JP3147188B2 - 作業機の振動抑制装置 - Google Patents
作業機の振動抑制装置Info
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
- E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧作業機を有するパ
ワーショベルやクレーンにおける作業機台や掘削機械等
の作業機の振動抑制装置に関するものである。
ワーショベルやクレーンにおける作業機台や掘削機械等
の作業機の振動抑制装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】油圧アクチュエータにより駆動される上
記作業機は、これの急操作により振動が発生する。特に
操作終了直後の作業機の残留振動が操作性や乗り心地に
与える悪影響は大きく、これを抑制することが求められ
ている。上記振動を抑制すべき油圧アクチュエータとし
ては、作業機リンクを回動駆動する油圧シリンダと、作
業機をマウントする旋回台を回転させる油圧モータの２
つがある。
記作業機は、これの急操作により振動が発生する。特に
操作終了直後の作業機の残留振動が操作性や乗り心地に
与える悪影響は大きく、これを抑制することが求められ
ている。上記振動を抑制すべき油圧アクチュエータとし
ては、作業機リンクを回動駆動する油圧シリンダと、作
業機をマウントする旋回台を回転させる油圧モータの２
つがある。
【０００３】油圧作業機の振動抑制については、従来、
作業機に装着した加速度計、または駆動する油圧シリン
ダの油圧センサ値から求まるシリンダ推力から加速度補
償値を計算し、これにフィルタ処理を施した信号をレバ
ー信号に負帰還していた。これは制御工学が教えるとこ
ろの加速度フィードバック回路による速度ダンピングの
付与により速度変動を抑制する方法である。なお、上記
従来例として、加速度計を用いた例としては特開昭６１
−２３２１２号公報に、また圧力センサを用いた例とし
ては特開昭６３−７４２６号公報にそれぞれ示されたも
のがある。
作業機に装着した加速度計、または駆動する油圧シリン
ダの油圧センサ値から求まるシリンダ推力から加速度補
償値を計算し、これにフィルタ処理を施した信号をレバ
ー信号に負帰還していた。これは制御工学が教えるとこ
ろの加速度フィードバック回路による速度ダンピングの
付与により速度変動を抑制する方法である。なお、上記
従来例として、加速度計を用いた例としては特開昭６１
−２３２１２号公報に、また圧力センサを用いた例とし
ては特開昭６３−７４２６号公報にそれぞれ示されたも
のがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術を油圧
作業機に適用した場合には次のような問題がある。すな
わち、オペレータが最も嫌うのは操作終了直後の残留振
動であるが、小さな残留振動まで制振しようとすると、
加速度フィードバックゲインＧ1 を大きくしなければな
らない。ところがこのフィードバックゲインＧ1 を大き
くすると、上記従来の方法ではレバー信号に加速度補償
値を付与しているために、手動レバーによる油圧アクチ
ュエータの起動や停止のレスポンスが悪くなる。これは
すみやかなる増減速がフィードバックによりさまたげら
れることによるものである。
作業機に適用した場合には次のような問題がある。すな
わち、オペレータが最も嫌うのは操作終了直後の残留振
動であるが、小さな残留振動まで制振しようとすると、
加速度フィードバックゲインＧ1 を大きくしなければな
らない。ところがこのフィードバックゲインＧ1 を大き
くすると、上記従来の方法ではレバー信号に加速度補償
値を付与しているために、手動レバーによる油圧アクチ
ュエータの起動や停止のレスポンスが悪くなる。これは
すみやかなる増減速がフィードバックによりさまたげら
れることによるものである。
【０００５】従って、上記フィードバックゲインＧ
1 は、残留振動を抑制するためには十分大きくすること
はできず、制振制御としては中途半端な性能で妥協せざ
るを得なかった。
1 は、残留振動を抑制するためには十分大きくすること
はできず、制振制御としては中途半端な性能で妥協せざ
るを得なかった。
【０００６】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、従来のように出力指令値に圧力フィードバック信
号を付加（負帰還）するのではなく、操作レバーの中立
付近で、この操作レバーによる指令値Ｌとフィードバッ
ク値−Ｋとの方向と大きさを比較し、フィードバック値
−Ｋの方向が操作レバーの指令値と同じで大きさが操作
レバー指令値Ｌより大きいときに操作レバー指令値Ｌに
かえて加速度フィードバック値−ＫをＥＰＣ弁に出力す
ることにより、通常のレバー操作感覚、特に応答性を損
