建設機械の制御装置
【課題】複合操作と単独操作のいずれにおいても無駄な圧力損失を生じさせないポジティブコントロール制御を実行し、省エネルギ効率を向上する建設機械の制御装置を提供する。
【解決手段】油圧ポンプ６と、前記油圧ポンプ６が吐出した圧油を複数のアクチュエータ３ａ〜３ｃに供給するコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃと、前記コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃを制御する複数の操作装置４Ａ〜４Ｃとを備えた建設機械の制御装置において、前記制御装置は、前記複数の操作装置４Ａ〜４Ｃ間の操作量比に従って前記コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの前記複数のアクチュエータ３ａ〜３ｃへ向かう圧油の経路の流路面積を演算し、演算した前記圧油の経路の流路面積となるように前記コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口値を制御する。
【解決手段】油圧ポンプ６と、前記油圧ポンプ６が吐出した圧油を複数のアクチュエータ３ａ〜３ｃに供給するコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃと、前記コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃを制御する複数の操作装置４Ａ〜４Ｃとを備えた建設機械の制御装置において、前記制御装置は、前記複数の操作装置４Ａ〜４Ｃ間の操作量比に従って前記コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの前記複数のアクチュエータ３ａ〜３ｃへ向かう圧油の経路の流路面積を演算し、演算した前記圧油の経路の流路面積となるように前記コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口値を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の駆動回路を制御する方法として、各アクチュエータが必要とする圧油の供給流量を各操作装置の操作量から算出して、油圧ポンプの吐出流量を制御する、いわゆるポジティブコントロール制御が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０５−１７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なポジティブコントロール制御は、圧油を吐出する油圧ポンプと、建設機械の作業機械を駆動する複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに供給する圧油の流量と方向を制御するコントロールバルブと、各々のアクチュエータ毎に設けられた操作レバーとを備えた駆動回路において、各々の操作レバーの操作量の内の最大操作量を検出してこの最大操作量に基づいて、油圧ポンプの吐出流量を一意的に制御するものである。また、各々のアクチュエータへ向かうコントロールバルブの経路の開口面積は、それらのアクチュエータに対応した操作レバーの操作量に従って一意的に制御されている。
【０００５】
このように、油圧ポンプの吐出流量とコントロールバルブの開口面積とが、操作レバーの操作量によって一意的に決められるので、予め油圧ポンプの吐出流量特性とコントロールバルブの開口特性とを適合するように調整しておく必要がある。
【０００６】
しかし、各々のアクチュエータへ向かう経路を流れる圧油の流量は、各々の操作レバーの操作状態によって異なる。例えば、複数のアクチュエータをレバー最大操作で駆動する複合操作時と、１つのアクチュエータをレバー最大操作で駆動する単独操作時とでは、油圧ポンプの吐出流量は同一でも、各々のアクチュエータへ向かう圧油の流量は、複合操作時よりも単独操作時の方が多くなる。
【０００７】
例えば、油圧ショベルにおいて、アームの操作レバーとブームの操作レバーとを最大操作量に操作した場合に、油圧ポンプから吐出する圧油の流量を２００Ｌ／分となるように油圧ポンプの吐出流量特性を調整し、この圧油が、コントロールバルブで分流されて、アームを駆動するアクチュエータには１３０Ｌ／分、ブームを駆動するアクチュエータには７０Ｌ／分で供給されるようにコントロールバルブの開口特性を調整した場合を考える。
【０００８】
このように調整された油圧ショベルにおいて、ブームの操作レバーのみを最大操作量に操作すると、油圧ポンプから吐出する圧油の流量は２００Ｌ／分となるが、ブームを駆動するアクチュエータへ圧油を供給するコントロールバルブの開口面積は、７０Ｌ／分の能力しかないため、圧油の流量とコントロールバルブの開口面積とがミスマッチとなる。この結果、無駄な圧力損失が発生することになる。
【０００９】
このように、予め行う油圧ポンプの吐出流量特性とコントロールバルブの開口特性との調整において、複合操作時に各々の分流を満足させるような特性の調整を行うと、実際の運用において、単独操作でコントロールバルブの一つの開口面積に対して過分な圧油の流量が流れ、無駄な圧力損失を発生させてしまう場合があるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事項に基づいてなされたもので、その目的は、複合操作と単独操作のいずれにおいても無駄な圧力損失を生じさせないポジティブコントロール制御を実行し、省エネルギ効率を向上する建設機械の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出した圧油を複数のアクチュエータに供給するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備えた建設機械の制御装置において、前記制御装置は、前記複数の操作装置間の操作量比に従って前記コントロールバルブの前記複数のアクチュエータへ向かう圧油の経路の流路面積を演算し、演算した前記圧油の経路の流路面積となるように前記コントロールバルブの開口値を制御するものとする。
【００１２】
また、第２の発明は、可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油を複数の油圧シリンダに切換え供給する複数のコントロールバルブと、前記複数のコントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備える建設機械の制御装置において、前記複数の操作装置からの操作信号を前記複数のコントロールバルブの開口値信号に変換する入力信号変換部と、前記変換された複数のコントロールバルブの開口値信号の内から最大値を選択するとともに、前記最大値のコントロールバルブを選択し、前記最大値に応じて前記油圧ポンプの吐出流量を演算する流量演算部と、前記選択された最大値のコントロールバルブへの開口指令を算出する第１の開口面積演算部と、前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブの開口指令を算出する第２の開口面積演算部と、前記流量演算部の演算結果に基づいて前記油圧ポンプの流量を制御する流量制御手段と、前記第１及び第２の開口面積演算部の演算結果に基づいて前記最大値のコントロールバルブと前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブとの開口面積を制御する開口制御手段とを備え、前記第１の開口面積演算部においては、開口指令として最大開口値を算出し、前記第２の開口面積演算部においては、前記最大値のコントロールバルブの開口値信号に対する当該コントロールバルブの開口値信号の比率に応じて開口指令を算出するものとする。
【００１３】
更に、第３の発明は、第２の発明において、前記流量演算部は、複数の吐出流量特性を有し前記選択された最大値のコントロールバルブに応じて前記複数の吐出流量特性のいずれかを選択する吐出流量特性選択手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第２の発明において、前記操作装置の操作量が微少量である微操作領域判断手段を有し、前記第１及び第２の開口面積演算部は、前記微操作領域判断手段により判断された微操作領域においては、前記入力信号変換部で変換された開口値信号を開口指令とする微操作領域演算手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アクチュエータを単独操作する場合には、当該コントロールバルブの開口面積を最大開口に制御し、複数のアクチュエータを同時に操作する複合操作の場合には、当該複数の操作レバーの操作量の比により各コントロールバルブの開口面積をそれぞれ決定し制御するので、複合操作と単独操作のいずれにおいても無駄な圧力損失を生じさせないポジティブコントロール制御が行われる。この結果、建設機械の省エネルギ効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図である。
【図２】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルの駆動制御システムの概略図である。
【図３】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【図４】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のブーム用設定関数の一例を示す特性図である。
【図５】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のアーム用設定関数の一例を示す特性図である。
【図６】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のバケット用設定関数の一例を示す特性図である。
【図７】本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【図８】本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の建設機械の制御装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図、図２は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルの駆動制御システムの概略図である。
図１において、油圧ショベル１は、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃを有する多関節型の作業装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅを有する車体１Ｂとを備えている。ブーム１ａは、上部旋回体１ｄに回動可能に支持されていて、ブームシリンダ（油圧シリンダ）３ａにより駆動される。
【００１９】
