JP3494897B2 - Operating devices for working machines - Google Patents
Operating devices for working machinesInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部指令入力装置
（例えばジョイスティック装置）の操作に基づいて作業
用機械の動作を制御する操作装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばパワーショベル、フォークリフト
等の建設機械や、除雪車、高所作業車等の作業用機械
は、外部指令入力装置（例えばジョイスティック装置）
の操作量に基づいて、作業用機械の駆動手段（例えば油
圧アクチュエータ）を、制御手段（例えば油圧アクチュ
エータへの油圧供給を制御する電磁切換弁）を介して制
御することにより操作される。
【０００３】図３には、このような作業用機械の操作装
置の制御系の構成を示す。
【０００４】図示されるように、外部指令入力装置であ
るジョイスティック装置１が操作されると、この操作量
（傾転角）に対して略線形の関係を持つ指令信号（ジョ
イスティック電圧）が、コントローラ２に入力される。
コントローラ２のマイクロコンピュータ３は、Ａ／Ｄコ
ンバータ４を介してこのジョイスティック電圧を取り込
み、取り込まれたジョイスティック電圧に対応する出力
電流を、あらかじめ記憶された電流特性テーブルに基づ
いて演算する。そして、マイクロコンピュータ３は、こ
の出力電流を出力すべく、Ｄ／Ａコンバータ５を介して
出力回路（ドライブ回路）６に信号を出力する。出力回
路６から出力された出力電流は、電磁切換弁のソレノイ
ド７の励磁電流となる。このようにして、油圧アクチュ
エータには、ジョイスティック装置１の操作量に対応す
る油圧供給がなされ、作業用機械が操作される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな作業用機械の操作装置においては、ジョイスティッ
ク装置１が急激に操作された場合（例えば中立位置から
いきなり大きな傾転角が与えられたような場合）には、
この操作量の大きな変化に対応して出力電流も急激に変
動してしまう。この結果、電磁切換弁を介しての作動油
流量が急変して、作業用機械の動作状態が急変してしま
い、この動作変化にショックが伴ってしまう恐れがあっ
た。
【０００６】このような作業用機械の動作状態の急変
は、ジョイスティック装置１が中立位置付近にあるとき
に特に問題となる。すなわち、出力電流の急変による電
磁切換弁開度の急激な変動が、弁の開き始めや閉じ終わ
りにあると、作業用機械の動作変化には特に大きなショ
ックがかかってしまう。また、作業用機械に位置合わせ
等の微妙な動作（いわゆるインチング動作）を行わせる
場合などには、ジョイスティック装置１を中立位置付近
で操作することになるが、このような微妙な操作におい
ては、上記のような急激な動作状態の変化があるのは特
に好ましくない。
【０００７】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、外部指令入力装置が急激に操作された場
合でも、作業用機械の動作状態が必要以上に急激に変化
しないようにした操作装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明では、外部指
令入力装置の操作量に基づく出力電流を所定の処理タイ
ミング毎に演算する演算手段と、この出力電流に基づい
て作業用機械の駆動手段を制御する制御手段とを備えた
作業用機械の操作装置において、前回の処理タイミング
における出力電流値を記憶電流値として記憶する記憶手
段と、前記演算手段により外部指令入力装置の操作量に
基づいて演算された出力電流値が記憶電流値から所定値
以上変動した場合には、出力電流値をその変動方向に記
憶電流値から所定値だけ変動した値に補正する補正手段
とを備え、外部指令入力装置の操作量が中立位置から所
定の範囲内にある場合に出力電流値を変化させない不感
帯を設け、補正手段は、外部指令入力装置の操作量が不
感帯を超えた中立位置から所定の範囲内にある場合に前
記出力電流値の補正を行う構成とした。
