JP4704611B2 - 作業機械の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
作業機械としての油圧ショベルは、エンジンで駆動される油圧ポンプからの吐出油を流量制御弁で方向と流量を制御し作業機を作動させる油圧アクチュエータに送出している。流量制御弁の開度は操作レバーから指令される。最近の油圧ショベルは、操作レバーの操作量に応じた油圧を出力する電気油圧制御弁から供給された油圧で大流量を通す流量制御弁を制御してオペレータの操作力を低減し運転操作の容易化を図っている。また、操作レバーを操作していないときには、デクセル制御により電子ガバナ装置を制御してエンジン回転速度を所定回転速度まで自動的に下げ、環境に悪影響を与える排気ガス、騒音等を低減している。また、油圧ポンプの吐出流量を制御する斜板を指令値に応じた油圧を出力するサーボ弁により制御して作業能率と燃費の向上を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来技術には次のような問題がある。
エンジン、油圧ポンプ、油圧アクチュエータ、流量制御弁、電気油圧制御弁、サーボ弁、電子ガバナ装置等の種々の機器が複合的に作動することにより所定の作業を行っているが、関連する機器が多くなるにしたがって機器性能のばらつきの蓄積が大きくなったり、機器性能の経年変化の蓄積が大きくなる。これにより、車体毎に運転感覚が異なったり、所定の累積稼動時間に達する前に所定の作業能率が得られなくなるという問題がある。
【0004】
本発明は、上記の問題を解決するためになされ、機器性能のばらつきを補正し、機器性能の経年変化を修正する作業機械の制御装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第1発明は、予め設定した運転データに基づいて走行速度及びアイドリング回転速度等の制御パラメータを制御する作業機械の制御装置において、運転データを変更する運転データ変更手段を備えた構成としている。
【0006】
第1発明によれば、運転データを運転データ変更手段により変更できる。これにより、作業機械に搭載した機器の性能にばらつきがある場合又は機器性能の経年変化の蓄積が大きくなった場合でも、制御パラメータが所定の性能を発揮するような運転データに変更して設定できるので、機器性能を略一定に保持でき常に同一の運転感覚の作業機械が得られる。また、異なる車体でも制御パラメータの運転データを変更して設定し直すことで各作業機械の性能をそろえることができ、複数台の共同作業時にどの作業機械を運転しても略同一の運転感覚で運転できるので所定の作業能率が容易に得られる。
【0007】
第2発明は、第1発明に基づき、運転データ変更手段は、制御パラメータ毎に予め記憶した複数の記憶データの中から選択したデータを運転データとして設定し変更するようにした構成としている。
【0008】
第2発明によれば、制御パラメータ毎に記憶データが複数個揃っているので、制御パラメータの運転状態を監視しながら所定の運転状態が得られる記憶データを容易に即座に選択して設定できる。これにより、常に同一の運転感覚の作業機械が得られる。また、運転データは記憶した複数の記憶データの中から選択されるので、正常値から大きく逸脱した値の運転データを誤入力する虞がない。
【0009】
第3発明は、第2発明に基づき、運転データ変更手段は、前記複数の記憶データを変更可能とした構成としている。
【0010】
第3発明によれば、運転データ変更手段は、制御パラメータ毎に予め記憶した記憶データを変更できる。これにより、制御パラメータの運転状態を予測しながら予め記憶データを揃えておくことができるので、運転状態が異常の場合に記憶データを容易に即座に選択して運転データとして設定できる。これにより、常に同一の運転感覚の作業機械が得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図1に本実施形態の制御装置72の説明図を示す。
本実施形態では、油圧ショベル11を作業機械の例として説明する。走行装置12の上で旋回する上部旋回体13にブーム14がブームシリンダ15により起伏自在に取り付けられている。また、アーム16はブーム14の先端部に、またバケット17はアーム16の先端部にそれぞれ回動自在に取り付けてあり、アーム16はブーム14に対してアームシリンダ18により、またバケット17はアーム16に対してバケットシリンダ19によりそれぞれ回動する。
