JP5073330B2 - 作業機 - Google Patents
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Description
操作部材を操作すると、その操作量に対応して電磁弁が開閉することで制御弁のパイロット圧が制御され、当該制御弁からSP用アクチュエータに所定の作動油が供給されることで、SP用アタッチメントは動作するようになっている。
さて、作業機においては、SP用アタッチメントとは異なるブームやアームなどの作業装置側の作業機用アタッチメントも作業機用アクチュエータによって動作するようになっており、この作業機用アクチュエータもエンジン回転に連動して動作していた。
一方で、エンジンがアイドリング状態であるとき、SP用アタッチメントにおいては、その種類(例えば、ロータリグラップル)によっては動作が速すぎる場合があった。
本発明は上記問題点に鑑み、様々なSP用アタッチメントに対応して動作させることができる作業機を提供するようにしたものである。
前記制御部は、前記操作部材の操作量に応じて定められた仮想流量と作動信号との関係を示す実制御変換マップを所定のエンジン回転を基準としたものとして有しており、当該制御部は、前記実制御変換マップより前記仮想流量に応じた作動信号を出力するように構成され、前記作動信号変更手段は、前記作動信号を予め定められた標準値よりも増減させることで実制御変換マップにおける仮想流量と作動信号との関係を複数種類にするものであることが好ましい。
これによれば、SP用アタッチメントの速度を簡単に変更することができる。
本発明の最適な技術手段は、エンジン回転に連動して動作可能なSP用アクチュエータと、SP用アクチュエータにより動作するSP用アタッチメントと、このSP用アタッチメントが動作するようにSP用アクチュエータに作動油を供給するSP用制御弁と、作動信号により作動して前記SP用制御弁のパイロット圧を調整可能なSP用電磁弁と、作動
信号を前記SP用電磁弁に出力する制御部とを備えた作業機において、前記制御部は、前記操作部材の操作量に対応した仮想流量と前記作動信号との関係を示す標準線を有する実制御変換マップを備えると共に、前記実制御変換マップの標準線を補正する補正レベルを選択する変更モードを備え、さらに、前記変更モードで選択された前記補正レベルに応じて前記標準線を補正することによって前記SP用電磁弁に出力する作動信号を増減させる作動信号変更手段を備えている点にある。
前記作動信号変更手段は、前記補正レベルに応じて前記標準線の傾き及び/又は切片を変更することが好ましい。
図14に示すように、作業機(バックホー)1は、下部の走行装置2と、上部の旋回体3とから構成されている。
走行装置2は、ゴム製覆帯を有する左右一対の走行体4を備え、両走行体4を走行モータMで駆動するようにしたクローラ式走行装置が採用されている。また、該走行装置2の前部にはドーザ5が設けられている。
エンジン7は、エンジン始動キーで図示しないイグニッションスイッチ(キースイッチ)をオフ位置からオン位置に切り換えた後に、キースイッチをスタート位置にすることで始動するようになっている。
スイングブラケット17は、旋回台12内に備えられたスイングシリンダの伸縮によって揺動され、ブーム18は、該ブーム18とスイングブラケット17との間に介装されたブームシリンダ22の伸縮によって揺動され、アーム19は、該アーム19とブーム18との間に介装されたアームシリンダ23の伸縮によって揺動され、バケット20は、該バケット20とアーム19との間に介装されたバケットシリンダ21の伸縮によってスクイ・ダンプ動作される。
また、アーム19の先端部には、SP用アタッチメントを動作させるためのアクチューエータ33(以降、SP用アクチュエータということがある)に対し、作動油を供給する作動油供給部(図示省略)が設けられている(SP用アクチュエータ33については図1,2参照)。運転席9の近傍又はキャビン14内には、SP用アタッチメントを操作する操作部材25が左右方向又は前後方向に揺動自在に支持されている。
操作部材25の操作量(操作角度)θは、ポジションメータやセンサ等で検出され、キャビン14内等に設けられた制御部28(例えば、CPU)に入力されるようになっている。この制御部28には、SP用電磁弁35(35a,35b)が電気的に接続されている。
