JPS61296405A - Positioning control device for working machine of construction vehicle - Google Patents

Positioning control device for working machine of construction vehicle

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JPS61296405A
JPS61296405A JP13981485A JP13981485A JPS61296405A JP S61296405 A JPS61296405 A JP S61296405A JP 13981485 A JP13981485 A JP 13981485A JP 13981485 A JP13981485 A JP 13981485A JP S61296405 A JPS61296405 A JP S61296405A
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hydraulic
switching valve
spool
valve
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木邑 信夫
Hirokazu Shintani
新谷 裕和
Makoto Kakuzen
覚前 誠
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the titled device, to reduce the cost of the device and to improve operability at the time of manual operation and control accuracy at the time of automatic control by forming a pilot hydraulic switching valve in a main hydraulic circuit and using the valve for both manual and automatic control. CONSTITUTION:A controller 21 inputs a signal + or -es from a computing element 17 in an automatic control circuit 13 and a signal + or -es' from a manual operation circuit 20, discriminates whether the input is manual or automatic and sends a signal -es or -es' or +es or +es' to an electromagnetically proportional pressure reducing valve 9 or 10 on the basis of the positive/negative of the signal. The valves 9, 10 lead primary pressure from primary side conduits 22, 23 and output hydraulic signals to pilot conduits 7, 8 in accordance with the signals + or -es, + or -es' to move the spool of a pilot hydraulic switching valve 3 and switch the hydraulic feeding direction from the valve 3 to the conduits 5, 6, so that fluidity is controlled by the area of the spool opening. In case of manual operation, a non-sensitive band specific to the spool valve is left. At the time of automatic control, the non-sensitive band is cut off to execute control.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動、手動いずれでも効率よく制御できる油
圧ショベル等の建設車両における作業機の位置決め制御
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a positioning control device for a working machine in a construction vehicle such as a hydraulic excavator, which can be controlled efficiently either automatically or manually.

(従来技術) 従来、油圧ショベル等の建設車両の作業機を自動化する
手段として、作業機の現在位置を検出し、その検出値と
、予め設定された設定値との偏差に応じて流量制御信号
を出力し、その流量制御信号により油圧制御弁を作動し
て作業機の位置を制御する装置(たとえば特開昭54−
45469号公報)が知られている。
(Prior art) Conventionally, as a means of automating working equipment of construction vehicles such as hydraulic excavators, the current position of the working equipment is detected and a flow control signal is generated according to the deviation between the detected value and a preset setting value. A device that outputs a flow rate control signal and operates a hydraulic control valve based on the flow control signal to control the position of the working machine (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-
45469) is known.

しかしながら、上記従来の制御装置は、油圧回路のメイ
ン回路に手動によって切換えられる手動切替弁と、自動
制御のための油圧制御弁(比例制御弁)とを設け、自動
制御時に制御回路から送られる流量制御信号によって油
圧制御弁を直接制御し、かつ、この油圧制御弁によって
制御した流グを手動切替弁を経てシリンダに供給し、作
業機の位置を制御するものである。このため、油圧回路
にはメインのコントロールバルブとして手動切替弁と油
圧制御弁との2個の大言ヱのバルブが必要であり、回路
構成が複雑でコストアップとなる。
However, the above-mentioned conventional control device has a manual switching valve that is manually switched in the main circuit of the hydraulic circuit and a hydraulic control valve (proportional control valve) for automatic control, and the flow rate sent from the control circuit during automatic control. The hydraulic control valve is directly controlled by a control signal, and the flow controlled by the hydraulic control valve is supplied to the cylinder via a manual switching valve to control the position of the working machine. Therefore, the hydraulic circuit requires two major valves, a manual switching valve and a hydraulic control valve, as main control valves, resulting in a complicated circuit configuration and increased costs.

また、自動制御時には手動切替弁が油圧制御弁の下流に
あって単なる通路としての機能を発揮するだけであるた
め、非常に不経済であるとともに、圧a等の問題が生じ
、制御精度が低下する。しがも、メイン回路に設けた大
容舟の油圧制御弁を直接的に制御するため、比例制御弁
を用いたとしても微妙な制御が困難であり、とくに、そ
の制御時には不感帯幅を設定し、その不感帯幅では制御
信号を出力しないようにしているため、上記作業機の位
置偏差に基く制御領域がこの油圧制御弁の不感帯域にあ
る時は、繰返しフィードバック制御しても制御が完了せ
ず、常に定常偏差が生じる。なお、制御精度を上げるた
めに上記油圧制御弁にナーボ弁を用いることが考えられ
るが、こうすればコストがさらに高くなり、かつ、耐環
境性(゛ごみ、油温、粘性の変化)が悪く、制御の安定
性に問題がある。
In addition, during automatic control, the manual switching valve is located downstream of the hydraulic control valve and only functions as a passage, which is extremely uneconomical and causes problems such as pressure a, reducing control accuracy. do. However, since the hydraulic control valve of a large boat installed in the main circuit is directly controlled, even if a proportional control valve is used, delicate control is difficult. Since the control signal is not output in that dead band width, if the control area based on the position deviation of the work equipment is in the dead band of this hydraulic control valve, the control will not be completed even if the feedback control is repeated. , a steady-state deviation always occurs. In order to improve control accuracy, it is possible to use a nervo valve as the hydraulic control valve, but this would increase the cost and have poor environmental resistance (against dirt, oil temperature, and viscosity changes). , there is a problem with control stability.

