JPS61296406A - 建設車両の作業機操作制御装置 - Google Patents
建設車両の作業機操作制御装置Info
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- JPS61296406A JPS61296406A JP13981585A JP13981585A JPS61296406A JP S61296406 A JPS61296406 A JP S61296406A JP 13981585 A JP13981585 A JP 13981585A JP 13981585 A JP13981585 A JP 13981585A JP S61296406 A JPS61296406 A JP S61296406A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、自動、手動いずれぐｂ効障′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操作制御装
置に関するしのである。 （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［Ｆ］制御
信号を出力し、その流琶制御信；］により油圧制御弁を
作動して作業Ｎ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。 しかしながら、上記従来の制ｔ［ｌ装置は、油圧回路の
メイン管路に操作レバーによって切換えられる手動切替
弁と、自動制御専用の油圧制御弁（比例制御弁）とを設
けるとともに、手動、自動によってメイン管路を切替え
る切替弁を設け、手動操作時には操作レバーによって手
動切替弁を直接操作し、自動制御時には制御回路から送
られる流化制御信号によって油圧制御弁を制御し、かつ
、この油圧制御弁によって制御した流徂を手動切替弁を
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個の太古■の
バルブと、手動−自動切替弁とが必要であり、回路構成
が複雑でコス］−アップとなる。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、圧損等の問題が生じ、制御精度が低下する
。しかも、手動操作時にはレバー操作によって手動切替
弁を直接的に切替えるだけであるため、手動切替弁のス
プール特性に沿った一定の制御パターンでしか制御でき
ず、操作性が悪く、作業内容に応じた微妙な制御が困難
であり、機械の汎用性に乏しい等の問題があった。 （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、油圧回路にメインのコントロールバルブとし
て設けた１個の方向制御弁を手動、自動いずれでも操作
できるようにし、油圧回路構成を簡素化してコストダウ
ンを図り、かつ、自動、手動いずれの場合でも制御特性
を任意に設定でき、自動制御時には高精度の制御ができ
るとともに、手動操作時には操作性を向上さ仕、機械の
汎用性を向上できる建設車両の作業機操作制御装百を提
供するものである。 （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方向制御
弁と、方向制御弁に対する制御信号を出力する自動制御
回路および手動操作回路と、自動制御回路からの信号と
手動操作回路からの信号とを選択して出力する切替手段
と、切替手段により選択された信号に基いて上記方向制
御弁に制御信号を出力するコントローラとを備え、上記
自動制御回路は、作業様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自動用信号発生器と
、上記検出器からの作業機目標位置信号と自動用信号発
生器からの作業機目標位置信号との偏差を求める演算器
と、自動制御時における方向制御弁の応答特性を記憶す
る自動用記憶装置と、上記偏差と自動用記憶装置に記憶
された記憶値とに塁いて上記方向制御弁に対する制御信
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ｍに応じた操作信号を出力する手動用信号
発生器と、手動操作時における方向制御弁の応答特性を
記憶する手動用記憶装置と、上記手動用信号発生器から
の信号と手動用記憶装置に記憶された記憶値とに基いて
方向制御弁に対する制御信号を出力する演算器とを具備
していることを特徴とするしのである。 すなわち本発明は、メインの油圧回路に１個の方向制御
弁を設
油圧ショベル等の建設車両における作業機の操作制御装
置に関するしのである。 （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［Ｆ］制御
信号を出力し、その流琶制御信；］により油圧制御弁を
作動して作業Ｎ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。 しかしながら、上記従来の制ｔ［ｌ装置は、油圧回路の
メイン管路に操作レバーによって切換えられる手動切替
弁と、自動制御専用の油圧制御弁（比例制御弁）とを設
けるとともに、手動、自動によってメイン管路を切替え
