JP2927593B2 - 土工機における油圧アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばバックホー等の
土工機における油圧アクチュエータ制御装置に関し、詳
しくは、作業装置を油圧アクチュエータにより駆動する
よう構成するとともに、油圧アクチュエータの電磁式比
例流量制御弁の開度を、操作レバーの操作量に応じた電
流を供給して比例制御する流量制御手段と、油圧アクチ
ュエータの作動停止目標位置に近づくに連れて作レバー
の操作位置に拘わらず所定の特性に基づいて電磁式比例
流量制御弁に対する供給電流値を徐々に低減させる減速
制御手段とを備えた土工機における油圧アクチュエータ
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記土工機における油圧アクチュエータ
制御装置において、従来では、先に本出願人が特願平３
‐８１０８３号において提案した構成のものがある。つ
まり、バックホー装置〔作業装置の一例〕が旋回台の上
方側に格納するよう構成したバックホーにおいて、ブー
ムの上昇側ストロークエンド近くにおいて、重心位置が
揺動枢支点を越えてブームシリンダ〔油圧アクチュエー
タの一例〕に負圧が作用する領域において、ブームシリ
ンダに対する圧油供給を所定の特性に基づいて徐々に減
少させて、停止時のショックの発生を抑制するよう構成
してあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来構
造においては、ブームシリンダに対する減速制御特性が
常に一定になるよう設定されるので、例えば油圧ポンプ
を駆動するエンジンの出力回転数が低下したような場合
には、制御弁の開度が絞り過ぎの状態になって目標停止
位置の手前の途中位置でブームが停止したり、あるい
は、出力回転数が高い場合にはストロークエンドで過剰
作動による衝撃が発生したりすることがあり、改善の余
地があった。本発明は上記不具合点を解消することを目
的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１発明は、土工機にお
ける油圧アクチュエータ制御装置において、作業装置を
油圧アクチュエータにより駆動するよう構成し、油圧ア
クチュエータの電磁式比例流量制御弁の開度を、操作レ
バーの操作量に応じた電流を供給して比例制御する流量
制御手段と、油圧アクチュエータの作動停止目標位置に
近づくに連れて操作レバーの操作位置にかかわらず所定
の圧油供給量低減特性に基づいて電磁式比例流量制御弁
に対する供給電流値を徐々に低減させる減速制御手段と
を備えるとともに、油圧アクチュエータに供給される圧
油量を検出する圧油供給量検出手段を設け、圧油供給量
検出手段の検出結果に基づいて減速制御手段における圧
油供給量低減特性を変更させる特性変更手段を備えてあ
ることを特徴とする。

【０００５】第２発明の特徴構成は、第１発明における
圧油供給量検出手段を、搭載エンジンの回転数を検出す
るエンジン回転数検出手段とした点にある。

【０００６】第３発明は、土工機における油圧アクチュ
エータ制御装置において、作業装置を油圧アクチュエー
タにより駆動するよう構成し、油圧アクチュエータの電
磁式比例流量制御弁の開度を、操作レバーの操作量に応
じた電流を供給して比例制御する流量制御手段と、油圧
アクチュエータの作動停止目標位置に近づくに連れて操
作レバーの操作位置にかかわらず所定の圧油供給量低減
特性に基づいて電磁式比例流量制御弁に対する供給電流
値を徐々に低減させる減速制御手段とを備えるととも
に、油圧アクチュエータに供給される圧油量を検出する
圧油供給量検出手段を設け、圧油供給量検出手段の検出
結果に基づいて減速制御手段における圧油供給量低減特
性を変更させる特性変更手段を備え、かつ、油圧アクチ
ュエータの実作動速度を演算する実作動速度演算手段を
備え、実作動速度が所定レベル域内に収まるよう減速制
御手段による停止目標位置近くにおける供給電流値を増
減制御する電流制御手段を備えてあることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】（イ）請求項１の構成によると、油圧アクチュ
エータにより作業装置を所定の目標位置まで駆動して停
止させたい場合、油圧アクチュエータに供給される圧油
量の変化に応じて電磁式比例流量制御弁に対する供給電
流の減速制御特性を変更するのである。つまり、油圧ア
クチュエータに供給される圧油量が少ない場合には、電
磁式比例流量制御弁における開度が同一であっても油圧
アクチュエータへの圧油供給量の減少割合が急になるの
で、上記減速制御における電流低下具合を少ないものに
抑制して圧油の絞り作用を抑制する。

