JP3554697B2

JP3554697B2 - 流体圧アクチュエータ制御方法およびその装置

Info

Publication number: JP3554697B2
Application number: JP2000098406A
Authority: JP
Inventors: 和憲吉野
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001280305A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力振動を減衰させる流体圧アクチュエータ制御方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の建設機械などで油圧アクチュエータの動きをコントロールする機器の接続回路を示す一般的な油圧回路である。
【０００３】
図中、油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ１の動きをコントロールする制御弁２には高圧大流量を吐出するメインポンプ３の吐出ラインが接続され、制御弁２をパイロット圧により方向切換制御するための電磁比例弁４が制御弁２の左右両端に接続され、これらの電磁比例弁４のパイロット２次圧が制御弁２のスプール端部に作用してスプールの作動ストローク量をコントロールし、油圧シリンダ１ヘの供給圧力と流量を制御する。これらの電磁比例弁４へは、パイロット油圧源５よりの圧油がパイロット１次圧として供給される。
【０００４】
図中示されていないが、電子ジョイスティックタイプの操作レバーより伸び側あるいは縮み側の操作レバーコマンドが出力され、中立不感帯を調整するテーブル６を経て増幅器７に信号が供給され、電流増幅されて電磁比例弁４が励磁され、電磁比例弁４から発生したパイロット２次圧により、制御弁２がシリンダ伸びあるいは縮み側に切換えられる。
【０００５】
次に、電子ジョイスティックタイプの操作レバーを急激に中立位置へ戻すと、パイロット２次圧は急低下し、制御弁２は中立位置に復帰して、制御弁２とシリンダヘッド側の油室1hおよびロッド側の油室1rとを接続する接続管路８を通過していた圧油がブロックされ、油圧シリンダ１に残留する運動エネルギがシリンダ内の油室1h，1rおよび接続管路８中の油の圧縮性と油圧シリンダ１が駆動する重量負荷９の慣性によって決まる固有値で振動現象を発生させ、残留エネルギが熱損失として散逸するまでの間長時間継続する。
【０００６】
図４に示された圧力波形は、油圧ショベルのフロント作業機を上下動するブームシリンダを重量負荷に抗して伸張作動させ、操作レバーを急に中立位置に戻したときのシリンダヘッド側の油室内の圧力波形を示すが、振動波形が長時間継続することが判る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の建設機械のシリンダ制御回路においては、パイロット油圧源５より電磁比例弁４にパイロット１次圧を供給し、操作レバーより出たコマンドにより、油圧シリンダ１を伸びまたは縮み操作する信号を増幅器７にて電流増幅し、上記電磁比例弁４を励磁してパイロット２次圧を発生させ、制御弁２をシリンダ伸びまたは縮み側に切換えて、油圧シリンダ１が動いた後、急速に操作レバーを中立位置に戻し、上記パイロット２次圧が消失して制御弁２が中立位置に急速に戻ったとき問題が生ずる。
【０００８】
すなわち、制御弁２のポートが中立位置でブロックされると、油圧シリンダ１に残留する運動エネルギが、シリンダ内の油室1h，1rおよび接続管路８中の油の圧縮性と、油圧シリンダ１が駆動する重量負荷９の慣性とによって決まる固有値で、圧力振動現象を発生させ、この圧力振動は、残留エネルギが熱損失として散逸するまでの間長時間継続し、オペレータに船酔いに似た不快感を与えて、操作性を阻害する問題がある。
【０００９】
本発明は、これらの問題点を解消するため、操作レバーを中立位置に戻したときも制御弁を制御して、圧力振動を早期に減衰させる流体圧アクチュエータ制御方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、操作レバーが中立状態にないときは、操作レバーコマンドに応じた信号にて制御弁を制御して、ポンプから制御弁を経てアクチュエータ作動回路に供給される作動流体により流体圧アクチュエータを作動し、操作レバーが中立状態に戻されたときは、アクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出して、圧力振動を減衰させる方向に制御弁を制御する流体圧アクチュエータ制御方法において、圧力振動が山形波形になるときは、山形波形が生ずるアクチュエータ作動回路の圧力を制御弁によりタンクラインにブリードさせる方法であり、操作レバーを中立位置に急激に戻したときアクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出した場合は、従来の操作レバー中立位置では作動しない制御弁を、残留する圧力振動を早期に減衰させるように自動的に制御することにより、操作レバーを操作するオペレータに振動による不快感を与えないようにし、操作性を向上させる。