なわずに残留振動を抑制することができ、また、上記加
速度フィードバック値−Ｋを決定するゲインを、出力飽
和型非線形ゲイン部１９とする、すなわち入力Ｆｏより
も小さな入力Ｆに対しては比較的大きなゲインを乗じて
加速度フィードバック値Ｋを求め、入力Ｆｏよりも大き
な入力Ｆに対しては入力Ｆｏ時の位で出力飽和させるこ
とで小さな振動に対してもより大きな加速度フィードバ
ック値Ｋが出力されるようにした作業機の振動抑制装置
を提供することを目的とするものである。
ので、従来のように出力指令値に圧力フィードバック信
号を付加（負帰還）するのではなく、操作レバーの中立
付近で、この操作レバーによる指令値Ｌとフィードバッ
ク値−Ｋとの方向と大きさを比較し、フィードバック値
−Ｋの方向が操作レバーの指令値と同じで大きさが操作
レバー指令値Ｌより大きいときに操作レバー指令値Ｌに
かえて加速度フィードバック値−ＫをＥＰＣ弁に出力す
ることにより、通常のレバー操作感覚、特に応答性を損
なわずに残留振動を抑制することができ、また、上記加
速度フィードバック値−Ｋを決定するゲインを、出力飽
和型非線形ゲイン部１９とする、すなわち入力Ｆｏより
も小さな入力Ｆに対しては比較的大きなゲインを乗じて
加速度フィードバック値Ｋを求め、入力Ｆｏよりも大き
な入力Ｆに対しては入力Ｆｏ時の位で出力飽和させるこ
とで小さな振動に対してもより大きな加速度フィードバ
ック値Ｋが出力されるようにした作業機の振動抑制装置
を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る作業機の振動抑制装置は、作業機を駆
動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに圧
油を供給する油圧ポンプ９と、この油圧ポンプ９と油圧
アクチュエータとの間に介装する方向制御弁８と、この
方向制御弁８を切換制御する電磁比例圧力制御弁１０
ａ，１０ｂとからなる作業機において、上記油圧アクチ
ュエータにて駆動される作業機の加速度を検出する作業
機加速度検出手段と、この作業機加速度検出手段からの
検出値より加速度補償値を演算する演算部１５と、オペ
レータによるレバー操作指令値と上記加速度補償値を比
較し、そのいずれか大きい方の値を上記電磁比例圧力制
御弁１０ａ，１０ｂの電磁作用部１２ａ，１２ｂに出力
する比較部１６とから構成してある。
に、本発明に係る作業機の振動抑制装置は、作業機を駆
動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに圧
油を供給する油圧ポンプ９と、この油圧ポンプ９と油圧
アクチュエータとの間に介装する方向制御弁８と、この
方向制御弁８を切換制御する電磁比例圧力制御弁１０
ａ，１０ｂとからなる作業機において、上記油圧アクチ
ュエータにて駆動される作業機の加速度を検出する作業
機加速度検出手段と、この作業機加速度検出手段からの
検出値より加速度補償値を演算する演算部１５と、オペ
レータによるレバー操作指令値と上記加速度補償値を比
較し、そのいずれか大きい方の値を上記電磁比例圧力制
御弁１０ａ，１０ｂの電磁作用部１２ａ，１２ｂに出力
する比較部１６とから構成してある。
【０００８】また上記構成における演算部１５の一部に
出力飽和型非線形ゲイン部１９を用いた構成となってい
る。
出力飽和型非線形ゲイン部１９を用いた構成となってい
る。
【０００９】
【作 用】油圧アクチュエータにて駆動される作業機
の加速度が演算部１５に入力され、ここで、この作業機
の加速度に対する加速度補償値が演算され、その値が比
較部１６に入力される。そして比較部１６ではこの加速
度補償値とレバー操作指令値とが比較され、レバー操作
指令値と方向が同じで、大きさが大きい方の値が電磁比
例圧力制御弁１０ａ，１０ｂの電磁作用部に出力され
て、この値に従って電磁比例圧力制御弁１０ａ，１０ｂ
が作動され、これにより、方向切換弁が、上記油圧アク
チュエータの残留振動を減衰する方向に制御される。
の加速度が演算部１５に入力され、ここで、この作業機
の加速度に対する加速度補償値が演算され、その値が比
較部１６に入力される。そして比較部１６ではこの加速
度補償値とレバー操作指令値とが比較され、レバー操作
指令値と方向が同じで、大きさが大きい方の値が電磁比
例圧力制御弁１０ａ，１０ｂの電磁作用部に出力され
て、この値に従って電磁比例圧力制御弁１０ａ，１０ｂ
が作動され、これにより、方向切換弁が、上記油圧アク
チュエータの残留振動を減衰する方向に制御される。
【００１０】また上記演算部１５の一部を構成する出力
飽和型非線形ゲイン部１９では、ある大きさの入力Ｆｏ
より小さい入力Ｆに対しては一定のゲインが乗じられ、
Ｆｏより大きな入力Ｆに対してＦｏの値で飽和して演算
部１５からの加速度補償値に一定のリミッタがかけられ
る。
飽和型非線形ゲイン部１９では、ある大きさの入力Ｆｏ
