JPH04171302A - 建設機械 - Google Patents

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、ブーム、アーム、パケットの他、これらを駆
動するアクチュエータ、このアクチュエータの駆動を制
御するコントロールバルブ、このコントロールバルブを
駆動する流量指令信号を出力するコントローラ等を備え
た油圧ショベルなどの建設機械に関する。

〔従来の技術〕

第６図は、この種の従来の建設機械の一例として挙げた
油圧ショベルを示す側面図である。

この第６図に示す油圧ショベルは、土砂を掘削するパケ
ットｌ、このパケット１に連結されるアーム２、このア
ーム２に連結されるブーム３等からなるフロント、及び
ブーム３が連結され、運転室４を有する旋回体５、この
旋回体５の下方に設けられる走行体６を備えている。ま
た、上述したパケット１、アーム２、ブーム３をそれぞ
れ回動させるパケットシリンダ７、アームシリンダ８、
ブームシリンダ９の他、旋回体５、走行体６をそれぞれ
旋回、走行させる図示しない旋回モータ、走行モータ等
のアクチュエータを備えている。また図示しないが、こ
れらのアクチュエータの駆動を制御するコントロールバ
ルブと、このコントロ−ルバルブに対応して設けられ、
コントロールバルブの開口量を指示する操作手段、すな
わち運転室４内に設けられる操作レバーの操作量に応じ
た流量指令信号をコントロールバルブの駆動部に出力し
てこのコントロールバルブを制御するコントローラと、
コントロールバルブを介してアクチュエータに圧油を供
給する油圧ポンプを備えている。

さらに、バケツ）１の刃先の位置を所望の位１４こ制御
する軌跡制御等をおこなうためのパケット角度センサ（
Ｏ、アーム角度センサ１１、ブーム角度センサ１２等の
フロント位置センサを備えている。

このような油圧シヨヘルにあっては、例えば第７図に示
すように、パケット１の刃先付ｉＢを地面の目標位置Ａ
に到着させる軌跡制御をおこなうために、上述した各角
度センサ１０．１１．１２から出力される信号からコン
トローラは現在のパケット１の刃先付ｉ１Ｂを求め、こ
の位１ＦＢが目標位ＩＡに一致するように所定の演算を
おこない、ブームシリンダ９．アームシリンダ８．パケ
ットシリンダ７、すなわち各アクチュエータの目標速度
を求め、この目標速度に対応する流量指令信号をそれぞ
れアクチュエータに関連するコントロールバルブの駆動
部に出力する。これによって該当するコントロールバル
ブが駆動し、油圧ポンプからコントロールバルブを介し
て各アクチュエータに圧油が供給され、各アクチュエー
タが作動して、パケット１の刃先付ＩＢが目標位置Ａに
近づくように制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、−Ｃにコントロールバルブを含む機器におい
ては製作誤差があり、この製作誤差は相当に高精度に製
作しても技術的に限界があり、この製作誤差に伴ってア
クチュエータに供給される流量に変動を生じ、所望のア
クチュエータ速度が得られないことがある。すなわち、
コントローラからコントロールバルブに出力される流量
指令信号に相当する目標流量と、実際にアクチュエータ
に供給される流量とが一致せず、このためパケット１の
刃先付１ｉＢが目標位置Ａに到達せず、精度のよい軌跡
制御をおこなえないことがある。なお従来、このような
軌跡制御をおこなうためにフィードバック制御が実施さ
れているが、このフィードバック制御は上述した製作誤
差を考慮したものでなく、またこのフィードバック制御
を実施するには各動作の都度フィードバックをかけなけ
ればならないのでアクチュエータ速度が遅くなり、作業
性の点で問題がある。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、コントロールバルブを含む機
器の製作誤差の如何にかかわらず流量指令信号に相当す
る目標流量と実際にアクチュエータに供給される流量と
を一致させることができる建設機械を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は、アクチュエータ
と、このアクチュエータの駆動を制御するコントロール
バルブと、このコントロールバルブの開口量を指示する
操作手段と、記憶、演算機能を有するとともに操作手段
の操作量に応じた流量指令信号をコントロールバルブの
駆動部に出力してこのコントロールバルブを制御するコ
ントローラとを備えた建設機械において、コントローラ
が、少なくともコントロールバルブを含む機器の製作誤
差の大きさに応じた補正要素を求める手段と、該補正要
素に基づいて流量指令信号を補正する演算をおこなう手
段とを具備する構成にしである。

