JPS6275105A - 油圧作動式作業機の制御方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、油圧バルブの吐出油によって動作する作業機
シリンダで動作される油圧作動式作業機の制御方法に関
するものである。

従来の技術 作業機シリンダのストローク又は作業機の角度などの移
１ｍｆを検出し、この移動量を入力された作業機目標値
、例えば作業機目標角度と比較して差がゼロになるよう
に制御して作業機を作業機口ｍｍと見合う位置に動作制
御する方法、いわゆるフィードバックによる制御方法が
知られている。

発明が解決しようとする問題点 かかる制御方法であると、入力された作業機目標値と作
業機が実際に動作した移動量との誤差を検出して、その
誤差を修正するように制御するので、作業機を作業機目
標値に見合う位置に動作制御するのに時間がかかり、作
業機目標値が入力されてから作業機が作業機口４’！　
＋１に見合う位置となるまでの間に°時間遅れがあり、
精度が悪くなる。

特に、作業機目標値を順次変化させて作業機を連続して
動作制御する際には、作業機目標値に見合う作業機の動
作軌跡に対して実際の作業機の動作軌跡は１時間遅れを
持って追従するから、作業機目標値に見合う作業機の動
作軌跡に沿って正確に動作制御できない。

例えば、作業機シリンダでブーム、アーム、パケットを
回動するパワーショベルの腕穴の作業機において、法面
掘削や溝掘削を行なう場合には作業機目標値によってパ
ケットな予じめ設定した軌跡を描くように動作制御する
必要があり、前述のように時間遅れを持ってパケットが
動作制御されるからパケットが予じめ設定した軌跡より
外れたり、一致したりしなから予じめ設定した軌跡に沿
って動作するから、法面掘削や溝掘削の作業精度が悪く
なる。

問題点を解決するための手段及び作用 作業機目標仮に応じて油圧バルブを切換えて作業機シリ
ンダを動作して作業機を動作すると共に、その作業機の
移動量をフィードバックして作業機目標値に見合う位置
に動作制御する油圧作動式作業機の制御方法であって、
前記作業機の動作精度に影響を与える制御系の内部黴因
を、作業機シリンダの動作し、た長さによって演算して
検出し、その制御系の内部要因の値をフィードバックし
て制御するようにして、作業機を入力された作業機目標
値に見合う位置に時間遅れなく動作制御できるようにし
たものである。

実　　施　　例 第３図は全体概略図であり、図示しない上部旋回体にブ
ームシリンダ１で上下回動自在に装着したブーム２には
アーム３がアームシリンダ４で上下回動自在に装着され
、このアーム３の先熾にはパケット５がパケットシリン
ダ６で上下回動自在に装着されてパワーショベルの腕式
の作業機を構成し、各シリンダにはブームｆｆ７、アー
ム弁８、パケット弁９によって図示しない油圧源の吐出
油が供給されると共に、アーム弁７とパケット弁９はサ
ーボモータ１０で切換え動作され、アーム９Ｐ８は操作
レバー１１で切換え動作されると共に、各サーボモータ
１０にはコントローラ１２より制御信号が入力され、コ
ン）ｏ−２１２にはブーム角度検出器１３、アーム角度
検出器１４、パケット角度検出器１５よりブーム角度α
、アーム角度β、パケット角度γがそれぞれ入力され、
操作レバー１１でアーム弁８を切換えてアームシリンダ
６によってアーム３を上下に回動した時にアーム角度β
の変化に応じて各サーボモータ１０に制御信号を出力し
てパケット５の刃先が予じめ定めた軌跡Ｘに沿って直線
的に移動するように動作制御される。

第２図は概略制御回路であり、前記のコントローラ１２
内にはアーム角度βに対するブーム角度目標値α。、パ
ケット角度目標値γ。が予じめ設定された第１・第２設
定器１６．１７が設けられ、アーム角度βの変化に応じ
て第１・第２設定器１６．１７よりブーム、パケット角
度目標値α。、γ。に基づく制御信号がブーム制御装置
１ｇ、パケット制御装置１９を経て各サーボモータ１０
に出力されてプーム升７．パケットｆｆ９を切換えてブ
ームシリンダ１、パケットシリンダ６を動作させること
でブーム２．パケット５を回動すると共に、ブーム角度
検出器１３で検出され九プーム角度αとパケット角度検
出器１５で検出されたパケット角度γは前記ブーム、パ
ケット制御装！１８．１９にフィードバックされる。

前記ブーム制御装［１８には、ブーム２の動作、消度に
影響を与える制御系の内部要因１例えばブームｆｆ７の
吐出ｔＱ、流量変化量Ｑと、ブームシリンダ１の長さＬ
１速度り、加速度りと。

油圧Ｐとが入力され、パケット制御装置１９には、パケ
ット５の動作精度に影響を与える制御系の内部要因、例
えばパケット弁９の吐出ｔＱ、流量変化ｔＱと、パケッ
トシリンダ６の長さＬ、速度Ｌ、加速度りと、油圧Ｐと
が入力されている。

第１図はブーム制御装−〇説明図で必り、第１設定器１
６からブーム角度目標値α。の外に、ブーム２の動作精
度に影響を与える制御系の内部要因の目標値、例えば目
標流ｔ　Ｑｏ％目標流量変化量Ｑ。、ブームシリンダ１
の目標長さＬＱ、目標速度り。、目標加速度Ｌ０．目標
油圧Ｐ。が、入力されていると共に、ブーム角度目標値
α。とブーム角度検出器１３で検出したブーム角度αと
がＵｎ減算されてブーム角目標値α０を補正し、目標長
さＬｏとシリンダ長さ検出器２ｏで検出した長さＬとが
加減されてブーム角目標値α。を補正する。

