JPH05195549A - 土工機における油圧アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レバー操作を軽快に行える利点を有しなが
ら、高速作動する作業装置をレバー操作感覚に適合する
よう確実に停止させるようにする。 【構成】 作業装置を駆動する油圧アクチュエータの電
磁式比例流量制御弁Ｖの開度を、操作レバー１１の操作
量に応じた電流を供給して比例制御する流量制御手段Ａ
を備え、前記操作レバー１１の所定作動速度以上の駆動
操作位置から中立位置への切り換え操作時においての
み、前記操作レバー１１が中立位置に操作された時点か
ら所定の短時間だけ前記電磁式比例流量制御弁Ｖに逆方
向電流を供給する逆方向電流供給手段Ｂを備えてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばバックホー等の
土工機における油圧アクチュエータ制御装置に関し、詳
しくは、作業装置を油圧アクチュエータにより駆動する
よう構成するとともに、前記油圧アクチュエータの電磁
式比例流量制御弁の開度を、操作レバーの操作量に応じ
た電流を供給して比例制御する流量制御手段を備えてあ
る土工機における油圧アクチュエータ制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】上記土工機における油圧アクチュエータ
制御装置において、従来では、前記操作レバーの全操作
領域に亘りその操作量に応じた電流を前記電磁式比例流
量制御弁に供給するよう構成してあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記制御装置は、油圧
アクチュエータの制御のための油圧制御弁のスプールを
人為的に操作するのは、操作が重く、行い難い欠点があ
るために、このレバー操作を軽快に行えるようにするた
めに、操作レバーの操作量を電気信号に変換して、供給
電流に対応した開度に比例制御される電磁式比例流量制
御弁を用いて油圧アクチュエータを操作するよう構成し
たものである。ところが、上記従来構造においては、操
作レバーの操作領域の全域に亘り、操作量に応じた電流
を供給して前記電磁式比例流量制御弁を駆動制御するよ
う構成したものであるから、レバー操作の途中において
は、操作位置に対応する電流量、即ちそれに対応する弁
開度に設定され、所望の作業速度を得ることができるけ
れども、例えば作業装置を高速で作動している状態から
急停止するような場合、操作レバーを高速作動域から素
早く中立位置側に操作しても、作業装置が慣性力に起因
して過剰作動したり、電流変化に対して電磁式比例流量
制御弁のスプールの移動が追いつかず応答遅れを生じた
りして、操作レバーの操作通り作業装置が作動せず、所
望の停止位置を越えたり、その手前で停止してしまうこ
とがあり、操縦者の意思に沿わない作動になる欠点があ
った。特に、大重量の作業装置を駆動するときに上記不
具合が顕著となっていた。本発明は上記不具合点を解消
することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本第１発明の特徴構成
は、冒頭に記載した土工機における油圧アクチュエータ
制御装置において、前記操作レバーの所定作動速度以上
の駆動操作位置から中立位置への切り換え操作時におい
てのみ、前記操作レバーが中立位置に操作された時点か
ら所定の短時間だけ前記電磁式比例流量制御弁に逆方向
電流を供給する逆方向電流供給手段を備えてある点にあ
る。第２発明の特徴構成は、前記操作レバーの駆動操作
位置からの中立位置への切り換え操作時において、前記
操作レバーによる作動領域のうち、所定の領域内におけ
る前記操作レバーの操作速度を検出する操作速度検出手
段を設け、この操作速度検出手段の検出結果が所定値以
上であることを検出したときのみ、前記操作レバーが中
立位置に操作された時点から所定の短時間だけ前記電磁
式比例流量制御弁に逆方向電流を供給する逆方向電流供
給手段を備えてある点にある。第３発明の特徴構成は、
前記操作レバーによる中立位置への切り換え作動速度の
差に対応して、前記逆方向電流供給手段による供給逆電
流の値を変更するよう構成してある点にある。第４発明
の特徴構成は、前記油圧アクチュエータの実作動状態を
検出する実作動速度検出手段を設け、この実作動速度検
出手段による検出状態が作動停止状態になるまで前記逆
方向電流供給手段が逆方向電流を供給するよう構成して
ある点にある。

【０００５】

【作用】（イ）第１発明の特徴構成によると、作業装置
を所定値以上の高速で作動させている状態から急停止さ
せるために、操作レバーを駆動状態から中立位置まで戻
し操作すると、中立位置に到った時点から所定短時間だ
け、それまで電磁式比例流量制御弁に対して供給されて
いた電流方向とは反対方向の逆方向電流を供給するの
で、慣性力に起因して所望停止位置を越えて作業装置が
過剰作動しようとするのに対して、油圧アクチュエータ
に逆方向の圧油を供給することになる。その結果、この
逆方向の油圧力により上記過剰作動を抑制するようブレ
ーキ力が働き、作業装置の停止作動が操縦者のレバー操
作感覚に極力合致させることができる。 （ロ）第２発明の特徴構成によると、上記作用（イ）に
加えて、操作レバーが高速作動域の所定の領域から素早
く中立位置に戻し操作した場合のみ、上記したような逆
方向電流を供給するので、比較的低速での作動状態から
中立位置に戻し操作した場合、あるいは、操作レバーを
ゆっくり戻し操作した場合等においては、前記逆方向電
流は供給されない。 （ハ）第３発明の特徴構成によると、上記作用（ロ）に
加えて、操作レバーの戻し速度の差に応じて前記逆方向
電流の電流値を変更するので、操縦者の操作感覚に適応
したブレーキ効果が働くことになる。 （ニ）第４発明の特徴構成によると、上記作用（ハ）に
加えて、最終制御対象である油圧アクチュエータの実際
の作動速度を監視しながら、この油圧アクチュエータが
ほぼ作動停止状態に到ると逆方向電流を停止させ、逆方
向電流の供給を不必要に長くさせないのである。