［作　用］ 本発明は、上記のようにコントローラが、少なくともコ
ントロールバルブを含む機器の製作誤差の大きさに応じ
た補正要素を求める手段と、補正要素に基づいて補正さ
れた流量指令信号を出力する手段とを具備する構成にし
であることから、コントローラからコントロールバルブ
の駆動部に出力される流量指令信号は、コントロールバ
ルブを含む機器の製作誤差の大きさに応じた流量指令信
号であり、この流量指令信号によって駆動されるコント
ロールバルブの開口量は、コントロールバルブを含む機
器の製作誤差の影響を除きうる流量を通過させる開口量
であり、すなわち補正要素をコントロールバルブを含む
機器の製作誤差を除きうるものに正しく設定することに
より、流量指令信号に相応する目標流量と実際にアクチ
ュエータに供給される流量とを一致させることができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の建設機械の実施例を図に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の要部構成を示すブロック図
、第２図は第１図に示すコントローラで設定されるコン
トロールバルブへの流量指令信号と補正ゲインとの関係
を示す図、第３図は第１図に示すコントローラにおける
処理内容を示すフローチャート、第４図は補正前のコン
トロールバルブへの流量指令信号と実際のアクチュエー
タ速度との関係を示す図、第５図は補正後のコントロー
ルバルブへの流量指令信号と実際のアクチュエータ速度
との関係を示す図である。なお、この実施例も例えば前
述した第６図に示す油圧ショベルと同等の油圧ショベル
に適用させたものである。

要部構成を示す第１図から明らかなように、この実施例
は、ブームシリンダ、アクチュエータ。

パケットシリンダ等のアクチュエータ２０と、これらの
アクチュエータ２０の駆動をそれぞれ制御するコントロ
ールバルブ２１と、このコントロールバルブ２１の開口
量を指示する操作手段、例えば操作量を操作信号として
出力する電気式の操作レバー２２と、ブーム角度センサ
、アーム角度センサ、パケット角度センサ等からなり、
各アクチュエータの位置をフロント位置信号として出力
するフロント位置センサ２３と、コントロールバルブ２
１を含む機器の製作誤差による影響を防ぐための補正の
実行を指示する補正指示信号Ｃを出力する補正指示装置
２４とを備えている。また、コントローラ２５を備えて
おり、このコントローラ２５は、上述した操作レバー２
２、フロント位置センサ２３、補正指示装置２４から出
力される操作信号、フロント位置信号、補正指示信号を
入力する入力部２６、ブーム、アーム、パケットに係る
各アクチュエータの速度の変化に対応して、かつ、速度
判定が可能なきわめてゆるやかな速度変化に対応してあ
らかじめ設定される基準変化率Ｇ、及び後述する第３図
に示すコントロールバルブ２１への流量指令信号と補正
ゲインとの関係を記憶する記憶部２７と、少なくともコ
ントロールバルブ２１を含む機器の製作誤差の大きさに
応じた補正要素、例えば補正ゲインを求める手段を具備
するとともに、補正ゲインに基づいて流量指令信号を補
正する演算をおこなう手段を具備する演算部２８と、流
量指令信号をコントロールバルブ２１に出力する出力部
２９とを備えている。なお、他に図示しないが前述した
第６図に示すものと同等のブーム、アーム、パケット、
旋回体、走行体、”各アクチュエータを駆動する圧油を
供給する油圧ポンプ等を備えている。

このように構成した実施例では、補正指示装置２４を操
作し、ブーム、アーム、パケットのフロントの駆動を意
図して操作レバー２２を操作すると、コントローラ２５
で第３図に示す処理がおこなわれる。なお、この第３図
に示す処理はブームシリンダ、アームシリンダ、パケッ
トシリンダ等の各アクチュエータのそれぞれについてお
こなわれるが、同様な操作であるので例えばアームシリ
ンダの駆動について説明する。

すなわち、操作レバー２２からアームシリンダを駆動さ
せる操作信号Ｆが出力され、フロント位置センサ２３か
らアーム位置を示すフロント位置信号Ｗが出力され、補
正指示装置２４から補正指示信号Ｃが出力され、実際の
アクチュエータ速度すなわちアームシリンダ速度を■、
その速度の単位時間当りの変化率をＮ、このアームシリ
ンダの速度変化に対応してあらかじめ設定される基準変
化率を０１アームシリンダを駆動させるための目標流量
に相当するコントロールバルブ２１への流量指令信号を
Ｘ、補正ゲインをＫ、この補正ゲインにで補正された後
の流量指令信号をＹとする。

