JP3730801B2 - 方向切換弁制御装置 - Google Patents
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- E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作レバー装置から出力される操作信号に基づいて方向切換弁を切り換え操作し、アクチュエータに供給される圧油の方向と流量を切り換え制御する方向切換弁制御装置に係わり、特に旋回体や走行装置を備えた建設機械の方向切換弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械、例えば油圧ショベルは機体に旋回体や走行装置を備えており、これらは運転室に設けられた操作レバー装置の操作レバーをオペレータが操作することにより駆動操作され、旋回や走行作業を行う。このような旋回や走行作業は運転室の移動を伴う。このため、操作レバーの操作によりオペレータの体の揺れが生じ、操作レバーの操作方向と逆方向に体が揺れ、その動きが操作レバーに伝わり、機体の動作に揺れの影響が伝わってしまう。このため機体の動きが振動的になってしまい、いわゆるジャーキングと呼ばれる現象が生じることがある。
【０００３】
従来、このようなジャーキングの防止策の１つとして、操作レバー装置から出力される操作信号に遅れを与え、応答を遅らせる方法が提案されている。例えば、特開平８−１７７９８５号公報には、旋回用の操作レバー装置と方向切換弁との間のパイロット油路に電磁比例弁を配置し、操作レバー装置の出力圧を検出する圧力センサを設け、圧力センサの検出値をコントローラに入力し、コントローラで圧力センサの検出値に対して遅れ要素を付加し、その出力信号を電磁比例弁に与える操作システムが提案されており、これにより不用意に操作レバーを急操作したときも、方向切換弁をゆっくりと動作させ旋回体をゆっくりと旋回させ、ジャーキングを防止している。また、フロント作業機のリーチが短くなると旋回体の慣性モーメントも小さくなり、より急旋回し易くなるため、ジャーキングも起こり易くなる。そこでブーム角度を検出する角度センサ等によりフロント作業機の姿勢を検出し、フロント作業機のリーチが短くなるに従って加える遅れの程度を大きくして急旋回を抑制し、逆にフロント作業機のリーチが長いときは、応答良く操作できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−１７７９８５号公報に記載の操作システムよれば、操作信号に遅れを付加することにより操作信号の応答を遅らせ、ゆっくりと旋回させることでジャーキングを防止できる。また、フロント作業機の姿勢を検出し、フロント作業機のリーチが短くなるに従って加える遅れの程度を大きくするので、フロント作業機のリーチが短い、ジャーキングが起こり易い状態にあるときは遅れの程度が大きくなり、フロント作業機のリーチが長い、ジャーキングが起こり難いときは加える遅れの程度が小さくなり、応答良く操作することができる。しかし、このように選択的に加える遅れの程度を加減するためには角度センサ等の姿勢検出手段を設ける必要がある。また、フロント作業機のリーチが短い場合でも、応答良く旋回を操作したい場合がある。従来技術ではこのような場合にも応答が遅れ、迅速に動作させることができなくなり、作業効率の低下につながる。
【０００５】
本発明の目的は、旋回体又は走行装置を備えた建設機械において、簡単な構成で必要な時のみ操作信号に遅れ処理を加えることにより、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合って生じるジャーキングを防止でき、かつ通常作業の応答性を良くし作業効率の低下を防げる方向切換弁制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、旋回体又は走行装置を備えた建設機械に用いられ、操作レバー装置から出力される操作信号により方向切換弁を切り換え操作し、前記旋回体又は走行装置のアクチュエータに供給される圧油の方向と流量を切り換え制御する方向切換弁制御装置において、前記操作レバー装置から出力される操作信号が所定の振動状態にあるかどうかを判定する判定手段と、前記操作信号が所定の振動状態にあると判定されると、その振動状態を減衰するよう操作信号に遅れ処理を加える信号処理手段とを備えるものとする。
【０００７】
このように判定手段と信号処理手段を設け、操作信号が所定の振動状態にあると判定されたときにその振動状態を減衰するよう操作信号に遅れ処理を加えることにより、角度センサを用いずに簡単な構成で必要なときだけ操作信号に遅れ処理が加えられるようになり、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合って生じるジャーキングを防止でき、かつ通常作業の応答性は低下せず作業効率の低下を防げる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記所定の振動状態は、前記建設機械の機体とオペレータを含めた系の固有振動数に基づき前記操作レバー装置の操作時に生じる振動状態である。
【０００９】
これにより機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合ってジャーキングが生じようとすると、操作信号に遅れ処理が加えられてジャーキングを防止できる。
【００１０】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記判定手段は前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定することにより、操作信号が所定の振動状態にあるかどうかを判定する。
【００１１】
このように操作信号が所定の周期で変化しているかどうかにより、所定の振動状態にあるかどうか、即ちジャーキングが生じようとしているかどうかを判定できる。
【００１２】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記判定手段は、前記操作信号をＦＦＴ解析し、前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定する。
【００１３】
これにより容易に操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定できる。
【００１４】
（５）上記（３）において、前記判定手段は、前記操作信号の増減の変化量と周期を計算し、前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定してもよい。
【００１５】
これにより演算により操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定できる。
【００１６】
（６）また、上記（１）において、好ましくは、前記信号処理手段は前記操作信号の変化量に応じて遅れ処理の程度を変化させる。
【００１７】
これにより操作信号の振動の振幅に応じて遅れ処理の程度を調整でき、効果的に振動を減衰できる。
【００１８】
（７）上記（１）において、前記信号処理手段は前記操作信号の変化の周期に応じて遅れ処理の程度を変化させてもよい。
【００１９】
これにより操作信号の振動の周期に応じて遅れ処理の程度を調整でき、効果的に振動を減衰できる。
【００２０】
（８）また、上記（１）において、好ましくは、前記信号処理手段は前記操作信号の変化量と周期に応じて遅れ処理の程度を変化させる。
