JPH07180188A - 油圧ショベルフロント部の制振制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 操作レバー14により制御装置15を介して複数
の方向制御バルブ５，７を変位操作することにより、油
圧ポンプからこのバルブ５，７を経て油圧ショベルのブ
ームシリンダおよびアームシリンダに供給される圧油を
制御する。操作レバー14により指令されたバルブ５，７
の目標値Ｘt1，Ｘt2と、各シリンダの圧力Ｐ1 ，Ｐ2 か
ら圧力フィルタ32，34を経たフィルタ出力信号Ｄp1，Ｄ
p2とを演算器31，33に入力し、演算器31，33の出力をバ
ルブ５，７の変位操作量Ｘc1，Ｘc2とする。油圧ポンプ
の吐出流量を可変制御するポンプ斜板３の目標値φｔ
と、ポンプ出口圧力Ｐp から圧力フィルタ36を経たフィ
ルタ出力信号Ｄφp とを演算器35に入力し、この演算器
35の出力をポンプ斜板３の操作量φc とする。 【効果】 圧力フィルタ32，34，36が各シリンダに固有
な振動成分を抑制するので、操作レバー14がいかなる場
合でもフロント部を制振制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポンプ、バルブ等でブー
ム、アーム、バケットに装着された油圧シリンダを駆動
する油圧ショベルフロント部の制振制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の油圧ショベルの電油制御
部とともに、フロント部のうちのブームおよびアーム系
のみを示したものである。実際の油圧ショベルには点線
で示されたバケットや、旋回および走行駆動系が設けら
れているが、ここでは本発明に関連する系のみを示して
いる。また、油圧ポンプは１台で代表させている。

【０００３】図１１中、１はエンジンであり、このエン
ジン１で駆動されるポンプ２の吐出油量はポンプ斜板３
により可変制御される。ポンプ斜板３は、制御装置13か
らの指令値を電油変換器４で電気から油圧に変換した信
号により駆動される。

【０００４】ポンプ２から吐出された圧油は、コントロ
ールバルブ５，７を介して、それぞれブームシリンダ1
0、アームシリンダ12に供給される。ブームシリンダ10
はブーム９を回動するように、またアームシリンダ12は
アーム11を回動するように装着されている。

【０００５】コントロールバルブ５は、制御装置13から
の指令値を電油変換器6.1 ，6.2 で電気から油圧に変換
した信号により駆動される。同様にしてバルブ７も電油
変換器8.1 ，8.2 で電気から油圧に変換した信号により
駆動される。

【０００６】また、制御装置13は、前述のようにポンプ
２および各バルブ５，７に対して操作量を出力するが、
入力信号としては操作レバー14の操作レバー信号が使用
される。この操作レバー信号は、操作レバー14のリモコ
ン圧を電気信号に変換した信号、あるいは操作レバー14
から直接出力する電気信号が用いられる。

【０００７】図１２は、従来の制振制御装置をブロック
図化して示したものである。この図１２において、操作
レバー14の信号はブームレバー操作量20、アームレバー
操作量21に分けられる。これらの操作量20，21はバルブ
指令変換関数22，23を介し、コントロールバルブ５，７
の目標値として設定される。

【０００８】一方、ポンプ斜板３の目標値は、上述のブ
ームレバー操作量20とアームレバー操作量21との総和を
ポンプ斜板指令変換関数24を用いて設定されることとし
ている。

【０００９】上述の変換関数22，23，24の一例を図４
(a) (b) および図５に示している。図４(a) (b) に示さ
れたバルブ指令変換関数は、バルブ変位に対する開口面
積の不感帯を考慮したものであり、図５に示されたポン
プ斜板指令変換関数は、最大／最小吐出量を規定した関
数としている。

【００１０】この従来の制振制御装置は、図１２に示さ
れるように各バルブ５，７およびポンプ斜板３の目標値
に対しそれぞれ遅れ関数25，26，27を設け、これらの遅
れ関数25，26，27の出力をコントロールバルブ５，７の
操作量およびポンプ斜板３の操作量としている。遅れ関
数25，26，27は通常、一次遅れ関数、二次遅れ関数ある
いはランプ関数等が用いられる。

【００１１】そして、この図１２で示した従来の制振制
御装置は、各油圧シリンダの伸び、縮み、停止操作にお
いて、遅れ関数25〜27によりバルブ５，７およびポンプ
斜板３への操作速度がレバー操作速度より緩やかになる
ため、油圧シリンダ駆動・停止時の制振効果をもたらす
ものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、バルブ５，７
およびポンプ斜板３への操作速度が緩やかであるため、
特に停止操作時、油圧シリンダ10，12が直ぐには停止し
ないことになる。即ち、操作レバー14にて停止操作して
も油圧シリンダ10，12が停止しないことが生じ、操作性
を損なう問題があった。そして、近くに障害物が有り、
直ぐに油圧シリンダ10，12を停止させたい場合でも、油
圧シリンダ10，12が停止しないためフロント部が障害物
に衝突することも十分に考えられる。また、油圧シリン
ダ10，12の伸び・縮み操作においても油圧シリンダ動作
の反応が遅くなり、操作性を損なう問題があった。