【０００８】そして、油圧アクチュエータに供給される
圧油量が多い場合には、電磁式比例流量制御弁における
開度が同一であっても油圧アクチュエータへの圧油供給
量の減少割合が緩やかになるので、上記減速制御におけ
る電流低下具合を多くして圧油の絞り作用を高めるよう
にすることで、油圧アクチュエータに対する供給流量を
所定の減速流量特性に近づけることができ、作業装置の
実際の停止位置を極力目標停止位置に合わせることがで
きる。

【０００９】（ロ）請求項２の構成は、一般に油圧ポン
プはエンジン駆動されており、エンジン回転数の増減に
伴ってポンプ吐出量（単位時間当たりの吐出量）も同調
して増減することから、圧油供給量検出手段を、搭載エ
ンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段で構
成したものである。故に、エンジン回転数が低いときに
は油圧アクチュエータに供給される圧油量が少ないこと
に相当し、かつ、エンジン回転数が高いときには油圧ア
クチュエータに供給される圧油量が多いことに相当する
ので、構成及びコスト面で有利なエンジン回転数検出手
段を用いることで上記作用（イ）を得ることができる。

【００１０】第３発明の特徴構成によると、前記（イ）
の作用に加えて、次の作用（ハ）が発揮され、より確実
に、油圧アクチュエータの実作動における減速状態を極
力所定の減速特性に合わせることができる。

【００１１】（ハ）油圧アクチュエータで作業装置を所
定の目標位置まで駆動して停止させたい場合、停止目標
位置に近づくに連れて電磁式比例流量制御弁に対して予
め定まる特性に基づいて徐々に低下させて減速制御する
が、このとき、例えばエンジン回転数の差や他の要因に
より、油圧アクチュエータの実作動速度が所望の減速状
態になっていない場合には、減速制御途中であっても供
給電流を適宜、増減させることで前記実作動速度が所定
レベル内に収まるように制御するのである。その結果、
油圧アクチュエータの実作動における減速状態、特に、
供給流量が減少する停止位置直前の減速状態を極力所定
の減速特性に合わせることができる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１〜３のいずれに記載された油圧
アクチュエータ制御装置でも、（ニ）油圧アクチュエー
タの作動に伴い作業装置の重心位置がデッドポイントを
越えて油圧アクチュエータに逆方向の負荷が掛かり、作
業装置の姿勢が不安定になるような場合であっても、実
作動における停止位置を制御目標停止位置に合致させる
ことが可能となり、目標位置の手前の途中位置で作業装
置が停止したり、油圧アクチュエータの過剰作動による
衝撃が発生する等の弊害を有効に阻止することができる
ものを提供できるに到った。

【００１３】請求項２に記載された油圧アクチュエータ
制御装置では、入手し易く経済的なエンジン回転数検出
手段で圧油供給量検出手段を構成できる利点がある。

【００１４】請求項３に記載された油圧アクチュエータ
制御装置では、油圧アクチュエータに供給される圧油量
の検出と、油圧アクチュエータの実作動速度を求めるこ
ととの２種の判断材料を用いて減速制御させることによ
り、上記効果（ニ）をより強化できる利点がある。

【００１５】

【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図４
に土工機の一例としてのバックホーを示している。この
バックホーは、クローラ走行装置１を備えた走行機台２
に旋回用油圧モータＭの駆動により縦軸芯周りで全旋回
自在に旋回台３を搭載するとともに、旋回台３にバック
ホー装置４〔作業装置の一例〕を連結するとともに、エ
ンジン１３を搭載し、走行機台２にドーザ装置５を備え
て構成してある。

【００１６】バックホー装置４は、旋回台３に横軸芯周
りで上下揺動自在に枢支されるブーム６にアーム７、バ
ケット８を枢支連結するとともに、夫々をブームシリン
ダ１５、アームシリンダ１６、バケットシリンダ１７に
より駆動揺動して掘削作業を行えるよう構成してある。
ブーム６は、基端部６ａ、中間部６ｂ及び先端部６ｃに
３分割され、夫々を縦軸芯周りで枢支連結するととも
に、基端部６ａと先端部６ｃとを中間部６ｂと平行なリ
ンク９を介して枢支連結し、オフセットシリンダ１８に
より中間部６ｂを揺動駆動することでバケット８が平行
姿勢を維持しながら左右方向に移動できるよう構成して
ある。

【００１７】又、バケット８をブーム基端部６ａに対し
て横方向にオフセットして旋回台３上に格納することで
最大旋回径を小さくした状態〔図５参照〕で旋回作動で
きるよう、ブーム６の揺動枢支点の鉛直上方点を越えて
バックホー装置４の重心位置が機体内側にまで移動可能
となるよう前記ブーム６の上昇側揺動移動範囲を設定し
てある。