特に、圧力振動の山形波形をカットして平滑化することにより、圧力振動の早期減衰を達成する。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の流体圧アクチュエータ制御方法において、圧力振動が谷形波形になるときは、タンクラインに連通する制御弁のバイパス通路を絞込むように制御して制御弁に供給されるポンプ実吐出圧力を高めるとともに、谷形波形が生ずるアクチュエータ作動回路へ制御弁より作動流体を供給する方法であり、制御弁のバイパス通路の絞込みにより十分高められたポンプ実吐出圧力をもった作動流体を、圧力振動の谷形波形に供給し、谷形波形を平滑化することにより、圧力振動の早期減衰を達成する。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の流体圧アクチュエータ制御方法において、バイパス通路の絞込み制御時は、谷形波形が生ずるアクチュエータ作動回路の圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高い圧力をポンプ吐出圧力目標値としてポンプ実吐出圧力をフィードバック制御する方法であり、谷形波形の圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高いポンプ実吐出圧力が得られるようにフィードバック制御することで、圧力振動の谷形波形を平滑化するのに十分なポンプ実吐出圧力を常に確保する。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、操作レバーと、操作レバーから出力された操作レバーコマンドに応じた信号にて制御されポンプから吐出された作動流体を制御する制御弁と、制御弁で制御された作動流体により流体圧アクチュエータを作動するアクチュエータ作動回路と、操作レバーが中立状態に戻されたときにアクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出してその圧力振動を減衰させる方向に制御弁を制御する制振回路とを具備した流体圧アクチュエータ制御装置において、制振回路が、操作レバーが中立状態に戻されたときを検出するレバー中立状態検出手段と、操作レバーが中立状態に戻されたときに残留する圧力振動状態を検出する圧力振動状態検出手段と、圧力振動の山形波形および谷形波形を分離してそれぞれ出力する波形分離手段と、圧力振動が山形波形のときはアクチュエータ作動回路の作動流体をタンクラインにブリードさせるとともに圧力振動が谷形波形のときはポンプから吐出された作動流体をアクチュエータ作動回路に供給するように制御弁を制御操作する制御弁操作手段とを具備したものであり、制振回路により、操作レバーを中立位置に急激に戻したときアクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出して、従来の操作レバー中立位置では作動しない制御弁を、残留する圧力振動を早期に減衰させるように自動的に制御することで、操作レバーを操作するオペレータに振動による不快感を与えないようにし、操作性を向上させる。特に、操作レバーが中立状態に戻されたにもかかわらずアクチュエータ作動回路に圧力振動が残留する状態を、圧力振動状態検出手段により検出し、波形分離手段により圧力振動の山形波形および谷形波形を分離した上で、制御弁操作手段によりこれらの各波形を打消す方向に制御弁を制御して、圧力振動状態を減衰させる。
【００１４】
請求項５に記載された発明は、請求項４記載の流体圧アクチュエータ制御装置において、制御弁が中立位置にあるときポンプから吐出された作動流体をタンクラインに排出するバイパス通路と、圧力振動が谷形波形になるとき谷形波形が生ずるアクチュエータ作動回路の負荷圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高い圧力をポンプ吐出圧力目標値としてポンプ実吐出圧力をフィードバック制御することによりバイパス通路を絞込むように制御してポンプ実吐出圧力を高めるフィードバック制御系とを具備したものであり、フィードバック制御系により、谷形波形の圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高いポンプ実吐出圧力が得られるようにバイパス通路を絞込み制御することで、圧力振動の谷形波形を平滑化するのに十分なポンプ実吐出圧力を確保する。