【0012】
ブームシリンダ15、アームシリンダ18、バケットシリンダ19、走行装置12を駆動する左右走行モータ12a,12b、上部旋回体13を駆動する旋回モータ13a等の油圧アクチュエータ20に送油する油圧回路を説明する。
エンジン21で駆動される可変ポンプ22からの圧油は油圧アクチュエータ20を制御する流量制御弁23に供給され、各流量制御弁23で流量制御された圧油は油圧アクチュエータ20に供給されている。コントローラ24から出力される流量指令値Crは、電気油圧制御弁25に入力され、各流量指令値Crに応じて各電気油圧制御弁25から出力される各油圧が各流量制御弁23にそれぞれ供給されている。各流量制御弁23は、供給された油圧に応じた流量を油圧アクチュエータ20に吐出する。
コントローラ24からは、サーボバルブ指令値Cs及びガバナ指令値Cgが、サーボバルブ26及びガバナ制御手段27にそれぞれ出力している。サーボバルブ26は、サーボバルブ指令値Csに応じた油圧を可変ポンプ22の斜板角度設定部に供給して斜板角度を設定する。ガバナ制御手段27は、ガバナ指令値Cgに応じたエンジン回転速度Neを設定する。なお、制御装置72は、コントローラ24及び後述するモニタ36からなっている。
【0013】
コントローラ24へは、2本の作業機レバー28a,28bに取り付けられている作業機レバー操作量検出器29a,29bから作業機レバー操作量Mw、及び2本の走行レバー30a,30bに取り付けられている走行レバー操作量検出器31a,31bから走行レバー操作量Mrがそれぞれ入力されている。2本の作業機レバー28a,28bの一方でブームシリンダ15及びバケットシリンダ19を制御し、他方でアームシリンダ18及び旋回モータ13aを制御する。2本の走行レバー30a,30bの一方で右走行モータ12bを、他方で左走行モータ12aをそれぞれ制御する。また、エンジン出力軸に取り付けられているエンジン回転速度検出器32からエンジン回転速度Ne、及び可変ポンプ22の吐出口に取り付けられている油圧検出器33からポンプ吐出圧Ppがコントローラ24にそれぞれ入力されている。また、スタータスイッチ34からエンジン21を起動・停止を指令するエンジン信号Ce、及び燃料ダイアル35からエンジン21の出力を指令する燃料信号Cfがコントローラ24にそれぞれ入力されている。
【0014】
作業機械の運転状態を監視し設定するモニタ36は、ネットワーク信号Cnが入出力する信号ケーブル73によりコントローラ24と電気接続されている。モニタ36の構成の詳細を図2に示す。モニタ36の上部に、7セグメント表示による時計37及びサービスメータ38が配置され、その下方に棒グラフ表示によるクーラント温度ゲージ39及び燃料レベルゲージ40と、クーラント温度コーションランプ39r及び燃料レベルコーションランプ40rとが一体に配置されている。
また、クーラントレベル、エンジン油圧、作動油量、エンジン油量、バッテリチャージの各コーションランプ41r,42r,43r,44r,45rは、クーラント温度及び燃料レベルのコーションランプ39r,40rの下方にそれぞれ配置されている。各コーションランプ39r,40r,41r,42r,43r,44r,45rは、各状態量が異常値のときに点灯し、正常時には消灯している。
【0015】
モニタ36の下部には、エンジン21のアイドリング回転速度、走行速度、ポンプ吸収トルク等の制御パラメータの運転データ変更手段46が配置されている。運転データ変更手段46は、パラメータ表示釦47、変更完了釦48、表示部49、テンキー50、表示部49を上下にスクロールして制御パラメータを選択する選択スイッチ51、選択した制御パラメータのデータをコントローラ24に設定するエンタ釦52を有している。
制御パラメータを表示部49に全て表示するときにパラメータ表示釦47を操作し、表示した制御パラメータの中から所望する制御パラメータを選択スイッチ51でスクロールして選択しエンタ釦52を操作すると選択した制御パラメータの記憶されたデータが表示部49に表示される。表示されたデータを変更するときにはテンキー50で変更し、変更完了したら変更完了釦48を操作する。また、表示されたデータを運転用として設定するときにはエンタ釦52を操作する。