る切替弁を設け、手動操作時には操作レバーによって手
動切替弁を直接操作し、自動制御時には制御回路から送
られる流化制御信号によって油圧制御弁を制御し、かつ
、この油圧制御弁によって制御した流徂を手動切替弁を
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個の太古■の
バルブと、手動−自動切替弁とが必要であり、回路構成
が複雑でコス］−アップとなる。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、圧損等の問題が生じ、制御精度が低下する
。しかも、手動操作時にはレバー操作によって手動切替
弁を直接的に切替えるだけであるため、手動切替弁のス
プール特性に沿った一定の制御パターンでしか制御でき
ず、操作性が悪く、作業内容に応じた微妙な制御が困難
であり、機械の汎用性に乏しい等の問題があった。 （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、油圧回路にメインのコントロールバルブとし
て設けた１個の方向制御弁を手動、自動いずれでも操作
できるようにし、油圧回路構成を簡素化してコストダウ
ンを図り、かつ、自動、手動いずれの場合でも制御特性
を任意に設定でき、自動制御時には高精度の制御ができ
るとともに、手動操作時には操作性を向上さ仕、機械の
汎用性を向上できる建設車両の作業機操作制御装百を提
供するものである。 （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方向制御
弁と、方向制御弁に対する制御信号を出力する自動制御
回路および手動操作回路と、自動制御回路からの信号と
手動操作回路からの信号とを選択して出力する切替手段
と、切替手段により選択された信号に基いて上記方向制
御弁に制御信号を出力するコントローラとを備え、上記
自動制御回路は、作業様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自動用信号発生器と
、上記検出器からの作業機目標位置信号と自動用信号発
生器からの作業機目標位置信号との偏差を求める演算器
と、自動制御時における方向制御弁の応答特性を記憶す
る自動用記憶装置と、上記偏差と自動用記憶装置に記憶
された記憶値とに塁いて上記方向制御弁に対する制御信
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ｍに応じた操作信号を出力する手動用信号
発生器と、手動操作時における方向制御弁の応答特性を
記憶する手動用記憶装置と、上記手動用信号発生器から
の信号と手動用記憶装置に記憶された記憶値とに基いて
方向制御弁に対する制御信号を出力する演算器とを具備
していることを特徴とするしのである。 すなわち本発明は、メインの油圧回路に１個の方向制御
弁を設
【プ、この方向制御弁を自動制御回路からの信号
と、手動操作回路からの信号とのいずれでも作動できる
ようにし、かつ、それらの作動時の応答特性を任意に設
定できるようにしたものである。 （実施例） 第１図において、１は油圧ショベルのブーム（作業機）
、２はブーム１を俯仰するシリンダ（油圧アクチュエー
タ）を示す。３は方向あす御弁で、たとえばコン１〜ロ
ーラ１８からの制御信号（電気信号）に応じてスプール
の位置すなわち油の流れの方向および開口面積が制御さ
れる電磁比例制御弁を用い、この弁３の切替えによりメ
インの油圧管路４から管路５，６を経て上記シリンダ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。なお、上記弁３はその基本特性として不感帯
をもたずに、スプールストロークと開口面積とが完全に
比例関係にあるように′構成してあり、この弁３を切替
えるために次のような制御手段を用いている。 まず、手動操作用どして、操作レバー７、手動用信号発
生器８、演算器９、手動用記憶装置１０を設【ノ、自動
制御用として、検出器１１、自動用信号発生器１２、演
ｎ器１３．１４、自動用記憶装置１５を設け、さらに手
動、自動を選択りる切替スイッチ１７およびその切替操
作手段１６と、コントローラ１８とを設けている。なお
、上記演算器９、手動用記憶装置１０、自動用信号発生
器１２、演ｎ器１３，１４、自動用記憶装置１５、切替
スイッチ１７はマイクロ］ンピ：】−夕によって構成さ
れる。 上船手動用信号発生器８は、操作レバー７の操作吊をボ
デンシＥ１メータ等により電気信号に変換し、その操作
量に応じた信号Ｓを出力する。この場合、操ＰＩＥ ｌ
ツバ−７の操作方向つまりブーム１の上げ、下げに応じ
て正、負の信号±Ｓを出力する。 手動用記憶装置１０は上記操作レバー７の操作に応じた
操作信号±Ｓと、手動操作のための信号±Ｖｓどの関係
を記ｉｆｉするもの′Ｃ：あり、たとえば第２図に示す
ように操作信号±Ｓと出力信号±ＶＳどの関係を、一般
的な方向制御弁の手動操作時にお（プるスブールス１へ
ローフと開口面積どの関係に対応さけて非線形特性をも
って変化するように記憶している。すなわち操作１ツバ
−７の操作吊っより操作信号ｊ：ｓが小ざい範囲（０≦
Ｓ≦ｓ１．０≧Ｓ≧−３１）に不感帯を設け、この不感