【００２１】
これにより操作信号の振動の振幅と周期に応じて遅れ処理の程度を調整でき、効果的に振動を減衰できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２３】
まず、本発明の第１の実施形態による方向切換弁制御装置を図１及び図２により説明する。
【００２４】
図１において、１は例えば油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置であり、この油圧駆動装置１に本実施形態の方向切換弁制御装置２が設けられている。油圧駆動装置１はメインの油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から吐出される圧油により駆動されるアクチュエータ４と、油圧ポンプ３とアクチュエータ４の間に介在する方向切換弁５とを有している。アクチュエータ４は例えば油圧ショベルの旋回体を駆動する旋回モータ、又は走行装置を駆動する走行モータである。
【００２５】
方向切換弁制御装置２は方向切換弁５を切り換え操作し、アクチュエータ４に供給される圧油の方向と流量を切り換え制御してアクチュエータ４の動作方向と動作速度を制御するものであり、操作レバー装置１０と、コントローラ１１と、電磁比例弁１２ａ，１２ｂとを備えている。
【００２６】
操作レバー装置１０は電気レバー装置であり、操作レバー１０ａと、操作レバー１０ａの操作方向と操作量を検出し、操作方向に応じて電気的な操作信号Ｖａ，Ｖｂを出力する操作量検出器１０ｂとで構成されている。
【００２７】
コントローラ１１は操作レバー装置１０からの操作信号Ｖａ，Ｖｂを入力し、操作信号Ｖａ，Ｖｂに所定の遅れ処理を加え、この遅れ処理を加えた補正信号ＭＤａ，ＭＤｂを出力する。
【００２８】
電磁比例弁１２ａ，１２ｂは、コントローラ１１から出力される補正信号ＭＤａ，ＭＤｂにより作動し、パイロットポンプ１４からの圧力を元圧として補正信号ＭＤａ，ＭＤｂに応じた油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂを生成する。この油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂはパイロットライン１５ａ，１５ｂを介して方向切換弁５のパイロット操作部５ａ，５ｂに与えられ、方向切換弁５が切り換え操作され、これによりアクチュエータ４に供給される圧油の流量が制御され、操作レバー１０ａの操作量に応じたアクチュエータ４の動作速度となる。
【００２９】
コントローラ１１の処理機能を図２に示す。これは操作信号Ｖａ，Ｖｂに対し一次遅れの補正処理を行った場合の例である。操作信号Ｖａ，ＶｂはＶで代表し、補正信号ＭＤａ，ＭＤｂはＭＤで代表する。
【００３０】
コントローラ１１はＦＦＴ解析部１１ａ、判定部１１ｂ、時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅ、時定数設定部１１ｆの各機能を有している。
【００３１】
ＦＦＴ解析部１１ａでは操作信号Ｖを入力し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）にて操作信号Ｖの波形を解析し、周期ｔ1及び振幅ΔＶを求める。
【００３２】
判定部１１ｂでは、ＦＦＴ解析部１１ａで解析して求めた周期ｔ1が油圧ショベルの機体とオペレータの固有振動数、即ちジャーキングの固有振動数に相当する周期ｔjに対して所定の範囲内にあるかどうか、及び振幅ΔＶが所定の振幅Ａよりも大きいかどうかを判定する。
【００３３】
時定数演算部１１ｃでは、判定部１１ｂで判定が肯定されると、ＦＦＴ解析部１１ａで解析して求めた振幅ΔＶと周期ｔ1のそれぞれに応じた一次遅れの時定数Ｔ1，Ｔ2を求める。求め方は、振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係及び周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係をテーブル化して記憶しておき、振幅ΔＶと周期ｔ1の値を参照して該当する時定数Ｔ1，Ｔ2を読み出す。振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係及び周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係を演算式で記憶し、この演算式にそのときの振幅ΔＶと周期ｔ1を代入して演算により時定数Ｔ1，Ｔ2を求めてもよい。
【００３４】
振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係は、振幅ΔＶが大きくなるに従って直線比例的に時定数Ｔ1が大きくなるように設定されている。振幅ΔＶの最小値（＝Ａ）では例えばＴ1＝０．５であり、振幅ΔＶの最大値では例えばＴ1＝１である。
【００３５】
また、周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係は、周期ｔ1が上記ジャーキングの固有振動数に相当する周期ｔjにあるときは時定数Ｔ2が最大で、周期ｔ1が周期ｔjからずれるに従って（ｔ1とｔjの偏差が大きくなるに従って）多次曲線的に時定数Ｔ2が小さくなるように設定されている。ｔ1＝ｔjでは例えばＴ2＝１であり、ｔ1の最大値又は最小値では例えばＴ2＝０．５である。
【００３６】
時定数設定部１１ｄでは時定数演算部１１ｃで求めた時定数Ｔ1，Ｔ2に対し、
Ｔ＝（Ｔ1＋Ｔ2）／ｎ
の演算を行い、時定数Ｔを求める。ここで、ｎは例えば２である。
【００３７】
なお、時定数演算部１１ｃでの振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係及び周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係、及び時定数設定部１１ｄでのＴとＴ1，Ｔ2，ｎの関係は、機体とオペレータの系の共振周波数を考慮し、機体振動を打ち消すのに最も効果的な時定数Ｔが得られるように関係を定める。
【００３８】
遅れ処理部１１ｅでは、前回の処理サイクルで得た補正信号をＭＤ-1とし、経過時間をｔとしたとき、時定数設定部１１ｄで求めた時定数Ｔを用い、
ＭＤ＝ＭＤ-1＋（Ｖ−ＭＤ-1）×（１−ｅ-t/T）
の式により補正信号ＭＤを算出することで、操作信号Ｖに一次遅れ処理（フィルタ処理）を加える。
【００３９】
時定数設定部１１ｆでは、判定部１１ｂで判定が否定されたときに、
Ｔ＝Ｔ0
と置き、時定数Ｔを設定する。そして遅れ処理部１１ｅでは、この時定数Ｔ（＝Ｔ0）を用いて操作信号Ｖに一次遅れ処理を加える。電気レバー装置１０の場合、操作レバー１０ａが軽く、操作レバー１０ａを急操作すると信号の立ち上がりが急峻になり過ぎ、ショックを起こし易い。時定数Ｔ0はそのショックをやわらげる遅れ処理を加えるためのものである
遅れ処理部１１ｅで求めた補正信号ＭＤは電磁比例弁１２ａ，１２ｂに出力される。
【００４０】
以上のように構成した本実施形態においては、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合ってジャーキングが生じようとすると、判定部１１ｂで判定が肯定され、時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅで操作信号の振動の振幅と周期に応じた遅れ処理が加えられるので、特別なセンサを付加すること無く、簡単な構成で必要なときのみ操作信号に遅れ処理を加え、ジャーキングを防止できる。また、ジャーキングの生じない通常作業時は判定部１１ｂで判定が否定され、電気レバー装置１０を用いた場合の通常の遅れ処理が加えられるので、常作業の応答性は低下せず作業効率向上に寄与する。