【０００９】
【００１０】
【発明の作用および効果】第１の発明では、外部指令入
力装置の操作が急激になされ、演算手段により演算され
た出力電流値が、前回の処理タイミングにおける出力電
流値（記憶電流値）に比較して所定値以上変動している
場合には、出力電流値は、外部指令入力装置の操作量に
本来対応する値とはされずに、記憶電流値から所定値だ
け変動した値に補正される。すなわち、出力電流値は、
増大した場合には記憶電流値に所定値を加えた値とな
り、また減少した場合には記憶電流値から所定値を差し
引いた値となるので、１回の処理タイミングでは所定値
を超えては変動しない。したがって、駆動手段がこの出
力電流に基づいて制御される作業用機械は、必要以上に
急激な動作状態が変化してしまうことはなく、動作にシ
ョックが伴ってしまうようなことを防止できる。
【００１１】 そして、出力電流の補正処理は、外部指
令入力装置の操作量が中立位置から所定範囲を超えない
範囲でのみ実行される。すなわち、この所定範囲内の操
作においては、出力電流は急変した場合に補正される一
方、この所定範囲を超えた操作においては、出力電流が
急変してもそのまま出力される。したがって、インチン
グ動作等に使用され、また制御手段が電磁制御弁である
ときには弁の開き始めまたは閉じ終わりに対応するため
に、特に出力電流の急変の影響の大きい、外部指令入力
装置の中立位置前後の操作においては、出力電流は急変
せず、動作に伴うショックの発生が防止できる一方、こ
れ以外の範囲では、外部指令入力装置の操作に対して、
出力電流は遅れなく変化し、操作装置の素早い操作にお
ける操作フィーリングを損なうことがないようにでき
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。
【００１３】なお、以下の実施の形態においては、操作
装置の制御系の構成は図３に示した従来のものと同様で
ある。したがって、以下の説明においては、本発明の特
徴となる、指令信号（ジョイスティック電圧）に応じた
出力電流の演算方法を中心に説明する。
【００１４】図１は、コントローラ２のマイクロコンピ
ュータ３における出力電流演算処理の処理手順を示すフ
ローチャートである。なお、この出力電流演算処理は、
所定の処理タイミング毎に繰り返されるものである。
【００１５】ステップＳ１では、図２に示すような電流
特性テーブル（ジョイスティック電圧に対応する演算電
流ｉを算出するためにマイクロコンピュータ３内にあら
かじめ記憶されているテーブル）に基づいて、ジョイス
ティック装置１からの指令信号（ジョイスティック電
圧）に対応する演算電流ｉを算出する。
【００１６】ステップＳ２では、ステップＳ１で算出さ
れた演算電流ｉと、前回の処理における出力電流値を示
す記憶電流値Ｉ0との差の絶対値｜ｉ−Ｉ0｜を演算し、
これが所定値α以上であるか否かを判定する。
【００１７】このステップＳ２で｜ｉ−Ｉ0｜≧αでな
いと判定された場合には、ステップＳ４に進み、演算電
流ｉを出力電流Ｉとして、ステップＳ７に進む。
【００１８】一方、ステップＳ２で｜ｉ−Ｉ0｜≧αで
あると判定された場合には、ステップＳ３に進み、ｉ＞
Ｉ0であるか否か、すなわち演算電流ｉが前回の処理に
おける出力電流値Ｉ0より増大したか否かが判定され
る。そして、ｉ＞Ｉ0である場合にはステップＳ５にお
いて出力電流ＩをＩ0＋αとし、ｉ＞Ｉ0でない場合には
ステップＳ６において出力電流ＩをＩ0−αとして、ス
テップＳ７に進む。
【００１９】ステップＳ７においては、ステップＳ４〜
Ｓ６のいずれかで演算された出力電流値Ｉを記憶電流値
Ｉ0とする。
【００２０】ステップＳ８においては、出力電流Ｉを出
力するように、出力回路６に制御信号を出力してルーチ
ン終了する。
【００２１】図２には、ジョイスティック電圧に対応す
る演算電流ｉを算出するための電流特性テーブルを示
す。
【００２２】つぎに全体的な作用を説明する。
【００２３】ジョイスティック装置１を操作すると、こ
の操作量（傾転角）に対応する指令信号（ジョイスティ
ック電圧）がコントローラ２に入力され、コントローラ
２のマイクロコンピュータ３により、ジョイスティック
電圧に対応する出力電流Ｉが演算される。
【００２４】この場合、まずマイクロコンピュータ３