アーム１ｂは、ブーム１ａに回動可能に支持されていて、アームシリンダ（油圧シリンダ）３ｂにより駆動される。バケット１ｃは、アーム１ｂに回動可能に支持されていて、バケットシリンダ（油圧シリンダ）３ｃにより駆動される。ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃの駆動は、上部旋回体１ｄの運転室（キャブ）内に設置され操作信号を出力するブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃ（図２参照）によって制御されている。
【００２０】
図２に示す駆動制御システムは、ブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃと、コントロールバルブ（スプール型方向切換弁）５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、制御装置としてコントローラ２０とを備えている。
【００２１】
油圧源装置としては、油圧ポンプ６と作動油タンク７とを備えている。油圧ポンプ６は、直列に接続されたエンジン８によって駆動される。また、油圧ポンプ６は可変容量機構として例えば斜板を有していて、この斜板を傾転角操作部９で操作して、その傾転角を調整することにより油圧ポンプ６の容量（押しのけ容積）を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。
【００２２】
油圧ポンプ６からの圧油をブームシリンダ３ａ〜バケットシリンダ３ｃへ供給する油路３０には、油路内の圧油の圧力を制限するリリーフ弁３０Ａと圧油の方向と流量を制御するコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃとが設けられている。リリーフ弁３０Ａは、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、圧油をタンク７へ逃がすものである。コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃは、その操作端部へのコントローラ２０からの電磁指令により、スプール位置を切り換えて、油圧ポンプ６からの圧油を各油圧シリンダに供給して、ブーム１ａ等を駆動している。ここで、コントロールバルブ５Ａはブームシリンダ３ａに、コントロールバルブ５Ｂはアームシリンダ３ｂに、コントロールバルブ５Ｃは、バケットシリンダ３ｃに、それぞれ対応している。
【００２３】
コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃのスプール位置は、ブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃの各操作レバー等の操作によって切り換えられる。ブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃは、操作レバー等の操作によるそれぞれの操作信号をコントローラ２０に出力する。コントローラ２０は、入力された操作信号を基に後述する各種演算を行い、各コントロールバルブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開口値を算出し、各コントロールバルブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの操作端部へ例えば電流信号であるスプール駆動指令をそれぞれ出力する。また、同様に入力された操作信号を基に後述する各種演算を行い、油圧ポンプ６の吐出流量を算出し、斜板の傾転角操作部９へ例えば電流信号である駆動指令を出力する。
【００２４】
次に、本実施の形態におけるコントローラ２０の制御について図を用いて説明する。図３は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図、図４は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のブーム用設定関数の一例を示す特性図、図５は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のアーム用設定関数の一例を示す特性図、図６は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のバケット用設定関数の一例を示す特性図である。図３乃至図６において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
図３に示すコントローラ２０は、入力信号を演算信号に変換する入力信号変換部２０Ａと、ポンプ流量特性演算部２０Ｂと、第１〜第３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃと、予め設定値を記憶する図示しない記憶部とを備えるコントローラユニットで構成されている。
【００２６】
コントローラ２０には、図３に示すように操作装置４Ａ〜４Ｃからの操作信号がそれぞれ入力されている。本実施の形態においては、例えば電流信号が入力されている。これらの操作信号は入力信号変換部２０Ａに入力している。
【００２７】
コントローラ２０からは、演算された各指令信号が出力されている。ポンプ流量特性演算部２０Ｂからは、斜板の傾転角操作部９へ油圧ポンプ６の吐出流量に相当する駆動指令が出力されている。また、第１〜第３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃからは、各コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの操作端部へ各コントロールバルブの開口値を実現するスプール駆動指令がそれぞれ出力されている。
【００２８】
入力信号変換部２０Ａは、操作装置４Ａ〜４Ｃからの操作信号がそれぞれ入力される比較演算器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと関数発生器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとを備えている。各比較演算器１０Ａ〜１０Ｃは、操作信号であるレバーストローク信号を入力し、この信号が正すなわち油圧シリンダ伸長方向の場合には、ディジタル出力信号１００ＤＡ〜１００ＤＣとして１をそれぞれ出力する。
【００２９】
各関数発生器１１Ａ〜１１Ｃは、操作信号であるレバーストローク信号を入力し、この入力に対する各コントロールバルブの開口値特性を出力特性として設定している。この結果、複合操作時に各レバー操作量に対応した油圧シリンダごとの分流バランスの特徴付けが行われる。ここで、関数発生器１１Ａはブーム操作装置４Ａからの信号に対応するものであって、図４に示すように、ブーム縮小側のレバーストローク−１から中立の０を経由してブーム伸長側のレバーストローク１までを入力として、各入力値に応じたコントロールバルブ５Ａの開口値である出力信号１１０Ａが得られるように予め設定されている。
【００３０】
同様に、関数発生器１１Ｂはアーム操作装置４Ｂからの信号に対応し、出力信号１１０Ｂが得られるように図５に示す特性に設定され、関数発生器１１Ｃはバケット操作装置４Ｃからの信号に対応し、出力信号１１０Ｃが得られるように図６に示す特性に設定されている。なお、これらの設定値は記憶部に記憶されている。
【００３１】
ポンプ流量特性演算部２０Ｂは、最大値選択演算器１２と関数発生器１３とを備えている。
最大値選択演算器１２は、関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃを入力し、これらの信号値を比較演算して、最大値をＡｏ部から出力すると共に、３入力値のいずれが最大であったかを指示する。具体的には、出力信号１１０Ａが最大値の場合には、Ｄｏ１部からディジタル出力信号１２０ＤＡとして１が出力され、出力信号１１０Ｂが最大値の場合には、Ｄｏ２部からディジタル出力信号１２０ＤＢとして１が出力される。同様に、出力信号１１０Ｃが最大値の場合には、Ｄｏ３部からディジタル出力信号１が出力される。最大値選択演算器１２のＡｏ部からの出力信号１２０Ａｏは、関数発生器１３に入力されている。
【００３２】
関数発生器１３には、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれか最大の操作信号である信号１２０Ａｏが入力され、この入力に対する油圧ポンプ６の吐出流量特性が予め設定されている。この設定値は、オペレータの操作感覚に適合するようにして決められ、記憶部に記憶されている。関数発生器１３の出力信号１３０Ａｏは例えば電流信号に変換されて、斜板の傾転角操作部９へ吐出流量駆動指令として出力されている。
【００３３】
第１開口面積演算部２１Ａは、除算演算器１４Ａと信号発生器１５Ａとアナログスイッチ１６Ａと極性変換演算器１７Ａと関数発生器１８Ａとを備えている。
除算演算器１４Ａは、関数発生器１１Ａの出力信号１１０Ａと最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏとを入力し、１１０Ａ÷１２０Ａｏの演算を行ない、その出力信号１４０Ａをアナログスイッチ１６Ａの第１入力としている。
【００３４】
信号発生器１５Ａは、コントロールバルブ５Ａの最大開口指令となる定数が設定されている。本実施の形態においては、定数１が設定されていて、アナログスイッチ１６Ａの第２入力に出力されている。
【００３５】
アナログスイッチ１６Ａは、除算演算器１４Ａの出力信号を第１入力、信号発生器１５Ａの出力信号を第２入力として入力し、切換信号として最大値選択演算器１２からのディジタル出力信号１２０ＤＡを入力している。アナログスイッチ１６Ａは、切換信号であるディジタル出力信号１２０ＤＡが１のときには、出力信号として第２入力である信号発生器１５Ａの出力値を出力し、入力している切換信号の１２０ＤＡが０のときには、出力信号として第１入力である除算演算器１４Ａの出力値を出力する。アナログスイッチ１６Ａの出力は、極性変換演算器１７Ａに入力されている。
【００３６】
極性変換演算器１７Ａは、極性変換信号として比較演算器１０Ａの出力信号１００ＤＡを入力している。この出力信号１００ＤＡが１の場合は、ブーム操作装置４Ａからの操作信号が正なので、入力信号であるアナログスイッチ１６Ａの出力信号の極性変換を行わずにそのまま出力させている。一方、出力信号１００ＤＡが０の場合は、ブーム操作装置４Ａからの操作信号が負なので、入力信号であるアナログスイッチ１６Ａの出力信号の極性変換を行って、関数発生器１８Ａに入力している。
【００３７】
関数発生器１８Ａには、極性変換演算器１７Ａの出力信号である開口面積信号に対する補正特性が予め設定されている。本実施の形態においては、入力と出力が正比例する特性（補正無しの特性）が設定されていて、この設定値は記憶部に記憶されている。関数発生器１８Ａの出力信号１８０Ａｏは、例えば電流信号に変換されてコントロールバルブ５Ａの操作端部へ所定の開口値を実現するスプール駆動指令として出力されている。本実施の形態においては、出力値０で開口面積０、出力値１でブームシリンダ３ａ伸長方向の最大開口面積、及び出力値−１でブームシリンダ３ａ縮小方向の最大開口面積となるように設定されている。なお、本実施の形態においては、図４に示すように最大開口面積は１２０ｍｍ２である。