より小さい入力Ｆに対しては一定のゲインが乗じられ、
Ｆｏより大きな入力Ｆに対してＦｏの値で飽和して演算
部１５からの加速度補償値に一定のリミッタがかけられ
る。
【００１１】
【実 施 例】本発明の実施例を図に示すように、油圧
パワーショベルのブームシリンダの振動抑制装置に適用
した例について説明する。なお、油圧パワーショベルの
ブームはこれの操作終了後１〜２Ｈｚの残留振動が通常
残り、これを抑制することが操作性及び乗心地の面で求
められている。
パワーショベルのブームシリンダの振動抑制装置に適用
した例について説明する。なお、油圧パワーショベルの
ブームはこれの操作終了後１〜２Ｈｚの残留振動が通常
残り、これを抑制することが操作性及び乗心地の面で求
められている。
【００１２】図１において１はフレーム２に枢支された
ブーム、３はこのブーム１の先端にに連結したアーム、
４はこのアーム３の先端に連結したバケットであり、こ
れらはそれぞれブームシリンダ５、アームシリンダ６、
バケットシリンダ７にて上下方向に回動するようになっ
ている。そして例えば、上記ブームシリンダ５におい
て、これのロッド室５ａとボトム室５ｂには、方向制御
弁８を介してメインの油圧ポンプ９が接続されている。
方向制御弁８は保位置８ａと上げ位置８ｂと下げ位置８
ｃとを有しており、かつ両端部に設けたパイロット圧作
用部９ａ，９ｂに作用されるパイロット圧にて切換わる
ようになっている。
ブーム、３はこのブーム１の先端にに連結したアーム、
４はこのアーム３の先端に連結したバケットであり、こ
れらはそれぞれブームシリンダ５、アームシリンダ６、
バケットシリンダ７にて上下方向に回動するようになっ
ている。そして例えば、上記ブームシリンダ５におい
て、これのロッド室５ａとボトム室５ｂには、方向制御
弁８を介してメインの油圧ポンプ９が接続されている。
方向制御弁８は保位置８ａと上げ位置８ｂと下げ位置８
ｃとを有しており、かつ両端部に設けたパイロット圧作
用部９ａ，９ｂに作用されるパイロット圧にて切換わる
ようになっている。
【００１３】上記各パイロット圧作用部９ａ，９ｂは伸
長用、縮小用の電磁比例圧力制御弁（以下これをＥＰＣ
弁という）１０ａ，１０ｂを介してチャージポンプ１１
に接続されており、各ＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂの電磁力
作用部１２ａ，１２ｂはデジタルコンピュータ１３に接
続してある。一方上記ブームシリンダ５の各室５ａ，５
ｂには圧力センサ１４ａ，１４ｂが接続してある。
長用、縮小用の電磁比例圧力制御弁（以下これをＥＰＣ
弁という）１０ａ，１０ｂを介してチャージポンプ１１
に接続されており、各ＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂの電磁力
作用部１２ａ，１２ｂはデジタルコンピュータ１３に接
続してある。一方上記ブームシリンダ５の各室５ａ，５
ｂには圧力センサ１４ａ，１４ｂが接続してある。
【００１４】上記デジタルコンピュータ１３には演算部
１５と、比較部１６とを有している。そして演算部１５
には、上記圧力センサ１４ａ，１４ｂからの圧力Ｐａ、
Ｐｂとブームシリンダ５のロッド室５ａ及びボトム室５
ｂの面積Ａａ、Ａｂとから、 Ｆ＝Ｐｂ・Ａｂ−Ｐａ・Ａａ を演算してシリンダ推力Ｆを求めるシリンダ推力演算部
１７と、このシリンダ推力Ｆにバンドパスをかけるバン
ドパスフィルタ１８と、このバンドパスフィルタ１８に
てフィルタをかけられたシリンダ推力Ｆに対して非線形
ゲインＧをかけて加速度フィードバック値Ｋを求める出
力飽和型非線形ゲイン部１９とを有している。また比較
部１６は上記演算部１５からの加速度フィードバック値
Ｋを符号反転して入力されると共に、指令電気レバー２
０からの指令値Ｌを入力するようになっている。
１５と、比較部１６とを有している。そして演算部１５
には、上記圧力センサ１４ａ，１４ｂからの圧力Ｐａ、
Ｐｂとブームシリンダ５のロッド室５ａ及びボトム室５
ｂの面積Ａａ、Ａｂとから、 Ｆ＝Ｐｂ・Ａｂ−Ｐａ・Ａａ を演算してシリンダ推力Ｆを求めるシリンダ推力演算部
１７と、このシリンダ推力Ｆにバンドパスをかけるバン
ドパスフィルタ１８と、このバンドパスフィルタ１８に
てフィルタをかけられたシリンダ推力Ｆに対して非線形
ゲインＧをかけて加速度フィードバック値Ｋを求める出
力飽和型非線形ゲイン部１９とを有している。また比較
部１６は上記演算部１５からの加速度フィードバック値
Ｋを符号反転して入力されると共に、指令電気レバー２
０からの指令値Ｌを入力するようになっている。
【００１５】上記バンドパスフィルタ１８のゲインのボ
ード線図は図に示すように台形になっていて、水平部の
低い方の端部ωL は、これより低い周波数は重力加速度
の影響をなくすために、これをカットすべく通常０．３
Ｈｚ程度にする。また高い方の端部ωH は、これより高