【００１８】油圧アクチュエータとしてのブームシリン
ダ１５、アームシリンダ１６、バケットシリンダ１７及
び旋回油圧モータＭの夫々は、旋回台３上に設けられた
操縦部１０に配設した十字揺動操作自在な左右一対の操
作レバー１１により制御操作されるよう構成してある。

【００１９】詳述すると、図１に示すように、各シリン
ダ１５，１６，１７及び旋回モータＭは、夫々電磁式比
例流量制御弁Ｖにより油圧流量を制御するよう構成し、
各操作レバー１１の夫々の操作方向における操作量を４
個のポテンショメータＰＭにより検出して、この検出操
作量に基づいて制御装置１２が各電磁式比例流量制御弁
Ｖに対する電流供給量を制御するよう構成してある。オ
フセットシリンダ１８は操作スイッチＳＷの操作により
所定値の電流を供給するよう制御される。

【００２０】又、ブーム６、アーム７、バケット８の枢
支揺動支点、及び旋回台３の近傍には、各油圧アクチュ
エータの作動状態を検出する回動量検出センサＳを備え
てある。エンジン１３の出力回転数（単位時間当たりの
回転数）を調節するアクセルレバー１４の近傍には、そ
の操作位置を検出するアクセルセット位置検出センサ１
９（エンジン回転数検出手段の一例）を設けてある。

【００２１】制御装置１２は、操作レバー１１の操作量
に応じた電流を供給して電磁式比例流量制御弁Ｖの開度
を比例制御する流量制御手段Ａと、ブームシリンダ１５
が上昇側ストロークエンド〔作動停止目標位置の一例〕
に近づくに連れて操作レバー１１の操作位置に拘わらず
所定の特性に基づいて電磁式比例流量制御弁Ｖに対する
供給電流値を徐々に低減させる減速制御手段Ｂと、アク
セルセット位置検出センサ１９の検出結果に基づいて減
速制御手段Ｂにおける圧油供給量低減特性を変更させる
特性変更手段Ｃと、ブームシリンダ１５の実作動速度を
演算する実作動速度演算手段Ｄと、実作動速度が所定レ
ベル域内に収まるよう減速制御手段Ｂによる上昇側スト
ロークエンド近くにおける供給電流値を増減制御する電
流制御手段Ｅの夫々を制御プログラム形式で備えてあ
る。

【００２２】つまり、バックホー装置４を旋回台３上に
格納する姿勢に設定する際、ブームシリンダ１５を伸長
駆動させると、バックホー装置４の重心位置がブーム６
の揺動枢支点上方位置（デッドポイント）を越えたとき
からブームシリンダ１５を伸長させる方向の荷重が掛か
るので、作動油流量をそのままで駆動を続行すると駆動
速度が大になり過ぎるため、操作レバー１１の操作量に
かかわらず流量を抑制して減速させるのである。制御装
置１２は以下のように制御を実行する。

【００２３】図２に示すように、アクセルセット位置検
出センサ１９の出力を読み込み、設定されたエンジン回
転数が大、中、小の３段階のいずれにあるかを判断し、
例えば図３に示すように、予め定められる３種類の減速
制御特性Ｌ１〜Ｌ３（所定の圧油供給量低減特性に相
当）のうち、その検出結果に基づいて適切な制御特性を
決定する〔ステップ１，２〕。このとき、エンジン回転
数が小であるほど減速開始位置が遅く、かつ、電流減衰
量も小となるような特性に決定される。ブーム操作用ポ
テンショメータＰＭの出力を読み込み、その出力に対応
する電流を電磁式比例流量制御弁Ｖに供給して開度を比
例制御する〔ステップ３，４〕。

【００２４】そして、ブームシリンダ１５の揺動支点に
配備される回動量検出センサＳの出力よりブーム６の姿
勢が上記したように決定された制御特性における減速操
作域Ｇに入ったことを検出すると、当該制御特性に基づ
いて供給電流を徐々に減衰させる〔ステップ５，６〕。

【００２５】そして、その減速制御途中において、回動
量検出センサ１９の出力の変化によりブームシリンダ１
５の実作動速度Ｘを演算し〔ステップ７〕、この実作動
速度Ｘが所定の低速度ａ以下にまで低下した場合には、
予め設定される制御特性にかかわらず実作動速度Ｘが所
定レベル域内に収まるよう供給電流を増減制御し〔ステ
ップ８〜１０〕て、ブームシリンダ１５に対する圧油供
給量を絞り過ぎるのを抑制する。