【００３８】
第２開口面積演算部２１Ｂと第３開口面積演算部２１Ｃは、第１開口面積演算部２１Ａと同様に、除算演算器１４Ｂ，Ｃと信号発生器１５Ｂ，Ｃとアナログスイッチ１６Ｂ，Ｃと極性変換演算器１７Ｂ，Ｃと関数発生器１８Ｂ，Ｃとを備えている。
第２開口面積演算部２１Ｂにおいては、第１開口面積演算部２１Ａで説明した比較演算器１０Ａの出力信号１００ＤＡに代えて比較演算器１０Ｂの出力信号１００ＤＢを極性変換演算器１７Ｂに入力し、関数発生器１１Ａの出力信号１１０Ａに代えて関数発生器１１Ｂの出力信号１１０Ｂを除算演算器１４Ｂに入力している。また、最大値選択演算器１２からのディジタル出力信号１２０ＤＡに代えてディジタル出力信号１２０ＤＢをアナログスイッチ１６Ｂの切換信号として入力している。
【００３９】
同様に、第３開口面積演算部２１Ｃにおいては、第１開口面積演算部２１Ａで説明した比較演算器１０Ａの出力信号１００ＤＡに代えて比較演算器１０Ｃの出力信号１００ＤＣを極性変換演算器１７Ｃに入力し、関数発生器１１Ａの出力信号１１０Ａに代えて関数発生器１１Ｃの出力信号１１０Ｃを除算演算器１４Ｃに入力している。また、最大値選択演算器１２からのディジタル出力信号１２０ＤＡに代えてディジタル出力信号１２０ＤＣをアナログスイッチ１６Ｃの切換信号として入力している。第２開口面積演算部２１Ｂと第３開口面積演算部２１Ｃとのその他の構成については、第１開口面積演算部２１Ａと同様である。
【００４０】
関数発生器１８Ｂ及び１８Ｃに設定されている入力に対する開口面積特性は、関数発生器１８Ａと同様に入力と出力とが比例する特性が設定されていて、これらの設定値は記憶部に記憶されている。また、関数発生器１８Ｂの出力信号１８０Ｂｏはコントロールバルブ５Ｂの操作端部へ、関数発生器１８Ｃの出力信号１８０Ｃｏはコントロールバルブ５Ｃの操作端部へそれぞれ、所定の開口値を実現するスプール駆動指令として出力されている。
【００４１】
次に、上記構成による本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態において、各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作による動作について説明する。
オペレータにより、ブーム操作装置４Ａがレバーストローク量で０．８操作され、アーム操作装置４Ｂとバケット操作装置４Ｃとが、それぞれレバーストローク量で０．８操作された場合について説明する。
【００４２】
図４に示すように、ブーム操作装置４Ａがレバーストローク量で０．８操作されると、指令信号は入力信号変換部２０Ａの関数発生器１１Ａにおいて、開口値１００ｍｍ２相当の出力信号１１０Ａに変換される。同様に図５，図６に示すように、アーム操作装置４Ｂからの指令信号は、入力信号変換部２０Ａの関数発生器１１Ｂにおいて、開口値６０ｍｍ２相当の出力信号１１０Ｂに、バケット操作装置４Ｃからの指令信号は、入力信号変換部２０Ａの関数発生器１１Ｃにおいて、開口値２０ｍｍ２相当の出力信号１１０Ｃに変換される。なお、コントロールバルブの最大開口は１２０ｍｍ２とする。
【００４３】
これらの出力信号１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃが、ポンプ流量特性演算部２０Ｂの最大値選択演算器１２に入力され、最大値である出力信号１１０Ａが選択され、開口値１００ｍｍ２相当の出力信号１１０Ａと等しい信号１２０Ａｏが関数発生器１３に入力される。
【００４４】
関数発生器１３からは、予め設定された油圧ポンプ６の吐出流量特性に応じた出力信号１３０Ａｏが、斜板の傾転角操作部９へ出力される。この結果、油圧ポンプ６は、操作装置４Ａ〜４Ｂの最大操作量である開口値１００ｍｍ２に応じて予め設定された吐出流量を供給することができる。
【００４５】
第１開口面積演算部２１Ａのアナログスイッチ１６Ａにおいては、切換信号である１２０ＤＡが１であるため、出力信号として第２入力である信号発生器１５Ａの信号定数１が出力される。また、ブーム操作装置４Ａのレバーストローク量は０．８なので、極性変換演算器１７Ａにおいて極性は変換されず、定数信号１が関数発生器１８Ａを介して出力され、コントロールバルブ５Ａをブームシリンダ３ａ伸長方向の最大開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図４に示すように１２０×１＝１２０ｍｍ２の開口値が確保される。
【００４６】
第２開口面積演算部２１Ｂの除算演算器１４Ｂにおいては、関数発生器１１Ｂの出力信号１１０Ｂを最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏで除算する演算が行われる。本実施の形態においては、６０÷１００＝０．６が出力されている。アナログスイッチ１６Ｂにおいては、切換信号である１２０ＤＢが０であるため、出力信号として第１入力である除算演算器１４Ｂの出力値０．６が出力される。また、アーム操作装置４Ｂのレバーストローク量は０．８なので、極性変換演算器１７Ｂにおいて極性は変換されず、信号０．６が関数発生器１８Ｂを介して出力され、コントロールバルブ５Ｂをアームシリンダ３ｂ伸長方向の所定開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図５に示すように１２０×０．６＝７２ｍｍ２の開口値が確保される。
【００４７】
第３開口面積演算部２１Ｃの除算演算器１４Ｃにおいては、関数発生器１１Ｃの出力信号１１０Ｃを最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏで除算する演算が行われる。本実施の形態においては、２０÷１００＝０．２が出力されている。アナログスイッチ１６Ｃにおいては、切換信号である１２０ＤＣが０であるため、出力信号として第１入力である除算演算器１４Ｃの出力値０．２が出力される。また、バケット操作装置４Ｃのレバーストローク量は０．８なので、極性変換演算器１７Ｃにおいて極性は変換されず、信号０．２が関数発生器１８Ｃを介して出力され、コントロールバルブ５Ｃをバケットシリンダ３ｃ伸長方向の所定開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図６に示すように１２０×０．２＝２４ｍｍ２の開口値が確保される。
【００４８】
このように、本実施の形態において、複合操作時には、各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量比にしたがって、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積を算出して制御している。
一方、単独操作時の例として、オペレータにより、ブーム操作装置４Ａのみがレバーストローク量で０．８操作された場合について説明する。
【００４９】
ポンプ流量特性演算部２０Ｂにおける演算結果は上述した複合操作時と同じである。したがって、油圧ポンプ６は、操作装置４Ａの操作量である開口値１００ｍｍ２に応じて予め設定された吐出流量を供給することができる。
【００５０】
第１開口面積演算部２１Ａのアナログスイッチ１６Ａにおいては、切換信号である１２０ＤＡが１であるため、出力信号として第２入力である信号発生器１５Ａの信号定数１が出力される。この定数信号１が関数発生器１８Ａを介して出力され、コントロールバルブ５Ａをブームシリンダ３ａ伸長方向の最大開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図４に示すように１２０ｍｍ２の開口値が確保される。
【００５１】
このように、本実施の形態において、ブーム等の作業機のいずれか単独操作時には、その該当するコントロールバルブを、最大開口とする制御が行われている。
【００５２】
上述した本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、アクチュエータを単独操作する場合には、当該コントロールバルブの開口面積を最大開口に制御し、複数のアクチュエータを同時に操作する複合操作の場合には、当該複数の操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量の比により各コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積をそれぞれ決定し制御するので、複合操作と単独操作のいずれにおいても無駄な圧力損失を生じさせないポジティブコントロール制御が行われる。この結果、建設機械の省エネルギ効率の向上が図れる。
【００５３】
また、本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、単独操作時には選択されたコントロールバルブの開口面積は常に最大となるので、従来制御で発生していたミスマッチングによるコントロールバルブでの無駄な圧力損失が発生しない。さらに、複数の操作装置４Ａ〜４Ｃの複合操作時には、各々のレバーの操作量比に従って、その比を達成する最大の流路面積の組み合わせが選定されるため、レバーの操作に対応した複合操作が可能となる。また、全ての開口値が近いような場合、全ての経路の流路面積が最大近くになる。このため、従来制御で発生していたコントロールバルブの全ての経路が絞られることによる不必要な圧力損失が発生しない。この結果、建設機械の省エネルギ効率の向上が図れる。
【００５４】
更に、本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量に対応する圧油の分流を達成する最大の開口面積の組み合わせを自動的に選定するため、油圧ポンプ６の吐出流量とコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積の誤調整が起こりにくい。よって建設機械の開発効率の向上が図れる。
【００５５】
また、本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、コントローラ２０にポンプ流量特性演算部２０Ｂと、第１〜第３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃとを設けたことを特徴としている。このため、各油圧シリンダへ向かう経路の流路面積を複合的に調節するために、従来コントロールバルブの主開口部の前段に設けられていた流量制御弁を設ける必要が生じない。この結果、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの部品点数の削減が可能となり、低コスト化、省スペース化を達成することが出来る。
【実施例２】
【００５６】
以下、本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図７は本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図７において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