【０００６】

【発明の効果】従って、上記作用（イ）により、油圧制
御弁を電気制御式に構成して、レバー操作を軽快に楽に
行えるものでありながら、高速作動する作業装置を急停
止させる場合、ほぼレバー操作感覚に適応するよう確実
な停止作動を実現できるものを提供できるに到った。上
記作用（ロ）により、不必要な場合には逆方向電流供給
を行わずに、作業装置の停止時のショックが少なく円滑
な停止作動が行える。上記作用（ハ）により、操縦者の
操作感覚に適応したブレーキ効果を効かせることがで
き、操作性に優れたものになる。上記作用（ニ）によ
り、逆方向電流の供給を不必要に長くさせて操縦者の意
に反して作業装置が逆方向に振れ戻し作動する等の弊害
を防止できるとともに、作業装置の停止に伴うショック
の発生を抑制できる。

【０００７】

【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図３
に土工機の一例としてのバックホーを示している。この
バックホーは、クローラ走行装置１を備えた走行機台２
に旋回用油圧モータＭの駆動により縦軸芯周りで全旋回
自在に旋回台３を搭載するとともに、旋回台３にバック
ホー装置４〔作業装置の一例〕を連結し、走行機台２に
ドーザ装置５を備えて構成してある。前記バックホー装
置４は、旋回台３に横軸芯周りで上下揺動自在に枢支さ
れるブーム６にアーム７、バケット８を枢支連結すると
ともに、夫々をブームシリンダＣ１、アームシリンダＣ
２、バケットシリンダＣ３により駆動揺動して掘削作業
を行えるよう構成してある。又、ブーム６は、基端部６
ａ、中間部６ｂ及び先端部６ｃに３分割され、夫々を縦
軸芯周りで枢支連結するとともに、基端部６ａと先端部
６ｃとを中間部６ｂと平行なリンク９を介して枢支連結
し、オフセットシリンダＣ４により中間部６ｂを揺動駆
動することでバケット８が平行姿勢を維持しながら左右
方向に移動できるよう構成し、バケット８をブーム基端
部６ａに対して横方向にオフセットして旋回台３上に格
納することで最大旋回径を小さくした状態で旋回作動で
きるよう構成してある。