【００１５】
請求項６に記載された発明は、請求項４または５記載の流体圧アクチュエータ制御装置において、波形分離手段の出力信号に制御弁の可動弁体が有する不感帯分を移動させるための不感帯補正値を加算する加算器を具備したものであり、制御弁に流体圧アクチュエータが作動しない不感帯がある場合でも、不感帯補正値を加算補正された信号で制御弁を適切に制御する。
【００１６】
請求項７に記載された発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載の流体圧アクチュエータ制御装置が、建設機械の作業機を上下動する油圧シリンダに適用されるものであり、油圧シリンダに残留する運動エネルギが油圧シリンダ内および接続管路中の油の圧縮性と、油圧シリンダにより駆動される作業機の重量負荷の慣性とによって決まる固有値での振動現象を防止して早期に減衰させることで、建設機械のオペレータに船酔いに似た振動による不快感を与えないから、操作性が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示されるように、アクチュエータ作動用のメイン回路は、ポンプとしてのメインポンプ11からの吐出ライン12と、タンク13へのタンクライン14とが、制御弁15の供給ポートおよび排出ポートにそれぞれ接続され、また、制御弁15の２つの出力ポートが接続管路16，17を介して流体圧アクチュエータとしての油圧シリンダ18のシリンダヘッド側の油室18hおよびロッド側の油室18rにそれぞれ接続されている。
【００１９】
油圧シリンダ18は、例えば油圧ショベルのフロント作業機でブームの上下動に用いられているブームシリンダなどであり、その場合、油圧シリンダ18により作動される重量負荷19は、フロント作業機である。
【００２０】
制御弁15はパイロット圧により方向制御およびストローク制御され、この制御弁15と油圧シリンダ18の油室18h，18rとをそれぞれ接続する接続管路16，17は、制御弁15で制御された作動流体としての作動油により油圧シリンダ18を作動するアクチュエータ作動回路20を形成している。
【００２１】
メインポンプ11からの吐出ライン12には、ポンプ吐出圧力を検出するための圧力検出器21と、ロードホールド用のチェック弁22とが設けられ、さらに、バイパスライン23が分岐されて制御弁15の中立位置のバイパス通路24に連通されている。また、シリンダヘッド側の油室18hに接続された接続管路16には、別の圧力検出器25が設けられている。
【００２２】
また、制御弁15をパイロット操作するためのパイロット回路は、メインポンプ11からの吐出ライン12より引出されたライン31にパイロット油圧源32が設けられている。このパイロット油圧源32は、減圧弁33、チェック弁34およびアキュムレータ35を順次接続したものである。
【００２３】
このパイロット油圧源32を経て分岐されたパイロット１次圧ライン36は、それぞれ制御弁操作手段としての電磁比例弁37h，37rの入口ポートに接続され、これらの電磁比例弁37h，37rの出口ポートは、それぞれパイロット２次圧ライン38h，38rにより制御弁15の可動弁体であるスプールの一端および他端に連通されている。
【００２４】
これらの電磁比例弁37h，37rのソレノイド励磁回路は、建設機械のオペレータにより操作される電子ジョイスティックタイプの操作レバー40より出力された伸び側操作レバーコマンドあるいは縮み側操作レバーコマンドに比例する電気信号をそれぞれ中立不感帯を調整して出力する中立不感帯調整テーブル41h，41rと、それぞれの電気信号を増幅する増幅器42とを備え、これらの増幅器42から出力されたそれぞれの電気信号（電流）により電磁比例弁37h，37rの各ソレノイドをそれぞれ励磁して、パイロット２次圧ライン38h，38rに電気信号に比例するパイロット２次圧を発生させ、制御弁15のスプールをシリンダ伸び側あるいは縮み側に変位させる基本回路に対し、油圧シリンダ18の振動を自動的に抑制する制振制御を働かせるための制振回路43が設けられている。
【００２５】
以下に、この制振回路43を説明する。
【００２６】
