JP4755959B2 - Construction machine operation system controller - Google Patents
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Description
本発明は、建設機械の操作系制御装置に係わり、詳しくは、操作装置からの電気操作信号に応じて電磁比例弁の電流指令値を演算し、この電流指令値に対応するデューティ比を演算してパルス信号を生成し、このパルス信号に基づき電磁比例弁に電圧を印加する建設機械の操作系制御装置に関する。 The present invention relates to an operation system control device for a construction machine, and more specifically, calculates a current command value of an electromagnetic proportional valve in accordance with an electric operation signal from the operation device, and calculates a duty ratio corresponding to the current command value. The present invention relates to an operation system control device for a construction machine that generates a pulse signal and applies a voltage to an electromagnetic proportional valve based on the pulse signal.
油圧ショベルやホイールローダ等の建設機械は、一般に、エンジン等の原動機と、この原動機によって駆動する少なくとも1つの油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する複数の油圧アクチュエータ(例えば作業機用油圧シリンダや走行用油圧モータ等)と、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の油圧パイロット式のコントロールバルブと、操作レバー等の操作手段を備えた操作装置とを備えている。 Construction machines such as a hydraulic excavator and a wheel loader generally include a prime mover such as an engine, at least one hydraulic pump driven by the prime mover, and a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump (for example, work Machine hydraulic cylinders, traveling hydraulic motors, etc.), multiple hydraulic pilot control valves that control the flow of pressure oil from the hydraulic pump to multiple hydraulic actuators, and operation means such as operating levers Device.
操作装置は、大別して油圧パイロット方式と電気操作方式とがある。油圧パイロット方式は、操作手段の操作量に応じて、油圧源(例えばパイロットポンプ)からの元圧を減圧弁で減圧したパイロット圧を生成し、このパイロット圧をコントロールバルブに出力するものである。一方、電気操作方式は、操作手段の操作量をポテンショメータ等で検出し電気操作信号に置き換えて制御装置に出力するものである。制御装置は、この操作装置からの電気操作信号に基づき、各コントロールバルブに設けられた一対の電磁比例弁を制御し、電磁比例弁の駆動によって制御したパイロット圧をコントロールバルブへ出力する。 The operation devices are roughly classified into a hydraulic pilot method and an electric operation method. In the hydraulic pilot system, a pilot pressure is generated by reducing the original pressure from a hydraulic source (for example, a pilot pump) by a pressure reducing valve according to the operation amount of the operating means, and this pilot pressure is output to the control valve. On the other hand, in the electric operation method, the operation amount of the operation means is detected by a potentiometer or the like, replaced with an electric operation signal, and output to the control device. The control device controls a pair of electromagnetic proportional valves provided in each control valve based on an electric operation signal from the operation device, and outputs a pilot pressure controlled by driving the electromagnetic proportional valve to the control valve.
このような制御装置の一つとして、部品点数の削減によるコスト低減を目的とし、パルス幅変調制御(PWM制御)方式を採用したものが知られている。パルス幅変調制御方式は、操作装置からの電気操作信号に応じて電磁比例弁の電流指令値を演算し、この電流指令値に対応するデューティ比を演算してパルス信号(パルス幅変調信号)を生成し、このパルス信号に基づき電磁比例弁に電圧を印加する。すなわち、電磁比例弁の平均電流値が電流指令値となるように、電磁比例弁をON−OFF制御するものである。 As one of such control devices, there has been known one adopting a pulse width modulation control (PWM control) system for the purpose of cost reduction by reducing the number of parts. In the pulse width modulation control method, the current command value of the electromagnetic proportional valve is calculated according to the electric operation signal from the operating device, the duty ratio corresponding to this current command value is calculated, and the pulse signal (pulse width modulation signal) is calculated. A voltage is applied to the electromagnetic proportional valve based on this pulse signal. That is, the electromagnetic proportional valve is ON / OFF controlled so that the average current value of the electromagnetic proportional valve becomes the current command value.
ところで、電磁比例弁は油温の影響により温度変化し、電磁比例弁のコイル抵抗値が変化する。そのため、パルス信号のデューティ比が同じ(言い換えれば、電磁比例弁の電流指令値が同じ)であっても、電磁比例弁の励磁電流が変動し、所望の制御量が得られない。そこでこれに対応するため、従来、電磁比例弁の励磁電流をパルス信号に同期して積分する積分回路と、この積分回路の積分値とパルス信号のデューティ比とからデューティ比変換係数の補正値を演算し、このデューティ比変換係数の補正値を用いてデューティ比を演算するコントローラとを備えた構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この従来技術では、例えばパルス信号の1周期おきに電磁比例弁の励磁電流をフィードバックして、デューティ比変換係数を補正するようになっている。 By the way, the temperature of the electromagnetic proportional valve changes due to the influence of oil temperature, and the coil resistance value of the electromagnetic proportional valve changes. For this reason, even if the duty ratio of the pulse signal is the same (in other words, the current command value of the electromagnetic proportional valve is the same), the exciting current of the electromagnetic proportional valve varies, and a desired control amount cannot be obtained. Therefore, in order to cope with this, conventionally, an integration circuit that integrates the excitation current of the electromagnetic proportional valve in synchronization with the pulse signal, and the correction value of the duty ratio conversion coefficient from the integration value of this integration circuit and the duty ratio of the pulse signal are obtained. A configuration is disclosed that includes a controller that calculates and calculates a duty ratio using a correction value of the duty ratio conversion coefficient (see, for example, Patent Document 1). In this prior art, for example, the excitation current of the electromagnetic proportional valve is fed back every other period of the pulse signal to correct the duty ratio conversion coefficient.