【００１３】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、操作レバー動作に対するアクチュエータ動作の反
応を良くし、操作性を向上させることを目的とするもの
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、エンジンで駆動される斜板式可変容量形油圧ポン
プから、油圧ショベルのフロント部を支持する複数の油
圧シリンダへの配管中にそれぞれ設けられた方向制御用
のバルブを、前記フロント部の動きを操作する操作レバ
ーからの信号により制御する油圧ショベルフロント部の
制御装置において、各油圧シリンダ圧力およびポンプ出
口圧力の信号をそれぞれフィルタ入力信号とし、各フィ
ルタ入力信号の周波数が油圧シリンダの油柱共振点の近
傍ではゲインが高く低振動数域および高振動数域ではゲ
インが低下し、各フィルタ出力信号をそれぞれ各バルブ
変位およびポンプ斜板の補償量とする圧力フィルタと、
レバー操作信号に対する各バルブ変位指令値およびポン
プ斜板指令値に上記フィルタ出力信号を加算し、その加
算値を各バルブ変位およびポンプ斜板の操作量として出
力する演算器とを具備した構成の油圧ショベルフロント
部の制振制御装置である。

【００１５】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された油圧ショベルフロント部の制振制御装置を前
提とするもので、請求項１と異なる構成は、油圧ショベ
ルのフロント部としてのブームおよびアームを支持する
ブームシリンダおよびアームシリンダの各圧力およびポ
ンプ出口圧力を３個の圧力センサにより検出し、その各
圧力信号をそれぞれ圧力フィルタへの入力信号とし、各
フィルタ出力信号をそれぞれブーム用バルブ変位、アー
ム用バルブ変位およびポンプ斜板の補償量としてフィー
ドバックした点である。

【００１６】請求項３に記載された発明は、請求項２に
記載された油圧ショベルフロント部の制振制御装置を前
提とするもので、請求項２と異なる構成は、ブーム上げ
方向に圧油が供給される側のブームシリンダの圧力、ア
ームを伸ばす方向（アーム先端が外に広がる方向）に圧
油が供給される側のアームシリンダの圧力およびポンプ
出口圧力の信号をそれぞれ圧力フィルタへのフィルタ入
力信号とし、かつ各圧力変動に応じたフィルタ出力信号
をそれぞれブーム用バルブ変位、アーム用バルブ変位お
よびポンプ斜板の補償量としてフィードバックした点で
あり、また、演算器は、ブーム上げ操作信号が減少ある
いは停止する場合にのみブーム用バルブの変位指令値に
ブーム用フィルタ出力信号を加算し、アーム伸び操作信
号が減少あるいは停止する場合にのみアーム用バルブの
変位指令値にアーム用フィルタ出力信号を加算し、ポン
プ斜板指令値には常にポンプ用フィルタ出力信号を加算
するものである。

【００１７】請求項４に記載された発明は、請求項３に
記載された油圧ショベルフロント部の制振制御装置を前
提とするもので、ブーム上げ操作信号またはアーム伸び
操作信号が減少あるいは停止する場合にのみブーム用ま
たはアーム用バルブ変位指令値にブーム用またはアーム
用フィルタ出力信号を加算し、ポンプ斜板指令値にポン
プ用フィルタ出力信号を加算する点は請求項３と同様で
あるが、請求項３と異なる構成は、ブーム用演算器およ
びアーム用演算器が前記ブーム上げ操作信号またはアー
ム伸び操作信号の変化が微小になってから所定時間後に
ブーム用またはアーム用フィルタ出力信号をゼロとし、
また、ポンプ斜板用演算器が前記ポンプ斜板指令値の変
化が微小になってから所定時間後にフィルタ出力信号を
ゼロとする点である。

【００１８】請求項５に記載された発明は、請求項４に
記載された油圧ショベルフロント部の制振制御装置を前
提とするもので、請求項４と異なる構成は、ポンプ用の
演算器にて、前記ブーム用バルブ変位操作量およびアー
ム用バルブ変位操作量の加算値をポンプ斜板の指令値と
し、このポンプ斜板指令値とポンプ出口圧力に対するフ
ィルタ出力信号とを加算した値をポンプ斜板の操作量と
するものである。

【００１９】

【作用】請求項１に記載された発明は、圧力フィルタが
油圧シリンダの油柱共振点（固有振動数）の近傍でゲイ
ンが高くなる特性を持っているので、上記圧力フィルタ
を適用することにより共振周波数近傍での減衰効果を持
たすことができる。即ち、油圧シリンダに固有な振動成
分を抑制することになり、操作レバーがいかなる場合で
も制振制御を行うことができる。

【００２０】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の圧力フィルタを使用し、３個の圧力センサにより検
出したブームシリンダ圧力、アームシリンダ圧力および
ポンプ出口圧力の信号をそれぞれ上記圧力フィルタの入
力信号とし、各フィルタ出力信号をそれぞれブーム用バ
ルブ変位、アーム用バルブ変位およびポンプ斜板の補償
量とする。すなわち、レバー操作信号に対する各バルブ
変位指令値、ポンプ斜板指令値に上記フィルタ出力信号
を加算し、上記加算値を各バルブ変位、ポンプ斜板の操
作量とする。