本実施の形態においては、ポンプ流量特性演算部２０Ｂを構成する関数発生器を選択型関数発生器１３’として、油圧ポンプ６の吐出流量特性を選択型とした点が、上述した第１の実施の形態と異なる。その他の構成設備等は第１の実施の形態と同一である。第１の実施の形態において、油圧ポンプ６の吐出流量特性は、各操作装置４Ａ〜４Ｃのいずれかの最大操作された操作量に基づいて設定されている。このため、例えばブーム単独操作であっても、アーム単独操作であっても、油圧ポンプの吐出流量特性は同一のものに限られていた。そこで、本実施の形態においては、最大操作された作業機毎に油圧ポンプの吐出流量特性を変化させる吐出流量特性選択手段を設けている。
【００５７】
図７において、ポンプ流量特性演算部２０Ｂは、最大値選択演算器１２と選択型関数発生器１３’とを備えている。
吐出流量特性選択手段としての選択型関数発生器１３’には、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれか最大の操作信号である信号１２０Ａｏと、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれが最大であったかを指示するディジタル出力信号１２０ＤＡ，１２０ＤＢ，１２０ＤＣとが入力されていて、操作信号１２０Ａｏの入力に対する油圧ポンプ６の３種類の吐出流量特性が予め設定されている。
【００５８】
この３種類の吐出流量特性は図７に示すように、（ａ），（ｂ），（ｃ）のように設定されていて、例えば、ブーム操作装置４Ａの操作量が最大の場合（ディジタル出力信号１２０ＤＡとして１が出力された場合）には、（ａ）の吐出流量特性が選択され、アーム操作装置４Ｂの操作量が最大の場合（ディジタル出力信号１２０ＤＢとして１が出力された場合）には、（ｂ）の吐出流量特性が選択される。同様に、バケット操作装置４Ｃの操作量が最大の場合（ディジタル出力信号１２０ＤＣとして１が出力された場合）には、（ｃ）の吐出流量特性が選択される。これら設定値は、最大操作された作業機の作業形態に応じた加速性能や速度性能を確保して、オペレータの操作感覚に適合するようにして決められ、記憶部に記憶されている。
【００５９】
上述した本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、最大操作された作業機毎に油圧ポンプの吐出流量特性を変化させることができる。このことにより、例えばブーム単独操作やアーム単独操作などの作業形態において、その作業形態に応じた加速性能や速度性能を確保できる油圧ポンプの吐出流量特性を設定することができる。この結果、作業性の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００６０】
以下、本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図８は本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図８において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施の形態においては、ポンプ流量特性演算部２０Ｂに操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれか最大の操作信号である信号１２０Ａｏが入力される比較演算器１２Ｘを設け、第１〜３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃのそれぞれにアナログスイッチ１６Ａ〜１６Ｃの出力信号と関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃとを切換えるアナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃを追設した点が第１の実施の形態と異なる。その他の構成設備等は第１の実施の形態と同一である。
【００６２】
第１の実施の形態において、例えば、ブーム操作装置４Ａのみを微少量操作した場合、ブームシリンダ３ａへ圧油を供給するコントロールバルブ５Ａの開口面積は最大になる。このときに、圧油の圧縮性に起因してブームシリンダ３ａに衝撃が発生するおそれがある。また、作業の種類によっては、コントロールバルブ５Ａの開口面積を微少の状態で作業して微操作性を確保したい場合がある。そこで、本実施の形態においては、操作量が微少量である微操作領域においては、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積を操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量の比により決定する上述の制御を行わず、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量により決定する従来制御と同じ微操作領域演算手段を設けている。
【００６３】
微操作領域演算手段は、比較演算器１２Ｘとアナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃとを備えている。
比較演算器１２Ｘは、最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏを入力し、例えばこの信号が２０ｍｍ２以下すなわち微操作領域の場合には、ディジタル出力信号１２ＸＤとして１を出力する。
【００６４】
アナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃは、アナログスイッチ１６Ａ〜１６Ｃの出力信号を第１入力、関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃを第２入力としてそれぞれ入力し、切換信号として比較演算器１２Ｘからのディジタル出力信号１２ＸＤを入力している。アナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃは、切換信号であるディジタル出力信号１２ＸＤが１のときには、出力信号として第２入力である関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃを出力し、入力している切換信号の１２ＸＤが０のときには、出力信号として第１入力であるアナログスイッチ１６Ａ〜１６Ｃの出力信号を出力する。アナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃの出力は、極性変換演算器１７Ａに入力されている。
【００６５】
この結果、例えば、最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏが２０ｍｍ２以下の場合（微操作領域）においては、第１〜３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃにおいて、関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃによって、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃを各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量に応じた所定開口とする指令が出力される。
【００６６】
上述した本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、操作装置の操作量が微少量である微操作領域の場合には、各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量に応じた所定開口となるようにコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃを制御するので、各作業機に圧油の圧縮性に起因する衝撃等が生じるおそれがない。また、各作業機を微少量動作させることができるので、微操作性を確保することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態において、微操作領域を最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏが２０ｍｍ２以下とした場合について説明したがこれに限るものではない。２０ｍｍ２の設定は可変である。また、操作装置４Ａ〜４Ｃの入力信号から直接微操作領域を決定してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１ 油圧ショベル
３ 油圧シリンダ
３ａ ブームシリンダ
３ｂ アームシリンダ
３ｃ バケットシリンダ
４Ａ ブーム操作装置
４Ｂ アーム操作装置
４Ｃ バケット操作装置
５Ａ〜Ｃ コントロールバルブ
６ 油圧ポンプ
７ タンク
８ エンジン
９ 傾転角操作部
１０Ａ〜Ｃ 比較演算器
１１Ａ〜Ｃ 関数発生器
１２ 最大値選択演算器
１２Ｘ 比較演算器
１３ 関数発生器
１３’ 選択型関数発生器
１４Ａ〜Ｃ 除算器
１５Ａ〜Ｃ 信号発生器
１６Ａ〜Ｃ アナログスイッチ
１７Ａ〜Ｃ 極性変換演算器
１８Ａ〜Ｃ 関数発生器
１９Ａ〜Ｃ アナログスイッチ
２０ コントローラ
２０Ａ 入力信号変換部
２０Ｂ ポンプ流量特性演算部
２１Ａ 第１開口面積演算部
２１Ｂ 第２開口面積演算部
２１Ｃ 第３開口面積演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の駆動回路を制御する方法として、各アクチュエータが必要とする圧油の供給流量を各操作装置の操作量から算出して、油圧ポンプの吐出流量を制御する、いわゆるポジティブコントロール制御が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０５−１７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なポジティブコントロール制御は、圧油を吐出する油圧ポンプと、建設機械の作業機械を駆動する複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに供給する圧油の流量と方向を制御するコントロールバルブと、各々のアクチュエータ毎に設けられた操作レバーとを備えた駆動回路において、各々の操作レバーの操作量の内の最大操作量を検出してこの最大操作量に基づいて、油圧ポンプの吐出流量を一意的に制御するものである。また、各々のアクチュエータへ向かうコントロールバルブの経路の開口面積は、それらのアクチュエータに対応した操作レバーの操作量に従って一意的に制御されている。
【０００５】
このように、油圧ポンプの吐出流量とコントロールバルブの開口面積とが、操作レバーの操作量によって一意的に決められるので、予め油圧ポンプの吐出流量特性とコントロールバルブの開口特性とを適合するように調整しておく必要がある。
【０００６】
しかし、各々のアクチュエータへ向かう経路を流れる圧油の流量は、各々の操作レバーの操作状態によって異なる。例えば、複数のアクチュエータをレバー最大操作で駆動する複合操作時と、１つのアクチュエータをレバー最大操作で駆動する単独操作時とでは、油圧ポンプの吐出流量は同一でも、各々のアクチュエータへ向かう圧油の流量は、複合操作時よりも単独操作時の方が多くなる。
【０００７】
