付けられる。ブームシリンダ41は、油が供給されることで駆動し、ブーム15aを作動させる。旋回モータ47(図2参照)は、油が供給されることで駆動し、下部走行体11に対して上部旋回体13を旋回させる。図2に示すように、第1ポンプ31は、ブームシリンダ41に油を供給可能である。第2ポンプ32は、第1ポンプ31とは別に設けられ、ブームシリンダ41および旋回モータ47のそれぞれに油を供給可能である。
[構成2]第2ブーム制御弁52に入力されるブーム上げ指令は、パイロット圧による指令である。作業機械1は、比例弁61(制限弁)を備える。比例弁61は、ブーム上げ操作部71から第2ブーム制御弁52に入力されるブーム上げ指令を、コントローラ90から入力される制限指令に応じて、第2ブーム制御弁52の開度が小さくなる側に制限する(例えばパイロット圧を下げる)。コントローラ90は、非同期制御を行うときの比例弁61による制限よりも、同期制御を行うときの比例弁61による制限が小さくなるように、制限指令を比例弁61に出力する。
[構成3]作業アタッチメントは、図1に示す上部旋回体13に起伏可能に取り付けられるブーム15aを備える。作業アクチュエータは、上部旋回体13に対してブーム15aを起伏させるブームシリンダ41を備える。作業アクチュエータの一方向への作動は、上部旋回体13に対してブーム15aを上げるためのブームシリンダ41の伸張である。
[構成4]図2に示すコントローラ90は、複合操作状態において旋回モータ47を減速させる旋回減速操作が行われている状態から、旋回減速操作が行われるとともに作業操作が行われない状態に変化する場合に、同期制御を行う。
[構成5]コントローラ90は、旋回操作の操作量が、旋回操作の操作量に関する閾値である減速閾値th(図4参照)よりも大きい状態から小さい状態に変化した場合に、旋回減速操作が行われていると判定する。
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、図2に示す回路の接続は変更されてもよい。例えば、図5に示すフローチャートのステップの順序が変更されてもよく、ステップの一部が行われなくてもよい。例えば、図4に示す減速閾値thは、一定でもよく、手動操作により変えられてもよく、何らかの条件に応じて自動的に変えられてもよい。例えば、図1に示す作業機械1の各構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、互いに異なる複数の部材や部分として説明したものが、一つの部材や部分とされてもよい。例えば、一つの部材や部分として説明したものが、互いに異なる複数の部材や部分に分けて設けられてもよい。
11 下部走行体
13 上部旋回体
15a ブーム(作業アタッチメント)
31 第1ポンプ
32 第2ポンプ
41 ブームシリンダ(作業アクチュエータ)
47 旋回モータ
51 第1ブーム制御弁(第1作業アクチュエータ制御弁)
52 第2ブーム制御弁(第2作業アクチュエータ制御弁)
57 旋回制御弁
71 ブーム上げ操作部71(作業操作部)
77 旋回操作部
90 コントローラ
th 減速閾値
Claims (5)
- 下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられる作業アタッチメントと、
油が供給されることで駆動し、前記作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと、
油が供給されることで駆動し、前記下部走行体に対して前記上部旋回体を旋回させる旋回モータと、
前記作業アクチュエータに油を供給可能な第1ポンプと、
前記第1ポンプとは別に設けられ、前記作業アクチュエータおよび前記旋回モータのそれぞれに油を供給可能である第2ポンプと、
前記第1ポンプと前記作業アクチュエータとの間に設けられ、前記作業アクチュエータを一方向に作動させるための作業指令に応じて、前記第1ポンプから前記作業アクチュエータに供給される油の流量を変化させるように開閉可能な第1作業アクチュエータ制御弁と、
前記第2ポンプと前記作業アクチュエータとの間に設けられ、前記作業指令に応じて、前記第2ポンプから前記作業アクチュエータに供給される油の流量を変化させるように開閉可能な第2作業アクチュエータ制御弁と、
前記第2ポンプと前記旋回モータとの間に設けられ、前記旋回モータを作動させるための旋回指令に応じて、前記第2ポンプから前記旋回モータに供給される油の流量を変化させるように開閉可能な旋回制御弁と、
前記作業アクチュエータを前記一方向に作動させるための作業操作の量である作業操作量に応じて、前記第1作業アクチュエータ制御弁および前記第2作業アクチュエータ制御弁のそれぞれに前記作業指令を出力する作業操作部と、
前記旋回モータを作動させるための旋回操作に応じて、前記旋回制御弁に前記旋回指令を出力する旋回操作部と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記第1作業アクチュエータ制御弁が開閉し始める前記作業操作量よりも大きい前記作業操作量になったときに、前記第2作業アクチュエータ制御弁が開閉し始めるようにする非同期制御を行う場合があり、
前記コントローラは、前記旋回操作と前記作業操作とが同時に行われている複合操作状態から、前記旋回操作が行われ前記作業操作が行われない状態に変化する場合に、同期制御を行い、
前記同期制御は、前記第1作業アクチュエータ制御弁を閉じる前記作業操作量と、前記第2作業アクチュエータ制御弁を閉じる前記作業操作量と、が同等になるように、前記第2作業アクチュエータ制御弁に入力される前記作業指令を設定する制御である、
作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械であって、
前記第2作業アクチュエータ制御弁に入力される前記作業指令は、パイロット圧による指令であり、
前記作業操作部から前記第2作業アクチュエータ制御弁に入力される前記作業指令を、前記コントローラから入力される制限指令に応じて、前記第2作業アクチュエータ制御弁の開度が小さくなる側に制限する制限弁を備え、
前記コントローラは、前記非同期制御を行うときの前記制限弁による制限よりも、前記同期制御を行うときの前記制限弁による制限が小さくなるように、前記制限指令を前記制限弁に出力する、
作業機械。 - 請求項1または2に記載の作業機械であって、
前記作業アタッチメントは、前記上部旋回体に起伏可能に取り付けられるブームを備え、
前記作業アクチュエータは、前記上部旋回体に対して前記ブームを起伏させるブームシリンダを備え、
前記作業アクチュエータの前記一方向への作動は、前記上部旋回体に対して前記ブームを上げるための前記ブームシリンダの伸張である、
作業機械。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業機械であって、
前記コントローラは、前記複合操作状態において前記旋回モータを減速させる旋回減速操作が行われている状態から、前記旋回減速操作が行われるとともに前記作業操作が行われない状態に変化する場合に、前記同期制御を行う、
作業機械。 - 請求項4に記載の作業機械であって、
前記コントローラは、前記旋回操作の操作量が、前記旋回操作の操作量に関する閾値である減速閾値よりも大きい状態から小さい状態に変化した場合に、前記旋回減速操作が行われていると判定する、
作業機械。
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