【０００８】油圧アクチュエータとしての前記ブームシ
リンダＣ１、アームシリンダＣ２、バケットシリンダＣ
３及び旋回油圧モータＭの夫々は、旋回台３上に設けら
れた操縦部１０に配設した十字揺動操作自在な左右一対
の操作レバー１１により制御操作されるよう構成してあ
る。詳述すると、図１に示すように、前記各シリンダＣ
１，Ｃ２，Ｃ３及び旋回モータＭは、夫々電磁式比例流
量制御弁Ｖにより油圧流量を制御するよう構成し、各操
作レバー１１の夫々の操作方向における操作量を４個の
ポテンショメータＰＭにより検出して、この検出操作量
に基づいて制御装置１２が各電磁式比例流量制御弁Ｖに
対する電流供給量を制御するよう構成してある。又、前
記オフセットシリンダＣ４は操作スイッチＳＷの操作に
より予め設定される流量を供給するよう構成されてい
る。又、ブーム６、アーム７、バケット８の枢支揺動支
点、及び旋回台３の近傍には、各油圧アクチュエータの
作動状態を検出する回動量検出センサＳ〔実作動速度検
出手段の一例〕を備えてある。前記制御装置１２は、操
作レバー１１の操作量に応じた電流を供給して電磁式比
例流量制御弁Ｖの開度を比例制御する流量制御手段Ａ
と、操作レバー１１の駆動操作位置からの中立位置への
切り換え操作時において、前記操作レバー１１による作
動領域のうち、高速作動側の所定の領域内における前記
操作レバー１１の操作速度が所定値以上であることを検
出したときのみ、前記操作レバー１１が中立位置に操作
された時点から所定の短時間だけ前記電磁式比例流量制
御弁Ｖに逆方向電流を供給する逆方向電流供給手段Ｂと
を制御プログラム形式で備えてある。つまり、制御装置
１２は以下のように制御を実行する。以下、油圧アクチ
ュエータの一例としてのブームシリンダＣ１の作動制御
について説明する。図２に示すように、操作レバー１１
により操作されるブームシリンダＣ１操作用のポテンシ
ョメータＰＭ〔操作速度検出手段の一例〕の出力Ｘ１及
びブーム６の回動支点部に設けられる回動量検出センサ
Ｓの出力を読み込み〔ステップ１，２〕、ポテンショメ
ータの出力Ｘ１の変化より操作レバー１１の操作速度Ｘ
２を演算するとともに、回動量検出センサＳの出力より
ブーム６、即ちブームシリンダＣ１の実作動速度を演算
する〔ステップ３，４〕。そして、ブームシリンダＣ１
を減速させる方向へのレバー操作が行われ、かつ、ポテ
ンショメータＰＭの出力Ｘ１〔レバー操作位置〕が所定
値ａよりも大であって、更に、その位置でのレバー操作
速度Ｘ２が所定値ｂ以上である場合に〔ステップ５，
６，７〕、予め定められるマップデータに基づいて前記
レバー速度Ｘ２により逆方向電流Ｉの電流値を決定する
〔ステップ８〕。又、操作レバー１１が中立不感帯内に
操作されるまで、予め定まる特性に基づいて電磁式比例
流量制御弁Ｖに対してレバー操作量に対応した制御目標
電流Ｉｒを供給して開度を比例制御する〔ステップ９，
１０〕。そして、操作レバー１１が中立不感帯内に入っ
たとき、その時点から前記ブームシリンダＣ１の実作動
速度Ｘ３がほぼ零に至るまで、前記逆方向電流Ｉを電磁
式比例流量制御弁Ｖに対して供給する〔ステップ１１〜
１３〕。又、前記ステップ５，６，７において条件が満
たされない場合には、予め定まる特性に基づいて電磁式
比例流量制御弁Ｖに対してレバー操作量に対応した制御
目標電流Ｉｒを供給して開度を比例制御する〔ステップ
１４〕。上記したような制御をリセットされるまで所定
時間毎に繰り返す〔ステップ１５〕。前記ステップ９，
１４により流量制御手段Ａを構成し、前記ステップ１０
〜１３により逆方向電流供給手段Ｂを構成する。上記し
たような制御はブーム６の作動制御に限らず、その他の
油圧アクチュエータの制御に用いてもよい。

【０００９】〔別実施例〕前記レバー操作速度Ｘ２に対
応して変化させるものに代えて、一定値の一定時間だけ
予め定まる逆方向電流を供給するよう構成するものでも
よい。

【００１０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
容易にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御ブロック図

【図２】制御フローチャート

【図３】バックホーの側面図

【符号の説明】

４ 作業装置 １１ 操作レバー Ａ 流量制御手段 Ｂ 逆方向電流供給手段 ＰＭ 操作速度検出手段 Ｓ 実作動速度検出手段 Ｖ 電磁式比例流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森下 勇太郎 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業装置（４）を油圧アクチュエータに
   より駆動するよう構成するとともに、前記油圧アクチュ
   エータの電磁式比例流量制御弁（Ｖ）の開度を、操作レ
   バー（１１）の操作量に応じた電流を供給して比例制御
   する流量制御手段（Ａ）を備えてある土工機における油
   圧アクチュエータ制御装置であって、前記操作レバー
   （１１）の所定作動速度以上の駆動操作位置から中立位
   置への切り換え操作時においてのみ、前記操作レバー
   （１１）が中立位置に操作された時点から所定の短時間
   だけ前記電磁式比例流量制御弁（Ｖ）に逆方向電流を供
   給する逆方向電流供給手段（Ｂ）を備えてある土工機に
   おける油圧アクチュエータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記操作レバー（１１）の駆動操作位置
   からの中立位置への切り換え操作時において、前記操作
   レバー（１１）による作動領域のうち、所定の領域内に
   おける前記操作レバー（１１）の操作速度を検出する操
   作速度検出手段（ＰＭ）を設け、この操作速度検出手段
   （ＰＭ）の検出結果が所定値以上であることを検出した
   ときのみ、前記操作レバー（１１）が中立位置に操作さ
   れた時点から所定の短時間だけ前記電磁式比例流量制御
   弁（Ｖ）に逆方向電流を供給する逆方向電流供給手段
   （Ｂ）を備えてある請求項１に記載の土工機における油
   圧アクチュエータ制御装置。
3. 【請求項３】 前記操作レバー（１１）による中立位置
   への切り換え作動速度の差に対応して、前記逆方向電流
   供給手段（Ｂ）による供給逆電流の値を変更するよう構
   成してある請求項１又は２に記載の土工機における油圧
   アクチュエータ制御装置。
4. 【請求項４】 前記油圧アクチュエータの実作動状態を
   検出する実作動速度検出手段（Ｓ）を設け、この実作動
   速度検出手段（Ｓ）による検出状態がほぼ作動停止状態
   になるまで前記逆方向電流供給手段（Ｂ）が逆方向電流
   を供給するよう構成してある請求項１乃至３に記載の土
   工機における油圧アクチュエータ制御装置。