例えば、油圧ショベルにおいて、アームの操作レバーとブームの操作レバーとを最大操作量に操作した場合に、油圧ポンプから吐出する圧油の流量を２００Ｌ／分となるように油圧ポンプの吐出流量特性を調整し、この圧油が、コントロールバルブで分流されて、アームを駆動するアクチュエータには１３０Ｌ／分、ブームを駆動するアクチュエータには７０Ｌ／分で供給されるようにコントロールバルブの開口特性を調整した場合を考える。
【０００８】
このように調整された油圧ショベルにおいて、ブームの操作レバーのみを最大操作量に操作すると、油圧ポンプから吐出する圧油の流量は２００Ｌ／分となるが、ブームを駆動するアクチュエータへ圧油を供給するコントロールバルブの開口面積は、７０Ｌ／分の能力しかないため、圧油の流量とコントロールバルブの開口面積とがミスマッチとなる。この結果、無駄な圧力損失が発生することになる。
【０００９】
このように、予め行う油圧ポンプの吐出流量特性とコントロールバルブの開口特性との調整において、複合操作時に各々の分流を満足させるような特性の調整を行うと、実際の運用において、単独操作でコントロールバルブの一つの開口面積に対して過分な圧油の流量が流れ、無駄な圧力損失を発生させてしまう場合があるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事項に基づいてなされたもので、その目的は、複合操作と単独操作のいずれにおいても無駄な圧力損失を生じさせないポジティブコントロール制御を実行し、省エネルギ効率を向上する建設機械の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出した圧油を複数のアクチュエータに供給するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備えた建設機械の制御装置において、前記制御装置は、前記複数の操作装置間の操作量比に従って前記コントロールバルブの前記複数のアクチュエータへ向かう圧油の経路の流路面積を演算し、演算した前記圧油の経路の流路面積となるように前記コントロールバルブの開口値を制御するものとする。
【００１２】
また、第２の発明は、可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油を複数の油圧シリンダに切換え供給する複数のコントロールバルブと、前記複数のコントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備える建設機械の制御装置において、前記複数の操作装置からの操作信号を前記複数のコントロールバルブの開口値信号に変換する入力信号変換部と、前記変換された複数のコントロールバルブの開口値信号の内から最大値を選択するとともに、前記最大値のコントロールバルブを選択し、前記最大値に応じて前記油圧ポンプの吐出流量を演算する流量演算部と、前記選択された最大値のコントロールバルブへの開口指令を算出する第１の開口面積演算部と、前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブの開口指令を算出する第２の開口面積演算部と、前記流量演算部の演算結果に基づいて前記油圧ポンプの流量を制御する流量制御手段と、前記第１及び第２の開口面積演算部の演算結果に基づいて前記最大値のコントロールバルブと前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブとの開口面積を制御する開口制御手段とを備え、前記第１の開口面積演算部においては、開口指令として最大開口値を算出し、前記第２の開口面積演算部においては、前記最大値のコントロールバルブの開口値信号に対する当該コントロールバルブの開口値信号の比率に応じて開口指令を算出するものとする。
【００１３】
更に、第３の発明は、第２の発明において、前記流量演算部は、複数の吐出流量特性を有し前記選択された最大値のコントロールバルブに応じて前記複数の吐出流量特性のいずれかを選択する吐出流量特性選択手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第２の発明において、前記操作装置の操作量が微少量である微操作領域判断手段を有し、前記第１及び第２の開口面積演算部は、前記微操作領域判断手段により判断された微操作領域においては、前記入力信号変換部で変換された開口値信号を開口指令とする微操作領域演算手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アクチュエータを単独操作する場合には、当該コントロールバルブの開口面積を最大開口に制御し、複数のアクチュエータを同時に操作する複合操作の場合には、当該複数の操作レバーの操作量の比により各コントロールバルブの開口面積をそれぞれ決定し制御するので、複合操作と単独操作のいずれにおいても無駄な圧力損失を生じさせないポジティブコントロール制御が行われる。この結果、建設機械の省エネルギ効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図である。
【図２】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルの駆動制御システムの概略図である。
【図３】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【図４】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のブーム用設定関数の一例を示す特性図である。
【図５】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のアーム用設定関数の一例を示す特性図である。
【図６】本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のバケット用設定関数の一例を示す特性図である。
【図７】本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【図８】本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の建設機械の制御装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図、図２は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルの駆動制御システムの概略図である。
図１において、油圧ショベル１は、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃを有する多関節型の作業装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅを有する車体１Ｂとを備えている。ブーム１ａは、上部旋回体１ｄに回動可能に支持されていて、ブームシリンダ（油圧シリンダ）３ａにより駆動される。
【００１９】
アーム１ｂは、ブーム１ａに回動可能に支持されていて、アームシリンダ（油圧シリンダ）３ｂにより駆動される。バケット１ｃは、アーム１ｂに回動可能に支持されていて、バケットシリンダ（油圧シリンダ）３ｃにより駆動される。ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃの駆動は、上部旋回体１ｄの運転室（キャブ）内に設置され操作信号を出力するブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃ（図２参照）によって制御されている。
【００２０】
図２に示す駆動制御システムは、ブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃと、コントロールバルブ（スプール型方向切換弁）５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、制御装置としてコントローラ２０とを備えている。
【００２１】
油圧源装置としては、油圧ポンプ６と作動油タンク７とを備えている。油圧ポンプ６は、直列に接続されたエンジン８によって駆動される。また、油圧ポンプ６は可変容量機構として例えば斜板を有していて、この斜板を傾転角操作部９で操作して、その傾転角を調整することにより油圧ポンプ６の容量（押しのけ容積）を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。
【００２２】
油圧ポンプ６からの圧油をブームシリンダ３ａ〜バケットシリンダ３ｃへ供給する油路３０には、油路内の圧油の圧力を制限するリリーフ弁３０Ａと圧油の方向と流量を制御するコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃとが設けられている。リリーフ弁３０Ａは、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、圧油をタンク７へ逃がすものである。コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃは、その操作端部へのコントローラ２０からの電磁指令により、スプール位置を切り換えて、油圧ポンプ６からの圧油を各油圧シリンダに供給して、ブーム１ａ等を駆動している。ここで、コントロールバルブ５Ａはブームシリンダ３ａに、コントロールバルブ５Ｂはアームシリンダ３ｂに、コントロールバルブ５Ｃは、バケットシリンダ３ｃに、それぞれ対応している。
【００２３】
コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃのスプール位置は、ブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃの各操作レバー等の操作によって切り換えられる。ブーム操作装置４Ａ，アーム操作装置４Ｂ，バケット操作装置４Ｃは、操作レバー等の操作によるそれぞれの操作信号をコントローラ２０に出力する。コントローラ２０は、入力された操作信号を基に後述する各種演算を行い、各コントロールバルブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開口値を算出し、各コントロールバルブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの操作端部へ例えば電流信号であるスプール駆動指令をそれぞれ出力する。また、同様に入力された操作信号を基に後述する各種演算を行い、油圧ポンプ６の吐出流量を算出し、斜板の傾転角操作部９へ例えば電流信号である駆動指令を出力する。
【００２４】
次に、本実施の形態におけるコントローラ２０の制御について図を用いて説明する。図３は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図、図４は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のブーム用設定関数の一例を示す特性図、図５は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のアーム用設定関数の一例を示す特性図、図６は本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態を構成するコントローラ内の入力信号変換部のバケット用設定関数の一例を示す特性図である。図３乃至図６において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