【００２１】請求項３に記載された発明は、圧力変動に
応じた値（具体的には圧力の微分値）をフィードバック
する圧力フィルタを使用するため、レバーによる停止操
作時の油圧シリンダの流れを抑えることができ、かつ油
圧シリンダ伸び・縮み操作時の油圧シリンダ動作の反応
を速くすることができ、操作性を向上させることができ
る。総轄すると、本手段を用いることにより、操作レバ
ーによるフロント部の動作・応答性が損なわれず、かつ
制振効果をもたらすことができ、操作性を向上させるこ
とができる。

【００２２】請求項４に記載された発明は、請求項３記
載の圧力フィルタを使用し、ブーム上げ方向に圧油が供
給される側のブームシリンダの圧力、アームを伸ばす方
向（アーム先端が外に広がる方向）に圧油が供給される
側のアームシリンダの圧力およびポンプ出口圧力の信号
をそれぞれ上記圧力フィルタの入力信号とし、各フィル
タ出力信号をそれぞれブーム用バルブ変位、アーム用バ
ルブ変位およびポンプ斜板の補償量とし、ブーム上げ操
作が減少あるいは停止する場合にのみブーム用バルブの
変位指令に該フィルタ出力信号を加算し、さらに上記操
作の変化が微小になった後、所定時間後該フィルタ出力
信号をゼロとし、アーム伸び操作が減少あるいは停止す
る場合にのみアーム用バルブの変位指令に該フィルタ出
力信号を加算し、さらに上記操作の変化が微小になった
後、所定時間後該フィルタ出力信号をゼロとし、ポンプ
斜板指令に該フィルタ出力信号を加算し、さらに上記指
令の変化が微小になった後、所定時間後該フィルタ出力
信号をゼロとし、それぞれの加算値を各バルブ変位、ポ
ンプ斜板の操作量とする。

【００２３】請求項５に記載された発明は、請求項３記
載の圧力フィルタを使用し、ブーム上げ方向に圧油が供
給される側のブームシリンダの圧力、アームを伸ばす方
向（アーム先端が外に広がる方向）に圧油が供給される
側のアームシリンダの圧力およびポンプ出口圧力の信号
をそれぞれ上記圧力フィルタの入力信号とし、各フィル
タ出力信号をそれぞれブーム用バルブ変位、アーム用バ
ルブ変位およびポンプ斜板の補償量とし、ブーム上げ操
作が減少あるいは停止する場合にのみブーム用バルブの
変位指令に該フィルタ出力信号を加算し、さらに上記操
作の変化が微小になった後、所定時間後該フィルタ出力
信号をゼロとし、アーム伸び操作が減少あるいは停止す
る場合にのみアーム用バルブの変位指令に該フィルタ出
力信号を加算し、さらに上記操作の変化が微小になった
後、所定時間後該フィルタ出力信号をゼロとし、それぞ
れの加算値を各バルブ変位の操作量とし、さらに上記操
作量の加算値をポンプ斜板の指令値とし、このポンプ斜
板指令値とポンプ圧力に対するフィルタ出力信号とを加
算した値をポンプ斜板の操作量とする。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図１〜図１０に示された実施
例を参照して詳細に説明する。なお、図１１および図１
２に示された従来例と同様の部分には同一符号を付して
その説明を省略する場合もある。

【００２５】（図面の概略説明）図２は、本発明におけ
る油圧ショベルの電油制御部およびフロント部を示した
ものであり、フロント部は図１１と同様にブームおよび
アーム系のみを示したものである。

【００２６】図１は、本発明に係る制御装置15中で構成
された制振制御手段の第１実施例を示すブロック図であ
る。図３は、図１と同様の制御装置15中で構成された制
振制御手段の第２実施例を示すブロック図である。

【００２７】図４は、図１および図３におけるバルブ指
令変換関数22，23を示し、ここでは従来技術で用いたも
のと同様としている。図５は、ポンプ斜板指令変換関数
であり、これも従来技術で用いたものと同様としてい
る。

【００２８】図６は、図１および図３の制御装置15に使
用している圧力フィルタのブロック図であり、図７は、
その圧力フィルタの周波数特性を説明したものである。

【００２９】図８は、図１中の演算器31、演算器33の演
算フローを示したものであり、また、図９(a) は、図１
中の演算器35の演算フローを示したものであり、さら
に、図９(b) は、図３中の演算器35´の演算フローを示
したものである。

【００３０】図１０は、本発明を用いた場合のレバー操
作量、油圧シリンダ圧力、バルブ変位操作量、ポンプ圧
力およびポンプ斜板操作量の経時的変化を模式的に示し
たものである。

【００３１】（構成の説明）先ず、図２の構成は、前述
の従来技術で示した図１１と同様にブーム９およびアー
ム11系のみを示したものであり、この図２にて図１１と
異なるのは、圧力センサ16，17，18が加わっている点
と、本発明に係る制御装置15への入力信号が圧力センサ
16，17，18の個数分増加している点と、制御装置15が後
述するように圧力フィルタと、そのフィルタ出力信号に
よりバルブ変位指令値（以下、バルブ変位目標値とい
う）またはポンプ斜板指令値（以下、ポンプ斜板目標値
という）を補償する演算器とを内蔵した点である。

【００３２】ここに、圧力センサ16は、斜板式可変容量
形油圧ポンプ２の吐出管路に設けられてポンプ出口圧力
を検出し、圧力センサ17は、ブームシリンダ10のボトム
側に設けられこのボトム側の圧力を検出し、圧力センサ
18は、アームシリンダ12のロッド側に設けられこのロッ
ド側の圧力を検出するように構成している。

