JP2014015903A - 傾転角制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 傾転角制御装置1は、圧力センサ51〜56を有しており、圧力センサ51〜56は、操作量に応じた圧力指令信号を制御ユニット60に出力する。制御ユニット60は、圧力指令信号に応じた圧力制御信号を電磁比例制御弁44に出力し、電磁比例制御弁44は、圧力制御信号に応じたパイロット圧p2を傾転調整機構31に出力する。傾転調整機構31は、パイロット圧p2に応じた角度に可変容量ポンプ10Lの傾転角αを調整する。パイロット圧センサ45は、パイロット圧p2を検出して圧力フィードバック信号を制御ユニット60に出力する。制御ユニット60は、圧力フィードバック信号と圧力指令信号とに基づいて圧力制御信号を演算してパイロット圧p2をフィードバック制御するようになっている。
【選択図】 図2
Description
油圧ショベル等の建設機械では、ブーム、アーム、バケット、旋回装置、及び走行装置等のアクチュエータを備えており、これらアクチュエータを動かすことで様々な作業を行っている。これらアクチュエータは、シリンダー機構や油圧モータ等の油圧機器によって構成され、これらアクチュエータは、図1に示すような油圧駆動システム2によって駆動されている。油圧駆動システム2は、2つの油圧ポンプ10L,10Rを備えている。
<傾転角制御装置>
傾転角制御装置1は、図2に示すように傾転調整機構31を備えている。傾転調整機構31は、いわゆるサーボ機構であり、油圧ポンプ10Lに設けられている。傾転調整機構31は、図示しないサーボピストンを有しており、サーボピストンが斜板10bに繋がっている。サーボピストンは、パイロットピストン31aの移動量に応じて動くようになっている。傾転調整機構31には、パイロットピストン31aの一端側に圧力室31bが形成されており、この圧力室31bにパイロット圧が供給されるとパイロットピストン31aが動き、これに応じてサーボピストンが動いて斜板10bを傾転させるようになっている。傾転調整機構31の圧力室31bは、図2に示すように第1パイロット通路41を介してタンク通路18の旋回用コントロールバルブ16(油圧ポンプ10Rに関しては、ブーム用コントロールバルブ29)より下流側の接続点32に接続されている。タンク通路18には、この接続点32より下流側(即ち、タンク側)に絞り33が形成され、この絞り33の前後を繋ぐようにリリーフ弁34が設けられている。
前述のように構成されている傾転角制御装置1では、操作レバー21aや操作ペダル22a,22bが操作されて操作弁21,22からパイロット圧が出力されると、各圧力センサ51〜56がそのパイロット圧を検出する。各圧力センサ51〜56は、検出したパイロット圧を圧力指令信号として制御ユニット60に出力する。制御ユニット60は、上述するように、図5に示すようなフィードバック制御器69、70を有している。電磁比例制御弁44は、フィードバック制御器69、70によって算出された圧力制御信号に応じたパイロット圧p2を第2パイロット通路43に出力するようになっている。
本発明の第2実施形態の傾転角制御装置1Aは、第1実施形態の傾転角制御装置1と構成が類似している。そこで、第2実施形態の傾転角制御装置1Aの構成については、第1実施形態の傾転角制御装置1の構成と異なる点について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。以下で説明する第3実施形態の傾転角制御装置1Bについても同様である。
傾転角制御装置1,1Aの制御ユニット60,60Aは、図8に示すようにフィードバック制御器69A,70Aを有している。フィードバック制御器69A,70Aでは、第1リミッタ演算器71から出力された出力圧信号及びパイロット圧センサ45からの圧力フィードバック信号が弁特性演算器72を介さずに偏差演算器73Aに入力され、偏差演算器73Aで出力圧信号と圧力フィードバック信号との偏差Δpが演算されるようになっている。またPI制御器74Aでは、この偏差ΔpをPI演算してPI演算値を算出し、加算演算器75に出力するようになっている。
第1及び第2実施形態では、パイロット圧p2をPI制御しているが、PID制御してもよい。また、第1実施形態のネガティブコントロール方式においては逆比例形の電磁比例制御弁を採用し、第2実施形態のポジティブコントロール方式においては正比例形の電磁比例制御弁を採用しているが、これに限るものではない。
3 ブーム用シリンダ
4 アーム用シリンダ
5 左側走行用モータ
6 旋回用モータ
7 右側走行用モータ
8 バケット用シリンダ
9 ブーム用シリンダ
10b 斜板
10L,10R 油圧ポンプ
21 操作弁
21a 操作レバー
22 走行用操作弁
22a 操作ペダル
31 傾転調整機構
42 シャトル弁
44 電磁比例制御弁
45 パイロット圧センサ
51 ブーム用圧力センサ
52 アーム用圧力センサ
53 左側走行装置用圧力センサ