しかしながら、上記従来技術には以下のような改善の余地があった。
上記従来技術においては、例えばパルス信号の1周期おきに電磁比例弁の励磁電流をフィードバックして、デューティ比変換係数を補正するようになっている。ところが、例えば操作レバー等の操作手段が大きく操作された場合(例えば図7に示すように、デューティ比0%からデューティ比70%のパルス信号に切換えられた場合)、電磁比例弁は、対応する所定の電流値に励磁するまで若干時間を要する。そのため、上記従来技術では、励磁途中の電流をフィードバックしてデューティ比変換係数を補正してしまう場合があり、制御の安定性の点で改善の余地があった。
However, the above prior art has room for improvement as follows.
In the above prior art, for example, the duty ratio conversion coefficient is corrected by feeding back the exciting current of the electromagnetic proportional valve every other period of the pulse signal. However, for example, when the operation means such as the operation lever is greatly operated (for example, when the pulse signal is switched from the
本発明は、上記事柄に基づいてなされたものであり、その目的は、制御の安定性を向上させることができる建設機械の操作系制御装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the above-described matters, and an object thereof is to provide an operation system control device for a construction machine that can improve the stability of control.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、原動機によって駆動する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、前記コントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁比例弁と、操作手段の操作量に応じた電気操作信号を出力する操作装置と、前記操作装置からの電気操作信号に応じて前記電磁比例弁の電流指令値を演算し、この電流指令値に応じてデューティ比を演算してパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段からのパルス信号に基づき前記電磁比例弁に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電磁比例弁の励磁電流を前記パルス信号に同期して検出する検出手段と、前記検出手段で検出した前記電磁比例弁の励磁電流及びこの励磁電流と対応する前記パルス信号のデューティ比に基づき、デューティ比変換係数の補正値を演算する補正演算手段とを備えた建設機械の操作系制御装置において、前記パルス信号生成手段は、前記操作手段が最大操作位置に予め設定された所定時間保持された場合に前記補正演算手段で演算したデューティ比変換係数の補正値を用い、デューティ比を演算する。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic pump driven by a prime mover, a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator. A hydraulic pilot control valve that controls the flow of the engine, an electromagnetic proportional valve that controls the pilot pressure to the control valve, an operation device that outputs an electric operation signal according to the operation amount of the operation means, and the operation device A pulse signal generating means for calculating a current command value of the electromagnetic proportional valve in accordance with the electrical operation signal of the motor and generating a pulse signal by calculating a duty ratio in accordance with the current command value; and from the pulse signal generating means A voltage applying means for applying a voltage to the electromagnetic proportional valve based on a pulse signal; and an excitation current of the electromagnetic proportional valve is the same as the pulse signal. Detecting means for detecting the duty ratio conversion coefficient based on the excitation current of the electromagnetic proportional valve detected by the detecting means and the duty ratio of the pulse signal corresponding to the excitation current. In the operation system control device for a construction machine, the duty signal conversion unit calculates the duty ratio conversion coefficient calculated by the correction calculation unit when the operation unit is held at the maximum operation position for a predetermined time. The duty ratio is calculated using the correction value.
(2)上記目的を達成するために、また本発明は、原動機によって駆動する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、前記コントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁比例弁と、操作手段の操作量に応じた電気操作信号を出力する操作装置と、前記操作装置からの電気操作信号に応じて前記電磁比例弁の電流指令値を演算し、この電流指令値に応じてデューティ比を演算してパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段からのパルス信号に基づき前記電磁比例弁に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電磁比例弁の励磁電流を前記パルス信号に同期して検出する検出手段と、前記検出手段で検出した前記電磁比例弁の励磁電流及びこの励磁電流と対応する前記パルス信号のデューティ比に基づき、デューティ比変換係数の補正値を演算する補正演算手段とを備えた建設機械の操作系制御装置において、前記パルス信号生成手段は、前記操作装置の最大操作位置に対応する前記電磁比例弁の電流指令値が予め設定された所定時間維持された場合に前記補正演算手段で演算したデューティ比変換係数の補正値を用い、デューティ比を演算する。 ( 2 ) In order to achieve the above object, the present invention also provides a hydraulic pump driven by a prime mover, a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a pressure from the hydraulic pump to the hydraulic actuator. Hydraulic pilot-type control valve that controls the flow of oil, an electromagnetic proportional valve that controls the pilot pressure to the control valve, an operation device that outputs an electric operation signal according to the operation amount of the operation means, and the operation device A pulse signal generating means for calculating a current command value of the electromagnetic proportional valve in accordance with an electric operation signal from the signal, and calculating a duty ratio in accordance with the current command value to generate a pulse signal; and Voltage applying means for applying a voltage to the electromagnetic proportional valve based on the pulse signal of And a correction means for calculating a correction value of the duty ratio conversion coefficient based on the excitation current of the electromagnetic proportional valve detected by the detection means and the duty ratio of the pulse signal corresponding to the excitation current. In the operation system control device for a construction machine including the calculation means, the pulse signal generation means maintains the current command value of the electromagnetic proportional valve corresponding to the maximum operation position of the operation device for a predetermined time. In this case, the duty ratio is calculated using the correction value of the duty ratio conversion coefficient calculated by the correction calculation means.