図３に示すコントローラ２０は、入力信号を演算信号に変換する入力信号変換部２０Ａと、ポンプ流量特性演算部２０Ｂと、第１〜第３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃと、予め設定値を記憶する図示しない記憶部とを備えるコントローラユニットで構成されている。
【００２６】
コントローラ２０には、図３に示すように操作装置４Ａ〜４Ｃからの操作信号がそれぞれ入力されている。本実施の形態においては、例えば電流信号が入力されている。これらの操作信号は入力信号変換部２０Ａに入力している。
【００２７】
コントローラ２０からは、演算された各指令信号が出力されている。ポンプ流量特性演算部２０Ｂからは、斜板の傾転角操作部９へ油圧ポンプ６の吐出流量に相当する駆動指令が出力されている。また、第１〜第３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃからは、各コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの操作端部へ各コントロールバルブの開口値を実現するスプール駆動指令がそれぞれ出力されている。
【００２８】
入力信号変換部２０Ａは、操作装置４Ａ〜４Ｃからの操作信号がそれぞれ入力される比較演算器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと関数発生器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとを備えている。各比較演算器１０Ａ〜１０Ｃは、操作信号であるレバーストローク信号を入力し、この信号が正すなわち油圧シリンダ伸長方向の場合には、ディジタル出力信号１００ＤＡ〜１００ＤＣとして１をそれぞれ出力する。
【００２９】
各関数発生器１１Ａ〜１１Ｃは、操作信号であるレバーストローク信号を入力し、この入力に対する各コントロールバルブの開口値特性を出力特性として設定している。この結果、複合操作時に各レバー操作量に対応した油圧シリンダごとの分流バランスの特徴付けが行われる。ここで、関数発生器１１Ａはブーム操作装置４Ａからの信号に対応するものであって、図４に示すように、ブーム縮小側のレバーストローク−１から中立の０を経由してブーム伸長側のレバーストローク１までを入力として、各入力値に応じたコントロールバルブ５Ａの開口値である出力信号１１０Ａが得られるように予め設定されている。
【００３０】
同様に、関数発生器１１Ｂはアーム操作装置４Ｂからの信号に対応し、出力信号１１０Ｂが得られるように図５に示す特性に設定され、関数発生器１１Ｃはバケット操作装置４Ｃからの信号に対応し、出力信号１１０Ｃが得られるように図６に示す特性に設定されている。なお、これらの設定値は記憶部に記憶されている。
【００３１】
ポンプ流量特性演算部２０Ｂは、最大値選択演算器１２と関数発生器１３とを備えている。
最大値選択演算器１２は、関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃを入力し、これらの信号値を比較演算して、最大値をＡｏ部から出力すると共に、３入力値のいずれが最大であったかを指示する。具体的には、出力信号１１０Ａが最大値の場合には、Ｄｏ１部からディジタル出力信号１２０ＤＡとして１が出力され、出力信号１１０Ｂが最大値の場合には、Ｄｏ２部からディジタル出力信号１２０ＤＢとして１が出力される。同様に、出力信号１１０Ｃが最大値の場合には、Ｄｏ３部からディジタル出力信号１が出力される。最大値選択演算器１２のＡｏ部からの出力信号１２０Ａｏは、関数発生器１３に入力されている。
【００３２】
関数発生器１３には、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれか最大の操作信号である信号１２０Ａｏが入力され、この入力に対する油圧ポンプ６の吐出流量特性が予め設定されている。この設定値は、オペレータの操作感覚に適合するようにして決められ、記憶部に記憶されている。関数発生器１３の出力信号１３０Ａｏは例えば電流信号に変換されて、斜板の傾転角操作部９へ吐出流量駆動指令として出力されている。
【００３３】
第１開口面積演算部２１Ａは、除算演算器１４Ａと信号発生器１５Ａとアナログスイッチ１６Ａと極性変換演算器１７Ａと関数発生器１８Ａとを備えている。
除算演算器１４Ａは、関数発生器１１Ａの出力信号１１０Ａと最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏとを入力し、１１０Ａ÷１２０Ａｏの演算を行ない、その出力信号１４０Ａをアナログスイッチ１６Ａの第１入力としている。
【００３４】
信号発生器１５Ａは、コントロールバルブ５Ａの最大開口指令となる定数が設定されている。本実施の形態においては、定数１が設定されていて、アナログスイッチ１６Ａの第２入力に出力されている。
【００３５】
アナログスイッチ１６Ａは、除算演算器１４Ａの出力信号を第１入力、信号発生器１５Ａの出力信号を第２入力として入力し、切換信号として最大値選択演算器１２からのディジタル出力信号１２０ＤＡを入力している。アナログスイッチ１６Ａは、切換信号であるディジタル出力信号１２０ＤＡが１のときには、出力信号として第２入力である信号発生器１５Ａの出力値を出力し、入力している切換信号の１２０ＤＡが０のときには、出力信号として第１入力である除算演算器１４Ａの出力値を出力する。アナログスイッチ１６Ａの出力は、極性変換演算器１７Ａに入力されている。
【００３６】
極性変換演算器１７Ａは、極性変換信号として比較演算器１０Ａの出力信号１００ＤＡを入力している。この出力信号１００ＤＡが１の場合は、ブーム操作装置４Ａからの操作信号が正なので、入力信号であるアナログスイッチ１６Ａの出力信号の極性変換を行わずにそのまま出力させている。一方、出力信号１００ＤＡが０の場合は、ブーム操作装置４Ａからの操作信号が負なので、入力信号であるアナログスイッチ１６Ａの出力信号の極性変換を行って、関数発生器１８Ａに入力している。
【００３７】
関数発生器１８Ａには、極性変換演算器１７Ａの出力信号である開口面積信号に対する補正特性が予め設定されている。本実施の形態においては、入力と出力が正比例する特性（補正無しの特性）が設定されていて、この設定値は記憶部に記憶されている。関数発生器１８Ａの出力信号１８０Ａｏは、例えば電流信号に変換されてコントロールバルブ５Ａの操作端部へ所定の開口値を実現するスプール駆動指令として出力されている。本実施の形態においては、出力値０で開口面積０、出力値１でブームシリンダ３ａ伸長方向の最大開口面積、及び出力値−１でブームシリンダ３ａ縮小方向の最大開口面積となるように設定されている。なお、本実施の形態においては、図４に示すように最大開口面積は１２０ｍｍ２である。
【００３８】
第２開口面積演算部２１Ｂと第３開口面積演算部２１Ｃは、第１開口面積演算部２１Ａと同様に、除算演算器１４Ｂ，Ｃと信号発生器１５Ｂ，Ｃとアナログスイッチ１６Ｂ，Ｃと極性変換演算器１７Ｂ，Ｃと関数発生器１８Ｂ，Ｃとを備えている。
第２開口面積演算部２１Ｂにおいては、第１開口面積演算部２１Ａで説明した比較演算器１０Ａの出力信号１００ＤＡに代えて比較演算器１０Ｂの出力信号１００ＤＢを極性変換演算器１７Ｂに入力し、関数発生器１１Ａの出力信号１１０Ａに代えて関数発生器１１Ｂの出力信号１１０Ｂを除算演算器１４Ｂに入力している。また、最大値選択演算器１２からのディジタル出力信号１２０ＤＡに代えてディジタル出力信号１２０ＤＢをアナログスイッチ１６Ｂの切換信号として入力している。
【００３９】
同様に、第３開口面積演算部２１Ｃにおいては、第１開口面積演算部２１Ａで説明した比較演算器１０Ａの出力信号１００ＤＡに代えて比較演算器１０Ｃの出力信号１００ＤＣを極性変換演算器１７Ｃに入力し、関数発生器１１Ａの出力信号１１０Ａに代えて関数発生器１１Ｃの出力信号１１０Ｃを除算演算器１４Ｃに入力している。また、最大値選択演算器１２からのディジタル出力信号１２０ＤＡに代えてディジタル出力信号１２０ＤＣをアナログスイッチ１６Ｃの切換信号として入力している。第２開口面積演算部２１Ｂと第３開口面積演算部２１Ｃとのその他の構成については、第１開口面積演算部２１Ａと同様である。
【００４０】
関数発生器１８Ｂ及び１８Ｃに設定されている入力に対する開口面積特性は、関数発生器１８Ａと同様に入力と出力とが比例する特性が設定されていて、これらの設定値は記憶部に記憶されている。また、関数発生器１８Ｂの出力信号１８０Ｂｏはコントロールバルブ５Ｂの操作端部へ、関数発生器１８Ｃの出力信号１８０Ｃｏはコントロールバルブ５Ｃの操作端部へそれぞれ、所定の開口値を実現するスプール駆動指令として出力されている。
【００４１】
次に、上記構成による本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態において、各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作による動作について説明する。
オペレータにより、ブーム操作装置４Ａがレバーストローク量で０．８操作され、アーム操作装置４Ｂとバケット操作装置４Ｃとが、それぞれレバーストローク量で０．８操作された場合について説明する。
【００４２】
図４に示すように、ブーム操作装置４Ａがレバーストローク量で０．８操作されると、指令信号は入力信号変換部２０Ａの関数発生器１１Ａにおいて、開口値１００ｍｍ２相当の出力信号１１０Ａに変換される。同様に図５，図６に示すように、アーム操作装置４Ｂからの指令信号は、入力信号変換部２０Ａの関数発生器１１Ｂにおいて、開口値６０ｍｍ２相当の出力信号１１０Ｂに、バケット操作装置４Ｃからの指令信号は、入力信号変換部２０Ａの関数発生器１１Ｃにおいて、開口値２０ｍｍ２相当の出力信号１１０Ｃに変換される。なお、コントロールバルブの最大開口は１２０ｍｍ２とする。
【００４３】
これらの出力信号１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃが、ポンプ流量特性演算部２０Ｂの最大値選択演算器１２に入力され、最大値である出力信号１１０Ａが選択され、開口値１００ｍｍ２相当の出力信号１１０Ａと等しい信号１２０Ａｏが関数発生器１３に入力される。
【００４４】
関数発生器１３からは、予め設定された油圧ポンプ６の吐出流量特性に応じた出力信号１３０Ａｏが、斜板の傾転角操作部９へ出力される。この結果、油圧ポンプ６は、操作装置４Ａ〜４Ｂの最大操作量である開口値１００ｍｍ２に応じて予め設定された吐出流量を供給することができる。
【００４５】