図2に示すように、各SP用電磁弁35には第1油路38aを介して第1ポンプ37からパイロット油が供給されるようになっており、SP用アクチュエータ33に作動油を供給する制御弁24には第2油路38bを介して第2ポンプ39から作動油が供給されるようになっている。
なお、操作部材25を中立位置より他方(右側)に揺動させると、制御部28、左SP用電磁弁35bのソレノイド36bを介してSP用制御弁24のパイロット圧が制御され、SP用アクチュエータ33が動作し、SP用アタッチメントが他方向に動く。操作部材25を他方に揺動させたときの右SP用電磁弁35bのソレノイド36b動作は左SP用電磁弁35aのソレノイド36aと同様である。
図4は、仮想制御量の上限値を多段のレベルに分けた制御量上限変換マップである。図5は、仮想制御量を作動信号に変換する実制御変換マップである。制御部28は、仮想制御量変換マップ、制御量上限変換マップ及び実制御変換マップをプログラムとして有している。
仮想制御量変換マップに縦軸おいては、操作部材25を中立位置から最大位置に向けて揺動させた際(後述する行き側の操作の際)に作動油が流れ始める起動点の流量Qを基準値としている。そして、同仮想制御量変換マップでは、基準値に対して作動油の流量Qが増加する側を百分率でプラス側とし、基準値に対して作動油が減少する側を百分率でマイナス側としている。
図6に示すように、操作部材25を中立位置から傾けて、操作部材25の操作量θに応じてSP用電磁弁35に付加する電流Iを増加させると、SP用電磁弁35の開閉度が電流値Iに応じて徐々に増加し、作動油の流量Qは増加する。このときの電流値Iと作動油の流量Qとの関係は曲線aのようになる。
一方で、操作部材25を操作した状態から徐々に中立位置に戻すと、電流値Iに応じてSP用電磁弁35の開閉度は減少するが、電流値Iと作動油の流量Qとの関係は曲線aのようにならず曲線bのようになり、操作部材25を起動点に戻したときの作動油の流量Qは操作部材25を揺動させる前と比べてΔQだけ増加する。即ち、操作部材25を最大側へ向けて傾けた場合(行き側)と、操作部材25を中立位置側へ戻した場合(帰り側)とでは、電流値Iと作動油の流量Qとの関係が異なり、ヒステリシス特性が存在することとなる。
このように、制御量変換マップにおいては、起動点の流量Qを基準値として、当該基準値から−A%(ΔQ)〜+B%[例えば、−20%〜120%]までの作動油の流量範囲(仮想流量範囲)を縦軸に示している。
具体的には、上限値設定手段30は制御部28に電気的に接続された選択スイッチ(選択ボタン)で構成されており、この選択スイッチ30を1回押す毎に上限レベルが1段階上がるようになっている。また、選択スイッチ30で選択された上限レベルが最高レベル(レベル14)になった後に、選択スイッチ30を押すと上限レベルが最低レベル(レベル0)に戻るようになっている。なお、選択スイッチ30は運転席9の周囲に設けられた表示装置に具備されており、選択スイッチ30を押す毎で運転者が適宜上限レベルを変更することができる。
図3〜5及び図7を用いて制御部28の動作を説明する。
作業者が操作部材25を操作すると、制御部28は、操作部材25の操作量θを操作信号により読み取り(S1:読み取り工程)、仮想制御量変換マップより読み取った操作量θから仮想流量Qを割り出す(S2:割り出し工程)。制御部28は、割り出し工程で割り出した仮想流量Qが、選択スイッチ30により予め設定された仮想流量Qの上限値よりも超えていないか否かを制御量上限変換マップにより判断する(S3:仮想制御量判定工程)。
制御部28は、割り出し工程又は上限値決定工程で求めた仮想流量QからSP用電磁弁35に掛ける電流値Iを実制御変換マップに決定して、当該電流値IをSP用電磁弁35に出力する(S5:実制御工程)。
一方で、選択スイッチ30により上限レベルがレベル11に設定されている場合は、割り出し工程で割り出された仮想流量Qが、上限レベルにおける仮想流量Qの上限を超えていないため、仮想流量Qは割り出し工程で割り出した50%となる。
このように、制御部28は、仮想制御量変換マップと制御量上限変換マップ及び実制御変換マップに基づいて操作部材25の操作量θに応じた電流値Iを出力する。また、この制御部28は、操作部材25の操作量θによって定められた仮想流量Qが選択スイッチ30で設定された仮想流量Qの上限値を超えないように電流Iを出力する。
以下、複数の仮想制御量変換マップでSP用電磁弁35を制御する場合について説明する。