は、所定の処理タイミング毎に、あらかじめ設定され記
憶されている電流特性テーブルに基づいて、ジョイステ
ィック電圧に対応する演算電流ｉを演算する。
【００２５】電流特性テーブルは図２に示すようなもの
で、ジョイスティック装置１の中立位置に対応するジョ
イスティック電圧（中立電圧）Ｖ0の前後には、所定幅
の不感帯が設けられ、不感帯内のジョイスティック電圧
に対応する演算電流ｉは０となる。なお、この不感帯
は、ジョイスティック装置１が不感帯を超えない程度の
わずかな操作しかされない場合には作業用機械が動作す
ることはないようにして、操作装置の操作を安定化する
ために設けられるものである。
【００２６】この不感帯を超えてジョイスティック装置
１が操作された場合には、電流特性テーブルは、ジョイ
スティック装置１の中立位置からの操作の絶対量に略比
例する大きさの演算電流ｉを与える。そして、この演算
電流ｉは、前回の処理における出力電流（記憶電流値）
Ｉ0から所定幅αを超えて変動したものでない限り、そ
のまま出力電流Ｉとして採用される。これにより、出力
回路６からは出力電流Ｉ＝ｉが出力され、作業用機械の
油圧アクチュエータへの作動油供給量はジョイスティッ
ク装置１の操作量（傾転角）に対して略比例するものと
なり、作業用機械はジョイスティック装置１の操作にし
たがった動作を行う。
【００２７】一方、ジョイスティック装置１の操作が急
激であり、演算電流ｉが記憶電流値Ｉ0から所定値αを
超えて変化した場合には、演算電流ｉが記憶電流値Ｉ0
から増大したか、または減少したかに応じて（ジョイス
ティック装置１の操作方向に応じて）、記憶電流値Ｉ0
に所定値αを加えた値Ｉ0＋α、または記憶電流値Ｉ0か
ら所定値αを差し引いた値Ｉ0−αに、出力電流Ｉを補
正する。これにより、ジョイスティック装置１が所定の
限界を超えて急激に操作された場合には、出力電流Ｉ
は、ジョイスティック装置１の急変した操作量に本来対
応する値（すなわち急変した演算電流ｉ）がいきなり出
力されるのではなく、マイクロコンピュータの処理タイ
ミング毎に所定値αづつ増大または減少して行くように
なっている。これにより、ジョイスティック装置１が操
作された場合でも、作業用機械の動作状態の変化は必要
以上に急激なものとならず、動作状態の変化にショック
が伴うことがなくなる。
【００２８】このような出力電流の補正処理は、ジョイ
スティック電圧の中立電圧Ｖ0前後の所定の範囲（Ｖ1〜
Ｖ2）でのみ実行されるようにする。すなわち、ジョイ
スティック電圧がＶ1（例えばＶ0−β）以上Ｖ2（例え
ばＶ0＋β）以下の範囲では、ジョイスティック装置１
の急変時における上述の処理を行う一方、ジョイスティ
ック電圧がＶ1より小さいかＶ2より大きな範囲では、演
算電流ｉをそのまま出力電流Ｉとする。これにより、イ
ンチング動作等に使用され、また電磁制御弁の開き始め
または閉じ終わりに対応するために、特に出力電流の急
変の影響の大きい、ジョイスティック装置１の中立位置
前後の操作においては、出力電流が急変しないように制
御される一方、これ以外の範囲では、ジョイスティック
装置１の操作に対して出力電流が遅れなく変化するよう
にでき、ジョイスティック装置１の素早い操作に対して
も作業用機械の迅速な反応を確保できる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in an operation device for controlling the operation of a work machine based on the operation of an external command input device (for example, a joystick device). 2. Description of the Related Art For example, construction machines such as power shovels and forklifts, and working machines such as snow plows and aerial work vehicles are provided with external command input devices (eg, joystick devices).