(発明の目的) 本発明は、上記従来の問題を解消するためになされたも
のであり、従来の比例制御弁やサーボ弁より安価なパイ
ロット油圧切替弁を用いて、この油圧切替弁を手動用と
自動制御用とを兼用できるようにし、油圧回路溝成を簡
素化してコストダウンを図り、かつ、手動操作時には操
作性を向上させながら、自8制御時には定常偏差が生じ
ることなく、高精度の位置決め制御ができる建設車両の
作業機位置決め制御装置を提供するものである。
(Object of the Invention) The present invention has been made to solve the above conventional problems, and uses a pilot hydraulic switching valve that is cheaper than conventional proportional control valves and servo valves to convert this hydraulic switching valve into a manual hydraulic switching valve. This enables it to be used both for automatic control and for automatic control, simplifying the hydraulic circuit groove configuration and reducing costs.It also improves operability during manual operation, while achieving high precision without steady-state deviation during self-8 control. The present invention provides a work equipment positioning control device for a construction vehicle that can perform positioning control.

(発明の構成) 本発明は、作業機を作動させる油圧アクチュエータと、
油圧アクチュエータへの圧油の供給を制御するパイロッ
ト油圧切替弁と、この油圧切替弁のスプール位置をパイ
ロット圧で制御する電磁比例減圧弁と、この電磁比例減
圧弁に制御信号を送る自動制御回路および手動操作回路
とを備え、上記自動制御回路は、作業機の現在位置を検
出する検出器と、作業機の目標位置信号を出力する信号
発生器と、上記油圧切替弁のスプール位置と開口面積と
の関係を記憶する記憶装置と、上記検出器からの作業機
現在位置信号と信号発生器からの作業機目標位置15号
との偏差を求めるとともに、上記偏差と記憶装置に記憶
された記憶値とに基いて油圧切替弁のスプールの必要ス
トロークに相当する制御信号を出力する演算器とを備え
、手動操作回路は手動操作手段の操作量に応じて油圧切
替弁のスプールの必要ストロークに相当する制御信号を
出力するJ:うに構成され、上記自動制御回路からの信
号と手動制御回路からの信号とをコントローラを介して
電磁比例減圧弁に送るように構成されていることを特徴
とするものである。
(Structure of the Invention) The present invention includes a hydraulic actuator that operates a work machine;
A pilot hydraulic switching valve that controls the supply of pressure oil to a hydraulic actuator, an electromagnetic proportional pressure reducing valve that controls the spool position of the hydraulic switching valve using pilot pressure, an automatic control circuit that sends a control signal to the electromagnetic proportional pressure reducing valve, and The automatic control circuit includes a detector that detects the current position of the work equipment, a signal generator that outputs a target position signal of the work equipment, and a spool position and opening area of the hydraulic switching valve. and a storage device that stores the relationship between the two, and calculates the deviation between the work machine current position signal from the detector and the work machine target position No. 15 from the signal generator, and also calculates the deviation between the deviation and the memory value stored in the storage device. and a computing unit that outputs a control signal corresponding to the required stroke of the spool of the hydraulic switching valve based on the amount of operation of the manual operating means. J: which outputs a signal, and is characterized in that it is configured to send a signal from the automatic control circuit and a signal from the manual control circuit to the electromagnetic proportional pressure reducing valve via the controller. .

すなわち本発明は、メインの油圧回路に1個の油圧切替
弁を設【プ、この油圧切替弁を電磁比例減圧弁からの油
圧信号により制御するとともに、この電磁比例減圧弁を
自動制御回路から送られる電気的信号と、操作レバー等
の手動操作手段から送られる電気的操作信号とのいずれ
でも操作できるようにし、かつ、手動操作時にはスプー
ル弁特有の不感帯を残して操作性を白土さけながら、自
動制御時には不感帯を省いた制御をなし、定常゛偏差が
生じない高粘度の制御を可能にしたものである。
That is, in the present invention, one hydraulic switching valve is installed in the main hydraulic circuit, and this hydraulic switching valve is controlled by a hydraulic signal from an electromagnetic proportional pressure reducing valve. It is possible to operate using either an electrical signal sent from a manual operating means such as an operating lever, or an electrical operating signal sent from a manual operating means such as an operating lever. During control, control is performed without a dead zone, making it possible to control high viscosity without steady-state deviations.