【００４１】
本発明の第２の実施形態を図３により説明する。本実施形態はＦＦＴ解析を用いずに時定数を演算するものである。図中、図２に示す機能と同等のものには同じ符号を付している。
【００４２】
図３において、コントローラ１１Ａは振動演算部１１Ａａ、判定部１１Ａｂ、時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅ、時定数設定部１１ｆの各機能を有している。
【００４３】
振動演算部１１Ａａでは操作信号Ｖを入力し、操作信号Ｖの変化量δＶが所定値Ａよりも大きいとき、操作信号Ｖの増減の切り換わりから周期ｔ1，ｔ2，ｔ3を求める。
【００４４】
判定部１１Ａｂでは、振動演算部１１Ａａで求めた周期ｔ1，ｔ2，ｔ3が下記の条件を満足しているかどうかを判定する。
【００４５】
Ｂ1＜ｔ1＜Ｂ2
｜ｔ1−ｔ2｜＜Ｂ3
｜ｔ2−ｔ3｜＜Ｂ3
即ち、機体油圧系の応答と人の振動の関係より適切な振動周期Ｂ1，Ｂ2で設定され、ｔ1がＢ1とＢ2の間に入っているかどうかを判定する。また、一定周期であることの確認としてｔ1，ｔ2，ｔ3間の差がＢ3以下に小さいことを確認する。この条件を満たした場合、時定数演算部１１ｃでΔＶとｔ1とから時定数Ｔ1，Ｔ2を演算する。ΔＶとしてはδＶを用いる。そして時定数設定部１１ｄでＴ1，Ｔ2を合成した時定数Ｔを求め、遅れ処理部１１ｅで一時遅れの処理を行う。判定部１１ｂで条件を満たさない場合は、時定数設定部１１ｆでＴ＝Ｔ0と置き、遅れ処理部１１ｅで一時遅れの処理を行う。時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅの処理内容は図２に示した第１の実施形態のものと同じである。
【００４６】
本実施形態によれば、ＦＦＴ解析によらず、コントローラの通常の演算処理により操作信号の増減の変化量と周期を計算し、必要なときのみ遅れ処理を加えジャーキングを防止でき、通常作業では応答を良くし作業効率を向上できる。
【００４７】
本発明の第３の実施形態を図４により説明する。本実施形態は操作信号に時定数を用いて遅れ処理を加えるのではなく、許容変化量（最大変化量）を制限することにより遅れ処理を加えるものである。図中、図２に示す機能と同等のものには同じ符号を付している。
【００４８】
図４において、コントローラ１１ＢはＦＦＴ解析部１１ａ、判定部１１ｂ、許容変化量演算部１１Ｂｃ、許容変化量設定部１１Ｂｄ、変化量制限処理部１１Ｂｅ、許容変化量設定部１１Ｂｆの各機能を有している。
【００４９】
ＦＦＴ解析部１１ａ及び判定部１１ｂの処理内容は図２に示した第１の実施形態のものと同じである。
【００５０】
許容変化量演算部１１Ｂｃでは、判定部１１ｂで判定が肯定されると、ＦＦＴ解析部１１ａで解析して求めた振幅ΔＶと周期ｔ1のそれぞれに応じた許容変化量Ｌ1，Ｌ2を求める。求め方は、振幅ΔＶと許容変化量Ｌ1との関係及び周期ｔ1と許容変化量Ｌ2の関係をテーブル化して記憶しておき、振幅ΔＶと周期ｔ1の値を参照して該当する許容変化量Ｌ1，Ｌ2を読み出す。振幅ΔＶと許容変化量Ｌ1との関係及び周期ｔ1と許容変化量Ｌ2の関係を演算式で記憶し、この演算式にそのときの振幅ΔＶと周期ｔ1を代入して演算により許容変化量Ｌ1，Ｌ2を求めてもよい。
【００５１】
振幅ΔＶと許容変化量Ｌ1との関係は、振幅ΔＶが大きくなるに従って直線比例的に許容変化量Ｌ1が小さくなるように設定されている。周期ｔ1と許容変化量Ｌ2の関係は、周期ｔ1が上記ジャーキングの固有振動数に基づく周期ｔjにあるときは許容変化量Ｌ2が最大で、周期ｔ1が周期ｔjからずれるに従って（ｔ1とｔjの偏差が大きくなるに従って）多次曲線的に許容変化量Ｌ2が大きくなるように設定されている。
【００５２】
許容変化量設定部１１Ｂｄでは許容変化量演算部１１Ｂｃで求めた許容変化量Ｌ1，Ｌ2に対し、
Ｌ＝（Ｌ1＋Ｌ2）／ｎ
の演算を行い、許容変化量Ｌを求める。ここで、ｎは例えば２である。
【００５３】
変化量制限処理部１１Ｂｅは、前回の処理サイクルで得た補正信号をＭＤ-1としとき、
により補正信号ＭＤを算出する。
【００５４】
許容変化量設定部１１Ｂｆでは、判定部１１ｂで判定が否定されたときに、
Ｌ＝Ｌ０
と置き、許容変化量Ｌを設定する。そして変化量制限処理部１１Ｂｅでは、この許容変化量Ｌ（＝Ｌ０）を用いて操作信号Ｖに変化量制限処理を加える。電気レバー装置１０の場合、操作レバー１０ａが軽く、操作レバー１０ａを急操作すると信号の立ち上がりが急峻になり過ぎ、ショックを起こし易い。許容変化量Ｌ０はそのショックをやわらげる制限処理を加えるためのものである
変化量制限処理部１１Ｂｅで求めた補正信号ＭＤは電磁比例弁１２ａ，１２ｂに出力される。
【００５５】
本実施形態においても、必要なときのみ操作信号の許容変化量（最大変化量）を制限することで遅れ処理を加え、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
本発明の第４の実施形態を図５及び図６により説明する。本実施形態は操作レバー装置に油圧パイロット式を用い、操作レバー装置と方向切換弁の間に電磁比例弁を設置した場合の例である。図５中、図１に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５７】
図５において、１０Ｃは油圧パイロット式の操作レバー装置であり、この操作レバー装置１０Ｃは操作レバー１０ａと、操作レバー１０ａの操作方向と操作量に応じて油圧信号（パイロット圧）ＰＬａ，ＰＬｂを生成する１対のパイロット弁（図示せず）を内蔵した油圧信号発生部１０ｃとを有し、油圧信号発生部１０ｃはパイロットライン１５ｃ，１５ｄを介して電磁比例弁２４ａ，２４ｂの入力ポートに接続されている。パイロットライン１５ｃ，１５ｄには油圧信号であるパイロット圧ＰＬａ，ＰＬｂを検出する圧力センサ２５ａ，２５ｂが設けられ、圧力センサ２５ａ，２５ｂからのパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂはコントローラ１１Ｃに入力される。コントローラ１１Ｃはパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂに補正を加え、補正した信号を指令信号ｉａ，ｉｂとして出力する。
【００５８】
電磁比例弁２４ａ，２４ｂは、コントローラ１１Ｃから出力された指令信号ｉａ，ｉｂにより作動し、操作レバー装置１０Ｃで発生した油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂを補正する。方向切換弁５はこの補正された油圧信号に応じて切り換え操作され、指令信号ｉａ，ｉｂに応じてアクチュエータ４の動作速度が制御される。
【００５９】
コントローラ１１Ｂではパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂに対しマイコン制御のための補正と、必要に応じ遅れ処理のための補正を加える。これらの処理内容を図６にフローチャートで示す。マイコン制御の補正処理は微操作比例制御の例である。
【００６０】
