JP3510114B2 - 作業機の制御方法およびその制御装置 - Google Patents
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Description
センシング油圧システムを搭載した作業機の制御方法お
よびその制御装置に関する。
れている従来の電子制御式ロードセンシング油圧システ
ムの一例を示す。
動機であり、この原動機1で駆動される可変容量型の油
圧ポンプ2は、ポンプ吐出流量を制御する斜板制御機構
2aを備えている。この油圧ポンプ2の吐出口には、この
油圧ポンプ2から供給される圧油の方向を切換えるコン
トロールバルブ3,4の入口ポートが接続されている。
トには、コントロールバルブ3,4の圧力降下、すなわ
ちコントロールバルブ3,4の入口と出口との差圧を一
定に保持するための圧力補償弁5a,5b,6a,6bを介し
て、油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ7,8が
接続されている。
4の入口ポートに至る管路には、コントロールバルブ
3,4の中立状態時に油圧ポンプ2の圧油を逃がすアン
ロードバルブ9が接続されている。
中央のポートに、配管L1 ,L2 を経て、二つのコント
ロールバルブ3,4から導かれる負荷圧の高圧側を選択
するシャトル弁10の入口が接続されている。このシャト
ル弁10の入口はコントロールバルブ3,4の中立位置で
はタンク11に連通されている。
前記油圧ポンプ2の斜板制御機構2a、前記圧力補償弁5
a,5b,6a,6bおよび前記アンロードバルブ9のそれぞ
れのパイロット操作部に連通されている。
と、前記シャトル弁10で選択された高圧側の負荷圧(以
降、この負荷圧を「ロードセンシング圧」と称する)お
よびスプリングで設定された圧の和とがバランスするよ
うに制御する制御弁2a1 と、この制御弁2a1 を経た圧油
により作動されて油圧ポンプ2の斜板の傾転角を制御す
るアクチュエータ2a2 とを有する。
の電気ジョイスティック12a ,12bは、これらの電気ジ
ョイスティック12a ,12b の信号に基づいて制御演算を
行うコントローラ13の入力側に接続され、このコントロ
ーラ13の出力側は、コントロールバルブ3,4に装着さ
れた電油変換弁3a,3b,4a,4bに接続されている。
油変換弁3a,3b,4a,4bにより駆動され、油圧ポンプ2
から作業機の油圧シリンダ7,8に供給される作動油を
方向制御および流量制御する。
変換弁3a,3bは、一方の電気ジョイスティック12a によ
り制御し、また、他方のコントロールバルブ4の電油変
換弁4a,4bは、他方の電気ジョイスティック12b により
制御する。
ク図を示す。この図7において、前記電気ジョイスティ
ック12a ,12b は、これらの電気ジョイスティック12a
,12b から入力された操作電気信号に基づいて電油変
換弁3a,3b,4a,4bの指令信号を設定する関数発生器14
a ,14b ,15a ,15b に接続され、これらの関数発生器
14a ,14b ,15a ,15b は、電油変換弁3a,3b,4a,4b
を駆動するドライバ16a,16b ,17a ,17b を介して、
電油変換弁3a,3b,4a,4bのそれぞれのソレノイド部に
接続されている。
テムにおいて、電気ジョイスティック12a ,12b を操作
すると、コントローラ13内の関数発生器14a ,14b ,15
a ,15b で電油変換弁3a,3b,4a,4bの指令信号が設定
され、ドライバ16a ,16b ,17a ,17b を介して電油変
換弁3a,3b,4a,4bが駆動され、コントロールバルブ
3,4が駆動される。
油圧シリンダ7,8に圧油が供給されると、コントロー
ルバルブ3,4から配管L1 ,L2 で負荷圧がシャトル
弁10に導かれ、このシャトル弁10で高圧側がロードセン
シング圧として選択され、配管L3 を介して油圧ポンプ
2の斜板制御機構2a、圧力補償弁5a,5b,6a,6bおよび
アンロードバルブ9に導かれる。
ドセンシング圧が、油圧ポンプ2の斜板制御機構2aの制
御弁2a1 に導かれるため、油圧ポンプ2の吐出圧は、ロ
ードセンシング圧よりも規定圧だけ高い圧力に設定され