Is operated by controlling the driving means (for example, a hydraulic actuator) of the working machine via control means (for example, an electromagnetic switching valve for controlling the supply of hydraulic pressure to the hydraulic actuator) based on the operation amount of. FIG. 3 shows a configuration of a control system of an operating device of such a working machine. As shown in FIG. 1, when a joystick device 1 as an external command input device is operated, a command signal (joystick voltage) having a substantially linear relationship with the amount of operation (tilt angle) is transmitted to a controller. 2 is input.
The microcomputer 3 of the controller 2 captures the joystick voltage via the A / D converter 4 and calculates an output current corresponding to the captured joystick voltage based on a current characteristic table stored in advance. Then, the microcomputer 3 outputs a signal to the output circuit (drive circuit) 6 via the D / A converter 5 in order to output the output current. The output current output from the output circuit 6 becomes an exciting current for the solenoid 7 of the electromagnetic switching valve. In this way, the hydraulic actuator is supplied with the hydraulic pressure corresponding to the operation amount of the joystick device 1, and the working machine is operated. [0005] However, in such an operating device for a working machine, when the joystick device 1 is suddenly operated (for example, a large tilt angle is suddenly applied from a neutral position). In such cases)
The output current also fluctuates rapidly in response to the large change in the manipulated variable. As a result, the flow rate of the working oil through the electromagnetic switching valve changes suddenly, and the operation state of the working machine changes suddenly, and there is a possibility that this operation change may be accompanied by a shock. [0006] Such a sudden change in the operating state of the working machine is particularly problematic when the joystick device 1 is near the neutral position. That is, if a sudden change in the opening degree of the electromagnetic switching valve due to a sudden change in the output current occurs at the beginning of the opening or at the end of the closing of the valve, a particularly large shock is applied to the operation change of the working machine. In addition, when the work machine performs a delicate operation such as positioning (so-called inching operation), the joystick device 1 is operated near the neutral position. In such a delicate operation, It is not particularly preferable that there is a sudden change in the operating state as described above. The present invention has been made in view of such a problem, and is intended to prevent the operating state of the working machine from suddenly changing more than necessary even when the external command input device is suddenly operated. It is an object of the present invention to provide an operating device. According to a first aspect of the present invention, there is provided a calculating means for calculating an output current based on an operation amount of an external command input device at predetermined processing timings, and a working means based on the output current. An operating device for a working machine, comprising: a control unit for controlling a driving unit of the machine; a storage unit for storing an output current value at a previous processing timing as a storage current value; and an operation of an external command input device by the arithmetic unit. When the output current value calculated based on the amount fluctuates by a predetermined value or more from the storage current value, the output current value is corrected to a value fluctuated by a predetermined value from the storage current value in the direction of the fluctuation. When the operation amount of the external command input device is
Insensitive to not changing the output current value when it is within a certain range
A band is provided, and the correction means has an operation amount of the external command input device that is not
When within a predetermined range from the neutral position beyond the sensing zone,
The output current value is configured to be corrected . According to the first aspect of the present invention, the operation of the external command input device is suddenly performed, and the output current value calculated by the calculating means is changed to the output current value at the previous processing timing ( If the output current value fluctuates by a predetermined value or more compared to the stored current value, the output current value does not become a value originally corresponding to the operation amount of the external command input device, but fluctuates by a predetermined value from the stored current value. It is corrected to the value. That is, the output current value is
If it increases, it becomes a value obtained by adding a predetermined value to the stored current value, and if it decreases, it becomes a value obtained by subtracting the predetermined value from the stored current value. do not do. Therefore, in the working machine in which the driving means is controlled based on the output current, the operation state does not suddenly change more than necessary, and it is possible to prevent the operation from being accompanied by a shock. [0011] Then, correction processing of the output current, the operation amount of the external command input device is performed only in a range not exceeding a predetermined range from the neutral position. That is, in the operation within this predetermined range, the output current is corrected when it suddenly changes, whereas in the operation beyond this predetermined range, the output current is output even if it suddenly changes. Therefore, when the control means is an electromagnetic control valve, and when the control means is an electromagnetic control valve, in order to respond to the opening or closing end of the valve, the neutral position of the external command input device, which is particularly affected by a sudden change in output current, is particularly large. In the operation of the above, the output current does not change suddenly, and the occurrence of a shock accompanying the operation can be prevented.