まず、コントローラ１１Ｃには予め微操作比例制御を指示するスイッチ２６を設けておき、ステップＳ１で圧力センサ２５ａ，２５ｂの信号（パイロット圧信号）Ｐａ，Ｐｂ、選択スイッチの指示信号Ｚを読込む。ステップＳ２では、図２に示したＦＦＴ解析部１１ａと同じ処理を行う。即ち、操作信号Ｖの変化量δＶが所定値Ａよりも大きいとき、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）にて操作信号Ｖの波形を解析し、周期ｔ1及び振幅ΔＶを求める。次に、ステップＳ２で図２に示した判定部１１ｂと同じ判定を行う。即ち、ＦＦＴ解析で求めた周期ｔ1が油圧ショベルの機体とオペレータの固有振動数、即ちジャーキングの固有振動数に基づく周期ｔjに対して所定の範囲内にあるかどうかを判定する。そしてこの判定が肯定されると、ステップＳで図２に示した時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅと同じ処理を行い、
ＭＤ＝ＭＤ-1＋（Ｖ−ＭＤ-1）×（１−ｅ-t/T）
の式により補正信号ＭＤ（ＭＤａ，ＭＤｂ）を算出する。ステップＳ３の判定が否定された場合は、ステップＳ５で圧力センサ２５ａ，２５ｂの信号（パイロット圧信号）Ｐａ，Ｐｂをそのまま補正信号ＭＤａ，ＭＤｂと置く。
【００６１】
次に、ステップＳ６で指示信号ＺがＯＮかどうかを判断し、ＯＮでない場合にはステップＳ７に進み、指令信号ｉａ ，ｉｂ をｉａ＝ＭＤａ，ｉｂ＝ＭＤｂと置く。即ち、補正信号ＭＤａ，ＭＤｂをそのまま指令信号とする。ステップＳ６で指示信号ＺがＯＮであると判断された場合には、ステップＳ８に進み、ｉａ＝ＭＤａ×Ｋ，ｉｂ＝ＭＤｂ×Ｋの演算を行う。ここでＫはＫ＜１、例えばＫ＝０．５である。即ち、補正信号ＭＤａ，ＭＤｂをそのまま指令信号とせずに、それより小さい値を指令信号とする。次いで、ステップＳ９で上記指令信号ｉａ，ｉｂを電磁比例弁２４ａ，２４ｂに出力する。
【００６２】
これにより、スイッチ２６をＯＮにしない場合は、通常通りに油圧アクチュエータ４の動作速度を制御でき、スイッチ２６をＯＮした場合は、油圧アクチュエータ４の微操作比例制御が可能となると共に、スイッチ２６がＯＮ、ＯＦＦのいずれの場合もステップＳ４の処理により必要なときのみ遅れ処理を加え、ジャーキングを防止した制御が可能となる。
【００６３】
なお、コントローラ１１Ｂで行われるマイコン制御の補正処理は省略しても良いし、微操作比例制御以外の制御であってもよい。
【００６４】
本発明の第５の実施形態を図７により説明する。本実施形態は操作レバー装置に油圧パイロット式を用い、かつ方向切換弁は電磁比例弁で操作し任意のマイコン制御を行えるようにしたものである。図中、図１及び図５に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００６５】
図７において、操作レバー装置１０Ｃの油圧信号発生部１０ｃに接続されたパイロットライン１５ｅ，１５ｆには油圧信号であるパイロット圧を検出する圧力センサ２５ａ，２５ｂが設けられ、圧力センサ２５ａ，２５ｂからのパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂはコントローラ１１Ｄに入力される。電磁比例弁１２ａ，１２ｂは、コントローラ１１Ｄから出力される指令信号ｉａ，ｉｂにより作動し、パイロットポンプ１４からの圧力を元圧にして指令信号ｉａ，ｉｂに応じた油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂを生成する。方向切換弁５はこの油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂに応じて切り換え操作され、指令信号ｉａ，ｉｂに応じてアクチュエータ４の動作速度が制御される。
【００６６】
コントローラ１１Ｄでは、第４の実施形態と同様、パイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂに対しマイコン制御のための補正と、必要に応じ遅れ処理のための補正を加える。マイコン制御の補正処理は例えば図６のフローチャートにステップＳ８で示した微操作比例制御であり、遅れ処理も図９のフローチャートにステップＳ４で示したものと同じである。また、本実施形態では電磁比例弁１２ａ，１２ｂの油圧源がパイロットポンプ１４であるため、電磁比例弁１２ａ，１２ｂは操作レバー装置１０Ｃで発生したパイロット圧よりも高い油圧信号を生成することができ、コントローラ１１Ｄで加えるマイコン制御の補正は、操作レバー装置１０Ｃで発生したパイロット圧を減圧側に補正するだけでなく、増圧側にも補正できるため、コントローラ１１Ｄは任意のマイコン制御を行うことができる。そして、このような任意のマイコン制御に対して、スイッチ２６がＯＮ、ＯＦＦのいずれの場合も、必要なときのみ遅れ処理を加え、ジャーキングを防止した制御が可能となる。
【００６７】
なお、以上の実施形態では、判定手段としてＦＦＴ処理、周期及び振幅の算出手段等を例示したが、操作レバー信号に対し、ハイパスフィルタあるいはバンドパスフィルタを介し、所望の周波数信号のみを抽出するようにしても良い。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、特別なセンサを用いること無く簡単な構成で必要なときだけ操作信号に遅れ処理が加えられるようになるので、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合って生じるジャーキングを防止でき、かつ通常作業の応答性は低下せず作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による方向切換弁制御装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による方向切換弁制御装置の構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第５の実施形態による方向切換弁制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 油圧駆動装置
２ 方向切換弁制御装置
３ 油圧ポンプ
４ 油圧アクチュエータ
５ 方向切換弁
１０ 操作レバー装置（電気式）
１０Ｃ 操作レバー装置（油圧パイロット式）
１０ａ 操作レバー
１０ｂ 操作量検出器
１０ｃ 油圧信号発生部
１１ コントローラ
１１ａ ＦＦＴ解析部
１１ｂ 判定部
１１ｃ 時定数演算部
１１ｄ 時定数設定部
１１ｅ 遅れ処理部
１１ｆ 時定数設定部
１１Ａ コントローラ
１１Ａａ 振動演算部
１１Ａｂ 判定部
１１Ｂ コントローラ
１１Ｂｃ 許容変化量演算部
１１Ｂｄ 許容変化量設定部
１１Ｂｅ 変化量制限処理部
１１Ｂｆ 許容変化量設定部
１１Ｃ コントローラ
１１Ｄ コントローラ
１２ａ，１２ｂ 電磁比例弁
１５ａ，１５ｂ パイロットライン
２４ａ，２４ｂ 電磁比例弁
２５ａ，２５ｂ 圧力センサ
２６ 選択スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作レバー装置から出力される操作信号に基づいて方向切換弁を切り換え操作し、アクチュエータに供給される圧油の方向と流量を切り換え制御する方向切換弁制御装置に係わり、特に旋回体や走行装置を備えた建設機械の方向切換弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械、例えば油圧ショベルは機体に旋回体や走行装置を備えており、これらは運転室に設けられた操作レバー装置の操作レバーをオペレータが操作することにより駆動操作され、旋回や走行作業を行う。このような旋回や走行作業は運転室の移動を伴う。このため、操作レバーの操作によりオペレータの体の揺れが生じ、操作レバーの操作方向と逆方向に体が揺れ、その動きが操作レバーに伝わり、機体の動作に揺れの影響が伝わってしまう。このため機体の動きが振動的になってしまい、いわゆるジャーキングと呼ばれる現象が生じることがある。