る。
ントロールバルブ3,4の入口と出口の差圧が一定に保
たれ、コントロールバルブ3,4の開放面積に比例して
ポンプ流量が油圧シリンダ7,8に配分される。
式ロードセンシング油圧システムでは、ドライバ16a ,
16b ,17a ,17b 、電油変換弁3a,3b,4a,4bまたはコ
ントロールバルブ3,4の固体差により、油圧シリンダ
7,8が動き始める時の電気ジョイスティック12a ,12
b の信号にばらつきが生じる。
ので、操作電気信号により作業機の油圧アクチュエータ
を制御する制御系に介在する要素の固体差により、油圧
アクチュエータが起動する時の操作電気信号にばらつき
が生ずることを防止する作業機の制御方法およびその制
御装置を提供することを目的とする。
明は、操作電気信号を関数発生器に入力して関数発生器
より出力された指令値に基いて、作業機の油圧アクチュ
エータを駆動する油圧回路のコントロールバルブを制御
する作業機の制御方法において、負荷側のロードセンシ
ング圧と、コントロールバルブよりタンク側の戻り回路
に生じたコントロールバルブ戻り圧とを検出し、これら
のロードセンシング圧とコントロールバルブ戻り圧との
差圧を演算して、この差圧が立上がった時点を、実際に
油圧アク チュエータが起動した時点として、その時に記
憶された指令値と、前記関数発生器に予め設定された標
準関数における油圧アクチュエータ起動時の指令値との
差により較正偏差を演算し、この較正偏差を標準関数に
加算して関数発生器に修正関数を設定し、この修正関数
により変換された指令値に基いて前記コントロールバル
ブを制御する作業機の制御方法である。
ルバルブ戻り圧との差圧が立上がった時点で、実際に油
圧アクチュエータが起動した時点を識別し、関数発生器
の修正関数を用いることにより、操作電気信号により作
業機の油圧アクチュエータを制御する制御系に介在する
要素の固体差により生ずる、油圧アクチュエータ起動時
の操作電気信号のばらつきを消去する。
載の作業機の制御方法において、ロードセンシング圧と
コントロールバルブ戻り圧との差圧が、設定されたゼロ
よりもやや大きな一定の基準圧よりも大きくなった時点
を、差圧が立上がった時点とする制御方法である。
前記差圧が立上がった状態を判別する。
と、操作電気信号を入力する操作器と、この操作器から
発信された操作電気信号に基づき制御演算を行うコント
ローラと、このコントローラの出力側に接続された電油
変換弁と、この電油変換弁により駆動され、油圧ポンプ
から作業機の油圧アクチュエータに供給される作動油を
制御するコントロールバルブと、油圧アクチュエータが
実際に起動した時点を検出する検出器とを具備し、前記
コントローラは、前記操作電気信号と前記電油変換弁へ
の指令値との関係を設定した標準関数を有する関数発生
器と、この関数発生器の出力に基づいて電油変換弁を駆
動するドライバと、較正演算器とを具備した作業機の制
御装置である。前記較正演算器は、前記検出器により検
出された油圧アクチュエータの実際の起動時点での電油
変換弁に対する指令値を記憶し、この記憶された指令値
と、関数発生器の標準関数にて予め設定された油圧アク
チュエータ起動時の指令値との差で較正偏差を演算し、
この較正偏差を標準関数に加算して関数発生器に修正関
数を設定する機能を有する。油圧アクチュエータの起動
時点を検出する検出器は、コントロールバルブの戻り回
路に生じたコントロールバルブ戻り圧を検出する第1の
圧力検出器と、負荷側のロードセンシング圧を検出する
第2の圧力検出器とを具備し、較正演算器は、前記ロー
ドセンシング圧と前記コントロールバルブ戻り圧との差
圧を演算し、この差圧が、ゼロよりもやや高く設定され
た一定の基準圧を上回った時点を、油圧アクチュエータ
の実際の起動時点と判断する制御装置である。
ているときは、前記差圧はゼロとなるので、このゼロよ
りもやや高く設定された基準圧により、油圧アクチュエ
ータの起動状態を判別し、関数発生器の修正関数を用い
ることにより、操作電気信号により作業機の油圧アクチ
ュエータを制御する制御系に介在するドライバ、電油変
換弁、コントロールバルブの固体差により生ずる、油圧
アクチュエータ起動時の操作器の操作電気信号のばらつ
きを消去する。
