JP3567051B2

JP3567051B2 - 油圧アクチュエータ用の操作制御装置

Info

Publication number: JP3567051B2
Application number: JP17300996A
Authority: JP
Inventors: 直行守屋; 室田　　功; 誠蓮池
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2016-06-12
Also published as: JPH102303A; EP0812964B1; DE69718706T2; KR100337091B1; US5839279A; DE69718706D1; EP0812964A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等に設けられる油圧アクチュエータ用の操作制御装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種操作制御装置のなかには、図５に示す如く、油圧アクチュエータ用操作具１６の操作量を検知する操作量検知手段１７からの信号を入力し、該入力信号に基づいて、油圧アクチュエータ７に圧油を供給する可変容量形油圧ポンプ１０の容量可変手段（図５においては、油圧ポンプ１０に斜板制御用の圧油を供給する電磁比例制御弁１２）に制御指令を出力するポンプ制御手段２５と、油圧アクチュエータ７に供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブ１３の開度量制御手段（図５においては、コントロールバルブ１３にパイロット圧油を供給する電磁比例制御弁１４Ｕ、１４Ｄ）に制御指令を出力するバルブ制御手段２６とを設けたものがある。
【０００３】
このものにおいて、前記バルブ制御手段２６は、操作具１６の操作量に対するコントロールバルブ１３のスプールストローク特性（図６（Ｚ）に示す）に基づいて制御指令を出力し、またポンプ制御手段２５は、操作具１６の操作量に対する油圧ポンプ１０の斜板変位特性（図６（Ｙ）に示す）に基づいて制御指令を出力するように設定されている。ところがこの場合、コントロールバルブのスプールストローク、つまりバルブ開度量と油圧ポンプの容量とのあいだには、予め適切な関係が保持されるように設定されている。つまり、例えばコントロールバルブの開度量に対して油圧ポンプからの供給油量が多いと、該油圧ポンプとコントロールバルブとの間に高圧が生じ、またコントロールバルブの開度量に対して油圧ポンプからの供給油量が少ないと油圧アクチュエータがバキューム状態になってしまうという不具合があり、この様なことが無いように設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、作業性、操作性の向上を計るべく、オペレータの個人差、あるいは作業内容等に応じて、操作具の操作量に対する油圧アクチュエータの作動速度を、必要において任意に変更できるようにすることが要求されている。
【０００５】
そこで、前記操作制御装置において、操作具の操作量に対するコントロールバルブの開度量を、調節ダイヤル等の操作手段により変更できるようにすることが提唱される。しかるにこの場合、前述したようにコントロールバルブの開度量と油圧ポンプの容量とを、予め設定される関係に保持しなければならない。このため、操作具の操作量に対してコントロールバルブの開度量を変更した場合、これに併せて油圧ポンプの斜板変位量も前記対応する関係となるよう変更しなければならないが、その様な制御は複雑で事実上難しいという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
【０００６】
さらには、操作具の操作に対する油圧アクチュエータの応答速度を、必要において任意に変更できるようにしたいという要求もあり、これに対処するという課題もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に対応する信号を入力し、油圧アクチュエータへの圧油供給用油圧ポンプの容量可変手段に対して前記入力信号に基づく制御指令を出力するポンプ制御手段と、油圧アクチュエータへの圧油流量制御用コントロールバルブの開度量制御手段に対して前記入力信号に基づく制御指令を出力するバルブ制御手段とを備えてなる操作制御装置において、該操作制御装置に、前記入力信号の大きさを予め設定される複数の論理関数で読み替え可能とし、これら複数の論理関数のなかから任意に選択された論理関数で読み替えられた信号を、前記ポンプ制御手段とバルブ制御手段との両者に出力して、油圧ポンプの供給油量とコントロールバルブの開度量との適正な関係を保持した状態のまま操作具操作量に対する油圧ポンプの斜板変位量とコントロールバルブのスプールストロークとの両者を同時的に変更できる信号読み替え手段を設け、前記操作具からの信号入力に対するポンプ制御手段およびバルブ制御手段の制御指令出力の応答速度は、予め設定される複数の応答速度のなかから任意に選択された応答速度に調節し、該選択される論理関数および応答速度は、複数の論理関数および複数の応答速度のなかからそれぞれ任意に一つずつを選択して設定される組合せモードの複数のなかの任意の一つを選択操作手段で選択するものであり、前記複数の組合せモードは、論理関数選択ダイヤルおよび応答速度選択ダイヤルによって複数の論理関数および複数の応答速度のなかから選択される組合せであることを特徴とする油圧アクチュエータ用の操作制御装置である。