前記メインポンプ11の吐出ライン12およびシリンダヘッド側の接続管路16には前記圧力検出器21，25がそれぞれ設置されているが、そのシリンダヘッド側の圧力検出器25には、ヘッド側圧力の直流成分を濾波してアクチュエータ作動回路20の固有振動数付近の周波数の振動成分のみを通過させる圧力振動状態検出手段としてのバンドパスフィルタ44が接続されている。
【００２７】
言い換えれば、このバンドパスフィルタ44は、油圧シリンダ18の作動停止操作時に生ずる圧力振動の固有振動数およびその前後の周波数の振動成分のみ通過させ、整定圧力である直流成分はカットするもので、その伝達関数中のωＬは下限、ωＨは上限側の通過させる振動の角振動数を示している。
【００２８】
このバンドパスフィルタ44には、ゲインG1を介し、ゼロよりも高圧の波形を分離して出力する波形分離手段としての高圧パスフィルタ45が接続されている。この高圧パスフィルタ45は、圧力振動においてゼロよりも高い山形波形（正の振動波形）のみを通過させるフィルタであり、入力信号がゼロよりも高い領域では入力信号に比例した信号を出力し、入力信号がゼロよりも低い領域では「０」を出力する。
【００２９】
この高圧パスフィルタ45の出力信号ラインは、制御弁15の可動弁体（スプール）が有する中立位置付近の不感帯分を移動させるための正の不感帯補正値を加算する加算器46を経て、乗算器47に接続され、この乗算器47にてレバー中立状態検出手段としての中立不感帯検出テーブル48からの信号が乗算される。
【００３０】
この中立不感帯検出テーブル48は、操作レバー40からの指令信号である操作レバーコマンドが中立位置かまたは中立位置付近の中立不感帯内にあるとき（中立状態にあるとき）は、正論理「１」を出力するとともに、操作レバー40が中立不感帯より外側に操作されたとき（中立状態にないとき）は、負論理「０」を出力するものである。
【００３１】
したがって、操作レバー40が中立不感帯内にあるとき、すなわち中立状態にあるときは、前記高圧パスフィルタ45から出力され不感帯補正された信号が乗算器47を通過し、また、操作レバー40が中立不感帯内にないとき、すなわち中立状態にないときは、信号が乗算器47で遮断され、無視される。
【００３２】
さらに、この乗算器47を経た信号を、縮み側操作レバーコマンドに対応する中立不感帯調整テーブル41rからの信号に加算するための加算器49が設けられ、この加算器49から前記増幅器42を経て出力された電気信号（電流）が、シリンダ縮み操作用の電磁比例弁37rのソレノイドに入力されるコマンド信号となる。
【００３３】
さらに、前記バンドパスフィルタ44からゲインG1を経て分岐された信号ラインに、ゼロよりも低圧の波形を分離して出力するための波形分離手段としての低圧パスフィルタ51が接続されている。この低圧パスフィルタ51は、圧力振動波形においてゼロより低い谷形波形（負の振動波形）のみを通過させるためのフィルタであり、入力信号がゼロよりも低い領域では入力信号に比例した信号を出力し、入力信号が整定圧力よりも高い領域では「０」を出力する。
【００３４】
この低圧パスフィルタ51の出力信号ラインは、制御弁15の可動弁体（スプール）が有する中立位置付近の不感帯分を移動させるための負の不感帯補正値を加算するための加算器52を経て、乗算器53に接続され、この乗算器53にて前記中立不感帯検出テーブル48からの信号が乗算される。
【００３５】
そして、操作レバー40が中立不感帯内にあるときは、前記低圧パスフィルタ51から出力され不感帯補正された信号が乗算器53を通過し、操作レバー40が中立不感帯内にないときは信号が乗算器53で遮断され、無視される。
【００３６】
さらに、この乗算器53を経た信号（負）を反転して、伸び側操作レバーコマンドに対応する前記中立不感帯調整テーブル41hからの信号に加算するための加算器54が設けられ、この加算器54からの信号にポンプ吐出圧力設定用のフィードバック制御系55からの信号を加算する加算器56が設けられ、この加算器56から前記増幅器42を経て出力された電気信号（電流）が、シリンダ伸び操作用の電磁比例弁37hのソレノイドに入力されるコマンド信号となる。
【００３７】
フィードバック制御系55は、前記圧力検出器25で検出されたシリンダヘッド側の圧力P2に所定のマージン圧力となる定数を加算する加算器61と、この加算器61から出力された圧力信号値をメインポンプ11の吐出圧力目標値とするとともに、前記ポンプ吐出ライン12の圧力検出器21で検出されてフィードバックされたポンプ実吐出圧力P1との誤差を算出するコンパレータ62と、このコンパレータ62から出力された誤差信号を比例定数Kp，Kiおよび積分器1/Sにより比例・積分制御するＰＩコントローラ63と、このＰＩコントローラ63の出力信号に前記中立不感帯検出テーブル48よりの信号を乗算することにより、操作レバー中立状態で中立不感帯検出テーブル48から正論理「１」が出力されるときのみＰＩコントローラ63からの出力信号を前記加算器56に出力する乗算器64とを備えている。
