JPH05195552A - 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、高速作動状態から作業装置を急停止させる場合、油
圧によるブレーキ作用を発揮してショック少なく確実に
停止させることができる制御装置を提供する。 【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、操作レバー１１の操作状態から油圧アクチュエ
ータの制御目標作動速度を演算する目標速度演算手段Ｂ
と、油圧アクチュエータの作動状態を検出する検出手段
Ｓの検出結果から油圧アクチュエータの実作動速度を演
算する実作動速度演算手段Ｃとを備え、操作レバー１１
の駆動操作位置からの減速側への切り換え操作時におい
て、前記目標速度演算手段Ｂの演算結果と前記実作動速
度との差に対応する逆方向電流を、所定の短時間だけ前
記電磁式比例流量制御弁Ｖに供給する逆方向電流供給手
段Ｄ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、前記操作レバーの操作状態から前記油圧ア
クチュエータの制御目標作動速度を演算する目標速度演
算手段と、前記油圧アクチュエータの作動状態を検出す
る検出手段の検出結果から油圧アクチュエータの実作動
速度を演算する実作動速度演算手段とを備え、前記操作
レバーの駆動操作位置からの減速側への切り換え操作時
において、前記目標速度演算手段の演算結果と前記実作
動速度との差に対応する逆方向電流を、所定の短時間だ
け前記電磁式比例流量制御弁に供給する逆方向電流供給
手段を備えてある点にある。

【０００５】

【作用】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、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
の逆方向電流を所定短時間だけ供給するので、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。しかも、前記逆方向電流
は、最終制御対象である油圧アクチュエータの実際の作
動速度と操作レバーにより設定される制御目標速度との
差に基づいて変更制御されるから、油圧アクチュエータ
の実際の作動状況に応じて適切なブレーキ力に設定され
ることになる。

【０００６】

【発明の効果】従って、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適切なブレーキ作用を発揮
することができて、ショックの少ない状態で確実な停止
作動を実現できるものを提供できるに到った。

【０００７】

【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図４
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１５、アームシリンダ１
６、バケットシリンダ１７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１８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〔図５参照〕
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１５、アームシリンダ１６、バケットシリンダ１
７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１
５，１６，１７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。オフセ
ットシリンダ１８は操作スイッチＳＷの操作に伴って所
定値の電流値を供給するよう制御される。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〔作動状態検出手段の一例〕を
備えてある。そして、このバックホーは、格納スイッチ
１４を操作すると、バックホー装置４が機体外方に張り
出した掘削作業姿勢から図５に示すような格納姿勢に自
動的に切り換え制御されるよう構成してある。つまり、
前記制御装置１２は、格納スイッチ１４が操作される
と、前記各回動量検出センサＳの出力が格納姿勢におけ
る所定値になるよう前記各油圧アクチュエータを駆動制
御してバックホー装置４を自動格納制御するよう構成し
てある。又、上記したような格納作動において、ブーム
シリンダ１５がストロークエンドに近い位置まで作動す
ると、バックホー装置４の重心位置がブーム６の揺動枢
支点の鉛直上方点を越えて機体内方側まで移動する構成
であり、ブーム６をストロークエンドまで高速で作動す
ると、停止時に大きな衝撃が発生するので、ブーム６の
作動速度をストロークエンドが近づくに連れ、徐々に減
速させるよう制御するとともに、機械的なストロークエ
ンドの少し手前で停止用制御目標位置を設定するよう構
成してある。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
の操作状態から前記油圧アクチュエータの制御目標作動
速度を演算する目標速度演算手段Ｂと、前記回動量検出
センサＳの検出結果から油圧アクチュエータの実作動速
度を演算する実作動速度演算手段Ｃと、前記操作レバー
１１の駆動操作位置からの減速側への切り換え操作時に
おいて、前記目標速度演算手段Ｂの演算結果と前記実作
動速度との差に対応する逆方向電流を、所定の短時間だ
け前記電磁式比例流量制御弁Ｖに供給する逆方向電流供
給手段Ｄの夫々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旋回モータＭ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により操作される旋回モータ操作用のポテンシ
ョメータＰＭ〔操作速度検出手段の一例〕の出力Ｘ１及
び旋回モータＭの回動部近傍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の制御目
標作動速度Ｘ２を演算するとともに、回動量検出センサ
Ｓの出力より旋回台３、即ち旋回モータＭの実作動速度
を演算する〔ステップ３，４〕。そして、旋回台３の回
動速度を減速させる方向へのレバー操作が、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を
越えて減速側に行われ、前記制御目標作動速度Ｘ２と旋
回モータＭの実作動速度との差の値が所定値以上になる
と〔ステップ５，６〕、前記差の値より予め設定される
マップデータに基づいて逆方向電流の大きさと時間を決
定するとともに、直ちに、例えば図３に示すように、前
記電磁式比例流量制御弁Ｖに対してそれまで供給されて
いる電流供給方向と反対側に、その決定された逆方向電
流を決定された短時間だけ供給する〔ステップ７〜
９〕。そして、前記差の値が所定値以上異なることが無
い場合や、前記逆方向電流供給後においては、操作レバ
ー１１の操作量に対応した電流を電磁式比例流量制御弁
Ｖに供給して開度を比例制御する〔ステップ１０〕。上
記したような制御をリセットされるまで繰り返す〔ステ
ップ１１〕。前記ステップ１０により流量制御手段Ａを
構成し、前記ステップ３により目標速度演算手段Ｂを構
成し、前記ステップ４により実作動速度演算手段Ｃを構
成し、前記ステップ７〜９により逆方向電流供給手段Ｄ
を構成する。上記したような制御は旋回モータＭ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】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】制御特性図

【図４】バックホーの側面図

【図５】格納姿勢の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 目標速度演算手段 Ｃ 実作動速度演算手段 Ｄ 逆方向電流供給手段 Ｓ 実作動状態検出手段 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 向田 敏雄 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 (1)

【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）の操作状態から前記油圧アクチュエータの制御
   目標作動速度を演算する目標速度演算手段（Ｂ）と、前
   記油圧アクチュエータの作動状態を検出する検出手段
   （Ｓ）の検出結果から油圧アクチュエータの実作動速度
   を演算する実作動速度演算手段（Ｃ）とを備え、前記操
   作レバー（１１）の駆動操作位置からの減速側への切り
   換え操作時において、前記目標速度演算手段（Ｂ）の演
   算結果と前記実作動速度との差に対応する逆方向電流
   を、所定の短時間だけ前記電磁式比例流量制御弁（Ｖ）
   に供給する逆方向電流供給手段（Ｄ）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。