い周波数はノイズ成分をカットすべく制振対象の振動数
より十分高く、この場合３０Ｈｚ程度が選ばれる。
ード線図は図に示すように台形になっていて、水平部の
低い方の端部ωL は、これより低い周波数は重力加速度
の影響をなくすために、これをカットすべく通常０．３
Ｈｚ程度にする。また高い方の端部ωH は、これより高
い周波数はノイズ成分をカットすべく制振対象の振動数
より十分高く、この場合３０Ｈｚ程度が選ばれる。
【００１６】また出力飽和型非線形ゲイン部１９はある
小さなシリンダ推力±Ｆｏより小さいＦに対してはこれ
に比例して加速度フィードバック値Ｋは大きくなり、こ
のＦｏを越えると加速度フィードバック値Ｋは一定とな
るようになっている。すなわち、±Ｆｏより小さいＦに
対しては一定のゲインを乗じて加速度フィードバック値
Ｋを求め、±Ｆｏより大きいＦに対して±Ｆｏ時の値で
出力飽和する。
小さなシリンダ推力±Ｆｏより小さいＦに対してはこれ
に比例して加速度フィードバック値Ｋは大きくなり、こ
のＦｏを越えると加速度フィードバック値Ｋは一定とな
るようになっている。すなわち、±Ｆｏより小さいＦに
対しては一定のゲインを乗じて加速度フィードバック値
Ｋを求め、±Ｆｏより大きいＦに対して±Ｆｏ時の値で
出力飽和する。
【００１７】一方比較部１６では、演算部１５から符号
反転して入力される加速度フィードバック値−Ｋと指令
電気レバー２０からの指令値Ｌとを比較して、その比例
結果値Ｓが正であれば、その値は伸長用のＥＰＣ弁１０
ａへの電流指令値となって伸長用のＥＰＣ弁１０ａの電
磁力作用部１２ａに出力され、また比較値Ｓが負であれ
ば、その値は縮小用のＥＰＣ弁１０ｂへの電流指令値と
なって縮小用のＥＰＣ弁１０ｂの電磁力作用部１２ｂに
出力されるようになっている。
反転して入力される加速度フィードバック値−Ｋと指令
電気レバー２０からの指令値Ｌとを比較して、その比例
結果値Ｓが正であれば、その値は伸長用のＥＰＣ弁１０
ａへの電流指令値となって伸長用のＥＰＣ弁１０ａの電
磁力作用部１２ａに出力され、また比較値Ｓが負であれ
ば、その値は縮小用のＥＰＣ弁１０ｂへの電流指令値と
なって縮小用のＥＰＣ弁１０ｂの電磁力作用部１２ｂに
出力されるようになっている。
【００１８】すなわち、比較部１６では、［先ずレバー
指令値Ｌと加速度フィードバック補償値−Ｋの方向を比
較してもしもＳｇｎ（−Ｋ）＝Ｓｇｎ（Ｌ）で、かつ｜
Ｋ｜＞｜Ｌ｜ならＳ＝−Ｋとし−Ｋを出力する。そうで
なければＳ＝ＬとしＬを出力する。但しＳｇｎ（０）＝
±とする。］という判断で出力値を決定する。すなわ
ち、加速度フィードバック値−Ｋがレバー指令値Ｌと方
向が同じで大きさが大きいときのみレバー指令値Ｌにか
えてこれを出力することになる。
指令値Ｌと加速度フィードバック補償値−Ｋの方向を比
較してもしもＳｇｎ（−Ｋ）＝Ｓｇｎ（Ｌ）で、かつ｜
Ｋ｜＞｜Ｌ｜ならＳ＝−Ｋとし−Ｋを出力する。そうで
なければＳ＝ＬとしＬを出力する。但しＳｇｎ（０）＝
±とする。］という判断で出力値を決定する。すなわ
ち、加速度フィードバック値−Ｋがレバー指令値Ｌと方
向が同じで大きさが大きいときのみレバー指令値Ｌにか
えてこれを出力することになる。
【００１９】上記構成において、指令電気レバー２０の
操作によるブームシリンダ５の伸縮動作を説明する。
操作によるブームシリンダ５の伸縮動作を説明する。
【００２０】指令電気レバー２０を、例えば伸長側へ傾
動すると、その指令値Ｌがデジタルコンピュータ１３の
比較部１６に入力される。このときの指令値Ｌは演算部
１５からの加速度フィードバック値−Ｋより充分大き
く、しかも伸長側の入力信号であるので、出力値Ｓ
（Ｌ）が出力されて伸長用のＥＰＣ弁１０ａが作動し、
これにより方向制御弁８は保位置８ａより上げ位置８ｂ
に切換えられ、ブーム１は上動される。
動すると、その指令値Ｌがデジタルコンピュータ１３の
比較部１６に入力される。このときの指令値Ｌは演算部
１５からの加速度フィードバック値−Ｋより充分大き
く、しかも伸長側の入力信号であるので、出力値Ｓ
（Ｌ）が出力されて伸長用のＥＰＣ弁１０ａが作動し、
これにより方向制御弁８は保位置８ａより上げ位置８ｂ
に切換えられ、ブーム１は上動される。
【００２１】上記ブーム１の動作を停止するべく、指令
電気レバー２０を中立に戻すと、上記比較部１６よりの
出力値Ｓ（Ｌ）がゼロに戻ろうとし、方向制御弁８は保
持位置８ａに戻ろうとし、ブーム１は停止しようとす
る。
電気レバー２０を中立に戻すと、上記比較部１６よりの
出力値Ｓ（Ｌ）がゼロに戻ろうとし、方向制御弁８は保
持位置８ａに戻ろうとし、ブーム１は停止しようとす
る。
【００２２】このとき、指令電気レバー２０から比較部
１６に入力される指令値Ｌは図４の（ａ）で示すように
その傾動角に応じて変化し、またこれに応じて比較部１
６の出力値Ｓも図４の（ｂ）に示すように変化する。ま