54 旋回用圧力センサ
55 右側走行装置用圧力センサ
56 バケット用圧力センサ
60 制御ユニット
61〜66 第1〜第6出力特性演算器
67 第1選択器
68 第2選択器
72 弁特性演算器
73 偏差演算器
74 PI演算器
75 加算演算器
Claims (10)
- 傾転角に応じた容量の圧液を吐出する可変容量ポンプの傾転角を制御する傾転角制御装置であって、
アクチュエータを駆動するために操作量に応じた圧力指令信号を出力する操作ユニットと、
前記圧力指令信号に応じた圧力制御信号を出力する制御ユニットと、
前記圧力制御信号に応じたパイロット圧を出力する比例制御弁と、
前記パイロット圧に応じた角度に前記可変容量ポンプの傾転角を調整する傾転調整機構と、
前記パイロット圧を検出し、検出される前記パイロット圧に応じた圧力フィードバック信号を制御ユニットに出力する圧力検出器とを備え、
前記制御ユニットは、前記圧力フィードバック信号と前記圧力指令信号とに基づいて前記圧力制御信号を演算するようになっている、傾転角制御装置。 - 前記比例制御弁は、前記比例制御弁に入力される前記圧力制御信号に対して所定のパイロット圧を出力する弁特性を有しており、
前記制御ユニットは、前記弁特性を記憶し、前記圧力フィードバック信号と前記圧力指令信号と前記弁特性とに基づいて前記圧力制御信号を演算するようになっている、請求項1に記載の傾転角制御装置。 - 前記制御ユニットは、
前記圧力指令信号に対して前記比例制御弁から出力させるべきパイロット圧を示す出力特性を記憶し、前記操作ユニットからの前記圧力指令信号と前記出力特性とに基づいて出力圧信号を演算する出力特性演算部と、
前記弁特性と前記フィードバック信号と前記出力圧信号とに基づいて、前記圧力制御信号を演算するフィードバック制御部とを有する、請求項2に記載の傾転角制御装置。 - 前記フィードバック制御部は、
前記弁特性と前記出力圧信号とに基づいて第1電流値を演算する弁特性演算器と、
前記第1電流値と前記圧力フィードバック信号との偏差を制御演算して制御演算値を算出する制御演算器と、
前記第1電流値と前記制御演算値とを加算した圧力制御信号を演算し、該圧力制御信号を前記比例制御弁に出力する加算演算器とを有する、請求項3に記載の傾転角制御装置。 - 前記フィードバック制御部は、
前記弁特性と前記出力圧信号とに基づいて第1電流値を演算する弁特性演算器と、
前記弁特性と前記圧力フィードバック信号とに基づいて第2電流値を演算する弁特性演算器と、
前記第1電流値と前記第2電流値との偏差を制御演算して制御演算値を算出する制御演算器と、
前記第1電流値と前記制御演算値とを加算した圧力制御信号を演算し、該圧力制御信号を前記比例制御弁に出力する加算演算器とを有する、請求項3に記載の傾転角制御装置。 - 前記フィードバック制御部は、
前記出力圧信号と前記圧力フィードバック信号との偏差を制御演算して制御演算値を算出する制御演算器と、
前記出力圧信号と前記制御演算値とを加算した加算演算値を算出する加算演算器と、
前記弁特性と前記加算演算値とに基づいて圧力制御信号を演算し、該圧力制御信号を前記比例制御弁に出力する弁特性演算器とを有する、請求項3に記載の傾転角制御装置。 - 前記操作ユニットは、複数のアクチュエータに対して個別に設けられており、
前記制御ユニットは、
各操作ユニット毎に設けられる前記出力特性演算器と、
前記各出力特性演算器で演算された複数の前記出力圧信号のうち、吐出容量が最も大きくなる出力圧信号を選択する選択器とを有する、請求項3乃至6の何れか1つに記載の傾転角制御装置。 - ネガティブコントロール方式による傾転角制御装置であって、
前記比例制御弁が逆比例形である、請求項1乃至7の何れか1つに記載の傾転角制御装置。 - ポジティブコントロール方式による傾転角制御装置であって、
前記比例制御弁が正比例形である、請求項1乃至7の何れか1つに記載の傾転角制御装置。 - ネガティブコントロール方式による傾転角制御装置であって、
前記操作ユニットの操作に応じて動作して前記アクチュエータに流れる圧液の流量を制御するコントロール弁を備え、
前記操作ユニット及び前記コントロール弁のスプールは、複数のアクチュエータに対して個別に設けられており、
前記制御ユニットは、
各操作ユニット毎に設けられる前記出力特性演算器と、
前記各出力特性演算器で演算された複数の前記出力圧信号のうち、吐出容量が最も大きくなる出力圧信号を選択する選択器と、
前記選択器により選択された出力圧信号に基づいて前記比例制御弁から出力されるパイロット圧、及び前記コントロール弁のスプールの最下流で分岐するネガコン通路におけるネガコン圧のうち吐出容量が小さくなる圧力を選択する選択機構とを有し、
前記傾転調整機構は、前記選択機構により選択された圧力に応じた角度に前記可変容量ポンプの傾転角を調整する、請求項3乃至6の何れか1つに記載の傾転角制御装置。
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