【０００３】
従来、このようなジャーキングの防止策の１つとして、操作レバー装置から出力される操作信号に遅れを与え、応答を遅らせる方法が提案されている。例えば、特開平８−１７７９８５号公報には、旋回用の操作レバー装置と方向切換弁との間のパイロット油路に電磁比例弁を配置し、操作レバー装置の出力圧を検出する圧力センサを設け、圧力センサの検出値をコントローラに入力し、コントローラで圧力センサの検出値に対して遅れ要素を付加し、その出力信号を電磁比例弁に与える操作システムが提案されており、これにより不用意に操作レバーを急操作したときも、方向切換弁をゆっくりと動作させ旋回体をゆっくりと旋回させ、ジャーキングを防止している。また、フロント作業機のリーチが短くなると旋回体の慣性モーメントも小さくなり、より急旋回し易くなるため、ジャーキングも起こり易くなる。そこでブーム角度を検出する角度センサ等によりフロント作業機の姿勢を検出し、フロント作業機のリーチが短くなるに従って加える遅れの程度を大きくして急旋回を抑制し、逆にフロント作業機のリーチが長いときは、応答良く操作できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−１７７９８５号公報に記載の操作システムよれば、操作信号に遅れを付加することにより操作信号の応答を遅らせ、ゆっくりと旋回させることでジャーキングを防止できる。また、フロント作業機の姿勢を検出し、フロント作業機のリーチが短くなるに従って加える遅れの程度を大きくするので、フロント作業機のリーチが短い、ジャーキングが起こり易い状態にあるときは遅れの程度が大きくなり、フロント作業機のリーチが長い、ジャーキングが起こり難いときは加える遅れの程度が小さくなり、応答良く操作することができる。しかし、このように選択的に加える遅れの程度を加減するためには角度センサ等の姿勢検出手段を設ける必要がある。また、フロント作業機のリーチが短い場合でも、応答良く旋回を操作したい場合がある。従来技術ではこのような場合にも応答が遅れ、迅速に動作させることができなくなり、作業効率の低下につながる。
【０００５】
本発明の目的は、旋回体又は走行装置を備えた建設機械において、簡単な構成で必要な時のみ操作信号に遅れ処理を加えることにより、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合って生じるジャーキングを防止でき、かつ通常作業の応答性を良くし作業効率の低下を防げる方向切換弁制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、旋回体又は走行装置を備えた建設機械に用いられ、操作レバー装置から出力される操作信号により方向切換弁を切り換え操作し、前記旋回体又は走行装置のアクチュエータに供給される圧油の方向と流量を切り換え制御する方向切換弁制御装置において、前記操作レバー装置から出力される操作信号が所定の振動状態にあるかどうかを判定する判定手段と、前記操作信号が所定の振動状態にあると判定されると、その振動状態を減衰するよう操作信号に遅れ処理を加える信号処理手段とを備えるものとする。
【０００７】
このように判定手段と信号処理手段を設け、操作信号が所定の振動状態にあると判定されたときにその振動状態を減衰するよう操作信号に遅れ処理を加えることにより、角度センサを用いずに簡単な構成で必要なときだけ操作信号に遅れ処理が加えられるようになり、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合って生じるジャーキングを防止でき、かつ通常作業の応答性は低下せず作業効率の低下を防げる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記所定の振動状態は、前記建設機械の機体とオペレータを含めた系の固有振動数に基づき前記操作レバー装置の操作時に生じる振動状態である。
【０００９】
これにより機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合ってジャーキングが生じようとすると、操作信号に遅れ処理が加えられてジャーキングを防止できる。
【００１０】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記判定手段は前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定することにより、操作信号が所定の振動状態にあるかどうかを判定する。
【００１１】
このように操作信号が所定の周期で変化しているかどうかにより、所定の振動状態にあるかどうか、即ちジャーキングが生じようとしているかどうかを判定できる。
【００１２】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記判定手段は、前記操作信号をＦＦＴ解析し、前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定する。
【００１３】
これにより容易に操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定できる。
【００１４】
（５）上記（３）において、前記判定手段は、前記操作信号の増減の変化量と周期を計算し、前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定してもよい。
【００１５】
これにより演算により操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定できる。
【００１６】
（６）また、上記（１）において、好ましくは、前記信号処理手段は前記操作信号の変化量に応じて遅れ処理の程度を変化させる。
【００１７】
これにより操作信号の振動の振幅に応じて遅れ処理の程度を調整でき、効果的に振動を減衰できる。
【００１８】
（７）上記（１）において、前記信号処理手段は前記操作信号の変化の周期に応じて遅れ処理の程度を変化させてもよい。
【００１９】
これにより操作信号の振動の周期に応じて遅れ処理の程度を調整でき、効果的に振動を減衰できる。
【００２０】
（８）また、上記（１）において、好ましくは、前記信号処理手段は前記操作信号の変化量と周期に応じて遅れ処理の程度を変化させる。
【００２１】
これにより操作信号の振動の振幅と周期に応じて遅れ処理の程度を調整でき、効果的に振動を減衰できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２３】
まず、本発明の第１の実施形態による方向切換弁制御装置を図１及び図２により説明する。
【００２４】
図１において、１は例えば油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置であり、この油圧駆動装置１に本実施形態の方向切換弁制御装置２が設けられている。油圧駆動装置１はメインの油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から吐出される圧油により駆動されるアクチュエータ４と、油圧ポンプ３とアクチュエータ４の間に介在する方向切換弁５とを有している。アクチュエータ４は例えば油圧ショベルの旋回体を駆動する旋回モータ、又は走行装置を駆動する走行モータである。
【００２５】