The output current changes without delay, so that the operation feeling in quick operation of the operation device is not impaired. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following embodiment, the configuration of the control system of the operating device is the same as the conventional one shown in FIG. Therefore, in the following description, a method of calculating an output current according to a command signal (joystick voltage), which is a feature of the present invention, will be mainly described. FIG. 1 is a flowchart showing the processing procedure of the output current calculation processing in the microcomputer 3 of the controller 2. This output current calculation process
This is repeated at every predetermined processing timing. In step S1, the joystick device 1 sends a signal to the joystick device 1 based on a current characteristic table as shown in FIG. 2 (a table stored in advance in the microcomputer 3 for calculating the operation current i corresponding to the joystick voltage). The calculation current i corresponding to the command signal (joystick voltage) is calculated. In step S2, the absolute value | i−I 0 | of the difference between the calculated current i calculated in step S1 and the stored current value I 0 indicating the output current value in the previous process is calculated.
It is determined whether or not this is equal to or greater than a predetermined value α. If it is determined in step S2 that | i−I 0 | ≧ α is not satisfied, the process proceeds to step S4, where the calculated current i is set as the output current I, and the process proceeds to step S7. On the other hand, if it is determined that | i−I 0 | ≧ α in step S2, the process proceeds to step S3, where i>
It is determined whether or not I 0, that is, whether or not the calculation current i has increased from the output current value I 0 in the previous processing. If i> I 0 , the output current I is set to I 0 + α in step S5. If i> I 0 is not set, the output current I is set to I 0 −α in step S6, and the process proceeds to step S7. In step S7, steps S4 to S4
The output current value I calculated by either S6, and stores the current value I 0. In step S8, a control signal is output to the output circuit 6 so as to output the output current I, and the routine ends. FIG. 2 shows a current characteristic table for calculating the calculation current i corresponding to the joystick voltage. Next, the overall operation will be described. When the joystick device 1 is operated, a command signal (joystick voltage) corresponding to the operation amount (tilt angle) is input to the controller 2, and the microcomputer 3 of the controller 2 outputs an output current I corresponding to the joystick voltage. Is calculated. In this case, first, the microcomputer 3
Calculates a calculation current i corresponding to the joystick voltage based on a current characteristic table set and stored in advance at each predetermined processing timing. The current characteristic table is as shown in FIG. 2. A dead zone having a predetermined width is provided before and after the joystick voltage (neutral voltage) V 0 corresponding to the neutral position of the joystick device 1, and the joystick within the dead zone is provided. The calculation current i corresponding to the voltage is 0. The dead zone is provided to stabilize the operation of the operating device by preventing the working machine from operating when the joystick device 1 is operated only slightly so as not to exceed the dead zone. It is. When the joystick device 1 is operated beyond the dead zone, the current characteristic table gives a calculation current i having a magnitude substantially proportional to the absolute amount of operation from the neutral position of the joystick device 1. The calculated current i is the output current (stored current value) in the previous process.
As long as the output current does not fluctuate beyond the predetermined width α from I 0 , the output current I is directly used. As a result, an output current I = i is output from the output circuit 6, and the supply amount of hydraulic oil to the hydraulic actuator of the working machine becomes substantially proportional to the operation amount (tilt angle) of the joystick device 1, The work machine operates in accordance with the operation of the joystick device 1. On the other hand, when the operation of the joystick device 1 is abrupt and the calculated current i changes from the stored current value I 0 by more than a predetermined value α, the calculated current i becomes the stored current value I 0.
From the stored current value I 0 according to whether the value has increased or decreased (according to the operation direction of the joystick device 1).