【００２６】ブームシリンダ１５が上昇側ストロークエ
ンドに到ると、電流供給を停止して〔ステップ１１，１
２〕、ブームシリンダ１５の作動を停止させる。ステッ
プ４により流量制御手段Ａを構成し、ステップ６により
減速制御手段Ｂを構成し、ステップ２により特性変更手
段Ｃを構成し、ステップ７により実作動速度演算手段Ｄ
を構成し、ステップ９，１０により電流制御手段Ｅを構
成する。

【００２７】尚、本実施例における、アクセルセット位
置検出センサで構成されるエンジン回転数検出手段１９
は、ブームシリンダ１５に供給される圧油量（単位時間
当たりの供給圧油量）を検出する圧油供給量検出手段に
相当するものである。

【００２８】 〔別実施例〕 上記したような減速制御は上昇側ストロークエンド近く
における作動に限定されず、作動ストローク途中におけ
る作動停止の際において用いてもよく、減速制御特性は
３種類に限定されず、上下２段階、３段階以上あるいは
無段階に設定変更可能に構成してもよい。

【００２９】又、エンジン回転数検出手段としては、ア
クセルセット位置を検出するものに代えて、エンジンの
回転を直接、電磁式回転数検出センサ等により検出する
ものでもよく、以下のようにプログラム制御により演算
してもよい。つまり、減速制御作動に到る前のブームシ
リンダの実作動速度を求めるとともに、そのときの電磁
式比例流量制御弁に対する供給電流値を求め、実作動速
度と供給電流値との比率からエンジン回転数の大小を判
断して、減速制御特性を決定するよう構成してもよい。

【００３０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
容易にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御ブロック図

【図２】制御フローチャート

【図３】制御特性図

【図４】バックホーの側面図

【図５】格納姿勢のバックホーの側面図

【符号の説明】

４ 作業装置 １１ 操作レバー １３ エンジン １９ エンジン回転数検出手段 Ａ 流量制御手段 Ｂ 減速制御手段 Ｃ 特性変更手段 Ｄ 実作動速度演算手段 Ｅ 電流制御手段 Ｖ 電磁式比例流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向田 敏雄 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 昭62−194006（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−176258（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 9/20 E02F 9/22 F15B 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業装置（４）を油圧アクチュエータに
   より駆動するよう構成し、前記油圧アクチュエータの電
   磁式比例流量制御弁（Ｖ）の開度を、操作レバー（１
   １）の操作量に応じた電流を供給して比例制御する流量
   制御手段（Ａ）と、前記油圧アクチュエータの作動停止
   目標位置に近づくに連れて前記操作レバー（１１）の操
   作位置にかかわらず所定の圧油供給量低減特性に基づい
   て前記電磁式比例流量制御弁（Ｖ）に対する供給電流値
   を徐々に低減させる減速制御手段（Ｂ）とを備えるとと
   もに、 前記油圧アクチュエータに供給される圧油量を検出する
   圧油供給量検出手段を設け、該圧油供給量検出手段の検
   出結果に基づいて前記減速制御手段（Ｂ）における前記
   圧油供給量低減特性を変更させる特性変更手段（Ｃ）を
   備えてある 土工機における油圧アクチュエータ制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記圧油供給量検出手段は、搭載エンジ
   ン（１３）の回転数を検出するエンジン回転数検出手段
   （１９）である請求項１に記載の土工機における油圧ア
   クチュエータ制御装置。
3. 【請求項３】 作業装置（４）を油圧アクチュエータに
   より駆動するよう構成し、前記油圧アクチュエータの電
   磁式比例流量制御弁（Ｖ）の開度を、操作レバー（１
   １）の操作量に応じた電流を供給して比例制御する流量
   制御手段（Ａ）と、前記油圧アクチュエータの作動停止
   目標位置に近づくに連れて前記操作レバー（１１）の操
   作位置にかかわらず所定の圧油供給量低減特性に基づい
   て前記電磁式比例流量制御弁（Ｖ）に対する供給電流値
   を徐々に低減させる減速制御手段（Ｂ）とを備えるとと
   もに、 前記油圧アクチュエータに供給される圧油量を検出する
   圧油供給量検出手段を設け、該圧油供給量検出手段の検
   出結果に基づいて前記減速制御手段（Ｂ）における前記
   圧油供給量低減特性を変更させる特性変更手段（Ｃ）を
   備え、かつ、 前記油圧アクチュエータの実作動速度を演
   算する実作動速度演算手段（Ｄ）を備え、前記実作動速
   度が所定レベル域内に収まるよう前記減速制御手段
   （Ｂ）による停止目標位置近くにおける供給電流値を増
   減制御する電流制御手段（Ｅ）を備えてある土工機にお
   ける油圧アクチュエータ制御装置。