【００３３】この図２に示された実施例では、ブーム９
を上げる方向、アーム11を伸ばす方向（アーム先端が外
に広がる方向、アーム伸び操作）の油圧シリンダ圧力を
検出し、制振制御を行う例を示している。

【００３４】次に、図１は本発明に係る制御装置15の第
１実施例を示すブロック図であり、ブームレバー操作量
20〜斜板指令変換関数24までは図１２で示したブロック
図と同じものを使用している。なお、この図１では、バ
ルブ５のバルブ変位目標値をＸt1、バルブ７のバルブ変
位目標値をＸt2、ポンプ斜板３のポンプ斜板目標値をφ
t としている。

【００３５】バルブ５の目標値Ｘt1および圧力フィルタ
32のフィルタ出力信号Ｄp1は演算器31に入力され、この
演算器31の出力がバルブ５のバルブ変位操作量Ｘc1とな
る。圧力フィルタ32へのフィルタ入力信号は、ブームシ
リンダ10のボトム側の圧力センサ17により検出された圧
力Ｐ1 を用いる。演算器31は上述の入力信号に対する演
算を行うものであり、その演算フローは図８に示してい
る。

【００３６】バルブ７の目標値Ｘt2および圧力フィルタ
34のフィルタ出力信号Ｄp2は演算器33に入力され、この
演算器33の出力がバルブ７のバルブ変位操作量Ｘc2とな
る。圧力フィルタ34へのフィルタ入力信号は、アームシ
リンダ12のロッド側の圧力センサ18により検出された圧
力Ｐ2 を用いる。演算器33は上述の入力信号に対する演
算を行うものであり、その演算フローは図８に示したも
のと同様である（記号を入れ換えればよい）。

【００３７】ポンプ斜板３の目標値φｔおよび圧力フィ
ルタ36のフィルタ出力信号Ｄφp は演算器35に入力さ
れ、この演算器35の出力がポンプ斜板３の操作量φc と
なる。圧力フィルタ36へのフィルタ入力信号は、ポンプ
出口側の圧力センサ16により検出された圧力Ｐp を用い
る。演算器35は上述の入力信号に対する演算を行うもの
であり、その演算フローは図９(a) に示している。

【００３８】図３は本発明に係る制御装置15の第２実施
例をブロック図で示したものであるが、図１の制御装置
15と異なるものはコントロールバルブ５，７の操作量Ｘ
c1、Ｘc2の加算値を斜板指令変換関数24´に入力し、こ
の斜板指令変換関数24´の出力値をポンプ斜板３の指令
値（目標値）としている点である。

【００３９】図６は圧力フィルタ32，34，36のブロック
図である。このブロック図中、Ｓはラプラス変数、ωL
，ωU はフィルタ周波数、Ｋp はフィルタゲインであ
る。図に示すように、本圧力フィルタ32，34，36は１階
の微分要素と、二つの一次遅れ関数とで構成されてい
る。当然のことであるが、各圧力フィルタ32，34，36に
対するフィルタ周波数は個別に設定してもかまわない。

【００４０】図７は圧力フィルタ32，34，36の周波数特
性を示しており、図に示すようにフィルタゲインの最大
値の近傍を機体（油圧シリンダ）の持つ固有振動数に合
わせるようにフィルタ周波数ωL ，ωU を設定してお
く。

【００４１】図８は図１中のバルブ５に関する演算器31
の演算フローを示したものである。前述したように本実
施例では、ブーム９を上げる方向またはアーム11を伸ば
す方向の油圧シリンダ圧力を検出し、制振制御を行う例
を示しており、通常、振動特性はブーム上げ操作または
アーム伸び操作を停止させる時に生じるものである。そ
れは、増加する慣性モーメントを急激に停止させようと
するためである。

【００４２】図８において、判定器50はブームシリンダ
10の伸び操作が減少しているかどうかを判定する判定
器、判定器51はバルブ５の目標値の変化量を判定する判
定器、演算器52は制振制御時間のカウントアップをする
演算器、演算器53は上記制御時間をリセットする演算
器、判定器54は制振制御時間が所定の時間ΔＴ1 に達し
たかどうかを判定する判定器、演算器55，56はバルブ５
のバルブ変位操作量を設定する演算器である。

【００４３】バルブ７に関する演算器33の演算フローも
同様であり、このバルブ７の場合は図８の下部にも示す
ように、バルブ５の目標値Ｘt1をバルブ７の目標値Ｘt2
へ、圧力フィルタ32のフィルタ出力信号Ｄp1を圧力フィ
ルタ34のフィルタ出力信号Ｄp2へ、制御時間ΔＴ1 を制
御時間ΔＴ2 へ、ブームシリンダ10の伸び操作をアーム
シリンダ12の縮み操作へと、記号および名称を変更する
ことで対応できる。

【００４４】図９(a) は図１中のポンプ斜板３に関する
演算器35の演算フローを示したもので、ポンプ斜板３の
操作量φc を出力するものである。図において、判定器
60はポンプ斜板３の目標値φt が減少したかどうかを判
定する判定器、判定器61は上記ポンプ斜板目標値φt の
変化量を判定する判定器、演算器62は制振制御時間をカ
ウントアップする演算器、演算器63は上記制御時間をリ
セットする演算器、判定器64は制振制御時間が所定の時
間ΔＴ3 に達したかどうかを判定する判定器、演算器6
5，66はポンプ斜板３の操作量を設定する演算器であ
る。