【００３８】
そして、操作レバー40が中立不感帯内にあるときは、前記ＰＩコントローラ63から出力された信号が乗算器64を通過し、操作レバー40が中立不感帯内にないときは信号が乗算器64で遮断され、無視される。
【００３９】
要するに、図１に示された制御アルゴリズムは、通常の伸び側または縮み側操作レバーコマンドにより発生する信号に対し、操作レバー40が中立不感帯に入ったときのみ、アクチュエータの圧力振動を減衰させる側に制御弁15を自動的に作動させる信号を加算して増幅器42に投入し、電磁比例弁37h，37rを励磁制御する構成である。
【００４０】
次に、図１に示された実施の形態の作用および効果を説明する。
【００４１】
操作レバー40を中立不感帯を越えて伸びまたは縮み側に操作しているときは、中立不感帯検出テーブル48より負論理「０」が出力されるから、バンドパスフィルタ44、高圧パスフィルタ45、低圧パスフィルタ51およびポンプ吐出圧力設定用のフィードバック制御系55などからの信号は全て無視され、電磁比例弁37h，37rに電流を供給する増幅器42には、操作レバー40から出力される伸びまたは縮み側操作信号のみが供給され、制振回路43による自動的制振制御は実施されない。
【００４２】
一方、操作レバー40をシリンダ伸張または収縮操作して油圧シリンダ18を作動中に、操作レバー40を急激に中立位置へ復帰させると、電磁比例弁37h，37rからのパイロット２次圧がゼロとなり、制御弁15が中立位置へ復帰して、接続管路16，17に対する圧油の供給または排出が制御弁15で遮断されるため、油圧シリンダ18に残留する運動エネルギが、油室18h，18rおよび接続管路16，17中の油の圧縮性と、油圧シリンダ18が駆動する重量負荷19の慣性とによって決まる固有値で、振動現象を発生させ始める。
【００４３】
これと同時に、操作レバー40を中立不感帯内に戻したことを検出した中立不感帯検出テーブル48から、正論理「１」が出力されると、バンドパスフィルタ44、高圧パスフィルタ45、低圧パスフィルタ51、およびフィードバック制御系55などからの信号が全て有効となる。
【００４４】
このとき、シリンダヘッド側の圧力P2の整定圧力である直流成分を濾波してアクチュエータ作動回路20の固有振動数付近の周波数の振動成分のみを通過させるバンドパスフィルタ44により、この圧力振動の立ち上がりを検出し、シリンダヘッド側の圧力振動が山形波形になるときには、高圧パスフィルタ45により正の信号を検出して、制御弁15のスプールストロークの不感帯分を移動させるための正の不感帯補正値と加算し、これを増幅器42に入力し、電流増幅して図中上側の電磁比例弁37rを励磁し、制御弁15のスプールを図中右側に、不感帯を越えて若干量移動させ、油圧シリンダ18のヘッド圧をタンクライン14にブリードさせて、このピーク圧をカットする。
【００４５】
同様に、前記バンドパスフィルタ44により、圧力振動のスタートを検出し、シリンダヘッド側の振動が谷形波形になるときは、低圧パスフィルタ51により負の信号を検出して、制御弁15のスプールストロークの不感帯分を移動させるための負の不感帯補正値と加算し、さらに、シリンダヘッド側の圧力P2より所定のマージン圧力分だけ高いポンプ吐出圧力目標値（P2＋定数）と、ポンプ実吐出圧力P1との偏差を、ＰＩコントローラ63で比例積分制御して出力させた信号値と加算して、増幅器42に入力し、電流増幅して図中下側の電磁比例弁37hを励磁し、制御弁15のスプールを図中左側に、不感帯を越えて若干量移動させ、制御弁15のタンクライン14へのバイパス通路24を絞込むようにフィードバック制御することにより、ポンプ実吐出圧力P1を高めて、油圧シリンダ18のヘッド側油室18hに制御弁15のメータイン通路より圧油を供給させて、この圧力振動の負圧（谷形波形）を吸収する。
【００４６】