示された実施の一形態を参照しながら説明する。
する。図1に示された本発明に係る油圧ショベル等の作
業機に搭載されている電子制御式ロードセンシング油圧
システムの基本的なロードセンシング回路は、図6に示
された従来のロードセンシング回路と同じ構成であるか
ら、同一箇所に同一符号を付して、その説明を省略す
る。
て、システム較正のために、前記コントロールバルブ
3,4よりタンク11側に配設された戻り配管に、コント
ロールバルブ3,4からタンク11への戻り回路に生じた
コントロールバルブ戻り圧PTを検出する第1の圧力検
出器18が設けられ、また、シャトル弁10の出口側の配管
L3 に、このシャトル弁10により選択された高圧側の負
荷圧であるロードセンシング圧PLを検出する第2の圧
力検出器19が設けられ、これらの圧力検出器18,19の信
号出力部がコントローラ23に接続されている。
気ジョイスティック12a ,12b より入力された操作電気
信号に応じた電油変換弁指令値を、圧力検出器18,19よ
り入力された圧力信号を監視しながら較正演算して、出
力側に接続されたコントロールバルブ3,4の電油変換
弁3a,3b,4a,4bに駆動指令信号を出力し、コントロー
ルバルブ3,4を駆動して、油圧ポンプ2から油圧アク
チュエータとしての油圧シリンダ7,8に供給される作
動油を制御する。
ロック図を示す。このコントローラ23は、前記電気ジョ
イスティック12a より入力された操作電気信号と前記電
油変換弁3aへの指令値との関係を設定した標準関数を有
する関数発生器14a と、この関数発生器14a の出力に基
づいて電油変換弁3aを駆動するドライバ16a と、関数発
生器14a が有する標準関数を自動修正するための較正演
算器20とを具備している。
ック12a は、前記関数発生器14a に接続され、また、前
記コントロールバルブ戻り圧PTを検出する前記圧力検
出器18と、ロードセンシング圧PLを検出する前記圧力
検出器19は、共に較正演算器20に接続されている。さら
に、この較正演算器20には較正演算器20を起動するスイ
ッチ21が接続されている。
れ、関数発生器14a の内部関数を利用したり、修正した
りする。すなわち、較正演算器20は、後で詳細に説明す
る通り、前記ロードセンシング圧PLおよび前記コント
ロールバルブ戻り圧PTに基づいて差圧ΔPを演算し、
この差圧ΔPが一定の基準圧を上回った時点の電油変換
弁3aに対する関数発生器14a の指令値を記憶し、この記
憶された指令値と、関数発生器14a の標準関数にて予め
設定された油圧シリンダ起動時の指令値との差で較正偏
差を演算し、この較正偏差を標準関数に加算して関数発
生器14a に修正関数を設定する機能を有する。
御演算ブロック図を示しているが、他の電油変換弁3b,
4a,4bについても、関数発生器14a 、ドライバ16a およ
び較正演算器20と同様の制御演算ブロック(図示せず)
が、それぞれ適用される。
れた標準関数における油圧シリンダ起動時の電油変換弁
指令値と、実際に油圧シリンダ7が起動した時に記憶さ
れた電油変換弁指令値との差により較正偏差を演算し、
この較正偏差を標準関数に加算して関数発生器14a に修
正関数を設定し、この修正関数により変換された指令値
に基いて前記コントロールバルブ3を制御する。
負荷側のロードセンシング圧PLとコントロールバルブ
戻り圧PTとを検出し、これらのロードセンシング圧P
Lとコントロールバルブ戻り圧PTとの差圧ΔPを演算
し、この差圧ΔPが立上がった時点を、現実の油圧シリ
ンダ起動時点とする。
は、油圧シリンダ7の作動中に前記差圧ΔPがゼロより
もやや大きな一定の基準圧ΔPset を設定し、この一定
の基準圧ΔPset よりも前記差圧ΔPが大きくなった時
点を、前記差圧ΔPの立上がり時点とする。
ながら詳細に説明する。
トを示す。この較正演算器20は、スイッチ21がオンで、
かつ電気ジョイスティック12a のみを操作したときに起
動される。
たコントロールバルブ戻り圧PTと、圧力検出器19によ
り検出したロードセンシング圧PLとを読み込むととも
に、関数発生器14a から出力された電油変換弁指令値を
読み込む。
戻り圧PTを減算して、差圧ΔPを求める。