【００４５】図９(b) は図３中のポンプ斜板３に関する
演算器35´の演算フローを示したもので、判定器60はポ
ンプ斜板３の目標値φt が減少したかどうかを判定する
判定器、演算器65，66はポンプ斜板３の操作量を設定す
る演算器である。

【００４６】（作用の説明）次に、図６〜図１０を主に
用いて図示された実施例の作用を説明する。

【００４７】図６および図７に示した圧力フィルタ32，
34，36は、機体（油圧シリンダ）の持つ固有振動数（油
柱共振点）域の近傍で最もそのゲインが高くなり、低周
波数および高周波数域でゲインが低下するという特性を
持つものである。このような圧力フィルタ32，34，36を
用い閉ループを構成することにより、機体が固有に持つ
振動数域での減衰特性をよくすることができ、機体の振
動特性を良好にすることができる。

【００４８】図８は、バルブ５（または７）の目標値に
対して上記圧力フィルタ32（または34）のフィルタ出力
信号をどのように適用させるかを示しており、また、図
９(a) は、ポンプ斜板３の目標値に対して上記圧力フィ
ルタ36のフィルタ出力信号をどのように適用させるかを
示している。

【００４９】図８において、ブームシリンダ10が伸び操
作（ブーム上げ操作）であり、かつこの伸び操作が減少
（減少とはレバー14の戻し操作により油圧シリンダ10の
伸び動作を減速させることを意味し操作停止も含む）し
ているか否かを判定器50により判定する。図８では「バ
ルブ５の目標値Ｘt1減少？」と記載しているが、これは
上記の「操作が減少しているか？」に対応している。

【００５０】上記判定が真（Ｙ）のとき判定器51を使用
する。この判定器51はバルブ５の目標値Ｘt1の変化量
（減少量＝レバー戻し量）が微小値ε以下かどうかを判
定するものである。

【００５１】ブーム上げ（ブームシリンダ伸び）の停止
操作を極めて微小動作で行う場合、フロント部が振動す
ることはない。この場合、目標値Ｘt1の変化量の絶対値
はε以下となり、演算器53にて制振制御時間をリセット
（時間のカウントをゼロとすること）した後、演算器55
にてバルブ５の目標値Ｘt1をそのままバルブ５の操作量
Ｘc1として出力する。

【００５２】ブーム上げ（ブームシリンダ10の伸び）の
停止操作（レバー戻し操作）を比較的大きくかつ速く行
う場合は、バルブ５の目標値Ｘt1の変化量の絶対値はε
以上となる。この場合、演算器52により制振制御時間の
カウントアップを行う。

【００５３】上記制振制御時間がΔＴ1 より小さい時
は、判定器54では偽（Ｎ）となり、演算器56によりバル
ブ５の操作量Ｘc1は、バルブ５の目標値Ｘt1から圧力フ
ィルタ32のフィルタ出力信号Ｄp1を差し引いた値とす
る。即ち、制振制御時間ΔＴ1 の間は、圧力フィルタ32
による制振効果を効かせることになる。

【００５４】制御時間がΔＴ1 以上となると演算器55に
よりバルブ５の操作量Ｘc1はバルブ５の目標値Ｘt1と等
しくなるようにする。即ち、この場合はフィルタ出力信
号を無視することを意味する。

【００５５】制御時間ΔＴ1 は、油圧シリンダ10の固有
振動に対応した値を適切に設定することにより、従来技
術の単純な遅れ要素による制振時間より短い時間で制振
させることができる。

【００５６】判定器50で偽（Ｎ）である場合は、演算器
53で制御時間をリセットすることにより、判定器50およ
び判定器51で真（Ｙ）であった場合の制御時間を適切に
設定することができる。

【００５７】アームシリンダ12を制御するバルブ７に関
する演算器33の場合も図８で示した演算フローと同様で
あるが、この演算器33は、図８における「ブームシリン
ダ伸び操作」を「アームシリンダ縮み操作」に、「バル
ブ５」を「バルブ７」に変更し、さらに、Ｘt1をＸt2
に、Ｄp1をＤp2に、ΔＴ1 をΔＴ2 に、Ｘc1をＸc2にそ
れぞれ変更したものである。図２に示したようにアーム
シリンダ12を縮めることは、アーム11を伸ばす（アーム
11の先端を外に広げる）ことに対応している。

【００５８】図９(a) において、ポンプ斜板３の目標値
φt が増加していると判定器60で判定した（判定結果が
偽）の場合、演算器63で制御時間をリセットし、斜板操
作量φc は演算器65でポンプ斜板目標値φt から圧力フ
ィルタ36のフィルタ出力信号Ｄφp を差し引いた値をポ
ンプ斜板３の操作量φc とする。

【００５９】ポンプ斜板３の操作に関しては、その目標
値φt が増加しているときは圧力フィルタ36の値を常に
適用するが、目標値φt が減少しているときには制御時
間による圧力フィルタ36の適用制限を設けるようにして
いる。

