JPH01105827A - 土工機械における操作部の制御方法 - Google Patents

土工機械における操作部の制御方法

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JPH01105827A
JPH01105827A JP26089987A JP26089987A JPH01105827A JP H01105827 A JPH01105827 A JP H01105827A JP 26089987 A JP26089987 A JP 26089987A JP 26089987 A JP26089987 A JP 26089987A JP H01105827 A JPH01105827 A JP H01105827A
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arm
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野坂 寛
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誠 鮫島
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、土工車両における操作部の制御方法の改良に
関する。
[従来の技術とその問題点コ 従来、土工車両の操作部、例えば油圧ショベルの旋回部
、アーム、ブーム、およびバケットを操作する際に、こ
れら各操作部を個々に独立して操作したのではオペレー
タの疲労が大きく、かつ高度の熟練度を要するため、こ
れらの操作部のアクチュエータを単一の操作把手の異な
る動きに応じて連動操作できるようにした制御方法は公
知である(例えば実公昭58−25006 、実公昭5
8−28044)。
しかしながら、上記の制御方法は、各アクチュエータの
操作が単一の操作把手により行われ、しかもその操作量
が該単一の操作把手の異なる動きの個々の移動量に応じ
て与えられるとはいえ、各操作部が共通の油圧源によっ
て駆動されるものであるため、通常の連動操作あるいは
急激な連動操作においては、負荷の低いアクチュエータ
へ多くの作動油が供給され、負荷の高いアクチュエータ
へはほとんど作動油が供給されないために、オペレータ
による操作把手の移動量が同じであっても、各操作部の
負荷が変動することによりアクチュエータの操作量が変
動し、オペレータの意図したとうりの操作軌跡が得られ
ないという欠点がある。
し問題点を解決するための手段] 本発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたものであ
って、このため本発明による制御方法は、共通の油圧源
によって駆動される複数の操作部を有する土工機械にお
いて、前記各操作部のアクチュエータに優先順位を与え
、各アクチュエータの操作指令信号とフィードバック信
号との偏差である制御偏差信号を検出し、優先順位の高
いアクチュエータの制御偏差信号が所定値より大きくな
った場合に優先順位の低いアクチュエータの制御偏差信
号に制限を加え、これにより各アクチュエータが優先順
位に従って動作するようにしたことを特徴する。
[作  用] 微操作においては各アクチュエータへ作動油が十分供給
されるために特に問題は生じない。しかし、通常操作お
よび急操作において、優先順位の高いアクチュエータが
操作指令信号に追随せず、制御偏差信号が所定値を超え
た場合は、該優先順位の高いアクチュエータの制御偏差
信号にもとずき優先順位の低いアクチュエータの制御偏
差信号に制限を加え、該優先順位の低いアクチュエータ
の動作を鈍化させる。上記制限は、例えば優先順位の高
いアクチュエータの制御偏差信号が所定値を超えた際に
0〜1間の値をとる制限関数出力を、優先順位の低いア
クチュエータのmII御偏差信号に積算することによっ
て得ることができる。上記優先順位の高いアクチュエー
タの制御偏差信号が所定値以下となったとき上記の優先
順位の低いアクチュエータへの制限が解除される。