本発明によれば、電磁比例弁の励磁電流の応答遅れの影響を排除したデューティ比変換係数の補正値を用いることができ、制御の安定性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to use the correction value of the duty ratio conversion coefficient that eliminates the influence of the response delay of the excitation current of the electromagnetic proportional valve, and it is possible to improve the stability of control.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の適用対象の一例であるホイールローダの全体構造を表す側面図である。なお、以降、ホイールローダが図1に示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側(図1中左側)、後側(図1中右側)、左側(図1中紙面に向かって手前側)、右側(図1中紙面に向かって奥側)を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing the overall structure of a wheel loader that is an example of an application target of the present invention. Hereinafter, when the driver is seated in the driver's seat with the wheel loader shown in FIG. 1, the front side (left side in FIG. 1), rear side (right side in FIG. 1), left side (paper surface in FIG. 1). The front side) and the right side (back side toward the paper surface in FIG. 1) are simply referred to as front side, rear side, left side, and right side.
この図1において、ホイールローダ1は、左右の前輪2L,2R(但し図1中2Lのみ図示)を有する車体前部3と、左右の後輪4L,4R(但し図1中4Lのみ図示)を有する車体後部5と、車体前部3及び車体後部5を互いに水平方向に回動可能に連結する回動機構6と、車体前部3に上下方向に回動可能に設けた作業機(フロント装置)7と、車体後部5に設けた運転室8とを備えている。
In FIG. 1, a
また、ホイールローダ1は、前輪2L,2R及び後輪4L,4Rを回転駆動するための走行用油圧モータ9(後述の図2参照)と、車体前部3と車体後部5との間に設けた左右一対のステアリング用油圧シリンダ10L,10R(後述の図2参照)とを備えている。そして、例えば左側のステアリング用油圧シリンダ10Lが縮短し、右側のステアリング用油圧シリンダ10Rが伸長すると、回動機構6を介し車体前部3及び車体後部5が左側に屈曲する(左側へのステアリング)。また、例えば左側のステアリング用油圧シリンダ10Lが伸長し、右側のステアリング用油圧シリンダ10Rが縮短すると、回動機構6を介し車体前部3及び車体後部5が右側に屈曲するようになっている(右側へのステアリング)。
The
作業機8は、車体前部3に回動可能に結合され、互いに連結された左右のリフトアーム11L,11R(但し図1中11Lのみ図示)と、これらリフトアーム11L,11Rの先端に回動可能に結合され、開口部が前方側へ向けられたバケット12と、左右一対のアーム用油圧シリンダ13L,13R(但し図1中13Lのみ図示)と、バケット用油圧シリンダ14とを備えている。そして、アーム用油圧シリンダ13L,13Rの伸縮駆動に応じて、リフトアーム11L,11Rが俯仰動作するようになっている。また、バケット用油圧シリンダ14の伸縮駆動に応じて、ベルクランク15等のリンク機構を介しバケット12の傾斜角度が変化するようになっている。
The work implement 8 is rotatably coupled to the vehicle
運転室9には、運転席16と、前後進操作レバー17(後述の図2参照)、アクセルペダル18(後述の図2参照)、ブレーキペダル(図示せず)、ステアリングハンドル19、アーム用操作レバー20(後述の図2参照)、及びバケット用操作レバー21(後述の図2参照)等の操作手段とが設けられている。
The driver's cab 9 has a driver's
図2は、上記ホイールローダ1に備えられた油圧駆動装置の要部構成を、本発明の操作系制御装置の一実施形態とともに表す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the main part of the hydraulic drive device provided in the
この図2において、図示しないエンジン(原動機)によって駆動する油圧ポンプ22と、この油圧ポンプ22から吐出された圧油により駆動する上記アーム用油圧シリンダ13L,13R、バケット用油圧シリンダ14、ステアリング用油圧シリンダ10L,10R、及び走行用油圧モータ9と、油圧ポンプ22からそれらアーム用油圧シリンダ13L,13R、バケット用油圧シリンダ14、ステアリング用油圧シリンダ10L,10R、及び走行用油圧モータ9への圧油の流れをそれぞれ制御する油圧パイロット式のアーム用コントロールバルブ23、バケット用コントロールバルブ24、ステアリング用コントロールバルブ25、及び走行用コントロールバルブ26と、上記アーム用操作レバー20を備えた操作装置27と、上記バケット用操作レバー21を備えた操作装置28と、上記ステアリングハンドル19を備えた操作装置29と、上記アクセルペダル18を備えた操作装置30と、上記前後進操作レバー17を備えた操作装置31と、コントローラ32とが設けられている。
In FIG. 2, a
操作装置27は、中立位置より一方側又は反対側に回動操作可能なアーム用操作レバー20と、アーム用操作レバー20の変位を検出する変位検出器(図示せず)とを備えており、アーム用操作レバー20の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号(電圧信号)をコントローラ32に出力するようになっている。
The
操作装置28は、中立位置より一方側又はその反対側に回動操作可能なバケット用操作レバー21と、バケット用操作レバー21の変位を検出する変位検出器(図示せず)とを備えており、バケット用操作レバー21の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号(電圧信号)をコントローラ32に出力するようになっている。
The
操作装置29は、中立位置より左方向又は右方向に回転操作可能なステアリングハンドル19と、ステアリングハンドル19の変位を検出する変位検出器(図示せず)とを備えており、ステアリングハンドル19の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号(電圧信号)をコントローラ32に出力するようになっている。
The
操作装置30は、中立位置より下方側に踏込み操作可能なアクセルペダル18と、アクセルペダル18の変位を検出する変位検出器(図示せず)とを備えており、アクセルペダル18の操作量に応じた電気操作信号(電圧信号)をコントローラ32に出力するようになっている。また、操作装置31は、前側又は後側に切替え操作可能な前後進操作レバー17を備えており、前後進操作レバー17の操作に応じた切替信号をコントローラ32に出力するようになっている。
The
図3は、上記コントローラ32の機能構成を表すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