【００６０】また、判定器60でポンプ斜板３の目標値φ
t が減少と判定された場合でも、判定器61で目標値φt
の変化量（減少量）の絶対値が基準値εより微小である
と判定した場合は、演算器63で制御時間をリセットす
る。

【００６１】判定器61で斜板目標値φt の変化量（減少
量）の絶対値が基準値εより大である（真）と判定した
場合は、演算器62で制御時間のカウントアップを始め、
判定器64で上記制御時間がΔＴ3 に達するまでの間は演
算器65によるポンプ斜板３の操作量φc が出力される。
この斜板操作量φc は、ポンプ斜板３の目標値φt から
圧力フィルタ36のフィルタ出力信号Ｄφp を差し引いた
値とする。即ち、制御時間ΔＴ3 の間は、圧力フィルタ
36による制振効果を効かせることになる。

【００６２】制御時間がΔＴ3 以上であると判定器64で
判定した場合は、演算器66で目標値φt と等しい値を上
記斜板操作量φc とするように演算される。

【００６３】次に、上述のような演算器31であるから、
例えばブームシリンダ10の伸び操作開始時は図８中の判
定器50の判定は偽となり、演算器53を経て演算器55によ
りレバー操作に対応したバルブ目標値Ｘt1でバルブ５は
操作されるが、ポンプ斜板３は図９(a) 中の判定器60で
ポンプ斜板目標値φt は増加していると判断するため、
演算器63を経て演算器65で圧力フィルタ36を適用した斜
板操作量となる。即ち、バルブ５が開く時はポンプ斜板
３でフロント部の制振制御を行うことになる。

【００６４】一方、ブームシリンダ伸び操作を停止させ
る時は、図８中の判定器50の判定は真となり、制御所定
時間ΔＴ1 まで圧力フィルタ32によるバルブ５の操作が
行なわれる。同様に、ポンプ斜板３に関しても所定の制
御時間ΔＴ3 までは圧力フィルタ36による斜板操作が行
われることになる。

【００６５】但し、この場合、ポンプ斜板３の操作はバ
ルブ操作によるバルブ通過流量に必要な油を供給するこ
とを意味するため、ブームシリンダ10の伸び操作を停止
させる時のフロント部の制振は主にバルブ操作で行うこ
とになる。

【００６６】このような理由で、バルブ変位操作量の総
和をポンプ斜板３の目標値とした実施例を図３に示し、
このときのポンプ斜板操作に関する演算器35´の演算フ
ローを図９(b) に示している。

【００６７】図１０は、レバー操作量と油圧シリンダ圧
力Ｐ1 ，Ｐ2 、ポンプ圧力Ｐp および本発明の制振制御
装置を用いた場合のバルブ操作量Ｘc1，Ｘc2およびポン
プ斜板操作量φc を模式的に示したものであり、制振制
御時間がレバー戻し時から所定の時間ΔＴ1 ，ΔＴ3 に
達した後は、バルブ操作量Ｘc1，Ｘc2およびポンプ斜板
操作量φc の特性図にてフィルタ出力信号が適用されな
いことを破線で示している。すなわち、操作レバー14に
よる停止操作時は圧力フィルタ32，34，36による制振効
果を働かせるとともに、一定の制振制御時間ΔＴ1 ，Δ
Ｔ3 の経過後はフィルタ出力信号が過剰に作用するおそ
れを断ち切り、バルブ操作量Ｘc1，Ｘc2およびポンプ斜
板操作量φc を早期に安定状態に収斂させることができ
る。

【００６８】上述のように、本発明の制振制御装置を用
いると、種々のレバー操作によるフロント部の動作に対
し、ポンプ斜板３とバルブ５，７の操作により、フロン
ト部の動作・応答性は損なわれず、かつ制振効果をもた
らすことができ、操作性を向上させることができる。

【００６９】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、油
圧シリンダの油柱共振点近傍でゲインが高くなる特性を
持つ圧力フィルタにより油圧シリンダ制御用のバルブ変
位等を補償したから、油圧シリンダに固有な振動成分を
抑制することができ、操作レバーがいかなる場合でも制
振制御を行うことができる。

【００７０】請求項２に記載された発明によれば、既存
の油圧ショベルであってもそのフロント部に３個の圧力
センサを設けることで容易に制振制御を行うことができ
る。もし、既存の油圧ショベルに上記圧力センサが取付
けられていれば、油圧ショベルのフロント部のハード構
成を変更せずに制振制御を行って操作性を向上させるこ
とができる。

【００７１】請求項３に記載された発明によれば、ブー
ム上げ方向に圧油が供給される側のブームシリンダの圧
力、アームを伸ばす方向に圧油が供給される側のアーム
シリンダの圧力の信号をそれぞれ圧力フィルタへのフィ
ルタ入力信号とし、演算器は、ブーム上げ操作信号また
はアーム伸び操作信号が減少あるいは停止する場合にの
みブーム用バルブまたはアーム用バルブの変位指令値に
ブーム用またはアーム用フィルタ出力信号を加算するか
ら、特にブーム上げ動作やアーム伸び動作を急激に停止
させる場合に、顕著な制振効果および操作性を得ること
ができる。特に、上述の圧力フィルタは圧力変動に応じ
た値をフィードバックするため、レバーによる停止操作
時の油圧シリンダの流れを抑えることができ、かつ油圧
シリンダ伸び・縮み操作時のシリンダ動作の反応を速く
することができ、操作性を向上させることができる。即
ち、操作レバーによるフロント部の動作・応答性は損な
われず、かつ制振効果をもたらすことができ、操作性を
向上させることができる。