帯では信号Ｖｓを出力ぜず、上記操作信号Ｓが不感帯を
越えた時（ｓ＞ｓｌ 、ｓ＜−ｓｌ ）にそれぞれの操
作信号５（６１〜ｓ５、−６１〜−−６５）に応じた信
号ＶＳ （ＶＳ２〜Ｖｓｓ 、−ＶＳ２〜−ＶＳ５ ）
が出力されるＪ：うにしている。 演算器９は上記手動用信号発生器８がら出力された操作
量５±Ｓと、手動用記憶装置１ｏに記憶された記憶値と
に基いて手動操作のための信す±Ｖｓを出力する。 一方、検出器１１はブーム１の現在位１３（俯仰角度）
を検出するためのもので、たとえばポテンショメータで
構成されるとどもに、ブーム１めベースマシン（図示省
略）に対する枢支部に設けられ、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。 自動制御用信号発生器１２は、ブーム１をどの位置（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バケ
ツ１−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Ｃブーム１が俯仰するように、アームの移
動量に基いて演粋されたブーム１の必要移動量を目標位
置として逐次出力する。なお、ブーム１の単独作業部に
１１、予め設定されＩ、：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。 演算器１３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θと、自動用（Ｘ号発生器１２から出力
されたブーム１の目標位置信号θ０とに基いて、両信号
θ、θ０の偏差を求め、その偏差に応じた信号ｅθ（−
〇〇−０）を出力する。 この場合、ブーム１の１−げ、下げに応じて正、負の偏
差信号±ｅθを出力する。 自動用記憶装置１５は上記偏Ｘ］信号±ｅＯと、自動制
御のための信号±Ｖｅとの関係を記憶Ｍるものであり、
たとえば第３図に示づ−ように偏を信号±ｅＯと出ノｊ
信号±Ｖｅどの関係を、上記下動操作時のような不感帯
を設（ノヂ、自動制御（４−最適なように比例した線形
特性としＣ記憶ｉぎぜて、１３＜。 この場合、出力信号Ｖｅを求める手段として、たとえ・
ぽ位置偏差信号ｅθに比例定＠ｋＯを乗じる等により上
記シーツ、１を目標位置まで作動さけるのに必要なシリ
ンダ２の流ｍｃ〕ｑ（＝ｅθ・＼θ）を求め、次いでこ
の必要流Ｆｆ４ ｅ ｑを比例定数ｋ ｑで除”する等
により上記必要流Ｒに対応した方向制御弁３のスプール
の必要間［１而積ｅａ（＝ｅｑ／ｋｑ）を求め、その必
要開口面積ｅａに応じた出力信号ＶＣを求める。そして
、上記偏差信号±Ｃθど出ノＪ信号士■ｅとを関係（４
けて上記記憶装置１５に記憶さける。 演算器１４は上記演算器１３から出力された位置偏差信
号±ｅθと、自動用記憶装置１５に記憶された記憶値と
に基いて自動制御のための信号上ｖｅを出力する。 切替スイッチ１７は切替え操作手段１６によって切替え
られ、上記演算器９から出力された手動操作のための信
号上■Ｓと、上記演算器１４から出力された自動制御の
ための信号上■ｅとのいずれかを選択してコントローラ
１８に送る。また、コントローラ１８は上記切替スイッ
チ１７から入力された信号±Ｖｓまたは±ｖｅの正、負
つまりブーム上ばか下げかを判別して方向制御弁３に送
る。 次に、作用について説明する。 まず手動操作時には、切替スイッチ１７を図示のにうに
手動側に切替えた状態で、操作レバー７を操作する。今
、レバー７をブーム上げ方向に操作すると、手動用信号
発生器８からそのレバー操作方向および操作ｍに応じた
操作信号＋８が出力され、この操作信号上Ｓと手動用記
憶装置１０に記憶された記憶値とに基いて演算器９から
手動操作のための信号・トｖＳが°出力され、この信号
上■Ｓが切替スイッチ１７を経てコントローラ１８に送
られる。そして、コントローラ１８により上記信号＋
Ｖ Ｓの正、負つまりブーム上げか下げか（この場合は
上げ）が判別され、その信ｑ−ト■ｓが方向制御弁３の
ブーム上げ側の入力部に送られて向弁３がブーム上げ側
に切替えられる。これに伴って管路４から方向制御弁３
および管路５を経てシリンダ２のヘッド側油室に圧油が
供給されるとともに、ロッド側油室内の油が管路６およ
び方向制御弁３を経てタンク（図示省略）に戻され、シ
リンダ２が仲ばされてブーム１の上げ作業が行われる。 なお、操作レバー７をブーム下げ方向に操作すれば、手
動用信号発生器８から負の操作信号−５が出力され、以
下、上記と同様の作用で演算器９から信号−ＶＳが出力
され、方向制御弁３がブーム下げ側に切替えられ、シリ
ンダ２が縮められてブーム１の下げ作業が行われる。 この手動操作時には、操作レバー７の操作に応じて操作
信号Ｓが出力され、この操作信号Ｓと、手動用記憶装置
１０に記憶された特性とに基いて演算器９から信号■Ｓ
が出力され、この信号Ｖｓにより方向制御弁３のスプー
ルストロークすなわち開口面積が制御され、シリンダ２
に供給される流Ｖ、シリンダ２の収縮量が制御され、ブ
ーム１の俯仰聞が制御される。従って、操作レバー７に
よってブーム１の俯仰母を随意に制御できる。しかも、
手動用記憶装置１０には手動操作に適した特性を記憶さ
けてあり、操作レバー７の操作量が小さい範囲では不感