(実施例) 第1図において、1は油圧シ」ベルのブーム(作11)
、2はブーム1を俯仰づるシリンダ(油圧アクチュエー
タ)を示す。3はパイ[]ツト油圧切賛弁で、メインの
油圧管路4に設けられ、この弁3の切替えにより管路4
から管路5,6を杼て上記シリンダ2に圧油を給排し、
シリンダ2を伸縮させてブーム1を俯仰させる。この油
圧切替弁3にはパイロット圧によって切替えられるスプ
ール弁を用い、この弁3を切替えるためにパイロット管
路7,8に油圧信号を送る電磁比例減圧弁9.10を用
いているとともに、電磁比例減圧弁9.10を作動させ
るために次のような制御手段を用いている。
(Example) In Figure 1, 1 is the boom of a hydraulic cylinder (Structure 11)
, 2 indicates a cylinder (hydraulic actuator) that raises and raises the boom 1. Reference numeral 3 denotes a hydraulic pressure valve, which is installed in the main hydraulic line 4, and when this valve 3 is switched, the line 4 is
Pressure oil is supplied and discharged from the cylinder 2 through pipes 5 and 6,
The cylinder 2 is expanded and contracted to raise and lower the boom 1. This hydraulic switching valve 3 uses a spool valve that is switched by pilot pressure, and in order to switch this valve 3, an electromagnetic proportional pressure reducing valve 9.10 that sends a hydraulic signal to the pilot pipes 7 and 8 is used. The following control means are used to operate the pressure reducing valves 9.10.

′1jなわち11は検出器で、上記作業機としてのブー
ム1の位置(俯仰角度)を検出するものであり、たとえ
ばポテンショメータで構成されるとともに、ブーム1の
ベースマシン(図示省略)に対する枢支部に設けられ、
上記ブーム1の現在位置に応じた信号θを出力する。な
お、検出器11は、シリンダ2のベースマシンに対する
枢支部またはシリンダ2のロッドに設けてもよい。
'1j, that is, 11 is a detector, which detects the position (elevation angle) of the boom 1 as the working machine, and is composed of, for example, a potentiometer, and is also a detector that connects the boom 1 to the base machine (not shown). established in
A signal θ corresponding to the current position of the boom 1 is output. Note that the detector 11 may be provided at the pivot portion of the cylinder 2 with respect to the base machine or on the rod of the cylinder 2.

12は目標位置信号発生器で、ブーム1をどの位置く角
度)まで俯仰させるかの目標位置に応じた信号θ0を出
力する。この場合、ブーム1とアームの複合作業でパケ
ットの水平押出し、円弧掘削等を行う時は、アームの移
動に追従してブーム1が俯仰するように、アームの移e
聞に基いて演算されたブーム1の必殻移動団を目標位置
とjノで逐次出力する。なお、ブーム1の単独作業時に
は、予め設定されたダンプ位置または掘削位置等を目標
位置として出力する。この目標位置は任意に設定できる
Reference numeral 12 denotes a target position signal generator, which outputs a signal θ0 corresponding to the target position to which the boom 1 should be raised or raised. In this case, when performing combined work using the boom 1 and the arm, such as horizontal extrusion of packets or circular excavation, the arm should be moved so that the boom 1 follows the movement of the arm and moves up and down.
The required moving group of boom 1 calculated based on the distance is sequentially output at the target position and j. Note that when the boom 1 works alone, a preset dump position, excavation position, or the like is output as a target position. This target position can be set arbitrarily.

13は自動制御回路の主要部で、演算器14゜15.1
6.17と、記憶装置18とを備えている(この主要部
と目標位置信号発生器12と゛を含めてマイクロコンビ
コータで構成してもよい)、、。
13 is the main part of the automatic control circuit, arithmetic unit 14゜15.1
6.17 and a storage device 18 (this main part and the target position signal generator 12 may be included in a micro combi coater).

演算器14は上記検出器11から出力されたブーム1の
現在位置信号0と、信号発生器12から出力されたブー
ム1の目標位置信号θ0とに塁いて、両信号0. Oo
の偏差を求め、その偏差に応じた信号eθ(−〇〇−〇
)を出力する。演算器15は上記位置偏差信号eθに比
例定数kOを乗じる等により上記シリンダ2を目標位置
まで作動させるのに必要な流量を演算し、その必要流量
に応じた信号eq(=eθ・kθ)を出力する。演算器
16は上記必要流量相当信号eqを比例定viI<aで
除する雪により上記必要流量に対応した油圧切替弁3の
スプールの必要間[1面積を演算し、その必要開口面積
に応じた信号ea (=eq/kq)を出力する。
Based on the current position signal 0 of the boom 1 outputted from the detector 11 and the target position signal θ0 of the boom 1 outputted from the signal generator 12, the calculator 14 calculates both signals 0. Oo
, and outputs a signal eθ (-〇〇-〇) corresponding to the deviation. The calculator 15 calculates the flow rate necessary to operate the cylinder 2 to the target position by multiplying the position deviation signal eθ by a proportionality constant kO, etc., and generates a signal eq (=eθ・kθ) corresponding to the required flow rate. Output. The computing unit 16 calculates the necessary interval [1 area] of the spool of the hydraulic switching valve 3 corresponding to the above-mentioned required flow rate by dividing the above-mentioned required flow rate equivalent signal eq by the proportionality constant viI<a, and calculates the required opening area according to the required opening area. A signal ea (=eq/kq) is output.