この図3及び前述の図2において、コントローラ32は、まず第1の機能(パルス幅変調制御)として、操作装置27〜31からの電気操作信号(具体的には、上記アーム用操作レバー20、バケット用操作レバー21、ステアリングハンドル19、及びアクセルペダル18の操作量等)に応じて電磁比例弁33A,33B〜36A〜36Bの電流指令値をそれぞれ演算し、これら電流指令値に対応するデューティ比をそれぞれ演算してパルス信号(パルス幅変調信号)を生成するようになっている。そして、電磁弁駆動回路37A,37B〜40A〜40Bは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁33A,33B〜36A〜36Bに一定電圧をそれぞれ印加する。すなわち、電磁比例弁33A,33B〜36A〜36Bの平均電流値が電流指令値となるように、電磁比例弁33A,33B〜36A〜36BをON−OFF制御するようになっている。以下、詳細を説明する。
In FIG. 3 and FIG. 2 described above, the
(1)リフトアーム11L,11R
コントローラ32は、操作装置27から入力した電圧値をAD変換器41でデジタル値に変換する。そして、例えばアーム用操作レバー20が中立位置から一方側に操作され、リフトアーム11L,11Rの上げ動作が指示された場合、アーム上げ用電流指令演算部42Aは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、アーム用操作レバー20の操作量)に対し電磁比例弁33Aの電流指令値Iref1を演算する。デューティ比変換部43Aは、下記式(1)を用いて電流指令値Iref1に対するデューティ比D1を演算し、このデューティ比D1のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路37Aに出力するようになっている。
(1) Lift arms 11L, 11R
The
Di=Irefi/Gi・・・(1)
Di:デューティ比(i=1,2,…,8)
Irefi:電流指令値(i=1,2,…,8)
Gi:変換係数(i=1,2,…,8)
電磁弁駆動回路37Aは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁33Aのソレノイド33Aaに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁33Aは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44(油圧源)からの元圧を減圧して生成したパイロット圧をアーム用コントロールバルブ23のパイロット操作部へ出力する。これにより、アーム用コントロールバルブ23が図2中左側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油がアーム用油圧シリンダ13L,13Rのボトム側に供給されてアーム用油圧シリンダ13L,13Rが伸長する。その結果、アーム用操作レバー20の操作量に応じた速度で、リフトアーム11L,11Rが上げ動作するようになっている。
Di = Irefi / Gi (1)
Di: Duty ratio (i = 1, 2,..., 8)
Irefi: current command value (i = 1, 2,..., 8)
Gi: Conversion coefficient (i = 1, 2,..., 8)
The electromagnetic
一方、例えばアーム用操作レバー20が中立位置から反対側に操作され、リフトアーム11L,11Rの下げ動作が指示された場合、アーム下げ用電流指令演算部42Bは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、アーム用操作レバー20の操作量)に対し電磁比例弁33Bの電流指令値Iref2を演算する。デューティ比変換部43Bは、上記式(1)を用いて電流指令値Iref2に対するデューティ比D2を演算し、このデューティ比D2のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路37Bに出力するようになっている。
On the other hand, for example, when the
電磁弁駆動回路37Bは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁33Bのソレノイド33Baに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁33Bは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44からの元圧を減圧して生成したパイロット圧をアーム用コントロールバルブ23のパイロット操作部へ出力する。これにより、アーム用コントロールバルブ23が図2中右側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油がアーム用油圧シリンダ13L,13Rのロッド側に供給されてアーム用油圧シリンダ13L,13Rが縮短する。その結果、アーム用操作レバー20の操作量に応じた速度で、リフトアーム11L,11Rが下げ動作するようになっている。
The electromagnetic valve drive circuit 37B applies a voltage to the solenoid 33Ba of the electromagnetic proportional valve 33B based on the pulse signal from the
(2)バケット
コントローラ32は、操作装置28から入力した電圧値をAD変換器45でデジタル値に変換する。そして、例えばバケット用操作レバー21が中立位置から一方側に操作され、バケット12のチルト動作が指示された場合、バケットチルト用電流指令演算部46Aは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、バケット用操作レバー21の操作量)に対し電磁比例弁34Aの電流指令値Iref3を演算する。デューティ比変換部47Aは、上記式(1)を用いて電流指令値Iref3に対するデューティ比D3を演算し、このデューティ比D3のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路38Aに出力するようになっている。
(2) The
電磁弁駆動回路38Aは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁34Aのソレノイド34Aaに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁34Aは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44からの元圧を減圧して生成したパイロット圧をバケット用コントロールバルブ24のパイロット操作部へ出力する。これにより、バケット用コントロールバルブ24が図2中左側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油がバケット用油圧シリンダ14のボトム側に供給されてバケット用油圧シリンダ14が伸長する。その結果、バケット用操作レバー21の操作量に応じた速度で、バケット12がチルト動作するようになっている。
The electromagnetic
一方、例えばバケット用操作レバー21が中立位置から反対側に操作され、バケット12のダンプ動作が指示された場合、バケットダンプ用電流指令演算部46Bは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、バケット用操作レバー21の操作量)に対し電磁比例弁34Bの電流指令値Iref4を演算する。デューティ比変換部47Bは、上記式(1)を用いて電流指令値Iref4に対するデューティ比D4を演算し、このデューティ比D4のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路38Bに出力するようになっている。
On the other hand, for example, when the
電磁弁駆動回路38Bは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁34Bのソレノイド34Baに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁34Bは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44からの元圧を減圧して生成したパイロット圧をバケット用コントロールバルブ24のパイロット操作部へ出力する。これにより、バケット用コントロールバルブ24が図2中右側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油がバケット用油圧シリンダ14のロッド側に供給されてアーム用油圧シリンダ14が縮短する。その結果、バケット用操作レバー21の操作量に応じた速度で、バケット12がダンプ動作するようになっている。