これにより、操作具からの入力信号は、信号読み替え手段において選択された論理関数で読み替えられ、該読み替えられた信号がポンプ制御手段とバルブ制御手段との両者に出力されることになり、而してコントロールバルブの開度量と油圧ポンプの供給油量との適正な関係を保持したままの状態で、操作具の操作量に対する油圧アクチュエータの作動速度を容易に変更できることになって、操作性、作業性が向上する。
さらに、操作具の操作に対する油圧ポンプおよびコントロールバルブの応答速度を調節でき、更なる操作性、作業性の向上に貢献できる。
また、選択操作手段により論理関数および応答速度を同時的かつ容易に選択できることになって、より操作性に優れたものとすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２の上方に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に基端部が上下揺動自在に支持されるブーム４、該ブーム４の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック５、該スティック５の先端部に揺動自在に支持されるバケット６等の各部から構成されており、さらにこれら各部を作動させるための走行モータ、旋回モータ（何れも図示せず）、ブームシリンダ７、スティックシリンダ８、バケットシリンダ９等の各種油圧アクチュエータが設けられていること等の基本的構成は従来通りである。そして本実施形態においては、前記各油圧アクチュエータを作動させるための操作制御装置に本発明が実施されているが、何れのものも同様にして実施できるため、以下、ブームシリンダ７の場合を例にとって説明する。
【０００９】
前記ブームシリンダ７は、エンジンの動力で駆動する油圧ポンプ１０からの圧油供給に基づいて伸縮作動するが、該油圧ポンプ１０は、斜板１０ａの傾斜角変位に基づいて吐出流量が変化する斜板式アキシャルピストンポンプから構成される可変容量式のものであって、この油圧ポンプ１０の斜板用レギュレータ１１は、後述する第一電磁比例制御弁１２から供給されるパイロット圧油の圧力に対応して斜板１０ａの傾斜制御を行うように構成されている。
【００１０】
また、１３は前記油圧ポンプ１０からブームシリンダ７に至る油路に配設されるコントロールバルブであって、該コントロールバルブ１３は、後述する第二電磁比例制御弁１４Ｕ、１４Ｄからパイロットポート１３Ｕ、１３Ｄに供給されるパイロット圧油の圧力変化に基づいてスプールストロークが変化し、該スプールストロークに対応する流量の圧油をブームシリンダ７に供給する流量制御弁から構成されている。ここで、１５は前記第一、第二電磁比例制御弁１２、１４Ｕ、１４Ｄに圧油を供給するパイロットポンプである。
【００１１】
さらに、１６はブームシリンダ７用の操作レバーであって、該操作レバー１６は、オペレータの操作量、つまり中立位置からの操作角度θが角度検知センサ等の操作量検知手段１７により検知され、該検知信号が後述する制御部１８に入力されるようになっている。
【００１２】
前記制御部１８は、マイクロコンピュータ等から構成されるものであるが、前記操作量検知手段１７、後述のモード切換えスイッチ１９からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて前記第一、第二電磁比例制御弁１２、１４Ｕ、１４Ｄに制御指令を出力するように構成されている。
【００１３】
次に、前記制御部１８の構成について、図３に基づいて説明すると、２２は信号読み替え器であって、該信号読み替え器２２は、前記操作量検知手段１７からの信号を入力し、該入力信号の大きさ（つまり操作レバー１６の操作量の大きさ）を、予め設定される複数の論理関数で読み替えて出力するように設定されている。
これを具体的に説明すると、本実施の形態においては、図４（Ｖ）の（１）〜（７）に示す七通りの論理関数が設定されている。つまり、（１）〜（３）の論理関数では前記入力信号を増大して、（４）の論理関数は増減することなくそのまま、また（５）〜（７）の論理関数は減少して出力するように設定されているが、これらのうち何れの論理関数を採用するかは、運転席部に設けられたモード切換えスイッチ１９により選択できるように構成されている。