一方、記憶装置18には油圧切替弁3の特性が記憶され
る。この場合、hl+圧切替弁3のスプールストローク
Sと開口面積aとの聞には第2図に示すような関係があ
る。開口面積の符号は切替え方向を示づ。また、この油
圧切替弁3にはスプールストロークSの小さい範囲(0
≧S≦S1,0≧S≧−31)が不感帯であり、この範
囲でスプールストロークSを変化さ1!ても開口面積a
を制御覆ることはできない。
On the other hand, the characteristics of the hydraulic pressure switching valve 3 are stored in the storage device 18 . In this case, there is a relationship between the spool stroke S of the hl+pressure switching valve 3 and the opening area a as shown in FIG. The sign of the opening area indicates the switching direction. This hydraulic switching valve 3 also has a small range of spool stroke S (0
≧S≦S1, 0≧S≧-31) is the dead zone, and the spool stroke S cannot be changed within this range. Even if the opening area a
The control cannot be overridden.

そこで、本発明ではとくに第2図に示す油圧切替弁3の
特性を第3図に示す関係に丙換え、ト記不感帯域をカッ
1−シて記憶装置18に記憶させ、この弁2の必要開口
面積aから逆算して必要スプールスト[1−りSが直ち
に求められるようにしている。
Therefore, in the present invention, the characteristics of the hydraulic switching valve 3 shown in FIG. 2 are changed to the relationship shown in FIG. The required spool strike [1-riS] can be immediately determined by calculating backward from the opening area a.

演口器17は1記演算器16から出力された必要開口面
積相当信号eaと、記憶装置18に記憶された記憶値と
に基いて、油圧切替弁3のスプールの必要ストロークを
演算し、その必要ス1へローフに応じた信号esを出力
する。この場合、ブーム11の上げ、下げに応じて正、
負の4E号±esを出力する。
The opening unit 17 calculates the required stroke of the spool of the hydraulic switching valve 3 based on the required opening area equivalent signal ea outputted from the calculation unit 16 and the stored value stored in the storage device 18, and calculates the required stroke of the spool of the hydraulic switching valve 3. A signal es corresponding to the loaf is output to the necessary station 1. In this case, depending on whether the boom 11 is raised or lowered, the
Outputs negative 4E±es.

手動操作回路20は、操作レバー19等の手動操作手段
の操作量をポテンショメータ等により電気信号に変換し
、その操作方向および操作爪゛に応じて油圧切替弁3の
スプールを第2図に承す特性に沿って制御するための信
号eS′を出力する。
The manual operation circuit 20 converts the operation amount of a manual operation means such as the operation lever 19 into an electric signal using a potentiometer or the like, and controls the spool of the hydraulic switching valve 3 according to the operation direction and the operation claw as shown in FIG. A signal eS' for controlling according to the characteristics is output.

なお、この場合もブーム1の上げ、下げに応じて正、負
の信号±eS′を出力する。ただし、この手動操作回路
からはスプール弁特有の不感帯を残したままで、制御信
号が出力される。
In this case as well, positive and negative signals ±eS' are output in accordance with the raising and lowering of the boom 1. However, the control signal is output from this manual operation circuit while leaving the dead zone peculiar to the spool valve.

コントローラ21は上記自動i、II御回路の演算器1
7からの信号±aSと、手動操作回路20からの信号±
es’ とを入力し、自動か手動かを判別するとともに
、(の信号の正、負つまりブーム上げか下げかを判別し
、ブーム下げの時はその信号−esまたは−es’ を
N磁比例減圧弁9に、ブーム上げの時はその信号上es
または+e S ’を電磁比例減圧弁10に送る。なJ
3、危険防止のために手動操作回路20からの信号が自
動制御回路からの信号より優先して電磁比例減圧弁9,
10に送られるようになっている。
The controller 21 is the arithmetic unit 1 of the automatic i and II control circuits.
The signal ±aS from 7 and the signal ± from the manual operation circuit 20
Input es' and determine whether it is automatic or manual, and also determine whether the signal is positive or negative, that is, whether the boom is raised or lowered, and when lowering the boom, the signal -es or -es' is set to N magnetic proportion. Press the signal on the pressure reducing valve 9 when raising the boom.
Or +e S ' is sent to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 10. NaJ
3. To prevent danger, the signal from the manual operation circuit 20 is given priority over the signal from the automatic control circuit and the electromagnetic proportional pressure reducing valve 9,
It is set to be sent to 10.