The electromagnetic
(3)ステアリング
コントローラ32は、操作装置29から入力した電圧値をAD変換器48でデジタル値に変換する。そして、例えばステアリングハンドル19が中立位置から左方向に操作され、左側へのステアリング動作が指示された場合、左ステアリング用電流指令演算部49Aは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、ステアリングハンドル19の操作量)に対し電磁比例弁35Aの電流指令値Iref5を演算する。デューティ比変換部50Aは、上記式(1)を用いて電流指令値Iref5に対するデューティ比D5を演算し、このデューティ比D5のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路39Aに出力するようになっている。
(3) The
電磁弁駆動回路39Aは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁35Aのソレノイド35Aaに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁35Aは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44からの元圧を減圧して生成したパイロット圧をステアリング用コントロールバルブ25のパイロット操作部へ出力する。これにより、ステアリング用コントロールバルブ25が図2中左側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油が左側ステアリング用油圧シリンダ10Lのロッド側に供給されて左側ステアリング用油圧シリンダ14が縮短し、油圧ポンプ22からの圧油が右側ステアリング用油圧シリンダ10Rのボトム側に供給されて右側ステアリング用油圧シリンダ10Rが伸長する。その結果、ステアリングハンドル19の操作量に応じた速度で、左側へステアリング動作するようになっている。
The electromagnetic
一方、例えばステアリングハンドル19が中立位置から右方向に操作され、右側へのステアリング動作が指示された場合、右ステアリング用電流指令演算部49Bは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、ステアリングハンドル19の操作量)に対し電磁比例弁35Bの電流指令値Iref6を演算する。デューティ比変換部50Bは、上記式(1)を用いて電流指令値Iref6に対するデューティ比D6を演算し、このデューティ比D6のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路39Bに出力するようになっている。
On the other hand, for example, when the steering handle 19 is operated to the right from the neutral position and a steering operation to the right is instructed, the right steering current
電磁弁駆動回路39Bは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁35Bのソレノイド35Baに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁35Bは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44からの元圧を減圧して生成したパイロット圧をステアリング用コントロールバルブ25のパイロット操作部へ出力する。これにより、ステアリング用コントロールバルブ25が図2中右側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油が左側ステアリング用油圧シリンダ10Lのボトム側に供給されて左側ステアリング用油圧シリンダ14が伸長し、油圧ポンプ22からの圧油が右側ステアリング用油圧シリンダ10Rのロッド側に供給されて右側ステアリング用油圧シリンダ10Rが縮短する。その結果、ステアリングハンドル19の操作量に応じた速度で、右側へステアリング動作するようになっている。
The electromagnetic valve drive circuit 39B applies a voltage to the solenoid 35Ba of the electromagnetic proportional valve 35B based on the pulse signal from the
(4)走行
コントローラ32は、操作装置30から入力した電圧値をAD変換器51でデジタル値に変換するとともに、操作装置31からの切替信号を入力する。そして、例えば前後進操作レバー17が前側に切替えられた状態で、アクセルペダル18が踏込まれた場合、前進用電流指令演算部52Aは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、アクセルペダル18の操作量)に対し電磁比例弁36Aの電流指令値Iref7を演算する。デューティ比変換部53Aは、上記式(1)を用いて電流指令値Iref7に対するデューティ比D7を演算し、このデューティ比D7のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路40Aに出力するようになっている。
(4) The traveling
電磁弁駆動回路40Aは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁36Aのソレノイド36Aaに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁36Aは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44からの元圧を減圧して生成したパイロット圧を走行用コントロールバルブ26のパイロット操作部へ出力する。これにより、走行用コントロールバルブ26が図2中左側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油が走行用油圧モータに供給され、走行用油圧モータを一方向に回転させる。その結果、アクセルペダル18の操作量に応じた速度で、前進するようになっている。
The electromagnetic
一方、例えば前後進操作レバー17が後側に切替えられた状態で、アクセルペダル18が踏込まれた場合、後進用電流指令演算部52Bは、予め記憶された演算テーブル(詳細は後述)に基づき、デジタル値(言い換えれば、アクセルペダル18の操作量)に対し電磁比例弁36Bの電流指令値Iref8を演算する。デューティ比変換部53Bは、上記式(1)を用いて電流指令値Iref8に対するデューティ比D8を演算し、このデューティ比D8のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路40Bに出力するようになっている。
On the other hand, for example, when the
電磁弁駆動回路40Bは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁36Bのソレノイド36Baに電圧を印加するようになっている。これにより、電磁比例弁36Bは、図2中上側の連通位置に切換えられ、パイロットポンプ44からの元圧を減圧して生成したパイロット圧を走行用コントロールバルブ26のパイロット操作部へ出力する。これにより、走行用コントロールバルブ26が図2中右側の連通位置に切換えられ、油圧ポンプ22からの圧油が走行用油圧モータに供給され、走行用油圧モータを反対方向に回転させる。その結果、アクセルペダル18の操作量に応じた速度で、後進するようになっている。
The electromagnetic valve drive circuit 40B applies a voltage to the solenoid 36Ba of the electromagnetic proportional valve 36B based on the pulse signal from the