各仮想制御量変換マップ、即ち、各仮想制御量変換マップをまとめた図8では、操作部材25を最大位置に操作した際に、仮想流量Qがレベルにより定められた値よりも大きくならないように制御線Lが設定されている。同図において、レベル14に対応する制御線Lの傾き(操作量θに対する仮想流量Qの増加度)が一番大きく、レベルの数値が小さくなるほど制御線Lの傾きは小さくなっている。
作業者が操作部材25を操作すると、制御部28は、操作部材25の操作量θを操作信号により読み取る(S10:読み取り工程)。制御部28は、選択スイッチ30で設定された上限レベル(レベル)に基づいて、制御を行うにあたっての仮想制御量変換マップを複数の仮想制御量変換マップから決定する(S11:マップ決定工程)。制御部28は、選択された仮想制御量変換マップより、読み取り工程で読み取った操作量θから仮想流量Qを割り出す(S12:割り出し工程)。
例えば、選択スイッチ30により仮想流量Qの上限レベルが「5」に設定されている場合、制御部28はマップ決定工程でレベル5に対応する仮想制御量変換マップを決定する(言い換えれば、図8に示すように、レベル5に対応する制御線Lを用いて制御を行う)。
例えば、仮想流量Qの上限レベルが最高であるレベル14を設定した状態で、操作部材25を操作すると、操作部材25の操作量θに対応する電流値Iの大きさ及びその変化量(制御線Lで言うと傾き)が大きいので、操作部材25を少しだけ揺動させても出力される電流値I及びその変化量は大きくなる。その結果、SP用電磁弁35の開度が大きくなるとともにSP用電磁弁35の開くスピードが早くなるので、アクチュエータの動作速度は速くなると共に、操作部材25の操作に対する反応速度(素早く反応する)が速くなる。
したがって、上限レベルが高いもので制御を行うと、アタッチメント(アクチュエータ)の動作速度を速くできると共に、操作量θに対する反応速度を速くすることができる。また、上限レベルが低いもので制御を行うと、アタッチメントの動作速度を遅くできると共に、操作量θに対する反応速度を遅くすることができる。
このような、アイドリング用実制御変換マップは、上述した実制御変換マップと同様に、縦軸がSP用電磁弁35に出力する電流値I、横軸が仮想流量Qとされ、エンジン7がアイドリング状態でSP用アクチュエータ33を制御するために用いられるものである。
具体的には、図10(a)に示すアイドリング用実制御変換マップの変換線M1において仮想流量Qから得られる電流値Iが標準値となっていて、作動信号変更手段41によって前記電流値Iが変更される。言い換えれば、アイドリング用実制御変換マップの変換線M1のライン上が電流の標準値となるものであって、当該変換線M1は電流を増減させるための標準線である。
次に、作動信号変更手段41と、変更モード42について詳しく説明する。
図11に示すように、制御部28の変更モード42が起動すると、制御部28に接続された表示装置44の画面44aに、変更モード42が起動したことを示す画面44aが表示される。図11に示すように、この実施の形態では、変更モード42には、補正レベルが予め「1」と設定されたモード1と、補正レベルが予め「2」と設定されたモード2と、補正レベルが予め「3」と設定されたモード3とがある。表示装置44の画面44aのに示されたポインタ45の位置によって補正レベルの値が示されている。変更モード42の各モードでは、表示装置44や制御部28等に接続された選択ボタン30を押すことにより仮想流量Qの上限レベルを変更することができるようになっている。ポインタ46の位置によって上限レベルの値が示されている。なお、変換モード42の各モードは、1つの画面44aに表示してもよいし、図11の矢印に示すように、スイッチ(ボタン)等により1つの画面に個別に表示してもよい。
図10(b)は、モード2、言い換えれば、補正レベルが2のときのアイドリング用実制御変換マップであり、変換線M2の傾きはモード1よりも大きくモード3よりも小さいものとなっている。言い換えれば、補正レベル2の変換線M2において、電流制御範囲での傾きに着目すると、補正レベル2の変換線M2の平均的な傾きは補正レベル1の変換線M1よりも大きく、補正レベル3の変換線M3よりも平均的に小さい。