帯があって信号Ｖｓが出力されず、方向制御弁３が切替
えられないので、操作レバー７に誤って手を触れた程度
ではブーム１が作動されるおそれはなく、安全にかつ良
好な操作フィーリングでちって円滑に操作できる。 一方、自動制御時には切替スイッチ１７を自動側に切替
えておく。この状態で自動制御をスタートすると、自動
用信号発生器１２からブーム１の目標位置信号Ｏｏ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０が出力され、次いで
、その目標位置信号θ０と現在位置信号θとに基いて演
算ＶＳ１３により偏差信＠ｅθが演算、出ノ〕され、さ
らに、演算器１４により上記偏差信＠ｅθと、自動用記
憶装Ｗｉ１５に記憶された記憶値（第３図参照）に塁い
て自動制御のための制御信号■ｅが油筒、出力され、そ
の信号ＶＧがコントローラ１８に送られる。 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〉θ０）、演算ｆ！Ｓ１３から負の偏差信Ｔｉ
％（２Ｑが出力され、以下、上記の作用によりコントロ
ーラ１８に負の制御信号−Ｖｅが送られる。そして、コ
ントローラ１８により上記制御信号−Ｖｅの正、負つま
りブーム上げか下げかくこの場合は下げ）が判別され、
その信号−Ｖｅが方向制御弁３のブーム下げ側の入力部
に送られて向弁３がブーム下げ側に切替えられる。これ
に伴って管路４から方向制御弁３および管路５を経てシ
リンダ２のロッド側油室に圧油が供給さ゛れるとと乙に
、ヘッド側油室内の油が管路５および方向Ｋｉ制御弁３
を経てタンク（図示省略）に戻され、シリンダ２が縮め
られ、ブーム１が下げられる。 なＪ３、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、演締器１３から正の偏差信号＋
（上θが出力され、以下、上記と同様の作用で演算器１
４から正の制御信号−トＶｅが出力され、ぞの信号−＋
■ｅがコントローラ１８を経て方向制御弁３のブーム上
げ側の入力部に送られて向弁３がブーム上げ側に切替え
られ、シリンダ２が伸ばされ、ブーム上げの制御がなさ
れる。 また、上記の自動制御において、たとえばアー１１とブ
ーツ、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ω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ｍが演算され、その必要移動量が目標位置信
号θ０として出力され、上記の制御が行われる。これに
よりアーム押しに追従してブーム１が下げられ、バケッ
トの自動水平押出しが行われる。 上記自動制御時には、ブーム１の現在位置Ｏと目標位置
θ０とに応じてｆｆａ差信号ｅθが出力され、この偏差
信号ｅＯと、自動用記憶装置１５に記憶された特性とに
塁いて制御信号ｖｅが出力され、この信号ｖｅにより方
向制御弁３のスプールストロークが制御され、シリンダ
２に供給される流伍すなわちシリンダ２の伸縮岳、ブー
ム１の俯仰串が制御される。すなわちブーム１の現在位
置θと目標位置θ０とに応じてブーム１の位置が自動的
にかつ正確に制御され、しかも、自動用記憶装置１５に
は第３図に示すように不感帯をカッ１へして自動制御に
適した特性を記憶させであるのひ、上記１９ｉ差信号ｅ
θに）工いて直ちに制御１１仁号Ｖｅが出力されて制御
が開始される。そして、上記偏差信号Ｃθが０に”なる
まで上記のυ」御を繰返し、フィードバック制御が行わ
れ、かつ、その自動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
ｅθがＯｌ、：なると、制ｗ信号Ｖｅも０となり、方向
制御弁゛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。 このようにして、自動制御時には不感帯をカツトシた制
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。 また、上記実施例にＪ３いて、手動用記憶装置１０ Ｊ
３よび自動用記憶装置１５に記憶さｌる特性は、機秤、
作業内容等に応じてたとえば手動時の不感帯幅を変える
、非線形特性および線形特性のゲインを変える等任意に
設定できるしのひあり、その設定によって手動、自動い
ずれの場合でも最適な状態で作業できる。この場合、上
記各記憶装置１０．１５にそれぞれ数種の制御特性を記
゛憶させ、作業内容その他所望に応じて演算器９，１４
から必要な制御特性を読込み、そのｖ制御特性に沿った
信号を出力させるようにすることも汗急に可能である。 上記実施例では方向制ｔｉｌｌ弁３として電磁比例ｆｉ
制御弁を用いたが、この電磁比例制御弁の代りにサーボ
弁を用いてもよい。また、コントローラ１８からの制御
信号（電気１３号）によって方向制御弁３を直接制御す
る場合に限らず、間接的に制御してもよい。すなわち方
向２１１１１１１弁３にパイ［１ツト切換弁を用いると
どしに、このパイロット切換弁をＩ、ＴＪ替える電磁比
例減圧弁を用い、上記コントローラ１８から出力された
電気信号によってｆｆ１ｌａ比例減圧弁を作動させ、こ
の電磁比例減圧弁から油圧５３号（パイロット圧）を出