上述した電磁比例弁33A,33B〜36A,36Bのソレノイド33Aa,33Ba〜36Aa,36Baにはそれぞれ抵抗54が直列接続されており、電磁比例弁33A,33B〜36A,36Bの励磁電流が電圧信号として検出され、コントローラ32に出力されるようになっている。なお、抵抗54は、図3中電磁弁駆動回路37A,37B〜40A,40Bと別体として便宜上図示しているが、実際にはそれぞれ組込まれているものとする。
コントローラ32は、第2の機能(デューティ比変換係数の補正演算制御)として、電磁弁駆動回路37A,37B〜40A,40Bから入力した電磁比例弁33A,33B〜36A,36Bの励磁電流のうちの1つを順次選択するマルチプレクサ55と、このマルチプレクサ55で選択された電磁比例弁の励磁電流を積分する積分器56と、この積分器56で積分された積分値をデジタル値に変換するAD変換器57と、このAD変換器57からのデジタル値とそれに対応する(同期の)パルス信号のデューティ比Diがデューティ比変換部(43A,43B,47A,47B,50A,50B,53A,53Bのうちのいずれか1つ)から予め入力され、デューティ比変換係数の補正値Gi’を演算する変換係数演算部58と、パルス信号に同期して起動する後述のプログラムに従い、これらマルチプレクサ55、積分器56、AD変換器57、及び変換係数演算部58を制御する補正演算制御部59とを備えている。
The
図4は、上記コントローラ32の補正演算制御部59によるデューティ比変換係数の補正演算機能の制御処理(プログラム)内容を表すフローチャートである。なお、例えばマルチプレクサ55が電磁比例弁33Aの励磁電流を最初に選択するように指令している場合(すなわち、i=1)を例にとって説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing the control processing (program) contents of the duty ratio conversion coefficient correction calculation function by the correction
図4において、まずパルス信号の1周期目にプログラムが起動すると、ステップ100では、フラグN=0であるかどうかを判定する。最初はフラグN=0に設定されているから、ステップ100の判定が満たされて、ステップ110に移る。ステップ110では、フラグN=1とし、ステップ120に進んで、積分器56に積分開始を指令し、その後、プログラムが終了する。
In FIG. 4, first, when the program is started in the first cycle of the pulse signal, it is determined in
次にパルス信号の2周期目にプログラムを起動すると、フラグN=1となっているから、ステップ100の判定が満たされず、ステップ130に移る。ステップ130では、フラグN=0とし、ステップ140に進んで、積分器56に積分値のホールドを指令する。これにより、積分器56は、パルス信号の1周期目における電磁比例弁33Aの励磁電流の積分値をホールドすることになる。その後、ステップ150に進んで、AD変換器57に積分値のデジタル変換を指令し、ステップ160に進んで、変換係数演算部58にデューティ比変換係数の補正値G1’の演算を指令する。
Next, when the program is started in the second cycle of the pulse signal, since the flag N = 1, the determination in
変換係数演算部57は、AD変換器57から入力した電磁比例弁33Aの励磁電流の積分値Is1をパルス信号の周期Tで除し、パルス信号の1周期目における電磁比例弁33Aの励磁電流値(平均値)を算出する。そして、この電磁比例弁33Aの励磁電流値とデューティ比変換部43Aから予め入力した対応するパルス信号のデューティ比D1に基づき、デューティ比変換係数の補正値G1’を演算する(式(2)参照)。この演算したデューティ比変換係数の補正値G1’が対応するデューティ変換部43Aに出力され、メモリ等に一次記憶される。
The conversion
Gi’=(Isi/T)/Di・・・(2)
Gi’:デューティ比変換係数の補正値(i=1,2,…,8)
Isi:電磁比例弁の励磁電流の積分値(i=1,2,…,8)
T:パルス信号の周期
Di:デューティ比(i=1,2,…,8)
その後、ステップ170に進み、積分器56に積分値のリセットを指令し、その後、ステップ180に進んで、次回に選択する例えば電磁比例弁33Bの励磁電流への切替えをマルチプレクサ55に指令し(すなわち、i=i+1=2)、その後、プログラムが終了する。
Gi '= (Isi / T) / Di (2)
Gi ′: Correction value of duty ratio conversion coefficient (i = 1, 2,..., 8)
Isi: integral value of exciting current of solenoid proportional valve (i = 1, 2,..., 8)
T: period of pulse signal Di: duty ratio (i = 1, 2,..., 8)
Thereafter, the process proceeds to step 170, where the integrator 56 is commanded to reset the integral value, and then, the process proceeds to step 180, where the multiplexer 55 is commanded to switch to the excitation current of the electromagnetic proportional valve 33B to be selected next time (ie, I = i + 1 = 2), and then the program ends.
そして、上述したプログラムが繰返されることにより、パルス信号の2周期毎に選択する電磁比例弁の励磁電流が切替えられ、デューティ比変換係数の補正値Gi’(i=1,2,…8)が順次演算されるようになっている。その結果、デューティ比変換部43A,43B,47A,47B,50A,50B,53A,53Bでは、パルス信号の16周期毎にデューティ比変換係数の補正値Gi’がそれぞれ入力され、メモリ等に書換えられ一次記憶されるようになっている。
Then, by repeating the above-described program, the excitation current of the electromagnetic proportional valve selected every two cycles of the pulse signal is switched, and the duty ratio conversion coefficient correction value Gi ′ (i = 1, 2,... 8) is changed. It is calculated sequentially. As a result, duty
ここで本実施形態の最も大きな特徴として、コントローラ32のデューティ変換部43A,43B,47A,47B,50A,50B,53A,53Bは、対応する操作手段(詳細には、アーム用操作レバー20、バケット用操作レバー21、ステアリングハンドル19、又はアクセルペダル18)が最大操作位置に予め設定された所定時間保持された場合に、デューティ比変換係数Giを、メモリ等に一次記憶されたデューティ比変換係数の補正値Gi’で更新するようになっている。
Here, as the greatest feature of the present embodiment, the
図5は、上記デューティ比変換係数の更新機能の制御処理(プログラム)内容を表すフローチャートである。なお、この図5に示すプログラムは、タイマ割込みにより、一定時間毎に起動するようになっている。 FIG. 5 is a flowchart showing the control processing (program) contents of the duty ratio conversion coefficient update function. The program shown in FIG. 5 is started at regular intervals by a timer interrupt.