はじめに、第３図の手順Ｓｌに示すように、入力部２６
を介して演算部２８に補正指示信号Ｃ１操作信号Ｆ、フ
ロント位置信号Ｗを演算部２８に入力する。次に手順Ｓ
２に移り、演算部２８で補正指示信号Ｃが入力されてい
るかどうか判断される。今、補正指示信号Ｃが入力され
ているので手順Ｓ３に移る０手順Ｓ３では、フロント位
置信号Ｗからアクチュエータ速度すなわちアームシリン
ダ速度■が求められ、さらにその速度の変化率Ｎを求め
る演算がおこなわれ、手順Ｓ４に移る。この手順Ｓ４で
は記憶部２７に記載されている基準変化率Ｇが演算部２
８に読出され、手順Ｓ３で求めた変化率Ｎが基準変化率
Ｇ以下かどうか、すなわちアームシリンダの作動による
掘削作業等が意図されない程度にゆるやかにアームシリ
ンダが駆動している状態かどうか判断される。この判断
が満足されたとき手順Ｓ５に移る。この手順Ｓ５では補
正ゲインＫが求められる。この補正ゲインＫを求めるた
めにまず第４図に示すように、操作信号Ｆに対応するコ
ントロールバルブ２１へのｍ！指令信号Ｘと、実際のア
クチュエータ速度、すなわち上述したフロント位置信号
Ｗから求められるアームシリンダ速度■との関係が求め
られ、この関係に基づき流量指令信号Ｘを実際のアーム
シリンダ速度■で割って補正ゲインＫが求められる。

次いで手順Ｓ６に移り、流量指令信号Ｘと補正ゲインに
との関係が記憶部２７に記憶される。次いで手［Ｓ７に
移り、流量指令信号Ｘがアームシリンダ用のコントロー
ルバルブ２１に出力される。

これに応じてコントロールバルブ２１が操作レバー２２
の操作量すなわち流量指令信号Ｘに応じた量開口し、図
示しない油圧ポンプからコントロールバルブ２１を介し
てアクチュエータ２０すなわちアームシリンダに供給さ
れアームシリンダが駆動する。以下、補正指示信号Ｃが
出力される間、同様の動作がおこなわれ、第４図に示す
流量指令信号Ｘと実際のアームシリンダ速度の関係に対
応して、最終的に第２図に示す流量指令信号Ｘと補正ゲ
インにの関係が求められる。なお、この補正ゲインＫを
求めるための時間は、アームシリンダの速度及びストロ
ークに対応してあらかしめ設定され、補正指示信号Ｃが
演算部２８に入力されてから設定時間が経過すると、例
えば補正指示装置２４はＯＦＦとなり、補正指示信号Ｃ
の出力は停止する。この状態に至ったとき手順Ｓ２の判
断は満足されず、手順Ｓ８に移る。なお、補正指示信号
Ｃが入力されていても手順Ｓ４の判断が満足されない場
合に、アームシリンダを介しておこなわれる作業中と判
断され、手順Ｓ８に移る。手順Ｓ８では、記憶部２７に
記憶されている第２図に示す関係が続出され、操作レバ
ー２２から出力される操作信号Ｆに相当する流量指令信
号Ｘに対応する補正ゲインＫが選定され、当該流量指令
信号Ｘに補正ゲインＫを掛けて流量指令信号Ｙを求める
演算、すなわちＹ＝Ｋ　−Ｘがおこなわれる。次いで手
順Ｓ９に移り、出力部２９からアームシリンダ用コント
ロールバルブ２１に補正後の流量指令信号Ｙが出力され
る。Ｋ〉１の場合には、コントロールバルブ２１は開き
ぎみに制御されてアクチュエータ２０すなわちアームシ
リンダに比較的大きな流量が供給され、アームシリンダ
速度は速くなり、またＫ＜１の場合には、コントロール
バルブ２１は閉じぎみに制御されてアームシリンダに比
較的小さな流量が供給され、アームシリンダ速度は遅く
なる。これにより、コントロールバルブ２１への流量指
令信号Ｙと実際のアクチュエータ速度■すなわちアーム
シリンダ速度は第５図に示される関係、すなわち流量指
令信号Ｙとアクチュエータ速度■とが比例する関係とな
り、操作レバー２２の操作量に比例するアームシリンダ
速度として所望の作業をおこなうことができる。

なお、上記ではアームシリンダについてのみ述べたが、
ブームシリンダ、パケットシリンダについても同様にし
て制御される。

このように構成した実施例にあっては、従来コントロー
ルバルブ２１を含む機器の製作誤差により、第４図に示
すようにコントロールバルブ２１の流量指令信号Ｘと実
際のアクチュエータ速度Ｖとの関係が曲線的であったが
、製作誤差の大きさに応じて設定される補正ゲインＫに
よって補正された流量指令信号Ｙに相当する目標流量と
アクチュエータに実際に供給される流量とを、製作誤差
の如何にかかわらず一致させることができ、第５図に示
すように、流量指令信号Ｙとアクチュエー夕速度■との
関係を直線的な関係にすることができ、操作レバー２２
に対応して高精度なフロント位置制御すなわち軌跡制御
を実現させることができる。また、コントロールバルブ
２１を含む機器の製作誤差が大きくても上述の補正ゲイ
ンＫを対応して設定することにより上述した直線的な関
係が得られ、したがってコントロールバルブ２１の製作
精度を比較的ゆるやかにすることができ、製作費を低減
させることができる。