力させ、この油圧信号によってパイロット切換弁を切替
えるようにしてもよい。 また、本発明に４３いて、作業ｎはブーム１に限らず、
アーム、バケッ［・、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。 （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個の方向
制御弁を設り、この方向制御弁を自動制御回路から送ら
れるｉｔ、１１１１１信号と、手動操作回゛路から送ら
れる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トダウ
ンを図ることができる。しかも、手動、自動いずれの場
合でも制御特性を任意に設定でき、手動操作時には不感
帯を有する手動操作に・適した状態で、操作性を向上さ
せながら、安全にかつ随意に操作でき、自動制御時には
不感帯をカットした制御をなし、定常偏差が生じること
なく、高精度の制御ができ、ま械の汎用性を向上できる
ものである。
と、手動操作回路からの信号とのいずれでも作動できる
ようにし、かつ、それらの作動時の応答特性を任意に設
定できるようにしたものである。 （実施例） 第１図において、１は油圧ショベルのブーム（作業機）
、２はブーム１を俯仰するシリンダ（油圧アクチュエー
タ）を示す。３は方向あす御弁で、たとえばコン１〜ロ
ーラ１８からの制御信号（電気信号）に応じてスプール
の位置すなわち油の流れの方向および開口面積が制御さ
れる電磁比例制御弁を用い、この弁３の切替えによりメ
インの油圧管路４から管路５，６を経て上記シリンダ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。なお、上記弁３はその基本特性として不感帯
をもたずに、スプールストロークと開口面積とが完全に
比例関係にあるように′構成してあり、この弁３を切替
えるために次のような制御手段を用いている。 まず、手動操作用どして、操作レバー７、手動用信号発
生器８、演算器９、手動用記憶装置１０を設【ノ、自動
制御用として、検出器１１、自動用信号発生器１２、演
ｎ器１３．１４、自動用記憶装置１５を設け、さらに手
動、自動を選択りる切替スイッチ１７およびその切替操
作手段１６と、コントローラ１８とを設けている。なお
、上記演算器９、手動用記憶装置１０、自動用信号発生
器１２、演ｎ器１３，１４、自動用記憶装置１５、切替
スイッチ１７はマイクロ］ンピ：】−夕によって構成さ
れる。 上船手動用信号発生器８は、操作レバー７の操作吊をボ
デンシＥ１メータ等により電気信号に変換し、その操作
量に応じた信号Ｓを出力する。この場合、操ＰＩＥ ｌ
ツバ−７の操作方向つまりブーム１の上げ、下げに応じ
て正、負の信号±Ｓを出力する。 手動用記憶装置１０は上記操作レバー７の操作に応じた
操作信号±Ｓと、手動操作のための信号±Ｖｓどの関係
を記ｉｆｉするもの′Ｃ：あり、たとえば第２図に示す
ように操作信号±Ｓと出力信号±ＶＳどの関係を、一般
的な方向制御弁の手動操作時にお（プるスブールス１へ
ローフと開口面積どの関係に対応さけて非線形特性をも
って変化するように記憶している。すなわち操作１ツバ
−７の操作吊っより操作信号ｊ：ｓが小ざい範囲（０≦
Ｓ≦ｓ１．０≧Ｓ≧−３１）に不感帯を設け、この不感
帯では信号Ｖｓを出力ぜず、上記操作信号Ｓが不感帯を
越えた時（ｓ＞ｓｌ 、ｓ＜−ｓｌ ）にそれぞれの操
作信号５（６１〜ｓ５、−６１〜−−６５）に応じた信
号ＶＳ （ＶＳ２〜Ｖｓｓ 、−ＶＳ２〜−ＶＳ５ ）
が出力されるＪ：うにしている。 演算器９は上記手動用信号発生器８がら出力された操作
量５±Ｓと、手動用記憶装置１ｏに記憶された記憶値と
に基いて手動操作のための信す±Ｖｓを出力する。 一方、検出器１１はブーム１の現在位１３（俯仰角度）
を検出するためのもので、たとえばポテンショメータで
構成されるとどもに、ブーム１めベースマシン（図示省
略）に対する枢支部に設けられ、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。 自動制御用信号発生器１２は、ブーム１をどの位置（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バケ
ツ１−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Ｃブーム１が俯仰するように、アームの移
動量に基いて演粋されたブーム１の必要移動量を目標位
置として逐次出力する。なお、ブーム１の単独作業部に
１１、予め設定されＩ、：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。 演算器１３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θと、自動用（Ｘ号発生器１２から出力
されたブーム１の目標位置信号θ０とに基いて、両信号
θ、θ０の偏差を求め、その偏差に応じた信号ｅθ（−
〇〇−０）を出力する。 この場合、ブーム１の１−げ、下げに応じて正、負の偏
差信号±ｅθを出力する。 自動用記憶装置１５は上記偏Ｘ］信号±ｅＯと、自動制