であるスプールの変位量と、前記差圧ΔPとの関係を示
す。コントロールバルブ3のスプールが中立状態では、
図1に示されるようにロードセンシング圧PLはタンク
11に導かれていて、ロードセンシング圧PLはコントロ
ールバルブ戻り圧PTと等しくなるので、ロードセンシ
ング圧PLとコントロールバルブ戻り圧PTとの差圧Δ
Pはゼロになる。
て、油圧ポンプ2から吐出された油圧ポンプ圧が油圧シ
リンダ側に供給され、油圧シリンダ7が動き始めると、
油圧シリンダ7の負荷圧がロードセンシング圧となり、
このロードセンシング圧PLがコントロールバルブ戻り
圧PTよりも大きくなり、図4に示されるように前記差
圧ΔPが立上がる。
定の基準圧ΔPset を予め設定しておく。
t と比較する。
<(基準圧ΔPset )の場合は、フラグをゼロに設定し
て次の演算サイクルに移る。
った場合、すなわち、(差圧ΔP)>(基準圧ΔPset
)の場合は、フラグが1か否かを判断し、この場合は
フラグがゼロであるから次のステップ6に進む。
3aに対する指令値Soを記憶する。
>(基準圧ΔPset )であるから、ステップ5に進み、
さらにこのステップ5で、フラグが1にセットされてい
るからステップ7に進み、関数発生器14a の標準関数に
て予め設定された油圧シリンダ起動時の電油変換弁指令
値Sset と、ステップ6で記憶された電油変換弁指令値
So との差から較正偏差ΔSを演算し、較正演算ルーチ
ンから出て、較正演算を終了する。
関数発生器14a にて標準関数Fに加算され、標準関数F
を較正偏差ΔSだけ縦軸方向へ平行移動した修正関数F
α(=F+ΔS)が設定される。そして、この修正関数
Fαが関数発生器14a における通常の作動時の関数とし
て用いられる。
の修正関数Fαを用いることにより、操作電気信号によ
り作業機の油圧シリンダ7を制御する制御系に介在する
ドライバ16a 、電油変換弁3a、コントロールバルブ3の
固体差により油圧シリンダ7の動き始める時の電気ジョ
イスティック12a の操作電気信号のばらつきを消去す
る。
ントロールバルブ3の固体差により油圧シリンダ7の動
き始める時の電気ジョイスティック12a の信号のばらつ
きを消去し、また、ドライバ17a 、電油変換弁4a、コン
トロールバルブ4の固体差により油圧シリンダ8の動き
始める時の電気ジョイスティック12b の信号のばらつき
を消去し、さらに、ドライバ17b 、電油変換弁4b、コン
トロールバルブ4の固体差により油圧シリンダ8の動き
始める時の電気ジョイスティック12b の信号のばらつき
を消去する。
ンダ7,8の起動時点を検出する検出器として、コント
ロールバルブ戻り圧PTを検出する圧力検出器18と、ロ
ードセンシング圧PLを検出する圧力検出器19とを例示
し、ロードセンシング圧PLとコントロールバルブ戻り
圧PTとの差圧ΔPの立上がりにより油圧シリンダ7,
8の起動時点を検出しているが、この油圧シリンダ7,
8の起動時点を検出する検出器の他の実施形態として、
例えば、油圧ポンプ2とコントロールバルブ3,4との
間のポンプ吐出管路に、ポンプ吐出圧を検出するポンプ
吐出圧センサ(図示せず)を設け、このポンプ吐出圧セ
ンサの検出値が設定値より高くなる時点をもって、油圧
シリンダ7,8が実際に起動した時点として処理しても
良い。
ンシング圧とコントロールバルブ戻り圧との差圧が立上
がった時点により、実際に油圧アクチュエータが起動し
た時点を確実に識別でき、そして、関数発生器に予め設
定された標準関数における油圧アクチュエータ起動時の
指令値と、実際に油圧アクチュエータが起動した時に記
憶された指令値との差により較正偏差を演算し、この較
正偏差を標準関数に加算して関数発生器に修正関数を設
定し、この修正関数により変換された指令値に基いてコ
ントロールバルブを制御するから、関数発生器の修正関
数を用いて、関数発生器と油圧アクチュエータとの間に
介在するコントロールバルブなどの固体差により生ず
る、油圧アクチュエータ起動時の操作電気信号のばらつ
きを消去でき、均一な操作性を確保できる。
やや大きな一定の基準圧を判断基準として、前記差圧が
この基準圧よりも大きくなった時点で、差圧の立上がり
を正確に判別でき、その時点での指令値を記憶して正確