これにより、各アクチュエータにかかる負荷が変動して
も、優先順位の高いアクチュエータから順にオペレータ
の操作指令にほぼ一致した操作軌跡を描くように動作す
ることができる。
[実 施 例コ 以下、本発明の好適な実施例を添付図面に沿って説明す
る。
第1図は、本発明による制御方法を油圧ショベルの制御
回路に適用した一実施例を示すもので、該実施例のもの
は油圧ショベルのブーム系、アーム系、バケット系およ
び旋回系用のアクチュエータを備え、これらのアクチュ
エータは旋回系、アーム系、ブーム系およびバケット系
の順で優先的に作動されるようになっている。ただし、
第1図の制御回路は操作指令が正の場合にのみ適用され
る。
図中、1.2.3.4はそれぞれブーム系操作用発信器
、アーム系操作用発信器、バケット系操作用発信器およ
び旋回系操作用発信器であり、5゜6.7.8は上記各
操作用発信器の操作指令信号とフィードバック信号との
比較点であり、9.10゜11、12はそれぞれブーム
系、アーム系、バケット系および旋回系の増幅器である
。Is、 14.15.16はそれぞれブーム系、アー
ム系、バケット系および旋回系の電気油圧制御弁であり
、17はブームシリンダ、18はアームシリンダ、19
はバヶ・レトシリンダ、20は旋回モータである。21
はブームシリンダの変位検出器、22はアームシリンダ
の変位検出器、23はバケットシリンダの変位検出器、
24は旋回モータの回転速度検出器である。29はブー
ム系の電気油圧制御弁13とブームシリンダ17とを連
結する油圧回路である。アーム系の電気油圧制御弁14
とアームシリンダ18との間、バケット系の電気油圧制
御弁15とバケットシリンダ19との間、旋回系の電気
油圧制御弁16と旋回モータ2oとの間も同様な油圧回
路で連結されている。30はポンプ、31はタンク、3
2はポンプ30より各電気油圧制御弁13、14.15
.16への給油管路、33は各電気油圧制御弁からタン
ク31への帰還管路である。50はブーム系の演算部で
あって該演算部にはブーム系の制御偏差信号Δα、アー
ム系の制御偏差信号Δβおよび旋回系の回転速度偏差信
号Δθ′が入力される。51はアーム系の演算部であっ
て、該演算部にはアーム系の制御偏差信号Δβ旋回系の
回転速度偏差信号Δθ′が入力される。52はバケット
系の演算部であって該演算部にはバケット系の制御偏差
信号Δγとブーム系の制御偏差信号Δαとアーム系の制
御偏差信号Δβと旋回系の回転速度偏差信号Δθ′とが
入力される。
なお、25は比較点5の出力信号、26は比較点6の出
力信号、27は比較点8の出力信号である。28は変位
検出器21から比較点5へのフィードバック信号である
が、他の変位検出器から比較点へも同様にフィードバッ
ク信号がある。また図中矢印は信号の流れを示し、ハツ
チ矢印は油圧回路を示す。
図から解るように、ブーム系と、アーム系と、バケット
系とはフィードバック回路となっているが、旋回系は開
回路となっており旋回系のフィードバック信号は他系の
コントロールに使用される51、52を具体的に示すも
のである。演算部50へは前述したごとくブーム系の制
御偏差信号Δαと、アーム系の制御偏差信号Δβと、旋
回系の回転速度偏差信号Δθ′とが入力され、Δβによ
る制限関数50−1の出力信号とΔαとが積算器50−
3で積算され、またΔθ′による制限関数50−2の出
力信号とΔαとが積算器50−4で積算され、これら積
算器50−3.50−4からの積算値と上記Δαとの最
小値を最小値選択器50−5で選択してその値を出力す
るようになっている。また、演算部51へは前記したご
とくアーム系の制御偏差信号Δβと旋回系の回転速度偏
差信号Δθ′とが入力され、Δθ′による制限関数51
−1の出力信号とΔβとが積算器51−2で積算され、
該積算器からの積算値と上記Δβとの最小値を最小値選
択器51−3で選択してその値を出力するようになって
いる。さらに、演算部52へは前記したごと(バケット
系の制御偏差信号Δγと、旋回系の回転速度偏差信号Δ