このようにして、従来の建設機械のアクチュエータ作動回路に見られる、流体圧アクチュエータが動いた後、急速に操作レバーを中立位置に戻した際のアクチュエータ作動回路に残留する運動エネルギによる流体圧アクチュエータ内および接続管路中の作動流体の圧縮性と流体圧アクチュエータが駆動する重量負荷の慣性によって決まる固有値での振動現象が、その残留エネルギが熱損失として散逸するまでの長い時間継続してオペレータに船酔いに似た不快感を与えて操作性を阻害する現象を改善するため、操作レバーを中立位置に戻した時に残留する圧力振動状態を検出する手段や、圧力振動の正（山形波形）および負（谷形波形）を検出する手段や、圧力振動の正（山形波形）の部分をカットし、ポンプ吐出圧力を流体圧アクチュエータの負荷圧力より所定のマージン圧分高めて圧力振動の負（谷形波形）の部分を吸収する手段などを設けることにより、流体圧アクチュエータでの圧力振動を吸収しようとする制振制御が働くので、図２に点線で示される従来の圧力振動よりも、図２に実線で示されるように圧力振動は短時間で減衰し、単一の制御弁をコントロールするだけで残留する圧力振動を早期に減衰させることができ、オペレータへ振動継続による船酔いに似た不快感を与えず、操作性を改善できるメリットがある。
【００４７】
本発明の流体圧アクチュエータは、シリンダ型アクチュエータだけに限定されるものでなく、モータ型アクチュエータにも適用可能である。例えば、油圧ショベルにて下部走行体に対する上部旋回体の旋回を急停止する際の旋回モータ部の制振制御にも適用の可能性がある。さらには、油圧などの液圧から空気圧にも適用範囲を拡大できる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、操作レバーを中立位置に急激に戻したときアクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出した場合は、従来の操作レバー中立位置では作動しない制御弁を、残留する圧力振動を早期に減衰させるように自動的に制御することにより、操作レバーを操作するオペレータに対する振動による不快感を防止でき、操作性を向上できる。特に、圧力振動の山形波形をタンクラインへのブリードによりカットして平滑化することで、圧力振動の早期減衰を達成できる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、制御弁のバイパス通路の絞込みにより十分高められたポンプ実吐出圧力をもった作動流体を圧力振動の谷形波形に供給して、谷形波形を平滑化することにより、圧力振動の早期減衰を達成できる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、谷形波形の圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高いポンプ実吐出圧力が得られるようにフィードバック制御することで、圧力振動の谷形波形を平滑化するのに十分なポンプ実吐出圧力を常に確保できる。
【００５１】
請求項４記載の発明によれば、制振回路により、操作レバーを中立位置に急激に戻したときアクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出して、従来の操作レバー中立位置では作動しない制御弁を、残留する圧力振動を早期に減衰させるように自動的に制御することで、操作レバーを操作するオペレータに対する振動による不快感を防止でき、操作性を向上できる。特に、操作レバーが中立状態に戻されたにもかかわらずアクチュエータ作動回路に圧力振動が残留する状態を、圧力振動状態検出手段により検出し、波形分離手段により圧力振動の山形波形および谷形波形を分離した上で、制御弁操作手段によりこれらの各波形を打消す方向に制御弁を制御して、圧力振動状態を適切に減衰させることができる。
【００５２】
請求項５記載の発明によれば、谷形波形が生ずるアクチュエータ作動回路の負荷圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高い圧力をポンプ吐出圧力目標値としてポンプ実吐出圧力をフィードバック制御するフィードバック制御系により、谷形波形の圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高いポンプ実吐出圧力が得られるようにバイパス通路を絞込み制御することで、圧力振動の谷形波形を平滑化するのに十分なポンプ実吐出圧力を確保できる。
【００５３】
請求項６記載の発明によれば、制御弁に流体圧アクチュエータが作動しない不感帯がある場合でも、不感帯補正値を加算補正された信号で制御弁を適切に制御できる。
【００５４】
請求項７記載の発明によれば、油圧シリンダに残留する運動エネルギが油圧シリンダ内および接続管路中の油の圧縮性と、油圧シリンダにより駆動される作業機の重量負荷の慣性とによって決まる固有値での振動現象を防止して、早期に減衰させるから、建設機械のオペレータに与える船酔いに似た振動による不快感を防止でき、操作性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体圧アクチュエータ制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図および電気回路図である。