【0016】
図3により、運転データ変更手段46の作動を説明する。
まず、制御パラメータの「アイドリング回転速度」を例として運転データ変更手段46の作動を説明する。
パラメータ表示釦47を操作すると図3(a)に示すように、表示部49に制御パラメータとして例にあげる「アイドリング回転速度」、「走行速度」、「ポンプ吸収トルク」が表示される。次に選択スイッチ51でスクロールして「アイドリング回転速度」を選択して反転表示させる。そして、エンタ釦52を操作すると、図3(b)に示すように予め記憶されている複数個の記憶データ、例えば「600rpm」、「610rpm」、「620rpm」が表示される。そして、運転データとしてコントローラ24に設定されている例えば「600rpm」が点滅している。
ここで、「600rpm」、「610rpm」、「620rpm」を例えば「605rpm」、「615rpm」、「625rpm」に変更する場合には、選択スイッチ51でスクロールしてまず「600rpm」を選択し、テンキー50で「605rpm」と設定する。次に、選択スイッチ51でスクロールして「610rpm」を選択し、テンキー50で「615rpm」と設定し、同様に「620rpm」を「625rpm」に設定した後に、変更完了釦48を操作する。
これまで運転データとして設定されていた「600rpm」を例えば「615rpm」に設定変更する場合には、選択スイッチ51でスクロールして「615rpm」を選択しエンタ釦52を操作すると、図3(c)に示すように今度は「615rpm」が点滅してエンジンアイドリング回転速度の運転データは「615rpm」と設定されたことをオペレータに告知する。また、オペレータが燃料ダイヤル35をアイドリング位置に設定していると、コントローラ24から「615rpm」に対応する燃料信号Cfがガバナ制御手段27に出力されてエンジン回転速度Neは自動的に「615rpm」に設定される。
【0017】
次に図4により、制御パラメータの「走行速度」を例として運転データ変更手段46の作動を説明する。
表示部49に表示された制御パラメータの「アイドリング回転速度」、「走行速度」、「ポンプ吸収トルク」の内、選択スイッチ51で「走行速度」を選択すると図4(a)に示すように「走行速度」が反転表示する。次にエンタ釦52を操作すると、表示部49には図4(b)に示すように低速度Lo、中速度M、高速度H毎に記憶されている記憶データが表示される。そして、コントローラ24に運転データとして設定されている例えば低速度Loの「1.0km/h」が点滅している。「1.0km/h」を変更する場合には、「1.0km/h」を選択スイッチ51で選択しテンキー50で例えば「0.9km/h」に変更し変更完了釦48を操作すると記憶値の変更が完了する。そして、選択スイッチ51で例えば「2.0km/h」を選択してエンタ釦52を操作すると図4(c)に示すように「2.0km/h」が点滅して走行速度の運転データは「2.0km/h」に設定されたことをオペレータに告知する。また、オペレータが走行レバー30を2.0km/h以上の速度を指令するような走行レバー操作量Mrに操作しても、コントローラ24からは「2.0km/h」以上の速度を出す流量指令値Crが左右走行モータ12a,12bに対応する電気油圧制御弁25に出力されないようになっているので、走行速度は「2.0km/h」以上になることはない。
【0018】
次に図5により、制御パラメータの「ポンプ吸収トルク」を例として運転データ変更手段46の作動を説明する。
表示部49に表示された制御パラメータの「アイドリング回転速度」、「走行速度」、「ポンプ吸収トルク」の内、選択スイッチ51で「ポンプ吸収トルク」を選択すると、図5(a)に示すように「ポンプ吸収トルク」が反転表示する。次にエンタ釦52を操作すると、表示部49には図5(b)に示すように記憶されている「ポンプ吸収トルク」の記憶データが表示される。そして、運転データとして例えば、コントローラ24に設定されている「20Nm」が点滅している。