電磁比例減圧弁9,10はその一次側管路22゜23か
ら一次圧力を導入し、上記コントローラ21から送られ
た電気信号上es、−esまたは+es’ 、 −es
’ に応じてパイロット管路7,8に油圧信号(パイロ
ット圧)を出力し、この油圧信号によって油圧切替弁3
のスプールを移動させ、向弁3から管路5,6に対する
圧油の供給方向を切替えるとともに、そのスプール開口
面積によって流量制御がなされる。
The electromagnetic proportional pressure reducing valves 9 and 10 introduce primary pressure from their primary side pipes 22 and 23, and respond to electrical signals sent from the controller 21 such as es, -es or +es', -es.
' A hydraulic signal (pilot pressure) is output to the pilot pipes 7 and 8, and this hydraulic signal controls the hydraulic switching valve 3.
The spool is moved to switch the supply direction of pressure oil from the facing valve 3 to the pipes 5 and 6, and the flow rate is controlled by the spool opening area.

上記の構成において、手動操V「詩には、操作レバー1
9を操作することにより、手動操作回路20から操作レ
バー19の操作方向および操作間(角度)に応じたスプ
ールストローク制御信号上es’が出力され、コントロ
ーラ21により上記信号±es’ の正、負つまりブー
ム1上げか下げかが判別され、その信号上es’ また
は−es’が電磁比例減圧弁9または10に送られて向
弁が作動され、この弁9または10から管路7または8
にパイロット管が導かれ、そのパイロット圧により油圧
切替弁3が切替えられるとともに、管路4から管路5,
6を経てシリンダ2に圧油が給排され、シリンダ2が伸
縮されてブーム1の上げ下げが行われる。この手動操作
時には、操作レバー19の操作により油圧切替弁3が第
2図に示す特性に沿って制御され、不感帯を残したまま
で制御される。なお、手動操作時には不感帯がある方が
操作し易く、従って、手動操作時の操作性を向上できる
ことになる。
In the above configuration, manual operation V "poetry" requires operation lever 1.
9, the manual operation circuit 20 outputs a spool stroke control signal es' corresponding to the operating direction and operation interval (angle) of the operating lever 19, and the controller 21 outputs the positive and negative signals ±es'. In other words, it is determined whether the boom 1 is to be raised or lowered, and the signal es' or -es' is sent to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 9 or 10 to operate the opposite valve, and from this valve 9 or 10 to the pipe line 7 or 8.
A pilot pipe is guided to the pipe, and the hydraulic switching valve 3 is switched by the pilot pressure, and the pipe 4 is connected to the pipe 5,
Pressure oil is supplied to and discharged from the cylinder 2 via the cylinder 6, and the cylinder 2 is expanded and contracted to raise and lower the boom 1. During this manual operation, the hydraulic switching valve 3 is controlled according to the characteristics shown in FIG. 2 by operating the operating lever 19, leaving a dead zone. Note that during manual operation, it is easier to operate if there is a dead zone, and therefore, the operability during manual operation can be improved.

次に、自動制御時について説明すると、信号発生器12
からブーム1の目標位置信号θ0が出力されるとともに
、検出器11によりブーム1の現在位置が検出されてそ
の現在位置信号θが出力され、両信号θ0.θが演算器
14に入力される。
Next, to explain automatic control, the signal generator 12
The target position signal θ0 of the boom 1 is outputted from the detector 11, and the current position of the boom 1 is detected by the detector 11 and its current position signal θ is outputted, and both signals θ0. θ is input to the calculator 14.

そして、演算器14により目標位置と現在位置との偏差
信号eθ、演算器15によりシリンダ2を駆動するため
の必要流量相当信号eqS演算器16により切換弁のス
プールの必要開口面積相当信号eaが順次演算、出力さ
れるとともに、演算器17により上記必要開口面積相当
信号eaと、記憶装W!118に記憶された記憶値(第
3図参照)に基いて油圧切替弁3のスプールの必要スト
ローク相当信号esが演算、出力され、その必要ストロ
ーク相当信号eSがコントローラ21に送られる。
Then, the computing unit 14 sequentially generates a deviation signal eθ between the target position and the current position, the computing unit 15 generates a signal equivalent to the required flow rate for driving the cylinder 2 eqS, and the computing unit 16 sequentially generates a signal ea equivalent to the required opening area of the spool of the switching valve. At the same time, the arithmetic unit 17 calculates and outputs the required opening area equivalent signal ea and the memory W! A signal es corresponding to the required stroke of the spool of the hydraulic switching valve 3 is calculated and outputted based on the stored value stored in the controller 118 (see FIG. 3), and the signal eS corresponding to the required stroke is sent to the controller 21.