以下同様に、目標速度り。と微分回路２１で検出した速
度りとの加減結果、目標ｆｉ量Ｑ０と演算部２２で検出
した流量Ｑとの刃口減算結果、目標加速度Ｌａと前記微
分回路２１で検出した加速度算部２２で検出したｇｔ変
化量Ｑとの加減算結果、目標油圧Ｐ０と油圧検出器２３
で検出した油圧Ｐとの加減算結果とによって前記ブーム
角目襟直α０をそれぞれ補正し、その補正されたブーム
角目標値α。がサーボモータ１ｏに出力されてブーム弁
７の切換開度を制御する。第１図中でＡ−Ｇはゲイン発
生器である。

前記演算部２２は、ブーム９ｆ’７とブームシリンダ１
の各種寸法に基づいて、サーボモータ１゜に入力したブ
ーム角度目標値α。にょってブームシリンダ１が理論的
に動作する距離（長さ）、速度、加速度を演算する第１
演算部２２．と、その第１演算部２２１の演算結果と実
測した距離（長さ）、速度、加速度との差を求める第２
演算部２２、と、その第２演算部２２．の演算結果によ
って第１演算部２２．の演算結果を補正して真の距離（
長さ）；速度、加速度を演算する第３演算部２２゜と、
その第３演算部２２．の演算結果によってブーム弁７の
吐出量、流ｌ変化量を演算する第４演算部２２４とを備
え、これによって、サーボモータ１０へのブーム角度目
標値とブームシリンダ１の実際の移動距離（長さ）Ｌと
によってブームｆｆ７の吐出量、ｆｉ量変化量が検出で
きる。

第４図は演算部２２の一例を示す説明図であり、微分回
路２１は第１・第２微分器２１１．２１１を備え、第１
微分器２！、で微分された値が第２微分器２１．に送ら
れて再び微分されるようにしであると共に、測定したブ
ームシリンダ１の長さＬ、演算した速度Ｌ、加速度りは
第１・第２・第３ゲイン発生器Ｈ，Ｉ、Ｊを経て第１加
算器２４に送られ、ブーム角度目標値α。は第４ゲイン
発生器Ｋを経て第１加算器２４に送られると共に、前記
ブームシリンダ長さＬ１速度Ｌ１加速度りは第５・第６
・第７ゲイン発生器り、Ｍ。

Ａを経て第２加算器２５に送られ、前記第１７１１１算
器２４の出力値は積分器２６を経て第２加算器２５に送
られ、かつ第８ゲイン発生器０を経て第１加算器２４に
フィードバックされると共に、第２加算器２５の演算結
果がブーム弁７の吐出量、流量変化量となる。

つまり、各ゲイン発生器の値を変更することで吐出量、
流量変化量となる。

以上の様に、ブーム角度目標値α。と検出したブーム角
αとによってフィードバック制御するだけでなく、ブー
ムシリンダ１の目標長さＬｏとと検出した流量Ｑ、目標
流量変化量かと検出した流ｌ変化量Ｑ！、目標油圧Ｐ０
と検出した油圧Ｐとによってもそれぞれフィードバック
制御しているから、ブーム角目標値が入力されてからブ
ーム１がブーム角目標値に見合う位置となるまでの時間
遅れが減少して精度が向上する。

すなわち、ブーム２の動作精度に影響を与える制御系の
内部要因を検出し、この内部要因の１ｖＸをフィードバ
ックしてブーム角度目標イ直αを補正してブーム弁７の
切換開口を制御しているから、従来の様に動作したブー
ム２のブーム角反とブーム角度目標値αとの誤差によっ
てのみフィードバック制御する制御方法と比較して、そ
の誤差を予じめ予測してブーム角度目標値αを補正する
ものであるから、ブーム角度目漂１直αが入力されてか
らブーム２がそのブーム角度目標値αに見合う位ＲＫ動
゛作するまでの時間遅れが減少して動作精度が向上する
。

ナオ、パケット制両装置ｔ１９も前述のブーム制御Ａｌ
１８と同一となり、パケット５をパケット角目陳値と見
合り位置に時間遅れなく動作できるようにしである。

したがって、操作レバー１１によってアーム５ｆ’８を
操作するのみでパケット５の刃先を予じめ定めた軌跡Ｘ
に沿って直線的に動作でき、法面掘削や溝掘削を簡単な
操作で精度良くできる。

発明の効果 作業機の動作精度に影響を与える制御系の内部要因を検
出し、この内部要因の（［をフィードバックして制御し
ているから、従来の様に動作した作業機の移動量と作業
機目標値との誤差によってのみフィードバック制御する
制御方法と比較して、その誤差を予じめ予測して作業機
目標値を補正することができ、作業機目標値が入力され
てから作業機がその作業機目標値に見合う位置に動作す
るまでの時間連れが減少して動作精度が向上する。

また、制御系の内部要因は作業機シリンダの長さに基づ
いて演算によって検出しているから、内部要因を直接検
出する検出器を設けなくとも良いので、コストが安く、
設置スペースを必要としないと共に、検出器の精度に影
響されることなしに正確に検出できる

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施［１１を示し、第１図はブーム制御
装置の説明図、第２図は概略制御回路図。 第３図は全体説明・図、第４更は演算部の説明図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業機目標値に応じて油圧バルブを切換えて作業機シリ
   ンダを動作して作業機を動作すると共に、その作業機の
   移動量をフィードバックして作業機目標値に見合う位置
   に動作制御する油圧作動式作業機の制御方法であつて、
   前記作業機の動作精度に影響を与える制御系の内部要因
   を作業機シリンダの動作長さに基づいて演算によつて検
   出し、その制御系の内部要因の値をフィードバックして
   制御するようにしたことを特徴とする油圧作動式作業機
   の制御方法。