たブーム角αは（ｃ）のようになり、ブームシリンダ５
のボトム室５ｂの圧力は（ｄ）、ロッド室５ａの圧力
（ｅ）のようにそれぞれ変化する。
１６に入力される指令値Ｌは図４の（ａ）で示すように
その傾動角に応じて変化し、またこれに応じて比較部１
６の出力値Ｓも図４の（ｂ）に示すように変化する。ま
たブーム角αは（ｃ）のようになり、ブームシリンダ５
のボトム室５ｂの圧力は（ｄ）、ロッド室５ａの圧力
（ｅ）のようにそれぞれ変化する。
【００２３】ここにおいて、方向制御弁８が保持位置８
ａになる直前では図４の（ｅ′）に示すように、ブーム
シリンダ５のロッド室５ａの圧力が衝撃的に上昇し、こ
れによる演算部１５からの加速度フィードバック値−Ｋ
の絶対値が大きくなって比較部１６へ入力され、これが
比較部１６より正なる出力値Ｓ（−Ｋ）となって伸長用
のＥＰＣ弁１０ａへ出力される。しかしこのときの上記
加速度フィードバック値Ｋは演算部１５のバンドパスフ
ィルタ１８、出力飽和型ゲイン部１９にて飽和出力され
るため、ある値にリミッタがかけられ、それ以上は大き
くならず、上記伸長用のＥＰＣ弁１０ａへの出力値＋Ｓ
（Ｋ）は図４中（ｂ′）に示す大きさとなり、この出力
値に対応するだけの油量が方向制御弁８よりブームシリ
ンダ５のボトム室５ｂへ供給される。
ａになる直前では図４の（ｅ′）に示すように、ブーム
シリンダ５のロッド室５ａの圧力が衝撃的に上昇し、こ
れによる演算部１５からの加速度フィードバック値−Ｋ
の絶対値が大きくなって比較部１６へ入力され、これが
比較部１６より正なる出力値Ｓ（−Ｋ）となって伸長用
のＥＰＣ弁１０ａへ出力される。しかしこのときの上記
加速度フィードバック値Ｋは演算部１５のバンドパスフ
ィルタ１８、出力飽和型ゲイン部１９にて飽和出力され
るため、ある値にリミッタがかけられ、それ以上は大き
くならず、上記伸長用のＥＰＣ弁１０ａへの出力値＋Ｓ
（Ｋ）は図４中（ｂ′）に示す大きさとなり、この出力
値に対応するだけの油量が方向制御弁８よりブームシリ
ンダ５のボトム室５ｂへ供給される。
【００２４】一方このときのボトム室５ｂは図４中
（ｄ′）に示すように、ロッド室５ａより遅れて衝撃力
（ｄ′）が発生し、これに基づいて上記と同様の演算に
より演算部１５より逆向きの加速度フィードバック値−
Ｋが比較部１６に入力され、この比較部１６より図中
（ｂ″）に示すようにリミッタがかけられた負なる出力
値−Ｓ（−Ｋ）が縮小用のＥＰＣ弁１０ｂに出力され、
今度はブームシリンダ５のロッド室５ａへ上記出力値に
対応するだけの油量が供給される。そしてこの正、負方
向の出力値によりブームシリンダ５の振動が減衰され
る。
（ｄ′）に示すように、ロッド室５ａより遅れて衝撃力
（ｄ′）が発生し、これに基づいて上記と同様の演算に
より演算部１５より逆向きの加速度フィードバック値−
Ｋが比較部１６に入力され、この比較部１６より図中
（ｂ″）に示すようにリミッタがかけられた負なる出力
値−Ｓ（−Ｋ）が縮小用のＥＰＣ弁１０ｂに出力され、
今度はブームシリンダ５のロッド室５ａへ上記出力値に
対応するだけの油量が供給される。そしてこの正、負方
向の出力値によりブームシリンダ５の振動が減衰され
る。
【００２５】なお図５は制振制御がない場合の様子を示
すもので、レバーの指令値Ｌは図中（ａ）のように変化
した場合、ＥＰＣ弁に作用される制御値はｇのようにな
り、この制御値ｇは上記指令値Ｌの出力値と相似形とな
り、指令値Ｌがゼロになるとこれもゼロになる。このた
めブームシリンダ５のボトム室５ｂ、ロッド室５ａの圧
力変化は図中ｈ、ｉに示すように振動状に変化し、ブー
ムシリンダ５は減衰されない。
すもので、レバーの指令値Ｌは図中（ａ）のように変化
した場合、ＥＰＣ弁に作用される制御値はｇのようにな
り、この制御値ｇは上記指令値Ｌの出力値と相似形とな
り、指令値Ｌがゼロになるとこれもゼロになる。このた
めブームシリンダ５のボトム室５ｂ、ロッド室５ａの圧
力変化は図中ｈ、ｉに示すように振動状に変化し、ブー
ムシリンダ５は減衰されない。
【００２６】上記実施例では、その具体例としてブーム
シリンダ５の例をあげたが、減衰対象の油圧アクチュエ
ータとしては他の油圧シリンダでもよく、また旋回体を
駆動する油圧モータであってもよい。ただし、この場
合、演算部１５で用いるシリンダ推力演算部１７の値は
Ａａ＝Ａｂ＝Ｅ（Ｅは適当な定数）として駆動方向によ
りアクチュエータ受圧部に面積差がないことを定義すれ
ばよい。
シリンダ５の例をあげたが、減衰対象の油圧アクチュエ
ータとしては他の油圧シリンダでもよく、また旋回体を
駆動する油圧モータであってもよい。ただし、この場
合、演算部１５で用いるシリンダ推力演算部１７の値は
Ａａ＝Ａｂ＝Ｅ（Ｅは適当な定数）として駆動方向によ
りアクチュエータ受圧部に面積差がないことを定義すれ
ばよい。
【００２７】図２、図３は本発明の他の実施例を示すも