記憶されている「20Nm」、「0Nm」、「Δ20Nm」を、例えば「10Nm」「0Nm」「Δ10Nm」に変更するときには、アイドリング回転速度、走行速度の変更方法と同様に選択スイッチ51で「20Nm」、「0Nm」、「Δ20Nm」の変更したい値を選択しテンキー50で変更して変更完了釦48を操作する。そして、選択スイッチ51で例えば「10Nm」を選択してエンタ釦52を操作すると図5(c)に示すように「10Nm」が点滅してポンプ吸収トルクの運転データは「10Nm」に設定されたことをオペレータに告知する。なお、Δは、現状値から減少することを意味するものとする。
【0019】
表示部49に表示される記憶データは、コントローラ24が演算したサーボバルブ指令値Csで設定される斜板角度のときのポンプ吸収トルクからのオフセット値である。運転データとして「0Nm」が選択されていて、ポンプ吸収トルクがこのままでよいときには「0Nm」を保持しておく。作業の力強さが以前よりも不足してきたときには、運転データとして「10Nm」を選択する。すると、「10Nm」というネットワーク信号Cnがコントローラ24に送られ、コントローラ24は、これまでのポンプ吸収トルクよりも「10Nm」だけ大きい値のポンプ吸収トルクになるようにサーボバルブ指令値Csを演算してサーボバルブ26に出力する。所定の作業時に作業が以前よりも必要以上に力強くなってきたときには、運転データとして「Δ10Nm」を選択し、コントローラ24は、これまでのポンプ吸収トルクよりも「10Nm」だけ小さい値のポンプ吸収トルクになるようにサーボバルブ指令値Csを演算してサーボバルブ26に出力する。
【0020】
以上のような構成及び作動を有する本実施形態の作用及び効果を説明する。
まず、制御パラメータの「アイドリング回転速度」を例として本実施形態の作用及び効果を説明する。
「アイドリング回転速度」の記憶データが、「600rpm」、「610rpm」、「620rpm」であり、例えば運転データとして「600rpm」がコントローラ24に設定されているとき、「600rpm」に対応するガバナ指令値Cgがガバナ制御手段27に出力されている。そして、燃料ダイヤル35がアイドリング位置に設定され、作業機レバー28及び走行レバー30が操作されていないときには、エンジン21は設定された「600rpm」で回転する。
しかしながら、ガバナ制御手段27により「600rpm」で回転するようにスロットル位置を制御したにも拘わらず、エンジン21毎に燃料噴射量、回転摩擦抵抗力等のばらつきがあり、例えば「585rpm」で回転するエンジンがある。このような場合には、記憶データを全体に大きな値、例えば、「605rpm」、「615rpm」、「625rpm」に変更する。そして、運転データとして「615rpm」をコントローラ24に設定すると「615rpm」に対応するガバナ指令値Cgがガバナ制御手段27に出力され、「600rpm」と設定したときよりも多い燃料が噴射されるので、実際のアイドリング回転速度を略「600rpm」に保持できる。
【0021】
また、同一エンジンでも機械部分の摩耗等により燃料噴射量、回転摩擦抵抗力等が経年変化することがある。この場合でも、「アイドリング回転速度」のデータを選択スイッチ51、変更完了釦48等により変更し、所望する「アイドリング回転速度」が得られるデータをコントローラ24に設定することにより車体に搭載するエンジン性能のばらつき及び経年変化を補正することができる。
このように、実際の「アイドリング回転速度」を所定の「600rpm」に保持でき、アイドリング時の可変ポンプ22の吐出流量を所定値に設定できるので油圧回路中のパイロット圧等を常に正常値に保持できる。
【0022】
次に、制御パラメータの「走行速度」を例として本実施形態の作用及び効果を説明する。
コントローラ24に設定する「走行速度」の場合には、「走行速度」に影響を与える可変ポンプ22、電気油圧制御弁25、流量制御弁23、左右油圧モータ12a,12b、走行装置12等の関連する機器が多く、それらの機器性能のばらつきの蓄積が大きくなる。また、同一車体でも使用機器の経年変化により走行速度が変化する。この場合にも、走行速度のデータを選択スイッチ51、変更完了釦48等により変更し、所望する「走行速度」が得られるデータを選択してコントローラ24に設定することにより車体に搭載する関連機器の性能のばらつき及び経年変化を補正することができる。
これにより、常に所定の「走行速度」を保持することができるので、異なる車体でも同じ運転感覚で運転できる。また、データをきめ細かに入力しておくと、作業別に希望するデータに容易に選択して設定でき、走行速度を即座に希望値に設定できるので優れた操作性を有する作業機械が得られる。