第１開口面積演算部２１Ａのアナログスイッチ１６Ａにおいては、切換信号である１２０ＤＡが１であるため、出力信号として第２入力である信号発生器１５Ａの信号定数１が出力される。また、ブーム操作装置４Ａのレバーストローク量は０．８なので、極性変換演算器１７Ａにおいて極性は変換されず、定数信号１が関数発生器１８Ａを介して出力され、コントロールバルブ５Ａをブームシリンダ３ａ伸長方向の最大開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図４に示すように１２０×１＝１２０ｍｍ２の開口値が確保される。
【００４６】
第２開口面積演算部２１Ｂの除算演算器１４Ｂにおいては、関数発生器１１Ｂの出力信号１１０Ｂを最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏで除算する演算が行われる。本実施の形態においては、６０÷１００＝０．６が出力されている。アナログスイッチ１６Ｂにおいては、切換信号である１２０ＤＢが０であるため、出力信号として第１入力である除算演算器１４Ｂの出力値０．６が出力される。また、アーム操作装置４Ｂのレバーストローク量は０．８なので、極性変換演算器１７Ｂにおいて極性は変換されず、信号０．６が関数発生器１８Ｂを介して出力され、コントロールバルブ５Ｂをアームシリンダ３ｂ伸長方向の所定開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図５に示すように１２０×０．６＝７２ｍｍ２の開口値が確保される。
【００４７】
第３開口面積演算部２１Ｃの除算演算器１４Ｃにおいては、関数発生器１１Ｃの出力信号１１０Ｃを最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏで除算する演算が行われる。本実施の形態においては、２０÷１００＝０．２が出力されている。アナログスイッチ１６Ｃにおいては、切換信号である１２０ＤＣが０であるため、出力信号として第１入力である除算演算器１４Ｃの出力値０．２が出力される。また、バケット操作装置４Ｃのレバーストローク量は０．８なので、極性変換演算器１７Ｃにおいて極性は変換されず、信号０．２が関数発生器１８Ｃを介して出力され、コントロールバルブ５Ｃをバケットシリンダ３ｃ伸長方向の所定開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図６に示すように１２０×０．２＝２４ｍｍ２の開口値が確保される。
【００４８】
このように、本実施の形態において、複合操作時には、各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量比にしたがって、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積を算出して制御している。
一方、単独操作時の例として、オペレータにより、ブーム操作装置４Ａのみがレバーストローク量で０．８操作された場合について説明する。
【００４９】
ポンプ流量特性演算部２０Ｂにおける演算結果は上述した複合操作時と同じである。したがって、油圧ポンプ６は、操作装置４Ａの操作量である開口値１００ｍｍ２に応じて予め設定された吐出流量を供給することができる。
【００５０】
第１開口面積演算部２１Ａのアナログスイッチ１６Ａにおいては、切換信号である１２０ＤＡが１であるため、出力信号として第２入力である信号発生器１５Ａの信号定数１が出力される。この定数信号１が関数発生器１８Ａを介して出力され、コントロールバルブ５Ａをブームシリンダ３ａ伸長方向の最大開口とする指令が出力される。本実施の形態においては、図４に示すように１２０ｍｍ２の開口値が確保される。
【００５１】
このように、本実施の形態において、ブーム等の作業機のいずれか単独操作時には、その該当するコントロールバルブを、最大開口とする制御が行われている。
【００５２】
上述した本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、アクチュエータを単独操作する場合には、当該コントロールバルブの開口面積を最大開口に制御し、複数のアクチュエータを同時に操作する複合操作の場合には、当該複数の操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量の比により各コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積をそれぞれ決定し制御するので、複合操作と単独操作のいずれにおいても無駄な圧力損失を生じさせないポジティブコントロール制御が行われる。この結果、建設機械の省エネルギ効率の向上が図れる。
【００５３】
また、本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、単独操作時には選択されたコントロールバルブの開口面積は常に最大となるので、従来制御で発生していたミスマッチングによるコントロールバルブでの無駄な圧力損失が発生しない。さらに、複数の操作装置４Ａ〜４Ｃの複合操作時には、各々のレバーの操作量比に従って、その比を達成する最大の流路面積の組み合わせが選定されるため、レバーの操作に対応した複合操作が可能となる。また、全ての開口値が近いような場合、全ての経路の流路面積が最大近くになる。このため、従来制御で発生していたコントロールバルブの全ての経路が絞られることによる不必要な圧力損失が発生しない。この結果、建設機械の省エネルギ効率の向上が図れる。
【００５４】
更に、本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量に対応する圧油の分流を達成する最大の開口面積の組み合わせを自動的に選定するため、油圧ポンプ６の吐出流量とコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積の誤調整が起こりにくい。よって建設機械の開発効率の向上が図れる。
【００５５】
また、本発明の建設機械の制御装置の第１の実施の形態によれば、コントローラ２０にポンプ流量特性演算部２０Ｂと、第１〜第３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃとを設けたことを特徴としている。このため、各油圧シリンダへ向かう経路の流路面積を複合的に調節するために、従来コントロールバルブの主開口部の前段に設けられていた流量制御弁を設ける必要が生じない。この結果、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの部品点数の削減が可能となり、低コスト化、省スペース化を達成することが出来る。
【実施例２】
【００５６】
以下、本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図７は本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図７において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
本実施の形態においては、ポンプ流量特性演算部２０Ｂを構成する関数発生器を選択型関数発生器１３’として、油圧ポンプ６の吐出流量特性を選択型とした点が、上述した第１の実施の形態と異なる。その他の構成設備等は第１の実施の形態と同一である。第１の実施の形態において、油圧ポンプ６の吐出流量特性は、各操作装置４Ａ〜４Ｃのいずれかの最大操作された操作量に基づいて設定されている。このため、例えばブーム単独操作であっても、アーム単独操作であっても、油圧ポンプの吐出流量特性は同一のものに限られていた。そこで、本実施の形態においては、最大操作された作業機毎に油圧ポンプの吐出流量特性を変化させる吐出流量特性選択手段を設けている。
【００５７】
図７において、ポンプ流量特性演算部２０Ｂは、最大値選択演算器１２と選択型関数発生器１３’とを備えている。
吐出流量特性選択手段としての選択型関数発生器１３’には、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれか最大の操作信号である信号１２０Ａｏと、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれが最大であったかを指示するディジタル出力信号１２０ＤＡ，１２０ＤＢ，１２０ＤＣとが入力されていて、操作信号１２０Ａｏの入力に対する油圧ポンプ６の３種類の吐出流量特性が予め設定されている。
【００５８】
この３種類の吐出流量特性は図７に示すように、（ａ），（ｂ），（ｃ）のように設定されていて、例えば、ブーム操作装置４Ａの操作量が最大の場合（ディジタル出力信号１２０ＤＡとして１が出力された場合）には、（ａ）の吐出流量特性が選択され、アーム操作装置４Ｂの操作量が最大の場合（ディジタル出力信号１２０ＤＢとして１が出力された場合）には、（ｂ）の吐出流量特性が選択される。同様に、バケット操作装置４Ｃの操作量が最大の場合（ディジタル出力信号１２０ＤＣとして１が出力された場合）には、（ｃ）の吐出流量特性が選択される。これら設定値は、最大操作された作業機の作業形態に応じた加速性能や速度性能を確保して、オペレータの操作感覚に適合するようにして決められ、記憶部に記憶されている。
【００５９】
上述した本発明の建設機械の制御装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、最大操作された作業機毎に油圧ポンプの吐出流量特性を変化させることができる。このことにより、例えばブーム単独操作やアーム単独操作などの作業形態において、その作業形態に応じた加速性能や速度性能を確保できる油圧ポンプの吐出流量特性を設定することができる。この結果、作業性の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００６０】
以下、本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図８は本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図８において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施の形態においては、ポンプ流量特性演算部２０Ｂに操作装置４Ａ〜４Ｃの操作信号のいずれか最大の操作信号である信号１２０Ａｏが入力される比較演算器１２Ｘを設け、第１〜３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃのそれぞれにアナログスイッチ１６Ａ〜１６Ｃの出力信号と関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃとを切換えるアナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃを追設した点が第１の実施の形態と異なる。その他の構成設備等は第１の実施の形態と同一である。
【００６２】