ので、図２に示すものは、図１にて示す例における圧力
センサのかわりにブーム１に加速度計２１を取付け、こ
の加速度計２１にて作業機の加速度を検出し、この検出
値をシリンダ推力Ｆとして演算部１５′に入力するよう
になっている。そしてこの検出値が入力された演算部１
５′では、図１で示した実施の形態の場合と同様に、、
すなわち、演算部１５′内のバンドパスフィルタ１８で
バンドパスをかけ、ついで出力飽和型非線形ゲイン部１
９で非線形ゲインＧをかける演算が、上記加速度計２１
からの検出値に基づいて行われ、この演算値が加速度フ
ィードバック値−Ｋとして比較部１６に出力されるよう
になっている。
ので、図２に示すものは、図１にて示す例における圧力
センサのかわりにブーム１に加速度計２１を取付け、こ
の加速度計２１にて作業機の加速度を検出し、この検出
値をシリンダ推力Ｆとして演算部１５′に入力するよう
になっている。そしてこの検出値が入力された演算部１
５′では、図１で示した実施の形態の場合と同様に、、
すなわち、演算部１５′内のバンドパスフィルタ１８で
バンドパスをかけ、ついで出力飽和型非線形ゲイン部１
９で非線形ゲインＧをかける演算が、上記加速度計２１
からの検出値に基づいて行われ、この演算値が加速度フ
ィードバック値−Ｋとして比較部１６に出力されるよう
になっている。
【００２８】図３に示すものは、シャトル弁２２ａ，２
２ｂを介して手操作用の圧力制御弁１０′ａ，１０′ｂ
を設け、手操作可能になっている。
２ｂを介して手操作用の圧力制御弁１０′ａ，１０′ｂ
を設け、手操作可能になっている。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、指令電気レバー２０の
レバー操作終了に近づき、その指令値Ｌがゼロに近づい
てくると、そこで加速度フィードバック値−Ｋがフィー
ドバック指令方向がレバー指令方向と同じで、かつレバ
ー指令値よりも大きいときには、操作レバー２０からの
指令値Ｌのかわりに作業機の加速度フィードバック値−
Ｋが出力値ＳとしてＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂに出力され
て、操作終了まぎわにおける油圧アクチュエータの残留
振動が抑制される。またこのとき、フィードバックによ
る出力値±Ｓは小さな圧力揺動によっても十分振動抑制
するに足るだけ大きく得ることができ、また大きな圧力
揺動時にはフィードバック値Ｋが飽和し、従ってＥＰＣ
出力値にも、リミットが作用される。
レバー操作終了に近づき、その指令値Ｌがゼロに近づい
てくると、そこで加速度フィードバック値−Ｋがフィー
ドバック指令方向がレバー指令方向と同じで、かつレバ
ー指令値よりも大きいときには、操作レバー２０からの
指令値Ｌのかわりに作業機の加速度フィードバック値−
Ｋが出力値ＳとしてＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂに出力され
て、操作終了まぎわにおける油圧アクチュエータの残留
振動が抑制される。またこのとき、フィードバックによ
る出力値±Ｓは小さな圧力揺動によっても十分振動抑制
するに足るだけ大きく得ることができ、また大きな圧力
揺動時にはフィードバック値Ｋが飽和し、従ってＥＰＣ
出力値にも、リミットが作用される。
【００２９】すなわち、本発明では、従来のように出力
指令値に圧力フィードバック信号を付加（負帰還）する
のではなく、操作レバーの中立付近で加速度フィードバ
ック値−Ｋの値がレバー指令値Ｌと方向が同じで大きさ
が大きくなったときに、レバー指令値Ｌにかわって上記
加速度フィードバック値がＥＰＣ弁に出力されることに
より、通常のレバー操作感覚、特に応答性を損なわずに
残留振動を抑制することができる。
指令値に圧力フィードバック信号を付加（負帰還）する
のではなく、操作レバーの中立付近で加速度フィードバ
ック値−Ｋの値がレバー指令値Ｌと方向が同じで大きさ
が大きくなったときに、レバー指令値Ｌにかわって上記
加速度フィードバック値がＥＰＣ弁に出力されることに
より、通常のレバー操作感覚、特に応答性を損なわずに
残留振動を抑制することができる。
【００３０】また、上記加速度フィードバック値Ｋを決
定するゲインを、出力飽和型非線形ゲイン部１９とす
る、すなわち入力Ｆｏよりも小さな入力Ｆに対しては比
較的大きなゲインを乗じて加速度フィードバック値Ｋを
求め、入力Ｆｏよりも大きな入力Ｆに対しては入力Ｆｏ
時の値で出力飽和させることで小さな振動に対してもよ
り大きな加速度フィードバック値が出力される。
定するゲインを、出力飽和型非線形ゲイン部１９とす
る、すなわち入力Ｆｏよりも小さな入力Ｆに対しては比
較的大きなゲインを乗じて加速度フィードバック値Ｋを
求め、入力Ｆｏよりも大きな入力Ｆに対しては入力Ｆｏ
時の値で出力飽和させることで小さな振動に対してもよ