御のための信号±Ｖｅとの関係を記憶Ｍるものであり、
たとえば第３図に示づ−ように偏を信号±ｅＯと出ノｊ
信号±Ｖｅどの関係を、上記下動操作時のような不感帯
を設（ノヂ、自動制御（４−最適なように比例した線形
特性としＣ記憶ｉぎぜて、１３＜。 この場合、出力信号Ｖｅを求める手段として、たとえ・
ぽ位置偏差信号ｅθに比例定＠ｋＯを乗じる等により上
記シーツ、１を目標位置まで作動さけるのに必要なシリ
ンダ２の流ｍｃ〕ｑ（＝ｅθ・＼θ）を求め、次いでこ
の必要流Ｆｆ４ ｅ ｑを比例定数ｋ ｑで除”する等
により上記必要流Ｒに対応した方向制御弁３のスプール
の必要間［１而積ｅａ（＝ｅｑ／ｋｑ）を求め、その必
要開口面積ｅａに応じた出力信号ＶＣを求める。そして
、上記偏差信号±Ｃθど出ノＪ信号士■ｅとを関係（４
けて上記記憶装置１５に記憶さける。 演算器１４は上記演算器１３から出力された位置偏差信
号±ｅθと、自動用記憶装置１５に記憶された記憶値と
に基いて自動制御のための信号上ｖｅを出力する。 切替スイッチ１７は切替え操作手段１６によって切替え
られ、上記演算器９から出力された手動操作のための信
号上■Ｓと、上記演算器１４から出力された自動制御の
ための信号上■ｅとのいずれかを選択してコントローラ
１８に送る。また、コントローラ１８は上記切替スイッ
チ１７から入力された信号±Ｖｓまたは±ｖｅの正、負
つまりブーム上ばか下げかを判別して方向制御弁３に送
る。 次に、作用について説明する。 まず手動操作時には、切替スイッチ１７を図示のにうに
手動側に切替えた状態で、操作レバー７を操作する。今
、レバー７をブーム上げ方向に操作すると、手動用信号
発生器８からそのレバー操作方向および操作ｍに応じた
操作信号＋８が出力され、この操作信号上Ｓと手動用記
憶装置１０に記憶された記憶値とに基いて演算器９から
手動操作のための信号・トｖＳが°出力され、この信号
上■Ｓが切替スイッチ１７を経てコントローラ１８に送
られる。そして、コントローラ１８により上記信号＋
Ｖ Ｓの正、負つまりブーム上げか下げか（この場合は
上げ）が判別され、その信ｑ−ト■ｓが方向制御弁３の
ブーム上げ側の入力部に送られて向弁３がブーム上げ側
に切替えられる。これに伴って管路４から方向制御弁３
および管路５を経てシリンダ２のヘッド側油室に圧油が
供給されるとともに、ロッド側油室内の油が管路６およ
び方向制御弁３を経てタンク（図示省略）に戻され、シ
リンダ２が仲ばされてブーム１の上げ作業が行われる。 なお、操作レバー７をブーム下げ方向に操作すれば、手
動用信号発生器８から負の操作信号−５が出力され、以
下、上記と同様の作用で演算器９から信号−ＶＳが出力
され、方向制御弁３がブーム下げ側に切替えられ、シリ
ンダ２が縮められてブーム１の下げ作業が行われる。 この手動操作時には、操作レバー７の操作に応じて操作
信号Ｓが出力され、この操作信号Ｓと、手動用記憶装置
１０に記憶された特性とに基いて演算器９から信号■Ｓ
が出力され、この信号Ｖｓにより方向制御弁３のスプー
ルストロークすなわち開口面積が制御され、シリンダ２
に供給される流Ｖ、シリンダ２の収縮量が制御され、ブ
ーム１の俯仰聞が制御される。従って、操作レバー７に
よってブーム１の俯仰母を随意に制御できる。しかも、
手動用記憶装置１０には手動操作に適した特性を記憶さ
けてあり、操作レバー７の操作量が小さい範囲では不感
帯があって信号Ｖｓが出力されず、方向制御弁３が切替
えられないので、操作レバー７に誤って手を触れた程度
ではブーム１が作動されるおそれはなく、安全にかつ良
好な操作フィーリングでちって円滑に操作できる。 一方、自動制御時には切替スイッチ１７を自動側に切替
えておく。この状態で自動制御をスタートすると、自動
用信号発生器１２からブーム１の目標位置信号Ｏｏ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０が出力され、次いで
、その目標位置信号θ０と現在位置信号θとに基いて演
算ＶＳ１３により偏差信＠ｅθが演算、出ノ〕され、さ
らに、演算器１４により上記偏差信＠ｅθと、自動用記
憶装Ｗｉ１５に記憶された記憶値（第３図参照）に塁い
て自動制御のための制御信号■ｅが油筒、出力され、そ
の信号ＶＧがコントローラ１８に送られる。 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〉θ０）、演算ｆ！Ｓ１３から負の偏差信Ｔｉ
％（２Ｑが出力され、以下、上記の作用によりコントロ
ーラ１８に負の制御信号−Ｖｅが送られる。そして、コ
ントローラ１８により上記制御信号−Ｖｅの正、負つま
りブーム上げか下げかくこの場合は下げ）が判別され、
その信号−Ｖｅが方向制御弁３のブーム下げ側の入力部
に送られて向弁３がブーム下げ側に切替えられる。これ
に伴って管路４から方向制御弁３および管路５を経てシ
リンダ２のロッド側油室に圧油が供給さ゛れるとと乙に
、ヘッド側油室内の油が管路５および方向Ｋｉ制御弁３
を経てタンク（図示省略）に戻され、シリンダ２が縮め
られ、ブーム１が下げられる。 なＪ３、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、演締器１３から正の偏差信号＋