方向切換弁制御装置２は方向切換弁５を切り換え操作し、アクチュエータ４に供給される圧油の方向と流量を切り換え制御してアクチュエータ４の動作方向と動作速度を制御するものであり、操作レバー装置１０と、コントローラ１１と、電磁比例弁１２ａ，１２ｂとを備えている。
【００２６】
操作レバー装置１０は電気レバー装置であり、操作レバー１０ａと、操作レバー１０ａの操作方向と操作量を検出し、操作方向に応じて電気的な操作信号Ｖａ，Ｖｂを出力する操作量検出器１０ｂとで構成されている。
【００２７】
コントローラ１１は操作レバー装置１０からの操作信号Ｖａ，Ｖｂを入力し、操作信号Ｖａ，Ｖｂに所定の遅れ処理を加え、この遅れ処理を加えた補正信号ＭＤａ，ＭＤｂを出力する。
【００２８】
電磁比例弁１２ａ，１２ｂは、コントローラ１１から出力される補正信号ＭＤａ，ＭＤｂにより作動し、パイロットポンプ１４からの圧力を元圧として補正信号ＭＤａ，ＭＤｂに応じた油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂを生成する。この油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂはパイロットライン１５ａ，１５ｂを介して方向切換弁５のパイロット操作部５ａ，５ｂに与えられ、方向切換弁５が切り換え操作され、これによりアクチュエータ４に供給される圧油の流量が制御され、操作レバー１０ａの操作量に応じたアクチュエータ４の動作速度となる。
【００２９】
コントローラ１１の処理機能を図２に示す。これは操作信号Ｖａ，Ｖｂに対し一次遅れの補正処理を行った場合の例である。操作信号Ｖａ，ＶｂはＶで代表し、補正信号ＭＤａ，ＭＤｂはＭＤで代表する。
【００３０】
コントローラ１１はＦＦＴ解析部１１ａ、判定部１１ｂ、時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅ、時定数設定部１１ｆの各機能を有している。
【００３１】
ＦＦＴ解析部１１ａでは操作信号Ｖを入力し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）にて操作信号Ｖの波形を解析し、周期ｔ1及び振幅ΔＶを求める。
【００３２】
判定部１１ｂでは、ＦＦＴ解析部１１ａで解析して求めた周期ｔ1が油圧ショベルの機体とオペレータの固有振動数、即ちジャーキングの固有振動数に相当する周期ｔjに対して所定の範囲内にあるかどうか、及び振幅ΔＶが所定の振幅Ａよりも大きいかどうかを判定する。
【００３３】
時定数演算部１１ｃでは、判定部１１ｂで判定が肯定されると、ＦＦＴ解析部１１ａで解析して求めた振幅ΔＶと周期ｔ1のそれぞれに応じた一次遅れの時定数Ｔ1，Ｔ2を求める。求め方は、振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係及び周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係をテーブル化して記憶しておき、振幅ΔＶと周期ｔ1の値を参照して該当する時定数Ｔ1，Ｔ2を読み出す。振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係及び周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係を演算式で記憶し、この演算式にそのときの振幅ΔＶと周期ｔ1を代入して演算により時定数Ｔ1，Ｔ2を求めてもよい。
【００３４】
振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係は、振幅ΔＶが大きくなるに従って直線比例的に時定数Ｔ1が大きくなるように設定されている。振幅ΔＶの最小値（＝Ａ）では例えばＴ1＝０．５であり、振幅ΔＶの最大値では例えばＴ1＝１である。
【００３５】
また、周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係は、周期ｔ1が上記ジャーキングの固有振動数に相当する周期ｔjにあるときは時定数Ｔ2が最大で、周期ｔ1が周期ｔjからずれるに従って（ｔ1とｔjの偏差が大きくなるに従って）多次曲線的に時定数Ｔ2が小さくなるように設定されている。ｔ1＝ｔjでは例えばＴ2＝１であり、ｔ1の最大値又は最小値では例えばＴ2＝０．５である。
【００３６】
時定数設定部１１ｄでは時定数演算部１１ｃで求めた時定数Ｔ1，Ｔ2に対し、
Ｔ＝（Ｔ1＋Ｔ2）／ｎ
の演算を行い、時定数Ｔを求める。ここで、ｎは例えば２である。
【００３７】
なお、時定数演算部１１ｃでの振幅ΔＶと時定数Ｔ1との関係及び周期ｔ1と時定数Ｔ2の関係、及び時定数設定部１１ｄでのＴとＴ1，Ｔ2，ｎの関係は、機体とオペレータの系の共振周波数を考慮し、機体振動を打ち消すのに最も効果的な時定数Ｔが得られるように関係を定める。
【００３８】
遅れ処理部１１ｅでは、前回の処理サイクルで得た補正信号をＭＤ-1とし、経過時間をｔとしたとき、時定数設定部１１ｄで求めた時定数Ｔを用い、
ＭＤ＝ＭＤ-1＋（Ｖ−ＭＤ-1）×（１−ｅ-t/T）
の式により補正信号ＭＤを算出することで、操作信号Ｖに一次遅れ処理（フィルタ処理）を加える。
【００３９】
時定数設定部１１ｆでは、判定部１１ｂで判定が否定されたときに、
Ｔ＝Ｔ0
と置き、時定数Ｔを設定する。そして遅れ処理部１１ｅでは、この時定数Ｔ（＝Ｔ0）を用いて操作信号Ｖに一次遅れ処理を加える。電気レバー装置１０の場合、操作レバー１０ａが軽く、操作レバー１０ａを急操作すると信号の立ち上がりが急峻になり過ぎ、ショックを起こし易い。時定数Ｔ0はそのショックをやわらげる遅れ処理を加えるためのものである
遅れ処理部１１ｅで求めた補正信号ＭＤは電磁比例弁１２ａ，１２ｂに出力される。
【００４０】
以上のように構成した本実施形態においては、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合ってジャーキングが生じようとすると、判定部１１ｂで判定が肯定され、時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅで操作信号の振動の振幅と周期に応じた遅れ処理が加えられるので、特別なセンサを付加すること無く、簡単な構成で必要なときのみ操作信号に遅れ処理を加え、ジャーキングを防止できる。また、ジャーキングの生じない通常作業時は判定部１１ｂで判定が否定され、電気レバー装置１０を用いた場合の通常の遅れ処理が加えられるので、常作業の応答性は低下せず作業効率向上に寄与する。
【００４１】
本発明の第２の実施形態を図３により説明する。本実施形態はＦＦＴ解析を用いずに時定数を演算するものである。図中、図２に示す機能と同等のものには同じ符号を付している。
【００４２】
図３において、コントローラ１１Ａは振動演算部１１Ａａ、判定部１１Ａｂ、時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅ、時定数設定部１１ｆの各機能を有している。
【００４３】
振動演算部１１Ａａでは操作信号Ｖを入力し、操作信号Ｖの変化量δＶが所定値Ａよりも大きいとき、操作信号Ｖの増減の切り換わりから周期ｔ1，ｔ2，ｔ3を求める。
【００４４】
判定部１１Ａｂでは、振動演算部１１Ａａで求めた周期ｔ1，ｔ2，ｔ3が下記の条件を満足しているかどうかを判定する。
【００４５】
Ｂ1＜ｔ1＜Ｂ2
｜ｔ1−ｔ2｜＜Ｂ3
｜ｔ2−ｔ3｜＜Ｂ3