ここで、ブーム1を高い位置から目標位置まで下げたい
場合(θ〉Oo)、演算器14から負の偏差信号−〇〇
が出力され、以下、上記の作用により、コントローラ2
1に負の必要ストローク相当信号−esが送られる。そ
して、コントローラ21により上記必要ストローク相当
信号−esの正、負つまりブーム上ばか下げか(この場
合は下げ)が判別され、その信号 esがブーム1下げ
用の電磁比例減圧弁9に送られて向弁9が作動され、こ
の弁9から管路7にパイロット圧が導かれ、そのパイロ
ット圧により油圧切替弁3が切替えられるとともに、管
路4から管路5を経てシリンダ2のロッド側油室に圧油
が供給され、シリンダ2が縮められ、ブーム1が下げら
れる。
Here, when it is desired to lower the boom 1 from a high position to the target position (θ>Oo), a negative deviation signal -〇〇 is output from the calculator 14, and the controller 2
1, a negative required stroke equivalent signal -es is sent. Then, the controller 21 determines whether the required stroke equivalent signal -es is positive or negative, that is, whether the boom is up or down (in this case, down), and the signal es is sent to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 9 for lowering the boom 1. The directing valve 9 is operated, pilot pressure is guided from this valve 9 to the pipe line 7, the hydraulic pressure switching valve 3 is switched by the pilot pressure, and the rod side oil chamber of the cylinder 2 is transferred from the pipe line 4 to the pipe line 5. Pressure oil is supplied to the cylinder 2, the cylinder 2 is retracted, and the boom 1 is lowered.

このとぎ、必要ストローク相当信号−esの大きさに応
じて電磁比例減圧弁9から管路7に導かれるパイロット
圧が制御されるとともに、油圧切替弁3のスプールスト
ロークが制御され、シリンダ2に供給される流量すなわ
ちシリンダ2の収縮發、ブーム1の下げ旧が制御される
。ざらに゛この場合、必要ストローク相当イ5号−es
が、−F2偏差信号−〇〇に繕いて演算された必要開口
面積相当信号−eaと、記憶装置18に記憶された記憶
値に基いて演算されるもので、記憶装置18には第3図
に示すように油圧l、7]替弁3の不感帯をカッ1−シ
た状態で記憶さVであるので、上記必要量n面積相当信
号−eaに基いて直ちに必要ストローク相当信号−es
が出力されて制御が開始される。
At this point, the pilot pressure guided from the electromagnetic proportional pressure reducing valve 9 to the pipe line 7 is controlled according to the magnitude of the required stroke equivalent signal -es, and the spool stroke of the hydraulic switching valve 3 is controlled to supply the pressure to the cylinder 2. In other words, the contraction and expansion of the cylinder 2 and the lowering and lowering of the boom 1 are controlled. In this case, the required stroke is equivalent to No. 5-es
is calculated based on the required aperture area equivalent signal -ea calculated by modifying the -F2 deviation signal -〇〇 and the stored value stored in the storage device 18. As shown in , since the oil pressure V is stored with the dead zone of the change valve 3 cut off as shown in FIG.
is output and control starts.

ぞして、上記偏差信号−eaが0になるまで上記の制御
を繰返し、フィードバック制御が行われ、かつ、その制
御時には不感帯のない状態で効率よくしかも高精度の制
御が行われる。その後、偏差信号−eaがOになると、
油圧切替弁3が中立位置に戻され、シリンダ2が停止さ
れ、ブーム1が目標位置に停止保持される。
Then, the above control is repeated until the deviation signal -ea becomes 0, and feedback control is performed, and at the time of this control, efficient and highly accurate control is performed without a dead zone. After that, when the deviation signal -ea becomes O,
The hydraulic switching valve 3 is returned to the neutral position, the cylinder 2 is stopped, and the boom 1 is stopped and held at the target position.

なお、上記の自動制御にJ3いて、たとえばアームとブ
ーム1の複合作業で、アーム押しに追従してブーム1を
下げながらパケットの水平掘削を行う場合、アームの位
置および移動量が信号発生器12に入力され、この信号
発生器12によりアームの移動量に対応したブーム1の
必要移動量が演算され、その必要移!r!IJ吊が目標
位置信号θ0として出力され、上記の制御が行われる。
In addition, when J3 is in the above-mentioned automatic control and, for example, performs horizontal excavation of the packet while lowering the boom 1 following the push of the arm in combined work using the arm and boom 1, the position and amount of movement of the arm are determined by the signal generator 12. The signal generator 12 calculates the necessary movement distance of the boom 1 corresponding to the movement distance of the arm, and calculates the required movement! r! The IJ suspension is output as the target position signal θ0, and the above control is performed.

これににリアーム押しに追従してブーム1が下げられ、
パケットの自動水平押出しが行われる。
Following this, boom 1 is lowered following the push of the rear arm,
Automatic horizontal extrusion of the packet takes place.

また、上記と逆にブーム1を低い位置から高い目標位置
まで上げる場合には、演f3器14がら正の偏差信号十
eOが出力され、以下、上記と同様の作用で演算器17
がら正の必要ストローク相当信号−トeSが出力され、
従って、その信号+ e Sがコントローラ21からブ
ーム上げ用の電磁比例減圧弁10に送られるとともに、
向弁1oがら管路8に上記イg号十esに応じたパイロ
ット圧が導かれて油圧切替弁3が切替えられ、シリンダ
2が伸ばされてブーム上げの制御がなされる。
In addition, when raising the boom 1 from a low position to a high target position, contrary to the above, a positive deviation signal 10eO is output from the operator f3, and thereafter, the operator 17 is operated in the same manner as above.
However, a positive required stroke equivalent signal - eS is output,
Therefore, the signal +eS is sent from the controller 21 to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 for raising the boom, and
A pilot pressure corresponding to the above-mentioned Ig No. 10es is introduced into the conduit 8 through the direct valve 1o, the hydraulic pressure switching valve 3 is switched, the cylinder 2 is extended, and the boom is controlled to be raised.