The output current I is corrected to a value I 0 + α obtained by adding a predetermined value α to the current value or a value I 0 −α obtained by subtracting the predetermined value α from the stored current value I 0 . Thus, when the joystick device 1 is suddenly operated beyond a predetermined limit, the output current I
Is such that a value originally corresponding to a suddenly changed operation amount of the joystick device 1 (that is, a suddenly changed operation current i) is not suddenly output, but is increased or decreased by a predetermined value α at each processing timing of the microcomputer. It has become. As a result, even when the joystick device 1 is operated, the operation state of the working machine does not change more rapidly than necessary, and the operation state change does not involve a shock. Such output current correction processing is performed in a predetermined range (V 1 to V 1) around the neutral voltage V 0 of the joystick voltage.
V 2 ). That is, when the joystick voltage is in the range from V 1 (for example, V 0 −β) to V 2 (for example, V 0 + β), the joystick device 1
While performing the above process when a sudden change in, the greater extent than the joystick voltage V 1 is less than or V 2, directly to the output current I of the operational current i. Accordingly, the joystick device 1 is used for inching operation or the like, and in response to the opening or closing end of the electromagnetic control valve, particularly when the joystick device 1 is operated around the neutral position, which is greatly affected by a sudden change in the output current, the output current is Is controlled so as not to change abruptly, but in other ranges, the output current can be changed without delay with respect to the operation of the joystick device 1, and even when the joystick device 1 is operated quickly, the working machine can be operated quickly. Reaction can be secured.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における出力電流演算処理
の処理手順を示すフローチャートである。
【図２】同じく電流特性テーブルを示す特性図である。
【図３】操作装置の制御系を示すブロック構成図であ
る。
【符号の説明】
１ ジョイスティック装置（外部指令入力装置）
２ コントローラ
３ マイクロコンピュータ
６ 出力回路
７ ソレノイドBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of an output current calculation process according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a current characteristic table. FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the operating device. [Description of Signs] 1 Joystick device (external command input device) 2 Controller 3 Microcomputer 6 Output circuit 7 Solenoid
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 15/00 - 15/02 E02F 9/20 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 15/00-15/02 E02F 9/20
Claims (1)
流を所定の処理タイミング毎に演算する演算手段と、こ
の出力電流に基づいて作業用機械の駆動手段を制御する
制御手段と、を備えた作業用機械の操作装置において、
前回の処理タイミングにおける出力電流値を記憶電流値
として記憶する記憶手段と、前記演算手段により外部指
令入力装置の操作量に基づいて演算された出力電流値が
記憶電流値から所定値以上変動した場合には、出力電流
値をその変動方向に記憶電流値から所定値だけ変動した
値に補正する補正手段とを備え、前記外部指令入力装置
の操作量が中立位置から所定の範囲内にある場合に前記
出力電流値を変化させない不感帯を設け、前記補正手段
は、前記外部指令入力装置の操作量が不感帯を超えた中
立位置から所定の範囲内にある場合に前記出力電流値の
補正を行うことを特徴とする作業用機械の操作装置。(57) [Claim 1] A calculating means for calculating an output current based on an operation amount of an external command input device at each predetermined processing timing, and a driving means for a working machine based on the output current Control means for controlling the operating device of the working machine comprising:
Storage means for storing the output current value at the previous processing timing as a storage current value, and when the output current value calculated by the calculation means based on the operation amount of the external command input device fluctuates by more than a predetermined value from the storage current value A correction means for correcting the output current value to a value fluctuated by a predetermined value from the stored current value in the direction of the fluctuation , wherein the external command input device
When the operation amount is within a predetermined range from the neutral position,
Providing a dead zone that does not change the output current value,
Indicates that the operation amount of the external command input device has exceeded the dead zone.
When the output current value is within a predetermined range from the standing position,
An operating device for a working machine, which performs correction .
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1998
- 1998-09-07 JP JP25278698A patent/JP3494897B2/en not_active Expired - Lifetime
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