即ち、機体油圧系の応答と人の振動の関係より適切な振動周期Ｂ1，Ｂ2で設定され、ｔ1がＢ1とＢ2の間に入っているかどうかを判定する。また、一定周期であることの確認としてｔ1，ｔ2，ｔ3間の差がＢ3以下に小さいことを確認する。この条件を満たした場合、時定数演算部１１ｃでΔＶとｔ1とから時定数Ｔ1，Ｔ2を演算する。ΔＶとしてはδＶを用いる。そして時定数設定部１１ｄでＴ1，Ｔ2を合成した時定数Ｔを求め、遅れ処理部１１ｅで一時遅れの処理を行う。判定部１１ｂで条件を満たさない場合は、時定数設定部１１ｆでＴ＝Ｔ0と置き、遅れ処理部１１ｅで一時遅れの処理を行う。時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅの処理内容は図２に示した第１の実施形態のものと同じである。
【００４６】
本実施形態によれば、ＦＦＴ解析によらず、コントローラの通常の演算処理により操作信号の増減の変化量と周期を計算し、必要なときのみ遅れ処理を加えジャーキングを防止でき、通常作業では応答を良くし作業効率を向上できる。
【００４７】
本発明の第３の実施形態を図４により説明する。本実施形態は操作信号に時定数を用いて遅れ処理を加えるのではなく、許容変化量（最大変化量）を制限することにより遅れ処理を加えるものである。図中、図２に示す機能と同等のものには同じ符号を付している。
【００４８】
図４において、コントローラ１１ＢはＦＦＴ解析部１１ａ、判定部１１ｂ、許容変化量演算部１１Ｂｃ、許容変化量設定部１１Ｂｄ、変化量制限処理部１１Ｂｅ、許容変化量設定部１１Ｂｆの各機能を有している。
【００４９】
ＦＦＴ解析部１１ａ及び判定部１１ｂの処理内容は図２に示した第１の実施形態のものと同じである。
【００５０】
許容変化量演算部１１Ｂｃでは、判定部１１ｂで判定が肯定されると、ＦＦＴ解析部１１ａで解析して求めた振幅ΔＶと周期ｔ1のそれぞれに応じた許容変化量Ｌ1，Ｌ2を求める。求め方は、振幅ΔＶと許容変化量Ｌ1との関係及び周期ｔ1と許容変化量Ｌ2の関係をテーブル化して記憶しておき、振幅ΔＶと周期ｔ1の値を参照して該当する許容変化量Ｌ1，Ｌ2を読み出す。振幅ΔＶと許容変化量Ｌ1との関係及び周期ｔ1と許容変化量Ｌ2の関係を演算式で記憶し、この演算式にそのときの振幅ΔＶと周期ｔ1を代入して演算により許容変化量Ｌ1，Ｌ2を求めてもよい。
【００５１】
振幅ΔＶと許容変化量Ｌ1との関係は、振幅ΔＶが大きくなるに従って直線比例的に許容変化量Ｌ1が小さくなるように設定されている。周期ｔ1と許容変化量Ｌ2の関係は、周期ｔ1が上記ジャーキングの固有振動数に基づく周期ｔjにあるときは許容変化量Ｌ2が最大で、周期ｔ1が周期ｔjからずれるに従って（ｔ1とｔjの偏差が大きくなるに従って）多次曲線的に許容変化量Ｌ2が大きくなるように設定されている。
【００５２】
許容変化量設定部１１Ｂｄでは許容変化量演算部１１Ｂｃで求めた許容変化量Ｌ1，Ｌ2に対し、
Ｌ＝（Ｌ1＋Ｌ2）／ｎ
の演算を行い、許容変化量Ｌを求める。ここで、ｎは例えば２である。
【００５３】
変化量制限処理部１１Ｂｅは、前回の処理サイクルで得た補正信号をＭＤ-1としとき、
【００５４】
許容変化量設定部１１Ｂｆでは、判定部１１ｂで判定が否定されたときに、
Ｌ＝Ｌ０
と置き、許容変化量Ｌを設定する。そして変化量制限処理部１１Ｂｅでは、この許容変化量Ｌ（＝Ｌ０）を用いて操作信号Ｖに変化量制限処理を加える。電気レバー装置１０の場合、操作レバー１０ａが軽く、操作レバー１０ａを急操作すると信号の立ち上がりが急峻になり過ぎ、ショックを起こし易い。許容変化量Ｌ０はそのショックをやわらげる制限処理を加えるためのものである
変化量制限処理部１１Ｂｅで求めた補正信号ＭＤは電磁比例弁１２ａ，１２ｂに出力される。
【００５５】
本実施形態においても、必要なときのみ操作信号の許容変化量（最大変化量）を制限することで遅れ処理を加え、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
本発明の第４の実施形態を図５及び図６により説明する。本実施形態は操作レバー装置に油圧パイロット式を用い、操作レバー装置と方向切換弁の間に電磁比例弁を設置した場合の例である。図５中、図１に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５７】
図５において、１０Ｃは油圧パイロット式の操作レバー装置であり、この操作レバー装置１０Ｃは操作レバー１０ａと、操作レバー１０ａの操作方向と操作量に応じて油圧信号（パイロット圧）ＰＬａ，ＰＬｂを生成する１対のパイロット弁（図示せず）を内蔵した油圧信号発生部１０ｃとを有し、油圧信号発生部１０ｃはパイロットライン１５ｃ，１５ｄを介して電磁比例弁２４ａ，２４ｂの入力ポートに接続されている。パイロットライン１５ｃ，１５ｄには油圧信号であるパイロット圧ＰＬａ，ＰＬｂを検出する圧力センサ２５ａ，２５ｂが設けられ、圧力センサ２５ａ，２５ｂからのパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂはコントローラ１１Ｃに入力される。コントローラ１１Ｃはパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂに補正を加え、補正した信号を指令信号ｉａ，ｉｂとして出力する。
【００５８】
電磁比例弁２４ａ，２４ｂは、コントローラ１１Ｃから出力された指令信号ｉａ，ｉｂにより作動し、操作レバー装置１０Ｃで発生した油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂを補正する。方向切換弁５はこの補正された油圧信号に応じて切り換え操作され、指令信号ｉａ，ｉｂに応じてアクチュエータ４の動作速度が制御される。
【００５９】
コントローラ１１Ｂではパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂに対しマイコン制御のための補正と、必要に応じ遅れ処理のための補正を加える。これらの処理内容を図６にフローチャートで示す。マイコン制御の補正処理は微操作比例制御の例である。
【００６０】
まず、コントローラ１１Ｃには予め微操作比例制御を指示するスイッチ２６を設けておき、ステップＳ１で圧力センサ２５ａ，２５ｂの信号（パイロット圧信号）Ｐａ，Ｐｂ、選択スイッチの指示信号Ｚを読込む。ステップＳ２では、図２に示したＦＦＴ解析部１１ａと同じ処理を行う。即ち、操作信号Ｖの変化量δＶが所定値Ａよりも大きいとき、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）にて操作信号Ｖの波形を解析し、周期ｔ1及び振幅ΔＶを求める。次に、ステップＳ２で図２に示した判定部１１ｂと同じ判定を行う。即ち、ＦＦＴ解析で求めた周期ｔ1が油圧ショベルの機体とオペレータの固有振動数、即ちジャーキングの固有振動数に基づく周期ｔjに対して所定の範囲内にあるかどうかを判定する。そしてこの判定が肯定されると、ステップＳで図２に示した時定数演算部１１ｃ、時定数設定部１１ｄ、遅れ処理部１１ｅと同じ処理を行い、
ＭＤ＝ＭＤ-1＋（Ｖ−ＭＤ-1）×（１−ｅ-t/T）
の式により補正信号ＭＤ（ＭＤａ，ＭＤｂ）を算出する。ステップＳ３の判定が否定された場合は、ステップＳ５で圧力センサ２５ａ，２５ｂの信号（パイロット圧信号）Ｐａ，Ｐｂをそのまま補正信号ＭＤａ，ＭＤｂと置く。
【００６１】
次に、ステップＳ６で指示信号ＺがＯＮかどうかを判断し、ＯＮでない場合にはステップＳ７に進み、指令信号ｉａ ，ｉｂ をｉａ＝ＭＤａ，ｉｂ＝ＭＤｂと置く。即ち、補正信号ＭＤａ，ＭＤｂをそのまま指令信号とする。ステップＳ６で指示信号ＺがＯＮであると判断された場合には、ステップＳ８に進み、ｉａ＝ＭＤａ×Ｋ，ｉｂ＝ＭＤｂ×Ｋの演算を行う。ここでＫはＫ＜１、例えばＫ＝０．５である。即ち、補正信号ＭＤａ，ＭＤｂをそのまま指令信号とせずに、それより小さい値を指令信号とする。次いで、ステップＳ９で上記指令信号ｉａ，ｉｂを電磁比例弁２４ａ，２４ｂに出力する。