【００７２】請求項４に記載された発明によれば、ブー
ム用演算器およびアーム用演算器により前記ブーム上げ
操作信号またはアーム伸び操作信号の変化が微小になっ
てから所定時間後にブーム用またはアーム用フィルタ出
力信号をゼロとし、同様にポンプ斜板用演算器により前
記ポンプ斜板指令値の変化が微小になってから所定時間
後にフィルタ出力信号をゼロとするから、レバーによる
停止操作時は圧力フィルタによる制振効果を働かせると
ともに、一定の制振制御時間の経過後はフィルタ出力信
号が逆に作用するおそれを断ち切り、バルブ操作量およ
びポンプ斜板操作量を早期に安定状態に収斂させること
ができる。

【００７３】請求項５に記載された発明によれば、バル
ブ変位操作量の総和をポンプ斜板の指令値としたから、
ポンプ斜板を適切に操作してバルブ操作によるバルブ通
過流量に必要な油を適切に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制振制御装置に係る第１実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本発明に係る油圧ショベルの電油制御部とフロ
ント部の概略構成図である。

【図３】本発明の制振制御装置に係る第２実施例を示す
ブロック図である。

【図４】(a) は本発明のブームレバー操作量に関するバ
ルブ指令変換関数を示した特性図、(b) はアームレバー
操作量に関するバルブ指令変換関数を示した特性図であ
る。