り大きな加速度フィードバック値が出力される。
【図１】本発明の実施例を示す概略的な構成説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の他の実施例を示す概略的な構成説明図
である。
である。
【図３】本発明の他の実施例を示す概略的な構成説明図
である。
である。
【図４】本発明の実施例におけるブーム上げ操作の指令
値及び振動の様子を示す線図である。
値及び振動の様子を示す線図である。
【図５】制振制御がない場合のブーム上げ操作の指令値
及び振動の様子を示す線図である。
及び振動の様子を示す線図である。
１…ブーム、３…アーム、４…バケット、５…ブームシ
リンダ、５ａ…ロッド室、５ｂ…ボトム室、８…方向制
御弁、９…油圧ポンプ、１０ａ，１０ｂ…電磁比例圧力
制御弁（ＥＰＣ弁）、１０′ａ，１０′ｂ…手動圧力制
御弁、１２ａ，１２ｂ…電磁力作用部、１３…デジタル
コンピュータ、１４ａ，１４ｂ…圧力センサ、１５…演
算部、１６…比較部、１７…シリンダ推力演算部、１８
…バンドパスフィルタ、１９…飽和型非線形ゲイン部、
２０…指令電気レバー、２１…加速度計、２２ａ，２２
ｂ…シャトル弁。
リンダ、５ａ…ロッド室、５ｂ…ボトム室、８…方向制
御弁、９…油圧ポンプ、１０ａ，１０ｂ…電磁比例圧力
制御弁（ＥＰＣ弁）、１０′ａ，１０′ｂ…手動圧力制
御弁、１２ａ，１２ｂ…電磁力作用部、１３…デジタル
コンピュータ、１４ａ，１４ｂ…圧力センサ、１５…演
算部、１６…比較部、１７…シリンダ推力演算部、１８
…バンドパスフィルタ、１９…飽和型非線形ゲイン部、
２０…指令電気レバー、２１…加速度計、２２ａ，２２
ｂ…シャトル弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02F 9/22 F15B 11/00 F16F 15/02 G05D 19/02
Claims (2)
- 【請求項１】 作業機を駆動する油圧アクチュエータ
と、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ
（９）と、この油圧ポンプ（９）と油圧アクチュエータ
との間に介装する方向制御弁（８）と、この方向制御弁
（８）を切換制御する電磁比例圧力制御弁（１０ａ，１
０ｂ）とからなる作業機において、上記油圧アクチュエ
ータにて駆動される作業機の加速度を検出する作業機加
速度検出手段と、この作業機加速度検出手段からの検出
値より加速度補償値を演算する演算部（１５）と、オペ
レータによるレバー操作指令値と上記加速度補償値を比
較し、そのいずれか大きい方の値を上記電磁比例圧力制
御弁（１０ａ，１０ｂ）の電磁作用部（１２ａ，１２
ｂ）に出力する比較部（１６）とからなることを特徴と
する作業機の振動抑制装置。 - 【請求項２】 演算部（１５）の一部に出力飽和型非線
形ゲイン部（１９）を用いたことを特徴とする請求項１
記載の作業機の振動抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35135091A JP3147188B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 作業機の振動抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35135091A JP3147188B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 作業機の振動抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05163746A JPH05163746A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3147188B2 true JP3147188B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=18416708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35135091A Expired - Fee Related JP3147188B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 作業機の振動抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3147188B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5890870A (en) * | 1996-09-25 | 1999-04-06 | Case Corporation | Electronic ride control system for off-road vehicles |