デューティ比変換部43Aを例にとって説明すると、ステップ200では、ブーム上げ電流指令演算部42Aからの電流指令値Iref1に対し、前回値(詳細には、前回、ブーム上げ電流指令演算部42Aから入力され、メモリ等に一次記憶された電流指令値Iref1)と同じであるかどうか判定する。これにより、アーム用操作レバー20が最大操作位置に保持されたかどうかを判断する。そして、例えば電流指令値Iref1が前回値と異なる場合(すなわち、アーム用操作レバー20の操作位置が変動する場合)は、ステップ200の判定が満たされず、ステップ210に移る。ステップ210では、カウンタ値C=0にリセットし、その後、後述のステップ250に移る。
The duty
一方、例えば電流指令値Iref1が前回値と同じである場合(すなわち、アーム用操作レバー20の操作位置が保持された場合)は、ステップ200の判定が満たされ、ステップ220に移る。ステップ220では、カウンタ値Cに1を加算する。そして、ステップ230に進み、カウンタ値Cが予め設定された所定の規定回数(この所定の規定回数とプログラム起動のタイマ間隔との積が、例えばパルス信号の26〜36周期に相当する)を超えたかどうかを判定する。すなわち、デューティ比変換係数の補正値G1’は16周期毎に演算されメモリ等に一次記憶されているので、アーム用操作レバー20が最大操作位置に所定時間(パルス信号の10〜20周期に相当する)保持された場合にデューティ比変換係数G1’が演算されたものであるかどうかを判断することができる。
On the other hand, for example, when the current command value Iref1 is the same as the previous value (that is, when the operation position of the
例えばカウンタ値Cが所定の規定回数を超えていない場合は、ステップ230の判定が満たされず、後述のステップ250に移る。一方、例えばカウンタ値Cが所定の規定回数を超えている場合は、ステップ240に移る。ステップ240では、デューティ比変換係数Giを、メモリ等に一次記憶されたデューティ比変換係数の補正値Gi’で書換え、その後、ステップ250に移る。
For example, if the counter value C does not exceed a predetermined specified number of times, the determination at step 230 is not satisfied, and the routine goes to step 250 described later. On the other hand, for example, when the counter value C exceeds a predetermined specified number of times, the process proceeds to step 240. In
ステップ250では、上述した式(1)を用いて電流指令値Iref1に対するデューティ比D1を演算し、ステップ260に進み、デューティ比D1のパルス信号を生成して電磁弁駆動回路37Aに出力し、その後、プログラムが終了する。
In step 250, the duty ratio D1 with respect to the current command value Iref1 is calculated using the above-described equation (1), the process proceeds to step 260, a pulse signal having the duty ratio D1 is generated and output to the solenoid
なお、本実施形態では、上記ステップ200において、操作手段(詳細には、アーム用操作レバー20、バケット用操作レバー21、ステアリングハンドル19、又はアクセルペダル18)が最大操作位置に保持されたかどうかを判断することを対象としている。すなわち、電流指令演算部42A,42B,46A,46B,49A,49B,52A,52Bにおける電磁比例弁の電流指令値の演算テーブルは、図6に示すように設定されている。
Incidentally, if in the present embodiment, in step 200, operation unit (specifically, the
図6において、横軸は、操作手段の中立位置からの操作量をとって表し、縦軸は、電磁比例弁の電流指令値をとって表している。操作量が0(中立位置)〜L1の範囲では、電流指令値が最小値I1(≠0)となっている。この電流指令値I1は、電磁比例弁又はコントロールバルブが動作しない電流値であり、油圧アクチュエータの動作に関与しないものとなっている。言い換えれば、操作量が0〜L1の範囲は不感帯である。また、操作量がL1〜L2の範囲では、操作量の増加に従って電流指令値が単調増加し、操作量がL2〜L3(最大操作位置)の範囲では、電流指令値が最大値I2となっている。このように操作手段の最大操作位置において所定の操作量幅で電磁比例弁の電流指令値が一定値I2となるように設定するので、上述の図5中のステップ200の判定を満たす方向に促すようになっている。 In FIG. 6, the horizontal axis represents the operation amount from the neutral position of the operation means, and the vertical axis represents the current command value of the electromagnetic proportional valve. In the range of the manipulated variable from 0 (neutral position) to L1, the current command value is the minimum value I1 (≠ 0). The current command value I1 is a current value at which the electromagnetic proportional valve or the control valve does not operate, and is not involved in the operation of the hydraulic actuator. In other words, the range where the operation amount is 0 to L1 is a dead zone. Further, when the operation amount is in the range of L1 to L2, the current command value monotonously increases as the operation amount increases, and in the range where the operation amount is L2 to L3 (maximum operation position), the current command value becomes the maximum value I2. Yes. The current command value of the electromagnetic proportional valve at a predetermined operation amount range in maximum operating position of the thus operating means is set to be a constant value I 2, the direction that satisfies the determination in step 200 in FIG. 5 of the above To be encouraged.