な較正偏差を演算できる。
ュエータが作動停止しているときは、二つの圧力検出器
でそれぞれ検出されたロードセンシング圧とコントロー
ルバルブ戻り圧との差圧はゼロとなるので、このゼロよ
りもやや高く設定された基準圧により、油圧アクチュエ
ータの起動状態を確実に判別でき、そして、コントロー
ラの較正演算器により、油圧アクチュエータの実際の起
動時点での電油変換弁に対する指令値を記憶し、この記
憶された指令値と、関数発生器の標準関数にて予め設定
された油圧アクチュエータ起動時の指令値との差で較正
偏差を演算し、この較正偏差を標準関数に加算して関数
発生器に修正関数を設定するから、この修正関数を用い
て、関数発生器と油圧アクチュエータとの間に介在する
ドライバ、電油変換弁、コントロールバルブなどの固体
差により生ずる、油圧アクチュエータ起動時における操
作器の操作電気信号のばらつきを消去でき、均一な操作
性を確保できる。
である電子制御式ロードセンシング油圧システムを示す
電気・油圧回路図である。
演算ブロックを示すブロック図である。
ローを示すフローチャートである。
のスプール変位量と差圧ΔPとの関係を示す特性図であ
る。
正を説明するための特性図である。
ムの一例を示す電気・油圧回路図である。
御演算ブロックを示すブロック図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 操作電気信号を関数発生器に入力して関
数発生器より出力された指令値に基いて、作業機の油圧
アクチュエータを駆動する油圧回路のコントロールバル
ブを制御する作業機の制御方法において、負荷側のロードセンシング圧と、コントロールバルブよ
りタンク側の戻り回路に生じたコントロールバルブ戻り
圧とを検出し、 これらのロードセンシング圧とコントロールバルブ戻り
圧との差圧を演算して、 この差圧が立上がった時点を、実際に油圧アクチュエー
タが起動した時点として、その時に記憶された指令値
と、 前記関数発生器に予め設定された標準関数における
油圧アクチュエータ起動時の指令値との差により較正偏
差を演算し、 この較正偏差を標準関数に加算して関数発生器に修正関
数を設定し、 この修正関数により変換された指令値に基いて前記コン
トロールバルブを制御することを特徴とする作業機の制
御方法。 - 【請求項2】 ロードセンシング圧とコントロールバル
ブ戻り圧との差圧が、設定されたゼロよりもやや大きな
一定の基準圧よりも大きくなった時点を、差圧が立上が
った時点とすることを特徴とする請求項1記載の作業機
の制御方法。 - 【請求項3】 油圧ポンプと、 操作電気信号を入力する操作器と、 この操作器から発信された操作電気信号に基づき制御演
算を行うコントローラと、 このコントローラの出力側に接続された電油変換弁と、 この電油変換弁により駆動され、油圧ポンプから作業機
の油圧アクチュエータに供給される作動油を制御するコ
ントロールバルブと、 油圧アクチュエータが実際に起動した時点を検出する検
出器とを具備し、 前記コントローラは、 前記操作電気信号と前記電油変換弁への指令値との関係
を設定した標準関数を有する関数発生器と、 この関数発生器の出力に基づいて電油変換弁を駆動する
ドライバと、 前記検出器により検出された油圧アクチュエータの実際
の起動時点での電油変換弁に対する指令値を記憶し、こ
の記憶された指令値と、関数発生器の標準関数にて予め
設定された油圧アクチュエータ起動時の指令値との差で
較正偏差を演算し、この較正偏差を標準関数に加算して
関数発生器に修正関数を設定する較正演算器とを具備
し、 油圧アクチュエータの起動時点を検出する検出器は、 コントロールバルブの戻り回路に生じたコントロールバ
ルブ戻り圧を検出する第1の圧力検出器と、 負荷側のロードセンシング圧を検出する第2の圧力検出
器とを具備し、 較正演算器は、前記ロードセンシング圧と前記コントロ
ールバルブ戻り圧との差圧を演算し、この差圧が、ゼロ
よりもやや高く設定された一定の基準圧を上回った時点
を、油圧アクチュエータの実際の起動時点と判断する こ
とを特徴とする作業機の制御装置。
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