θ′と、アーム系の制御偏差信号Δβと、ブーム系の制
御偏差信号Δαとが入力され、Δθ′による制限関数5
2−1の出力信号とΔγとが積算器52−4で積算され
、Δβによる制限関数52−2の出力信号とΔγとが積
算器52−5で積算され、Δαによる制限関数52−3
の出力信号とΔγとが積算器52−6で積算され、これ
ら積算器52−4.52−5.52−6からの積算値と
上記Δγとの最小値を最小値選択器52−7で選択して
その値を出力するようになっている。なお、上記制限関
数50−1.52−2は同一関数であり、また50−2
.51−1.52−1は同一関数である。各制限関数は
横軸に制御偏差信号または回転速度偏差信号を、また縦
軸に出力をとってあり、その出力は1を最大とし、偏差
信号が所定値P、Q、Rを超えると0〜1間の値をとる
ようになっている。これらP、Q。
Rの値は、優先順位の高いアクチュエータはど優先して
他のアクチュエータの出力に制限を加えうるようにP<
Q<Rの関係になっている。これら各制限関数の折れ点
P、Q、R(P<Q<R)の値は、実機による実際の感
覚をもとにあるいはシュミレーション計算等にもとずい
て最適な値を決定することができる。
次に、上記構成よりなる油圧ショベルの制御装置の作用
について述べる。
(1)微操作時; 各アクチュエータを微操作する場合、ブーム、アーム、
バケットの変位および旋回部の回転速度いずれもオペレ
ータの操作指令に十分追随し、各操作部の偏差信号は十
分小さいので優先順位の低いアクチュエータへの制限は
生じない。
(2)アームと旋回部の連動操作時; この場合優先順位を旋回部、アームの順とする。
旋回部の負荷が小さい時、旋回モータはオペレータの操
作指令に速やかに追随し、このため回転速度偏差信号Δ
θ′は折れ点P(第3図)以下になり、アーム系は旋回
系の制限を受けない。
しかし旋回系の負荷が大きいとき、旋回モータ20はオ
ペレータの操作指令に速やかに追従せず、このため回転
速度偏差信号Δθ′は点Pより大きくなり、制限関数5
1−1の出力は1以下となる。
アーム系の制限偏差信号Δβと上記制限関数の出力とが
積算器51−2により積算され、最小値選択器51−3
では、該積算された信号Δβ×(制限関数出力)が選択
される。例えばΔβ〉0でかつ制限関数51−1の出力
が0.5のとき、Δβ〉Δβ×0.5であるため、アー
ム系の電気油圧制御弁14への操作指令信号はΔβX0
.5が選択され、該電気油圧制御弁14の作動歯は指令
値の1/2となり、アームシリンダ18の速度は1/2
に制限される。
このように、優先順位の高い旋回モータが操作指令信号
に追随しないとき優先順位の低いアームシリンダの動作
を制限することにより、優先順位の高い旋回モータの動
作をより操作指令に接近した動作とすることができる。
(3)ブーム、アーム、バケットの連動操作時:優先順
位をアーム、ブーム、バケットの順とする。
上記(2)のときと同様、負荷が小さいとき各アクチュ
エータはそれぞれオペレータによる操作指令に速やかに
追随し、各偏差信号は十分小さいので優先順位の高いア
クチュエータによる優先順位の低いアクチュエータへの
動作の制限は生じない。
しかしアーム系の負荷が大きいとき、アームシリンダ1
8は操作指令信号に速やかに追随せず、このためアーム
系の制御偏差信号Δβは点Q(第2図および第4図)よ
り大きくなり、制限関数50−1および52−2の出力
は1以下となる。このためブーム系の制御偏差信号Δα
と制限関数50−1の出力との積算値が積算器50−3
にてつくられ、最小値選択器50−5ではΔα×(制限
関数50−1出力)の信号が選択され、その出力がブー
ム系の電気油圧制御弁13への操作指令信号となる。ま
た、バケット系も同様に、バケット系の制御偏差信号Δ
γと制限関数52−2の出力との積算値が積算器52−
5でつくられ、最小値選択器52−7では該積算値Δγ
×(制御関数52−2の出力)が選択され、その出力が
バケット系の電気油圧制御弁15への操作指令信号とな
る。
また、ブーム系の負荷が大きく、Δα)Δβ≠Qとなり