【図５】本発明に係るポンプ斜板指令変換関数を示した
特性図である。

【図６】本発明に係る圧力フィルタのブロック図であ
る。

【図７】本発明に係る圧力フィルタの周波数特性を説明
した特性図である。

【図８】図１中の演算器31の演算フロー図である。

【図９】(a) は図１中の演算器35の演算フロー図、(b)
は図３中の演算器35´の演算フロー図である。

【図１０】本発明を用いた場合の主要データの経時変化
を示した模式図である。

【図１１】従来の油圧ショベルの電油制御部とフロント
部の概略構成図である。

【図１２】従来の制振制御装置を示したブロック図であ
る。

【符号の説明】

14 操作レバー 15 制御装置 16，17，18 圧力センサ 32，34，36 圧力フィルタ 31，33，35，35' 演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鮫島 誠 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンで駆動される斜板式可変容量形
   油圧ポンプから、油圧ショベルのフロント部を支持する
   複数の油圧シリンダへの配管中にそれぞれ設けられた方
   向制御用のバルブを、前記フロント部の動きを操作する
   操作レバーからの信号により制御する油圧ショベルフロ
   ント部の制御装置において、 各油圧シリンダ圧力およびポンプ出口圧力の信号をそれ
   ぞれフィルタ入力信号とし、各フィルタ入力信号の周波
   数が油圧シリンダの油柱共振点の近傍ではゲインが高く
   低振動数域および高振動数域ではゲインが低下し、各フ
   ィルタ出力信号をそれぞれ各バルブ変位およびポンプ斜
   板の補償量とする圧力フィルタと、 レバー操作信号に対する各バルブ変位指令値およびポン
   プ斜板指令値に上記フィルタ出力信号を加算し、その加
   算値を各バルブ変位およびポンプ斜板の操作量として出
   力する演算器とを具備したことを特徴とする油圧ショベ
   ルフロント部の制振制御装置。
2. 【請求項２】 エンジンで駆動される斜板式可変容量形
   油圧ポンプから、油圧ショベルのブームおよびアームか
   らなるフロント部を支持するブームシリンダおよびアー
   ムシリンダへの配管中にそれぞれ設けられた方向制御用
   のバルブを、前記フロント部の動きを操作する操作レバ
   ーからの信号により制御する油圧ショベルフロント部の
   制御装置において、 ３個の圧力センサにより検出したブームシリンダ圧力、
   アームシリンダ圧力およびポンプ出口圧力の信号をそれ
   ぞれフィルタ入力信号とし、各フィルタ入力信号の周波
   数が各シリンダの油柱共振点の近傍ではゲインが高く低
   振動数域および高振動数域ではゲインが低下し、各フィ
   ルタ出力信号をそれぞれブーム用バルブ変位、アーム用
   バルブ変位およびポンプ斜板の補償量とする圧力フィル
   タと、 レバー操作信号に対する各バルブ変位指令値およびポン
   プ斜板指令値に上記フィルタ出力信号を加算し、上記加
   算値を各バルブ変位およびポンプ斜板の操作量として出
   力する演算器とを具備したことを特徴とする油圧ショベ
   ルフロント部の制振制御装置。
3. 【請求項３】 エンジンで駆動される斜板式可変容量形
   油圧ポンプから、油圧ショベルのブームおよびアームか
   らなるフロント部を支持するブームシリンダおよびアー
   ムシリンダへの配管中にそれぞれ設けられた方向制御用
   のバルブを、前記フロント部の動きを操作する操作レバ
   ーからの信号により制御する油圧ショベルフロント部の
   制御装置において、 ブーム上げ方向に圧油が供給される側のブームシリンダ
   の圧力、アームを伸ばす方向に圧油が供給される側のア
   ームシリンダの圧力およびポンプ出口圧力の信号をそれ
   ぞれフィルタ入力信号とし、この各フィルタ入力信号の
   周波数が各シリンダの油柱共振点の近傍ではゲインが高
   く低振動数域および高振動数域ではゲインが低下し、か
   つ各圧力変動に応じたフィルタ出力信号をそれぞれブー
   ム用バルブ変位、アーム用バルブ変位およびポンプ斜板
   の補償量としてフィードバックする圧力フィルタと、 ブーム上げ操作信号が減少あるいは停止する場合にのみ
   ブーム用バルブの変位指令値にブーム用フィルタ出力信
   号を加算し、アーム伸び操作信号が減少あるいは停止す
   る場合にのみアーム用バルブの変位指令値にアーム用フ
   ィルタ出力信号を加算し、ポンプ斜板指令値には常にポ
   ンプ用フィルタ出力信号を加算し、それぞれの加算値を
   各バルブ変位、ポンプ斜板の操作量として出力する演算
   器とを具備したことを特徴とする油圧ショベルフロント
   部の制振制御装置。
4. 【請求項４】 エンジンで駆動される斜板式可変容量形
   油圧ポンプから、油圧ショベルのブームおよびアームか
   らなるフロント部を支持するブームシリンダおよびアー
   ムシリンダへの配管中にそれぞれ設けられた方向制御用
   のバルブを、前記フロント部の動きを操作する操作レバ
   ーからの信号により制御する油圧ショベルフロント部の
   制御装置において、 ブーム上げ方向に圧油が供給される側のブームシリンダ
   の圧力、アームを伸ばす方向に圧油が供給される側のア
   ームシリンダの圧力およびポンプ出口圧力の信号をそれ
   ぞれフィルタ入力信号とし、この各フィルタ入力信号の
   周波数が各シリンダの油柱共振点の近傍ではゲインが高
   く低振動数域および高振動数域ではゲインが低下し、か
   つ各圧力変動に応じたフィルタ出力信号をそれぞれブー
   ム用バルブ変位、アーム用バルブ変位およびポンプ斜板
   の補償量としてフィードバックする圧力フィルタと、 ブーム上げ操作信号が減少あるいは停止する場合にのみ
   ブーム用バルブの変位指令値にブーム用フィルタ出力信
   号を加算し、その加算値をブーム用バルブ変位の操作量
   とし、上記操作信号の変化が微小になってから所定時間
   後に該フィルタ出力信号をゼロとするブーム用の演算器
   と、 アーム伸び操作信号が減少あるいは停止する場合にのみ
   アーム用バルブの変位指令値にアーム用フィルタ出力信
   号を加算し、その加算値をアーム用バルブ変位の操作量
   とし、上記操作信号の変化が微小になってから所定時間
   後に該フィルタ出力信号をゼロとするアーム用の演算器
   と、 ポンプ斜板指令値にポンプ用フィルタ出力信号を加算
   し、その加算値をポンプ斜板の操作量とし、上記指令値
   の変化が微小になってから所定時間後にフィルタ出力信
   号をゼロとするポンプ斜板用の演算器とを具備したこと
   を特徴とする油圧ショベルフロント部の制振制御装置。
5. 【請求項５】 エンジンで駆動される斜板式可変容量形
   油圧ポンプから、油圧ショベルのブームおよびアームか
   らなるフロント部を支持するブームシリンダおよびアー
   ムシリンダへの配管中にそれぞれ設けられた方向制御用
   のバルブを、前記フロント部の動きを操作する操作レバ
   ーからの信号により制御する油圧ショベルフロント部の
   制御装置において、 ブーム上げ方向に圧油が供給される側のブームシリンダ
   の圧力、アームを伸ばす方向に圧油が供給される側のア
   ームシリンダの圧力およびポンプ出口圧力の信号をそれ
   ぞれフィルタ入力信号とし、この各フィルタ入力信号の
   周波数が各シリンダの油柱共振点の近傍ではゲインが高
   く低振動数域および高振動数域ではゲインが低下し、か
   つ各圧力変動に応じたフィルタ出力信号をそれぞれブー
   ム用バルブ変位、アーム用バルブ変位およびポンプ斜板
   の補償量としてフィードバックする圧力フィルタと、 ブーム上げ操作信号が減少あるいは停止する場合にのみ
   ブーム用バルブの変位指令値にブーム用フィルタ出力信
   号を加算し、その加算値をブーム用バルブ変位の操作量
   とし、上記操作信号の変化が微小になってから所定時間
   後に該フィルタ出力信号をゼロとするブーム用の演算器
   と、 アーム伸び操作信号が減少あるいは停止する場合にのみ
   アーム用バルブの変位指令値にアーム用フィルタ出力信
   号を加算し、その加算値をアーム用バルブ変位の操作量
   とし、上記操作信号の変化が微小になってから所定時間
   後に該フィルタ出力信号をゼロとするアーム用の演算器
   と、 前記ブーム用バルブ変位操作量およびアーム用バルブ変
   位操作量の加算値をポンプ斜板の指令値とし、このポン
   プ斜板指令値とポンプ出口圧力に対するフィルタ出力信
   号とを加算した値をポンプ斜板の操作量とするポンプ用
   の演算器とを具備したことを特徴とする油圧ショベルフ
   ロント部の制振制御装置。