さらに詳しくは、作動信号変更手段41は、補正レベルが1のときの変換線M1を基準として、補正レベルが上げられる毎に、変換線M1の傾きや切片をプラス側へ増加させる(例えば、変換線M1の傾きを整数倍する)ことで、上述した補正レベル2の変換線M2や補正レベル3の変換線M3を作成する。
変更モード42のモード1を選択すると、変換線M1の傾きが最も緩やかなため、SP用アタッチメントの動作速度及び反応速度が最も遅くすることができる。
変更モード42のモード3を選択すると、変換線M3の傾きが最も急であるため、SP用アタッチメントの動作速度及び反応速度が最も速くすることができ、エンジン7の回転数を最大回転(高回転)にした際と略同じように、SP用アタッチメントを操作することができる。
図12を用いてエンジン7がアイドリング状態であるときの制御部28の動作を説明する。
制御部28にエンジン7回転数が入力されて、制御部28がエンジン7回転数によりアイドリング状態であると判断[又は、エンジン7がアイドリング状態である信号が入力されることでアイドリング状態と判断](S30:アイドリング判定工程)する。
制御部28は、マップ変更工程で変更した変換線Mに基づいて、当該電流値IをSP用電磁弁35に出力する(S32:実制御工程)。
このように、制御部28は、作動信号変更手段41により、アイドリング状態でSP用アクチュエータを動作させる際には、作動信号を予め定められた基準値より増加させるようにしている。
図13(c)に示すように、モード3では、モード1やモード2よりも第2実測線N2を第1実測線N1に限りなく近づけることができる。よって、エンジン7がアイドリング状態のときに、エンジン7の回転数を最高回転にしてSP用アクチュエータ33を動作させたときと同じようにSP用アタッチメントの動作を非常に速くすることができる。このようなモード3は、例えば、SP用アタッチメントがブラッシュカッターであるときに有効である。
本発明の作業機は、上記で示した実施形態に限定されない。即ち、上記の実施の形態では、仮想制御量変換マップの制御において、操作部材25を最大位置側へ向けて傾けた場合(行き側)と、操作部材25を中立位置側へ戻した場合(帰り側)とでは、同じ制御線L(ルート)を用いていたが、図15に示すように、行き側と帰り側との制御線Lのルートを別々にしてもよい。例えば、図15の操作部材25を最大位置側に傾けたとき(行き側)は制御線L1を用い、操作部材25を中立位置側に傾けたとき(帰り側)は制御線L2を用いる。
また、仮想制御量を作動油の流量としたが、SP用電磁弁3535の開閉度にしてもよい。
上記の実施の形態では、作動信号変更手段41によって補正レベル(モード)が1であるときの変換線M1を基準に他の補正レベルでの変換線M2,M3を作成していたが、変換線M、即ち、仮想流量Qと電流値Iとの関係を計算により求めなくても、各補正レベル毎に、仮想流量Qと電流値Iとの関係をデータ群として有していてもよい。
上記の実施の形態では、アイドリング用実制御マップにより仮想流量Qから電流値Iを求めるようにしているが、直接、操作部材の操作量から電流値Iを求めるようにしてもよいし、この場合は、作動信号変更手段41によって、エンジン7がアイドリングのときにSP用電磁弁35に出力する電流値Iを変更すればよい。
25 操作部材
28 制御部
24 制御弁
35 電磁弁
41 作動信号変更手段
θ 操作量
Claims (2)
- エンジン回転に連動して動作可能なSP用アクチュエータと、SP用アクチュエータにより動作するSP用アタッチメントと、このSP用アタッチメントが動作するようにSP用アクチュエータに作動油を供給するSP用制御弁と、作動信号により作動して前記SP用制御弁のパイロット圧を調整可能なSP用電磁弁と、作動信号を前記SP用電磁弁に出力する制御部とを備えた作業機において、
前記制御部は、前記操作部材の操作量に対応した仮想流量と前記作動信号との関係を示す標準線を有する実制御変換マップを備えると共に、前記実制御変換マップの標準線を補正する補正レベルを選択する変更モードを備え、さらに、前記変更モードで選択された前記補正レベルに応じて前記標準線を補正することによって前記SP用電磁弁に出力する作動信号を増減させる作動信号変更手段を備えていることを特徴とする作業機。 - 前記作動信号変更手段は、前記補正レベルに応じて前記標準線の傾き及び/又は切片を変更することを特徴とする請求項1に記載の作業機。
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