以上のように構成された本実施形態においては、コントローラ32は、操作手段(アーム用操作レバー20、バケット用操作レバー21、ステアリングハンドル19、又はアクセルペダル18)が最大操作位置に所定時間保持された場合に演算したデューティ比変換係数の補正値Gi’により、デューティ比変換係数Giを更新する。そして、このデューティ比変換係数Gi(=Gi’)を用いてデューティ比Diを演算し、パルス信号を生成して電磁弁駆動回路37A,37B〜40A,40Bに出力する。電磁弁駆動回路37A,37B〜40A,40Bは、コントローラ32からのパルス信号に基づき、電磁比例弁33A,33B〜36A〜36Bの平均電流値が電流指令値となるようにON−OFF制御する。その結果、温度変化の影響による電磁比例弁33A,33B〜36A,36Bの抵抗値変化に対応することができ、所望の制御量を得ることができ、操作手段の操作感を維持することができる。また、操作手段(アーム用操作レバー20、バケット用操作レバー21、ステアリングハンドル19、又はアクセルペダル18)が最大操作位置に所定時間保持された場合に演算したデューティ比変換係数の補正値、すなわち電磁比例弁33A,33B〜36A,36Bの励磁電流の応答遅れの影響を排除したデューティ比の変換係数の補正値を用いるので、制御の安定性を向上させることができる。
In the present embodiment configured as described above, the
また、例えば電磁比例弁33A,33B〜36A〜36Bの励磁電流を補正するための回路を電磁弁駆動回路37A,37B〜40A,40Bにそれぞれ設けるような場合と比べ、部品点数を削減することができ、コスト低減を図ることができる。
Further, for example, the number of parts can be reduced as compared with a case where a circuit for correcting the excitation current of the electromagnetic proportional valves 33A, 33B to 36A to 36B is provided in each of the electromagnetic
9 走行用油圧モータ
10L,10R ステアリング用油圧シリンダ
13L,13R アーム用油圧シリンダ
14 バケット用油圧シリンダ
18 アクセルペダル(操作手段)
19 ステアリングハンドル(操作手段)
20 アーム用操作レバー(操作手段)
21 バケット用操作レバー(操作手段)
22 油圧ポンプ
23 アーム用コントロールバルブ
24 バケット用コントロールバルブ
25 ステアリング用コントロールバルブ
26 走行用コントロールバルブ
27〜31 操作装置
32 制御装置(パルス信号生成手段、検出手段、補正演算手段)
33A,33B〜36A,36B 電磁比例弁
37A,37B〜40A,40B 電磁弁駆動回路(電圧印加手段)
9 Traveling
19 Steering handle (operating means)
20 Arm control lever (operating means)
21 Bucket operation lever (operation means)
22
33A, 33B to 36A, 36B Solenoid
Claims (2)
前記パルス信号生成手段は、前記操作手段が最大操作位置に予め設定された所定時間保持された場合に前記補正演算手段で演算したデューティ比変換係数の補正値を用い、デューティ比を演算することを特徴とする建設機械の操作系制御装置。 A hydraulic pump driven by a prime mover; a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump; a hydraulic pilot control valve that controls a flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator; and the control An electromagnetic proportional valve that controls the pilot pressure to the valve, an operating device that outputs an electric operation signal according to the operation amount of the operating means, and a current command value of the electromagnetic proportional valve according to the electric operation signal from the operating device A pulse signal generating means for calculating a duty ratio according to the current command value to generate a pulse signal, and a voltage application for applying a voltage to the electromagnetic proportional valve based on the pulse signal from the pulse signal generating means Means, detection means for detecting the excitation current of the electromagnetic proportional valve in synchronization with the pulse signal, and detection by the detection means. In above based on the duty ratio of the solenoid proportional valve excitation current and said pulse signal corresponding to the excitation current of the operation system control apparatus for a construction machine and a correction calculating means for calculating a correction value of the duty ratio conversion factor,
The pulse signal generating means calculates a duty ratio using a correction value of the duty ratio conversion coefficient calculated by the correction calculating means when the operating means is held at a maximum operating position for a predetermined time. An operation system control device for a construction machine.
前記パルス信号生成手段は、前記操作装置の最大操作位置に対応する前記電磁比例弁の電流指令値が予め設定された所定時間維持された場合に前記補正演算手段で演算したデューティ比変換係数の補正値を用い、デューティ比を演算することを特徴とする建設機械の操作系制御装置。 A hydraulic pump driven by a prime mover; a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump; a hydraulic pilot control valve that controls a flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator; and the control An electromagnetic proportional valve that controls the pilot pressure to the valve, an operating device that outputs an electric operation signal according to the operation amount of the operating means, and a current command value of the electromagnetic proportional valve according to the electric operation signal from the operating device A pulse signal generating means for calculating a duty ratio according to the current command value to generate a pulse signal, and a voltage application for applying a voltage to the electromagnetic proportional valve based on the pulse signal from the pulse signal generating means Means, detection means for detecting the excitation current of the electromagnetic proportional valve in synchronization with the pulse signal, and detection by the detection means. In above based on the duty ratio of the solenoid proportional valve excitation current and said pulse signal corresponding to the excitation current of the operation system control apparatus for a construction machine and a correction calculating means for calculating a correction value of the duty ratio conversion factor,
The pulse signal generating means corrects the duty ratio conversion coefficient calculated by the correction calculating means when the current command value of the electromagnetic proportional valve corresponding to the maximum operating position of the operating device is maintained for a preset predetermined time. An operation system control device for a construction machine, wherein a duty ratio is calculated using a value.
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