（上θが出力され、以下、上記と同様の作用で演算器１
４から正の制御信号−トＶｅが出力され、ぞの信号−＋
■ｅがコントローラ１８を経て方向制御弁３のブーム上
げ側の入力部に送られて向弁３がブーム上げ側に切替え
られ、シリンダ２が伸ばされ、ブーム上げの制御がなさ
れる。 また、上記の自動制御において、たとえばアー１１とブ
ーツ、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ω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ｍが演算され、その必要移動量が目標位置信
号θ０として出力され、上記の制御が行われる。これに
よりアーム押しに追従してブーム１が下げられ、バケッ
トの自動水平押出しが行われる。 上記自動制御時には、ブーム１の現在位置Ｏと目標位置
θ０とに応じてｆｆａ差信号ｅθが出力され、この偏差
信号ｅＯと、自動用記憶装置１５に記憶された特性とに
塁いて制御信号ｖｅが出力され、この信号ｖｅにより方
向制御弁３のスプールストロークが制御され、シリンダ
２に供給される流伍すなわちシリンダ２の伸縮岳、ブー
ム１の俯仰串が制御される。すなわちブーム１の現在位
置θと目標位置θ０とに応じてブーム１の位置が自動的
にかつ正確に制御され、しかも、自動用記憶装置１５に
は第３図に示すように不感帯をカッ１へして自動制御に
適した特性を記憶させであるのひ、上記１９ｉ差信号ｅ
θに）工いて直ちに制御１１仁号Ｖｅが出力されて制御
が開始される。そして、上記偏差信号Ｃθが０に”なる
まで上記のυ」御を繰返し、フィードバック制御が行わ
れ、かつ、その自動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
ｅθがＯｌ、：なると、制ｗ信号Ｖｅも０となり、方向
制御弁゛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。 このようにして、自動制御時には不感帯をカツトシた制
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。 また、上記実施例にＪ３いて、手動用記憶装置１０ Ｊ
３よび自動用記憶装置１５に記憶さｌる特性は、機秤、
作業内容等に応じてたとえば手動時の不感帯幅を変える
、非線形特性および線形特性のゲインを変える等任意に
設定できるしのひあり、その設定によって手動、自動い
ずれの場合でも最適な状態で作業できる。この場合、上
記各記憶装置１０．１５にそれぞれ数種の制御特性を記
゛憶させ、作業内容その他所望に応じて演算器９，１４
から必要な制御特性を読込み、そのｖ制御特性に沿った
信号を出力させるようにすることも汗急に可能である。 上記実施例では方向制ｔｉｌｌ弁３として電磁比例ｆｉ
制御弁を用いたが、この電磁比例制御弁の代りにサーボ
弁を用いてもよい。また、コントローラ１８からの制御
信号（電気１３号）によって方向制御弁３を直接制御す
る場合に限らず、間接的に制御してもよい。すなわち方
向２１１１１１１弁３にパイ［１ツト切換弁を用いると
どしに、このパイロット切換弁をＩ、ＴＪ替える電磁比
例減圧弁を用い、上記コントローラ１８から出力された
電気信号によってｆｆ１ｌａ比例減圧弁を作動させ、こ
の電磁比例減圧弁から油圧５３号（パイロット圧）を出
力させ、この油圧信号によってパイロット切換弁を切替
えるようにしてもよい。 また、本発明に４３いて、作業ｎはブーム１に限らず、
アーム、バケッ［・、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。 （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個の方向
制御弁を設り、この方向制御弁を自動制御回路から送ら
れるｉｔ、１１１１１信号と、手動操作回゛路から送ら
れる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トダウ
ンを図ることができる。しかも、手動、自動いずれの場
合でも制御特性を任意に設定でき、手動操作時には不感
帯を有する手動操作に・適した状態で、操作性を向上さ
せながら、安全にかつ随意に操作でき、自動制御時には
不感帯をカットした制御をなし、定常偏差が生じること
なく、高精度の制御ができ、ま械の汎用性を向上できる
ものである。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は手
動用記憶装置に記憶される特性図、第３図は自動用記憶
装置に記憶される特性図である。 １・・・ブーム（作１１ｆｉ） 、２・・・シリンダ（
油圧アクチュエータ）、３・・・方向制陣弁、７・・・
操作レバー（手動操作手段）、８・・・手動用信号発生
器、９・・・演算器、１０・・・手動用記憶装置、１１
・・・現在位置検出器、１２・・・目標位と信号発生器
、１３，１４・・・演算器、１５・・・自動用記憶装置
、１７・・・切替スイッチ、１８・・・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 板谷虫夫 第 １ 図 第 ２ 図 ■ 第 ３ 図
動用記憶装置に記憶される特性図、第３図は自動用記憶