【0023】
次に、制御パラメータの「ポンプ吸収トルク」を例として本実施形態の作用及び効果を説明する。
搭載するエンジン21、可変ポンプ22、サーボ弁26のそれぞれの性能がばらつくため「ポンプ吸収トルク」のばらつきがある。また、同一車体でもエンジン21、可変ポンプ22、サーボ弁26の性能の経年変化により「ポンプ吸収トルク」が変化する。この場合にも、「ポンプ吸収トルク」のデータを選択スイッチ51、変更完了釦48等により変更し、所望する「ポンプ吸収トルク」が得られるデータを選択して信号ケーブル73を介してコントローラ24に設定することにより車体に搭載するエンジン21、可変ポンプ22、サーボ弁26の性能のばらつき及び経年変化を補正することができ、常に所定の力強さを保持できるので異なる車体でも同じ運転感覚で運転できる。
【0024】
本実施形態によれば、制御パラメータ毎に記憶データが複数個揃っているので、制御パラメータの運転状態を監視しながら所定の運転状態が得られる記憶データを容易に即座に選択して設定できる。また、運転データ変更手段は、制御パラメータ毎に予め記憶した記憶データを変更できる。これにより、制御パラメータの運転状態を予測しながら予め記憶データを揃えておくことができるので、運転状態が異常の場合に記憶データを容易に即座に選択して運転データとして設定できる。これらにより、常に同一の運転感覚の作業機械が得られる。
また、運転データは記憶した複数の記憶データの中から選択されるので、正常値から大きく逸脱した値の運転データを誤入力する虞がない。
さらに、複数の油圧ショベル11が作業する現場において、各油圧ショベル11の性能が経年変化等により異なる場合、上記の「アイドリング回転速度」、「走行速度」、「ポンプ吸収トルク」等の制御パラメータの運転データを変更して設定し直すことで各油圧ショベル11の性能をそろえることができるので、複数台で共同作業する現場においても所定の作業能率が容易に得られる。
【0025】
なお、本実施形態においては、制御パラメータとして、「アイドリング回転速度」、「走行速度」、「ポンプ吸収トルク」を例として説明したが、これに拘束されることなく、上部旋回体13の旋回速度、ブーム14又はアーム16の作業機速度等を制御パラメータとして付加してもよい。
また、本実施形態においては、選択スイッチ51でスクロールして記憶データを選択し、選択した記憶データを、エンタ釦52を操作することにより運転データとして設定するとしている。しかしながら、選択スイッチ51でスクロールして記憶データを検索して選択する手間を省き、直接運転データを設定してもよい。即ち、運転データを変更したい制御パラメータを表示部49に表示し、テンキー50で所望する数値を入力後、変更完了釦48を所定時間内に例えば2回操作すれば入力した数値が直接運転データとして即座に設定されるようにしてもよい。1回だけ操作すると入力した数値が記憶されるだけであるので、直接運転データとして設定するために所定時間内に例えば2回操作するものとする。これにより、変更する運転データが少ない場合には素早く変更でき、迅速に同一の運転感覚の作業機械が得られる。
また、本実施形態においては、作業機械として油圧ショベル11を例にして説明したが、本発明をブルドーザ、ホイールローダ等の他の建設機械、又はフォークリフト等の産業車両に適用しても同様な効果を発揮することは言うまでもない。
【0026】
以上、本発明によれば、走行速度及びアイドリング回転速度等の制御パラメータを、設定した運転データに基づいて制御する作業機械の制御装置において、運転データを変更する運転データ変更手段を備えている。
例えばエンジン、可変ポンプ、サーボバルブ26等の搭載機器の性能にばらつきがある場合には、「アイドリング回転速度」、「ポンプ吸収トルク」等の制御パラメータの運転データをエンジン、可変ポンプ、サーボバルブ26等の所定の性能を発揮する運転データに変更できる。そして、ガバナ制御手段、サーボバルブ等に入力するガバナ指令値、サーボバルブ指令値等は所定の機器性能を発揮する指令値になるので、搭載機器は常に所定の性能を発揮することができる。また、搭載機器の経年変化による性能の変化がある場合でも、制御パラメータの運転データを変更できるので、搭載機器は常に所定の性能を発揮することができる。