【００６２】
これにより、スイッチ２６をＯＮにしない場合は、通常通りに油圧アクチュエータ４の動作速度を制御でき、スイッチ２６をＯＮした場合は、油圧アクチュエータ４の微操作比例制御が可能となると共に、スイッチ２６がＯＮ、ＯＦＦのいずれの場合もステップＳ４の処理により必要なときのみ遅れ処理を加え、ジャーキングを防止した制御が可能となる。
【００６３】
なお、コントローラ１１Ｂで行われるマイコン制御の補正処理は省略しても良いし、微操作比例制御以外の制御であってもよい。
【００６４】
本発明の第５の実施形態を図７により説明する。本実施形態は操作レバー装置に油圧パイロット式を用い、かつ方向切換弁は電磁比例弁で操作し任意のマイコン制御を行えるようにしたものである。図中、図１及び図５に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００６５】
図７において、操作レバー装置１０Ｃの油圧信号発生部１０ｃに接続されたパイロットライン１５ｅ，１５ｆには油圧信号であるパイロット圧を検出する圧力センサ２５ａ，２５ｂが設けられ、圧力センサ２５ａ，２５ｂからのパイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂはコントローラ１１Ｄに入力される。電磁比例弁１２ａ，１２ｂは、コントローラ１１Ｄから出力される指令信号ｉａ，ｉｂにより作動し、パイロットポンプ１４からの圧力を元圧にして指令信号ｉａ，ｉｂに応じた油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂを生成する。方向切換弁５はこの油圧信号ＰＬａ，ＰＬｂに応じて切り換え操作され、指令信号ｉａ，ｉｂに応じてアクチュエータ４の動作速度が制御される。
【００６６】
コントローラ１１Ｄでは、第４の実施形態と同様、パイロット圧信号Ｐａ，Ｐｂに対しマイコン制御のための補正と、必要に応じ遅れ処理のための補正を加える。マイコン制御の補正処理は例えば図６のフローチャートにステップＳ８で示した微操作比例制御であり、遅れ処理も図９のフローチャートにステップＳ４で示したものと同じである。また、本実施形態では電磁比例弁１２ａ，１２ｂの油圧源がパイロットポンプ１４であるため、電磁比例弁１２ａ，１２ｂは操作レバー装置１０Ｃで発生したパイロット圧よりも高い油圧信号を生成することができ、コントローラ１１Ｄで加えるマイコン制御の補正は、操作レバー装置１０Ｃで発生したパイロット圧を減圧側に補正するだけでなく、増圧側にも補正できるため、コントローラ１１Ｄは任意のマイコン制御を行うことができる。そして、このような任意のマイコン制御に対して、スイッチ２６がＯＮ、ＯＦＦのいずれの場合も、必要なときのみ遅れ処理を加え、ジャーキングを防止した制御が可能となる。
【００６７】
なお、以上の実施形態では、判定手段としてＦＦＴ処理、周期及び振幅の算出手段等を例示したが、操作レバー信号に対し、ハイパスフィルタあるいはバンドパスフィルタを介し、所望の周波数信号のみを抽出するようにしても良い。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、特別なセンサを用いること無く簡単な構成で必要なときだけ操作信号に遅れ処理が加えられるようになるので、機体の揺れとオペレータの揺れとが影響し合って生じるジャーキングを防止でき、かつ通常作業の応答性は低下せず作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による方向切換弁制御装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による方向切換弁制御装置の構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態による方向切換弁制御装置におけるコントローラの処理機能を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第５の実施形態による方向切換弁制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 油圧駆動装置
２ 方向切換弁制御装置
３ 油圧ポンプ
４ 油圧アクチュエータ
５ 方向切換弁
１０ 操作レバー装置（電気式）
１０Ｃ 操作レバー装置（油圧パイロット式）
１０ａ 操作レバー
１０ｂ 操作量検出器
１０ｃ 油圧信号発生部
１１ コントローラ
１１ａ ＦＦＴ解析部
１１ｂ 判定部
１１ｃ 時定数演算部
１１ｄ 時定数設定部
１１ｅ 遅れ処理部
１１ｆ 時定数設定部
１１Ａ コントローラ
１１Ａａ 振動演算部
１１Ａｂ 判定部
１１Ｂ コントローラ
１１Ｂｃ 許容変化量演算部
１１Ｂｄ 許容変化量設定部
１１Ｂｅ 変化量制限処理部
１１Ｂｆ 許容変化量設定部
１１Ｃ コントローラ
１１Ｄ コントローラ
１２ａ，１２ｂ 電磁比例弁
１５ａ，１５ｂ パイロットライン
２４ａ，２４ｂ 電磁比例弁
２５ａ，２５ｂ 圧力センサ
２６ 選択スイッチ
Claims (8)
- 旋回体又は走行装置を備えた建設機械に用いられ、操作レバー装置から出力される操作信号により方向切換弁を切り換え操作し、前記旋回体又は走行装置のアクチュエータに供給される圧油の方向と流量を切り換え制御する方向切換弁制御装置において、
前記操作レバー装置から出力される操作信号が所定の振動状態にあるかどうかを判定する判定手段と、
前記操作信号が所定の振動状態にあると判定されると、その振動状態を減衰するよう操作信号に遅れ処理を加える信号処理手段とを備えることを特徴とする方向切換弁制御装置。 - 請求項１記載の方向切換弁制御装置において、前記所定の振動状態は、前記建設機械の機体とオペレータを含めた系の固有振動数に基づき前記操作レバー装置の操作時に生じる振動状態であることを特徴とする方向切換弁制御装置。
- 請求項１記載の方向切換弁制御装置において、前記判定手段は前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定することにより、操作信号が所定の振動状態にあるかどうかを判定することを特徴とする方向切換弁制御装置。
- 請求項３記載の方向切換弁制御装置において、前記判定手段は、前記操作信号をＦＦＴ解析し、前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定することを特徴とする方向切換弁制御装置。
- 請求項３記載の方向切換弁制御装置において、前記判定手段は、前記操作信号の増減の変化量と周期を計算し、前記操作信号が所定の周期で変化しているかどうかを判定することを特徴とする方向切換弁制御装置。
- 請求項１記載の方向切換弁制御装置において、前記信号処理手段は前記操作信号の変化量に応じて遅れ処理の程度を変化させることを特徴とする方向切換弁制御装置。
- 請求項１記載の方向切換弁制御装置において、前記信号処理手段は前記操作信号の変化の周期に応じて遅れ処理の程度を変化させることを特徴とする方向切換弁制御装置。
- 請求項１記載の方向切換弁制御装置において、前記信号処理手段は前記操作信号の変化量と周期に応じて遅れ処理の程度を変化させることを特徴とする方向切換弁制御装置。
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