【００１４】
さらに、前記信号読み替え器２２から出力された信号は、ポンプ応答速度調節器２３およびバルブ応答速度調節器２４の両者に入力されるようになっている。これら応答速度調節器２３、２４は、操作レバー１６の操作に対する油圧ポンプ１０の斜板変位の応答速度およびコントロールバルブ１３のスプール移動の応答速度を調節するものであるが、本実施の形態においては、図４（Ｗ）、（Ｘ）にそれぞれ示すごとく、ポンプ応答速度調節器２３、バルブ応答速度調節器２４について「速い」、「標準」、「遅い」の三通りの応答速度がそれぞれ設定されている。そして、何れの応答速度を採用するかは、前記モード切換えスイッチ１９により選択できるように構成されている。
【００１５】
前記モード切換えスイッチ１９は、本実施の形態においては、予め設定されるＡ、Ｂ、Ｃの三つのモードの切換えを行うためのスイッチであって、該モード切換えスイッチ１９を押す毎にＡ→Ｂ→Ｃ→Ａ…というようにモードが切換えられるようになっている。
ここで、モードＡ、Ｂ、Ｃは、前記七通りの論理関数、三通りの応答速度のなかから、論理関数選択ダイヤル２０、応答速度選択ダイヤル２１によって選択された組合せであって、オペレータが技量、作業内容等に対応して任意に設定、変更することができ、例えば、モードＡは入力信号を増大させる論理関数（１）と応答速度「速い」、モードＢは増減しない論理関数（４）と応答速度「標準」、モードＣは減少させる論理関数（７）と応答速度「遅い」というように設定される。この場合、予め設定されるモードの数は、本実施の形態では三つとしてあるが、これに限定されることなく、二つ、あるいは四つ以上であっても良いことは勿論である。
そして、前記モード切換えスイッチ１９からの信号は、前記信号読み替え器２２およびポンプ応答速度調節器２３、バルブ応答速度調節器２４に入力されるようになっており、例えば、モード切換えスイッチ１９を前記モードＡに切換えた場合には、信号読み替え器２２において（１）の論理関数が選択され、ポンプ応答速度調節器２３およびバルブ応答速度調節器２４においては「速い」の応答速度が選択されるように構成されている。
【００１６】
一方、２５はポンプ制御手段であって、該ポンプ制御手段２５は、前記ポンプ応答速度調節器２３から送られてきた信号を入力し、該入力信号に対応する油圧ポンプ１０の斜板制御をすべく、予め設定されている操作レバー１６の操作量に対する油圧ポンプの斜板変位特性（図４（Ｙ）に示す）に基づき、前記第一電磁比例制御弁１２に対して制御指令を出力するように構成されているが、上記予め設定されている斜板変位特性は、信号読み替え器２２において（４）の論理関数、つまり操作量検知手段１７からの入力信号が増減されることなくそのままの大きさで出力されたときの操作レバー１６の操作量に対する斜板変位量が設定されている。
【００１７】
また、２６はバルブ制御手段であって、該バルブ制御手段２６は、前記バルブ応答速度調節器２４から送られてきた信号を入力し、該入力信号に対応するコントロールバルブ１３の開度量制御を行うべく、予め設定されている操作レバー１６の操作量に対するスプールストローク特性（図４（Ｚ）に示す）に基づき、前記第二電磁比例制御弁１４Ｕ、１４Ｄに対して制御指令を出力するように構成されているが、前述のポンプ制御手段２５と同様に、上記予め設定されているスプールストローク特性は、信号読み替え器２２において（４）の論理関数、つまり操作量検知手段１７からの入力信号が増減されることなくそのままの大きさで出力されたときの操作レバー１６の操作量に対するスプールストロークが設定されている。
そして、これらポンプ制御手段２５に設定される斜板変位特性とバルブ制御手段２６に設定されるスプールストローク特性とのあいだは、コントロールバルブ１３の開度量に対し油圧ポンプ１０からの圧油供給量が適正となるように関係付けられていることは勿論である。
【００１８】
叙述の如く構成されたものにおいて、制御部１８は、操作レバー１６が操作されたことが操作量検知手段１７により検知された場合、該操作量検知手段１７からの信号入力に対応したブームシリンダ７の伸縮作動を行うべくコントロールバルブ１３の開度量制御および油圧ポンプ１０の吐出量制御を行うことになるが、この場合、オペレータは、操作レバー１６の操作量に対するブームシリンダ７の伸縮速度を容易に変更できる。
【００１９】
つまり、制御部１８には、操作量検知手段１７からの入力信号の大きさを、予め設定される複数の論理関数で読み替えて出力する信号読み替え器２２が設けられており、そしてこれら論理関数のうちモード切換えスイッチ１９により選択された論理関数で読み替えられた信号が、ポンプ応答速度調節器２３、バルブ応答速度調節器２４を経て、ポンプ制御手段２５、バルブ制御手段２６の両方に入力され、さらにこれら制御手段２５、２６から第一、第二電磁比例制御弁１２、１４Ｕ、１４Ｄに制御指令が出力されて油圧ポンプ１０の容量制御ならびにコントロールバルブ１３の開度量制御が行われ、そしてこれら制御に対応するブームシリンダ７の伸縮作動が行われることになる。