装置に記憶される特性図である。 １・・・ブーム（作１１ｆｉ） 、２・・・シリンダ（
油圧アクチュエータ）、３・・・方向制陣弁、７・・・
操作レバー（手動操作手段）、８・・・手動用信号発生
器、９・・・演算器、１０・・・手動用記憶装置、１１
・・・現在位置検出器、１２・・・目標位と信号発生器
、１３，１４・・・演算器、１５・・・自動用記憶装置
、１７・・・切替スイッチ、１８・・・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 板谷虫夫 第 １ 図 第 ２ 図 ■ 第 ３ 図
Claims (1)
- 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方向制御弁と、
方向制御弁に対する制御信号を出力する自動制御回路お
よび手動操作回路と、自動制御回路からの信号と手動操
作回路からの信号とを選択して出力する切替手段と、切
替手段により選択された信号に基いて上記方向制御弁に
制御信号を出力するコントローラとを備え、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自動用信号発生器と、上記
検出器からの作業機現在位置信号と自動用信号発生器か
らの作業機目標位置信号との偏差を求める演算器と、自
動制御時における方向制御弁の応答特性を記憶する自動
用記憶装置と、上記偏差と自動用記憶装置に記憶された
記憶値とに基いて上記方向制御弁に対する制御信号を出
力する演算器とを備え、手動操作回路は、手動操作手段
の操作量に応じた操作信号を出力する手動用信号発生器
と、手動操作時における方向制御弁の応答特性を記憶す
る手動用記憶装置と、上記手動用信号発生器からの信号
と手動用記憶装置に記憶された記憶値とに基いて方向制
御弁に対する制御信号を出力する演算器とを具備してい
ることを特徴とする建設車両の作業機操作制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13981585A JPS61296406A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 建設車両の作業機操作制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13981585A JPS61296406A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 建設車両の作業機操作制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61296406A true JPS61296406A (ja) | 1986-12-27 |
| JPH0535442B2 JPH0535442B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=15254095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13981585A Granted JPS61296406A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 建設車両の作業機操作制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61296406A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991005113A1 (en) * | 1989-09-26 | 1991-04-18 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Operation automating apparatus of hydraulic driving machine |
-
1985
- 1985-06-25 JP JP13981585A patent/JPS61296406A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991005113A1 (en) * | 1989-09-26 | 1991-04-18 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Operation automating apparatus of hydraulic driving machine |
| US5224033A (en) * | 1989-09-26 | 1993-06-29 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Work automation apparatus for hydraulic drive machines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0535442B2 (ja) | 1993-05-26 |
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