このようにして、自動制御時には油圧り替弁3の不感帯
をカットした制御により定常偏差の生じない高精度の制
御を行うことができる。
In this way, during automatic control, highly accurate control without steady-state deviation can be performed by controlling the dead zone of the hydraulic pressure switching valve 3 by cutting it.

なお、上記の制御において、油圧切替弁3の第2図の特
性を第3図の特性に書換えて記憶装置18に記憶させる
場合、第4図に示すように単純な線形特性に書換えて記
憶させることも可能であり、この場合でも上記とほぼ同
様の作用効里を発揮しうるちのである。
In addition, in the above control, when rewriting the characteristic of the hydraulic switching valve 3 shown in FIG. 2 to the characteristic shown in FIG. 3 and storing it in the storage device 18, the characteristic is rewritten to a simple linear characteristic as shown in FIG. 4 and stored. It is also possible to do so, and in this case as well, the effect can be almost the same as that described above.

また、上記演算器16により必要開口面積相当信号ea
を求める際、管路4からの供給圧力Psとシリンダ2内
の圧力Pdとを計測し、必要流ω相当信号eqに対して
比例定akqで除する代りに上記圧力を4慮した定数1
<a−4=ゴロ普]身nで除すれば、より正確な必要開
口面積相当信@eaを求めることができるとともに、よ
り高精度の制御ができる。
Further, the arithmetic unit 16 generates a required opening area equivalent signal ea
When calculating, instead of measuring the supply pressure Ps from the pipe line 4 and the pressure Pd inside the cylinder 2, and dividing the required flow ω equivalent signal eq by the proportionality constant akq, a constant 1 that takes the above pressure into account is calculated.
<a-4=ground ball] By dividing by n, a more accurate required opening area equivalent @ea can be obtained, and more accurate control can be performed.

上記実施例では作業機と()て油圧ショベルのブーム1
を例示し、油圧アクチュエータにブーム俯仰シリンダ2
を例示しているが、作業機はブーム1に限らず、アーム
、パケット、旋回またはクレーンのウィンチでもよく、
油圧アクチュエータもシリンダ2に限らず、油圧モータ
でもよい。この細氷発明は上記油圧ショベルやクレーン
以外の各種建設機械に適用できるものである。
In the above embodiment, the working machine is the boom 1 of a hydraulic excavator.
For example, boom elevation cylinder 2 is used as a hydraulic actuator.
Although the work equipment is not limited to the boom 1, it may also be an arm, a packet, a swing or a winch of a crane.
The hydraulic actuator is not limited to the cylinder 2, but may also be a hydraulic motor. This thin ice invention can be applied to various construction machines other than the above-mentioned hydraulic excavators and cranes.