【００２０】
この様に、本発明が実施されたものにおいては、操作量検知手段１７からの入力信号が、信号読み替え器２２においてオペレータが選択した大きさに読み替えられ、該読み替えられた信号がポンプ制御手段２５、バルブ制御手段２６の両方に出力されることになる。この結果、バルブ制御手段２６、ポンプ制御手段２５にそれぞれ設定されるスプールストローク特性、斜板変位特性を変更することなく、つまり、コントロールバルブ１３の開度量と油圧ポンプ１０の供給油量との適正な関係は保持されたままの状態で、操作レバー１６の操作量に対するコントロールバルブ１３のスプールストロークおよび油圧ポンプ１０の斜板変位量の両者を同時的に変更できることになる。而して、オペレータの個人差、あるいは作業内容等の作業状況に対応して、操作レバー１６の操作量に対するブームシリンダ７の伸縮速度を容易に変更できることになって、操作性、作業性が大幅に向上する。
【００２１】
ここで、前記信号読み替え器２２における入力信号の読み替えは、予め設定された論理関数に基づいてなされるが、この場合、例えば入力信号を増大して出力する論理関数とすれば、僅かなレバー操作量でブームシリンダ７が素早く伸縮することになって能率の良い作業を行うことができ、また、入力信号を減少して出力する論理関数とすれば、同じレバー操作量に対してブームシリンダ７がゆっくりと伸縮することになって微操作が可能になる。
【００２２】
さらに、このものには、ポンプ応答速度調節器２３およびバルブ応答速度調節器２４が設けられていて、油圧ポンプ１０およびコントロールバルブ１３の応答速度を調節することができるが、この場合、モード切換えスイッチ１９を切り換えることにより、前記論理関数の切換えと応答速度の切換えとをワンタッチ操作で同時に行うことができ、更なる操作性、作業性の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの概略側面図である。
【図２】ブームシリンダの操作制御装置を示す図である。
【図３】制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】（Ｖ）は理論関数を示すグラフ図、（Ｗ）はポンプ応答速度を示すグラフ図、（Ｘ）はバルブ応答速度を示すグラフ図、（Ｙ）は斜板変位特性を示すグラフ図、（Ｚ）はスプールストローク特性を示すグラフ図である。
【図５】従来の操作制御装置を示す図である。
【図６】（Ｙ）は斜板変位特性を示すグラフ図、（Ｚ）はスプールストローク特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
７ブームシリンダ
１０油圧ポンプ
１２第一電磁比例制御弁
１３コントロールバルブ
１４Ｕ第二電磁比例制御弁
１４Ｄ第二電磁比例制御弁
１６操作レバー
１７操作量検知手段
１９モード切換えスイッチ
２２信号読み替え器
２３ポンプ応答速度調節器
２４バルブ応答速度調節器
２５ポンプ制御手段
２６バルブ制御手段

Claims

油圧アクチュエータ用操作具の操作量に対応する信号を入力し、油圧アクチュエータへの圧油供給用油圧ポンプの容量可変手段に対して前記入力信号に基づく制御指令を出力するポンプ制御手段と、油圧アクチュエータへの圧油流量制御用コントロールバルブの開度量制御手段に対して前記入力信号に基づく制御指令を出力するバルブ制御手段とを備えてなる操作制御装置において、該操作制御装置に、前記入力信号の大きさを予め設定される複数の論理関数で読み替え可能とし、これら複数の論理関数のなかから任意に選択された論理関数で読み替えられた信号を、前記ポンプ制御手段とバルブ制御手段との両者に出力して、油圧ポンプの供給油量とコントロールバルブの開度量との適正な関係を保持した状態のまま操作具操作量に対する油圧ポンプの斜板変位量とコントロールバルブのスプールストロークとの両者を同時的に変更できる信号読み替え手段を設け、前記操作具からの信号入力に対するポンプ制御手段およびバルブ制御手段の制御指令出力の応答速度は、予め設定される複数の応答速度のなかから任意に選択された応答速度に調節し、該選択される論理関数および応答速度は、複数の論理関数および複数の応答速度のなかからそれぞれ任意に一つずつを選択して設定される組合せモードの複数のなかの任意の一つを選択操作手段で選択するものであり、前記複数の組合せモードは、論理関数選択ダイヤルおよび応答速度選択ダイヤルによって複数の論理関数および複数の応答速度のなかから選択される組合せであることを特徴とする油圧アクチュエータ用の操作制御装置。