これにより、異なる車体でも制御パラメータの運転データを変更することで各油圧ショベルの性能をそろえることができるので同じ運転感覚で運転できると共に、複数台の共同作業においても所定の作業能率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の制御装置に係わるブロック図である。
【図2】モニタの説明図である。
【図3】アイドリング回転速度のデータ表示の説明図である。
【図4】走行速度のデータ表示の説明図である。
【図5】ポンプ吸収トルクのデータ表示の説明図である。
【符号の説明】
11…油圧ショベル、12…走行装置、12a,12b…左右走行モータ、13…上部旋回体、13a…旋回モータ、14…ブーム、15…ブームシリンダ、16…アーム、17…バケット、18…アームシリンダ、19…バケットシリンダ、20…油圧アクチュエータ、21…エンジン、22…可変ポンプ、23…流量制御弁、24…コントローラ、25…電気油圧制御弁、26…サーボバルブ、27…ガバナ制御手段、28a,28b…作業機レバー、29a,29b…作業機レバー操作量検出器、30a,30b…走行レバー、31a,31b…走行レバー操作量検出器、32…エンジン回転速度検出器、33…油圧検出器、34…スタータスイッチ、35…燃料ダイアル、36…モニタ、37…時計、38…サービスメータ、39…クーラント温度ゲージ、40…燃料レベルゲージ、39r,40r,41r,42r,43r,44r,45r…コーションランプ、46…運転データ変更手段、47…パラメータ表示釦、48…変更完了釦、49…表示部、50…テンキー、51…選択スイッチ、52…エンタ釦、72…制御装置、73…信号ケーブル、Cr…流量指令値、Cs…サーボバルブ指令値、Cg…ガバナ指令値、Ne…エンジン回転速度、Ce…エンジン信号、Cf…燃料信号、Mw…作業機レバー操作量、Mr…走行レバー操作量、Lo…低速度、M…中速度、H…高速度、Pm…エンジン最大出力点、T…トルクカーブ、Tm…エンジン出力トルク、Pp…ポンプ吐出圧、Qp…ポンプ吐出流量、Cbm…馬力一定曲線、B…出力カーブ、Bm…エンジン最大出力馬力、Cn…ネットワーク信号。
Claims (4)
- 予め設定した運転データに基づいて走行速度及びアイドリング回転速度の制御パラメータを制御する作業機械の制御装置において、
前記作業機械は、油圧ショベルであって、
油圧ポンプからの吐出油によって前記作業機械の作業機に備えられたアクチュエータが作動し、
前記運動データは、前記作業機械に備えられたコントローラに設定され、
前記制御パラメータの種類あるいは前記運動データの設定値を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された前記制御パラメータあるいは前記運転データを選択する選択手段と、
運転データを変更する運転データ変更手段とが、
モニタに備えられ、
前記表示手段に表示される制御パラメータのうち、ポンプ吸収トルクが選択されると、すでに設定されているオフセット値を選択可能に前記表示手段に表示し、
前記モニタと前記コントローラとは、電気的に接続されていることを特徴とする作業機械の制御装置。 - 請求項1記載の作業機械の制御装置において、
前記運転データ変更手段は、制御パラメータ毎に予め記憶した複数の記憶データの中から選択したデータを運転データとして設定し変更するようにしたことを特徴とする作業機械の制御装置。 - 請求項2記載の作業機械の制御装置において、
前記運転データ変更手段は、前記複数の記憶データを変更可能としたことを特徴とする作業機械の制御装置。 - 請求項1記載の作業機械の制御装置において、
前記モニタには、数値入力手段が備えられ、
前記数値入力手段の入力に応じて、前記運動データが設定あるいは変更されることを特徴とする作業機械の制御装置。
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JPH0969002A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Tadano Ltd | 作業機の操作装置 |
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