制限関数(52−2)出力〉制限関数<52−3)出力
となった場合は、Δγと制限関数52−3の出力との積
算値が最小選択器52−7によって選択される。すなわ
ち、この場合は優先順位の高いアーム系はほぼ操作指令
信号に追随しているために、次に優先順位が高くかつ偏
差の大きいブーム系により制限を受ける。
このように、優先順位の高いアクチュエータが操作指令
信号に追従しないとき、優先順位の低いアクチュエータ
の動作に制限を加え、優先順位の高いアクチュエータへ
より作動油が流れるようにしたので、負荷の変動が生じ
ても各アクチュエータは優先順位の高い順にほぼ操作指
令にしたがった動作を行うことができる。
なお、上記の説明は特にアームと旋回部との連動操作お
よびブームとアームとバケットとの連動操作について述
べたが、本発明は上記以外の連動操作、例えばブームと
アームと旋回部との連動操作にも適用可能であることは
自明である。また、上記説明は特に油圧ショベルに関連
して述べたが、本発明は油圧ショベル以外の土工機械に
適用することもできる。
[効  果] 以上のように、本発明によれば土工機械の各操作部のア
クチュエータに優先順位を設け、各アクチュエータの制
御偏差信号を検出し、優先順位の高いアクチュエータの
制御偏差信号が所定値より大きくなった場合に優先順位
の低いアクチュエータの制御偏差信号に制限を加えるこ
とにより各アクチュエータが優先順位に従って動作しう
るようにしたので、いずれかの操作部に負荷変動が生じ
た場合でもアクチュエータは優先順位にしたがってほぼ
操作指令にしたがった操作軌跡を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一適用例を説明するための制御回路図
、第2図、第3図および第4図はそれぞれ第1図の制御
回路に組み込まれた演算部の詳細図である。 1、2.3.4・・・操作用発信器 5.6,7.8・・・比較点 9、10.11.12・・・増幅器 13、14.15.16・・・電気油圧制御弁17、1
8.19・・・油圧シリンダ 20・・・油圧モータ   2L 22.23・・・変
位検出器24・・・回転速度検出器 30・・・油圧ポ
ンプ50、51.52・・・演算部 50−1.50−2.51−1゜ 52−1〜52−3・・・制限関数 50−3.50−4.51−2゜ 52−4〜52−6・・・積算器 50−5.50−3.50−7・・・最小値選択器Δα
、Δβ、Δγ・・・制御偏差信号 Δθ′・・・回転速度偏差信号 慾2図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)共通の油圧源によって駆動される複数の操作部を
    有する土工機械において、前記各操作部のアクチュエー
    タに優先順位を与え、各アクチュエータの操作指令信号
    とフィードバック信号との偏差である制御偏差信号を検
    出し、優先順位の高いアクチュエータの制御偏差信号が
    所定値より大きくなった場合に優先順位の低いアクチュ
    エータの制御偏差信号に制限を加え、これにより各アク
    チュエータが優先順位に従って動作するようにしたこと
    を特徴とする土工機械における操作部の制御方法。
  2. (2)前記土工機械が油圧ショベルである第1項記載の
    制御方法。
  3. (3)前記各操作部が操作把手の異なる動きに応じて屈
    伸をおこなう油圧ショベルのバケット、アーム、ブーム
    および旋回をおこなう旋回部である第2項記載の制御方
    法。
  4. (4)前記制限が、優先順位の高いアクチュエータの制
    御偏差信号が所定値を越えた際に0〜1間の値をとる制
    限関数出力と該優先順位の低い制御偏差信号との積とし
    て与えられる第1項記載の制御方法。
  5. (5)前記優先順位が旋回部、アーム、ブーム、バケッ
    トの順である第3項記載の制御方法。
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