(発明の効果) 以上のように本発明は、メインの油圧回路に1個のパイ
ロット油圧り替弁を設け、この油圧切替弁を電磁比例減
圧弁からの油圧信号により制御づ−るとともに、この電
磁比例減圧弁を自動制御回路から送られる電気的信号と
、操作レバー等の手動操作手段から送られる電気的操作
信号とのいずれでも操作できるようにしたものであり、
これによって回路構成を簡素化してコスl−ダウンを図
ることができる。しかも、手動操作時にはスプール弁特
有の不感帯を残して操作性を向上させながら、自動制御
時には不感帯をカッ1へした制御をなし、定常偏差が生
じることなく、高′R度の制御がでさるものである。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention provides one pilot hydraulic switching valve in the main hydraulic circuit, controls this hydraulic switching valve by a hydraulic signal from an electromagnetic proportional pressure reducing valve, and The electromagnetic proportional pressure reducing valve can be operated by either an electric signal sent from an automatic control circuit or an electric operation signal sent from a manual operation means such as an operation lever,
This makes it possible to simplify the circuit configuration and reduce costs. Moreover, during manual operation, the dead zone peculiar to spool valves is left to improve operability, while during automatic control, control is performed with the dead zone to a minimum, allowing control with a high degree of R without generating steady-state deviations. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示寸ブロック図、第2図は油
圧切替弁の特性図、第3図t、上記憶装置に記憶させる
油圧切替弁の特性図、第4図は別の例を示す第3図相当
図である。 1・・・ブーム(作業lり、2・・・シリンダ(油圧ア
クチュエータ)、3・・・パイロット油圧切替弁、9゜
10・・・電磁比例減圧弁、11・・・現在位置検出器
、12・・・目標位置信号発生器、13・・・自動制御
回路の主要部、14.15.16.17・・・演算器、
18・・・記憶装置、19・・・操作レバー(手動操作
手段)、20・・・手動操作回路、21・・・コントロ
ーラ。 特許出願人    株式会社神戸製鋼所代 理 人  
  弁理士  小谷悦司同      弁理士  長1
)正 向      弁理士  板谷康夫 第  2  図
Fig. 1 is a sized block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram of the hydraulic switching valve, Fig. 3 is a characteristic diagram of the hydraulic switching valve stored in the upper storage device, and Fig. 4 is a diagram of another hydraulic switching valve. FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 3 showing an example. 1... Boom (working), 2... Cylinder (hydraulic actuator), 3... Pilot hydraulic switching valve, 9° 10... Electromagnetic proportional pressure reducing valve, 11... Current position detector, 12 ...Target position signal generator, 13...Main part of automatic control circuit, 14.15.16.17...Arithmetic unit,
18...Storage device, 19...Operation lever (manual operation means), 20...Manual operation circuit, 21...Controller. Patent applicant: Kobe Steel, Ltd. Agent
Patent Attorney Etsushi Kotani Patent Attorney Chief 1
) Masayuki Patent Attorney Yasuo Itaya Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、作業機を作動させる油圧アクチュエータと、油圧ア
クチュエータへの圧油の供給を制御するパイロット油圧
切替弁と、この油圧切替弁のスプール位置をパイロット
圧で制御する電磁比例減圧弁と、この電磁比例減圧弁に
制御信号を送る自動制御回路および手動操作回路とを備
え、上記自動制御回路は、作業機の現在位置を検出する
検出器と、作業機の目標位置信号を出力する信号発生器
と、上記油圧切替弁のスプール位置と開口面積との関係
を記憶する記憶装置と、上記検出器からの作業機現在位
置信号と信号発生器からの作業機目標位置信号との偏差
を求めるとともに、上記偏差と記憶装置に記憶された記
憶値とに基いて油圧切替弁のスプールの必要ストローク
に相当する制御信号を出力する演算器とを備え、手動操
作回路は手動操作手段の操作量に応じて油圧切替弁のス
プールの必要ストロークに相当する制御信号を出力する
ように構成され、上記自動制御回路からの信号と手動制
御回路からの信号とをコントローラを介して電磁比例減
圧弁に送るように構成されていることを特徴とする建設
車両の作業機位置決め制御装置。 2、上記記憶装置は油圧切替弁のスプール位置と開口面
積との関係をその開口面積からスプールを求める関係に
書換えて記憶していることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の建設車両の作業機位置決め制御装置。 3、上記演算器は、上記検出器からの作業機現在位置信
号と信号発生器からの作業機目標位置信号との偏差に基
いて油圧アクチュエータの必要流量を演算する演算器と
、上記必要流量に基いて油圧切替弁のスプールの必要開
口面積を演算する演算器と、上記必要開口面積と上記記
憶装置に記憶された記憶値とに基いて油圧切替弁のスプ
ールの必要ストロークを演算する演算器とからなること
を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
建設車両の作業機位置決め制御装置。
[Scope of Claims] 1. A hydraulic actuator that operates a working machine, a pilot hydraulic switching valve that controls the supply of pressure oil to the hydraulic actuator, and an electromagnetic proportional pressure reduction that controls the spool position of this hydraulic switching valve using pilot pressure. valve, and an automatic control circuit and a manual operation circuit that send control signals to the electromagnetic proportional pressure reducing valve, and the automatic control circuit includes a detector that detects the current position of the work equipment and outputs a target position signal of the work equipment. a signal generator that stores the relationship between the spool position and the opening area of the hydraulic switching valve, and a deviation between the work equipment current position signal from the detector and the work equipment target position signal from the signal generator. and a computing unit that outputs a control signal corresponding to the required stroke of the spool of the hydraulic switching valve based on the above deviation and the stored value stored in the storage device, and the manual operation circuit operates the manual operation means. It is configured to output a control signal corresponding to the required stroke of the spool of the hydraulic switching valve according to the amount, and the signal from the automatic control circuit and the signal from the manual control circuit are sent to the electromagnetic proportional pressure reducing valve via the controller. A working machine positioning control device for a construction vehicle, characterized in that it is configured to send. 2. The construction vehicle according to claim 1, wherein the storage device rewrites and stores the relationship between the spool position and the opening area of the hydraulic switching valve into a relationship that determines the spool from the opening area. work equipment positioning control device. 3. The computing unit includes a computing unit that computes the required flow rate of the hydraulic actuator based on the deviation between the work machine current position signal from the detector and the work machine target position signal from the signal generator; a computing unit that calculates the required opening area of the spool of the hydraulic switching valve based on the above-mentioned required opening area and the memory value stored in the storage device; A work equipment positioning control device for a construction vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the device comprises:
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JP2011156629A (en) * 2010-02-02 2011-08-18 Makita Corp Motor control device, electric power tool, and program
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