【図２】同上制御装置によりアクチュエータ停止操作時に発生した圧力振動を減衰させる状態を示す特性図である。
【図３】従来の流体圧アクチュエータ制御装置を示す油圧回路図および電気回路図である。
【図４】従来の制御装置によるアクチュエータ停止操作時に発生した圧力振動状態を示す特性図である。
【符号の説明】
11 ポンプとしてのメインポンプ
14 タンクライン
15 制御弁
18 流体圧アクチュエータとしての油圧シリンダ
20 アクチュエータ作動回路
24 バイパス通路
37h，37r 制御弁操作手段としての電磁比例弁
40 操作レバー
43 制振回路
44 圧力振動状態検出手段としてのバンドパスフィルタ
45 波形分離手段としての高圧パスフィルタ
46 加算器
48 レバー中立状態検出手段としての中立不感帯検出テーブル
51 波形分離手段としての低圧パスフィルタ
52 加算器
55 フィードバック制御系

Claims

操作レバーが中立状態にないときは、操作レバーコマンドに応じた信号にて制御弁を制御して、ポンプから制御弁を経てアクチュエータ作動回路に供給される作動流体により流体圧アクチュエータを作動し、
操作レバーが中立状態に戻されたときは、アクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出して、圧力振動を減衰させる方向に制御弁を制御する流体圧アクチュエータ制御方法において、
圧力振動が山形波形になるときは、山形波形が生ずるアクチュエータ作動回路の圧力を制御弁によりタンクラインにブリードさせる
ことを特徴とする流体圧アクチュエータ制御方法。
圧力振動が谷形波形になるときは、タンクラインに連通する制御弁のバイパス通路を絞込むように制御して制御弁に供給されるポンプ実吐出圧力を高めるとともに、谷形波形が生ずるアクチュエータ作動回路へ制御弁より作動流体を供給する
ことを特徴とする請求項１記載の流体圧アクチュエータ制御方法。
バイパス通路の絞込み制御時は、谷形波形が生ずるアクチュエータ作動回路の圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高い圧力をポンプ吐出圧力目標値としてポンプ実吐出圧力をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項２記載の流体圧アクチュエータ制御方法。
操作レバーと、
操作レバーから出力された操作レバーコマンドに応じた信号にて制御されポンプから吐出された作動流体を制御する制御弁と、
制御弁で制御された作動流体により流体圧アクチュエータを作動するアクチュエータ作動回路と、
操作レバーが中立状態に戻されたときにアクチュエータ作動回路に残留する圧力振動を検出してその圧力振動を減衰させる方向に制御弁を制御する制振回路とを具備した流体圧アクチュエータ制御装置において、
制振回路は、
操作レバーが中立状態に戻されたときを検出するレバー中立状態検出手段と、
操作レバーが中立状態に戻されたときに残留する圧力振動状態を検出する圧力振動状態検出手段と、
圧力振動の山形波形および谷形波形を分離してそれぞれ出力する波形分離手段と、
圧力振動が山形波形のときはアクチュエータ作動回路の作動流体をタンクラインにブリードさせるとともに圧力振動が谷形波形のときはポンプから吐出された作動流体をアクチュエータ作動回路に供給するように制御弁を制御操作する制御弁操作手段と
を具備したことを特徴とする流体圧アクチュエータ制御装置。
制御弁が中立位置にあるときポンプから吐出された作動流体をタンクラインに排出するバイパス通路と、
圧力振動が谷形波形になるとき谷形波形が生ずるアクチュエータ作動回路の負荷圧力よりも所定のマージン圧力分だけ高い圧力をポンプ吐出圧力目標値としてポンプ実吐出圧力をフィードバック制御することによりバイパス通路を絞込むように制御してポンプ実吐出圧力を高めるフィードバック制御系と
を具備したことを特徴とする請求項４記載の流体圧アクチュエータ制御装置。
波形分離手段の出力信号に制御弁の可動弁体が有する不感帯分を移動させるための不感帯補正値を加算する加算器
を具備したことを特徴とする請求項４または５記載の流体圧アクチュエータ制御装置。
建設機械の作業機を上下動する油圧シリンダに適用される
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の流体圧アクチュエータ制御装置。