なお、上記実施例では、少なくともコントロールバルブ
２１を含む機器の製作誤差の大きさに応じた補正要素と
して、コントロールバルブ２１への流量指令信号Ｘを実
際のアクチュエータ速度■で割って得られる補正ゲイン
Ｋを挙げたが本発明はこれに限られず、この補正要素を
、あらかしめ設定される流量指令信号に対応する理論上
の目標アクチュエータ速度と、実際のアクチュエータ速
度とのずれ幅に相応する補正流量を与える補正信号値Ｆ
　（Ｘ）とし、補正前の流量指令信号Ｘに、補正信号（
ＩＦ（Ｘ）を加えてコントロールバルブ２１に与える流
量指令信号Ｙを求める構成にしてもよい。

また、上記ではフロント位置センサ２３としてブーム角
度センサ、アーム角度センサ、パケット角度センサを挙
げたが、本発明は、これに限られずストロークセンサ等
を設けた構成にしてもよい。

また、上記実施例では補正指示装置２４を設け、補正指
示装置２４から出力される補正指示信号Ｃに応じてコン
トロールバルブ２１を含む機器の製作誤差の影響を除く
流量指令信号の補正動作をおこなわせるようにしである
が、このような補正指示装置２４を設けず、例えば始動
に際してレバー２２が操作されたときに、この補正動作
をおこなわせるようにしてもよく、また、強制補正指示
装置を設け、この強制補正指示装置から出力される強制
補正指示信号によりアクチュエータの駆動中にあっても
強制的に上述の補正動作をおこなわせるようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成しであることから、コントロ
ールバルブを含む機器の製作誤差の如何にかかわらず流
量指令信号に相応する目標流量と実際にアクチュエータ
に供給される流量とを一致させることができ、操作手段
の操作量に追従したアクチュエータ速度を得ることがで
き、従来に比べて軌跡制御を高精度に、かつアクチュエ
ータ速度の低下を招くことなく実現させることができる
。

また、コントロールバルブを含む機器の製作誤差を従来
に比べて緩和させることができ、このコントロールバル
ブを含む機器の製作費を低減できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の建設機械の一実施例の要部構成を示す
ブロック図、第２図は第１図に示すコントローラで設定
されるコントロールバルブへの流量指令信号と補正ゲイ
ンとの関係を示す図、第３図は第１図に示すコントロー
ラにおける処理内容を示すフローチャート、第４図は補
正前のコントロールバルブへの流量指令信号と実際のア
クチュエータ速度との関係を示す図、第５回は補正後の
コントロールバルブへの流量指令信号と実際のアクチュ
エータ速度との関係を示す図、第６図は従来の建設機械
の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図、第７図
は第６図に示す油圧ショベルにおいておこなわれる軌跡
制御を示す説明図である。 ２０・・・・・・・・・アクチュエータ、２１・・・・
・・・・・コントロールバルブ、２２・・・・・・・・
・操作レバー、２３・・・・・・・・・フロント位置セ
ンサ、２４・・・・・・・・・補正指示装置、２５・・
・・・・・・・コントローラ、２６・・・・・・・・・
入力部、２７・・・・・・・・・記憶部、２８・・・・
・・・・・演算部、２９・・・・・・・・・出力部。 代　理　人　弁理士　弐　顕次部（外１名）第１図 第２図 コントＱ−ノしバノしアへの″Ａ量Ｎ８９Ｘ第３図 第４図 １５図 コレトＯ−ノしバルアへのｉｔ指４イ宮号Ｙ第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクチュエータと、このアクチュエータの駆動を
   制御するコントロールバルブと、このコントロールバル
   ブの開口量を指示する操作手段と、記憶、演算機能を有
   するとともに上記操作手段の操作量に応じた流量指令信
   号をコントロールバルブの駆動部に出力してこのコント
   ロールバルブを制御するコントローラとを備えた建設機
   械において、上記コントローラが、少なくとも上記コン
   トロールバルブを含む機器の製作誤差の大きさに応じた
   補正要素を求める手段と、該補正要素に基づいて流量指
   令信号を補正する演算をおこなう手段とを具備すること
   を特徴とする建設機械。