| US5897287A (en) * | 1996-09-25 | 1999-04-27 | Case Corporation | Electronic ride control system for off-road vehicles |
| KR100559296B1 (ko) | 2004-03-22 | 2006-03-15 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 유압실린더의 진동 제어방법 |
| EP1640512B2 (en) * | 2004-09-28 | 2015-02-25 | Agco SA | Loader control system. |
| KR100929420B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2009-12-03 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법 |
| JP5330003B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2013-10-30 | カヤバ工業株式会社 | 緩衝器 |
| US8977440B2 (en) | 2010-09-09 | 2015-03-10 | Robert Bosch Gmbh | Body movement mitigation in earth-moving vehicles |
| EP3004470B1 (en) | 2013-05-31 | 2018-03-14 | Eaton Corporation | Hydraulic system and method for reducing boom bounce with counter-balance protection |
| US10036407B2 (en) | 2013-08-30 | 2018-07-31 | Eaton Intelligent Power Limited | Control method and system for using a pair of independent hydraulic metering valves to reduce boom oscillations |
| EP3069030B1 (en) | 2013-11-14 | 2020-12-30 | Eaton Intelligent Power Limited | Pilot control mechanism for boom bounce reduction |
| EP3069043B1 (en) | 2013-11-14 | 2019-02-27 | Eaton Corporation | Control strategy for reducing boom oscillation |
| CN104695501B (zh) * | 2013-12-05 | 2017-12-08 | 斗山工程机械（中国）有限公司 | 降低挖掘机动作冲击的方法、装置以及挖掘机 |
| US10323663B2 (en) | 2014-07-15 | 2019-06-18 | Eaton Intelligent Power Limited | Methods and apparatus to enable boom bounce reduction and prevent un-commanded motion in hydraulic systems |
| EP3615813A4 (en) | 2017-04-28 | 2021-01-27 | Eaton Intelligent Power Limited | MOTION SENSOR SYSTEM FOR DAMPING MASS-INDUCED VIBRATIONS IN MACHINES |
| WO2018200700A1 (en) | 2017-04-28 | 2018-11-01 | Eaton Intelligent Power Limited | System for damping mass-induced vibration in machines having hydraulically controlled booms or elongate members |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP35135091A patent/JP3147188B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05163746A (ja) | 1993-06-29 |
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