第１の実施の形態において、例えば、ブーム操作装置４Ａのみを微少量操作した場合、ブームシリンダ３ａへ圧油を供給するコントロールバルブ５Ａの開口面積は最大になる。このときに、圧油の圧縮性に起因してブームシリンダ３ａに衝撃が発生するおそれがある。また、作業の種類によっては、コントロールバルブ５Ａの開口面積を微少の状態で作業して微操作性を確保したい場合がある。そこで、本実施の形態においては、操作量が微少量である微操作領域においては、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃの開口面積を操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量の比により決定する上述の制御を行わず、操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量により決定する従来制御と同じ微操作領域演算手段を設けている。
【００６３】
微操作領域演算手段は、比較演算器１２Ｘとアナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃとを備えている。
比較演算器１２Ｘは、最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏを入力し、例えばこの信号が２０ｍｍ２以下すなわち微操作領域の場合には、ディジタル出力信号１２ＸＤとして１を出力する。
【００６４】
アナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃは、アナログスイッチ１６Ａ〜１６Ｃの出力信号を第１入力、関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃを第２入力としてそれぞれ入力し、切換信号として比較演算器１２Ｘからのディジタル出力信号１２ＸＤを入力している。アナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃは、切換信号であるディジタル出力信号１２ＸＤが１のときには、出力信号として第２入力である関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃを出力し、入力している切換信号の１２ＸＤが０のときには、出力信号として第１入力であるアナログスイッチ１６Ａ〜１６Ｃの出力信号を出力する。アナログスイッチ１９Ａ〜１９Ｃの出力は、極性変換演算器１７Ａに入力されている。
【００６５】
この結果、例えば、最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏが２０ｍｍ２以下の場合（微操作領域）においては、第１〜３開口面積演算部２１Ａ〜２１Ｃにおいて、関数発生器１１Ａ〜１１Ｃの出力信号１１０Ａ〜１１０Ｃによって、コントロールバルブ５Ａ〜５Ｃを各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量に応じた所定開口とする指令が出力される。
【００６６】
上述した本発明の建設機械の制御装置の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、操作装置の操作量が微少量である微操作領域の場合には、各操作装置４Ａ〜４Ｃの操作量に応じた所定開口となるようにコントロールバルブ５Ａ〜５Ｃを制御するので、各作業機に圧油の圧縮性に起因する衝撃等が生じるおそれがない。また、各作業機を微少量動作させることができるので、微操作性を確保することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態において、微操作領域を最大値選択演算器１２の出力信号１２０Ａｏが２０ｍｍ２以下とした場合について説明したがこれに限るものではない。２０ｍｍ２の設定は可変である。また、操作装置４Ａ〜４Ｃの入力信号から直接微操作領域を決定してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１ 油圧ショベル
３ 油圧シリンダ
３ａ ブームシリンダ
３ｂ アームシリンダ
３ｃ バケットシリンダ
４Ａ ブーム操作装置
４Ｂ アーム操作装置
４Ｃ バケット操作装置
５Ａ〜Ｃ コントロールバルブ
６ 油圧ポンプ
７ タンク
８ エンジン
９ 傾転角操作部
１０Ａ〜Ｃ 比較演算器
１１Ａ〜Ｃ 関数発生器
１２ 最大値選択演算器
１２Ｘ 比較演算器
１３ 関数発生器
１３’ 選択型関数発生器
１４Ａ〜Ｃ 除算器
１５Ａ〜Ｃ 信号発生器
１６Ａ〜Ｃ アナログスイッチ
１７Ａ〜Ｃ 極性変換演算器
１８Ａ〜Ｃ 関数発生器
１９Ａ〜Ｃ アナログスイッチ
２０ コントローラ
２０Ａ 入力信号変換部
２０Ｂ ポンプ流量特性演算部
２１Ａ 第１開口面積演算部
２１Ｂ 第２開口面積演算部
２１Ｃ 第３開口面積演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出した圧油を複数のアクチュエータに供給するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備えた建設機械の制御装置において、
前記制御装置は、前記複数の操作装置間の操作量比に従って前記コントロールバルブの前記複数のアクチュエータへ向かう圧油の経路の流路面積を演算し、
演算した前記圧油の経路の流路面積となるように前記コントロールバルブの開口値を制御する
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項２】
可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油を複数の油圧シリンダに切換え供給する複数のコントロールバルブと、前記複数のコントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備える建設機械の制御装置において、
前記複数の操作装置からの操作信号を前記複数のコントロールバルブの開口値信号に変換する入力信号変換部と、
前記変換された複数のコントロールバルブの開口値信号の内から最大値を選択するとともに、前記最大値のコントロールバルブを選択し、前記最大値に応じて前記油圧ポンプの吐出流量を演算する流量演算部と、
前記選択された最大値のコントロールバルブへの開口指令を算出する第１の開口面積演算部と、
前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブの開口指令を算出する第２の開口面積演算部と、
前記流量演算部の演算結果に基づいて前記油圧ポンプの流量を制御する流量制御手段と、
前記第１及び第２の開口面積演算部の演算結果に基づいて前記最大値のコントロールバルブと前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブとの開口面積を制御する開口制御手段とを備え、
前記第１の開口面積演算部においては、開口指令として最大開口値を算出し、
前記第２の開口面積演算部においては、前記最大値のコントロールバルブの開口値信号に対する当該コントロールバルブの開口値信号の比率に応じて開口指令を算出する
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械の制御装置において、
前記流量演算部は、複数の吐出流量特性を有し前記選択された最大値のコントロールバルブに応じて前記複数の吐出流量特性のいずれかを選択する吐出流量特性選択手段を備える
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の建設機械の制御装置において、
前記操作装置の操作量が微少量である微操作領域判断手段を有し、
前記第１及び第２の開口面積演算部は、前記微操作領域判断手段により判断された微操作領域においては、前記入力信号変換部で変換された開口値信号を開口指令とする微操作領域演算手段を備える
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項１】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出した圧油を複数のアクチュエータに供給するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備えた建設機械の制御装置において、
前記制御装置は、前記複数の操作装置間の操作量比に従って前記コントロールバルブの前記複数のアクチュエータへ向かう圧油の経路の流路面積を演算し、
演算した前記圧油の経路の流路面積となるように前記コントロールバルブの開口値を制御する
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項２】
可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油を複数の油圧シリンダに切換え供給する複数のコントロールバルブと、前記複数のコントロールバルブを制御する複数の操作装置とを備える建設機械の制御装置において、
前記複数の操作装置からの操作信号を前記複数のコントロールバルブの開口値信号に変換する入力信号変換部と、
前記変換された複数のコントロールバルブの開口値信号の内から最大値を選択するとともに、前記最大値のコントロールバルブを選択し、前記最大値に応じて前記油圧ポンプの吐出流量を演算する流量演算部と、
前記選択された最大値のコントロールバルブへの開口指令を算出する第１の開口面積演算部と、
前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブの開口指令を算出する第２の開口面積演算部と、
前記流量演算部の演算結果に基づいて前記油圧ポンプの流量を制御する流量制御手段と、
前記第１及び第２の開口面積演算部の演算結果に基づいて前記最大値のコントロールバルブと前記最大値のコントロールバルブ以外のコントロールバルブとの開口面積を制御する開口制御手段とを備え、
前記第１の開口面積演算部においては、開口指令として最大開口値を算出し、
前記第２の開口面積演算部においては、前記最大値のコントロールバルブの開口値信号に対する当該コントロールバルブの開口値信号の比率に応じて開口指令を算出する
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械の制御装置において、
前記流量演算部は、複数の吐出流量特性を有し前記選択された最大値のコントロールバルブに応じて前記複数の吐出流量特性のいずれかを選択する吐出流量特性選択手段を備える
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の建設機械の制御装置において、
前記操作装置の操作量が微少量である微操作領域判断手段を有し、
前記第１及び第２の開口面積演算部は、前記微操作領域判断手段により判断された微操作領域においては、前記入力信号変換部で変換された開口値信号を開口指令とする微操作領域演算手段を備える
ことを特徴とする建設機械の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２５４１（Ｐ２０１３−２５４１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３６２５（Ｐ２０１１−１３３６２５）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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