(57)【要約】【課題】  本発明は、重装備の油圧シリンダが急速に作動を止めた時に生じられる衝撃による振動を能動的に制御する油圧シリンダの振動制御方法を提供する。【解決手段】  本発明は、重装備の油圧シリンダが急に作動を止めた時に生じられる衝撃による振動を能動的に制御する油圧シリンダの振動制御方法に関するものであって、油圧シリンダの急停止可否を判断するステップと、圧力信号を受信するステップと、油圧シリンダの急停止時に油圧シリンダの作動方向を判断するステップと、油圧シリンダのラージチャンバとスモールチャンバに圧油を供給し、且つタンクへ帰還させる圧油供給ステップとを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプから供給される圧油が入力されるラージチャンバ及びスモールチャンバが形成されかつ作業装置を駆動する油圧シリンダと、前記油圧ポンプの圧油を前記油圧シリンダに供給しかつ前記油圧シリンダからの圧油をタンクへ帰還させる制御弁と、前記作業装置を駆動するための操作信号を発生させる操作レバーと、前記操作信号を変えて前記制御弁を制御する制御信号を発生させるコントローラと、前記コントローラの制御信号によって前記制御弁を制御する弁駆動装置と、前記油圧シリンダのラージチャンバに装着され、前記ラージチャンバに作用する圧力を検出する圧力検出手段とを、備える油圧シリンダの振動制御方法において：
前記操作レバーの操作信号を受信し前記油圧シリンダの急停止可否を判断する急停止判断ステップ；
前記油圧シリンダのラージチャンバに装着された圧力検出手段から圧力信号を受信する圧力信号受信ステップ；
前記油圧シリンダが急停止される場合、前記油圧シリンダが伸長されているところかそれとも圧縮されているところなのかを判断する作動方向判断ステップ；及び
前記油圧シリンダが伸長されている途中に急停止された場合には、前記圧力信号が初め最小点に到達した時点から所定時間の間前記油圧シリンダのラージチャンバに圧油を供給し、前記スモールチャンバの圧油は前記タンクに帰還させ、前記圧力信号が初め最大点に到達した時点から所定時間の間前記油圧シリンダのスモールチャンバに圧油を供給し、前記ラージチャンバの圧油は前記タンクへ帰還させ、前記油圧シリンダが圧縮されている途中に急停止された場合には、前記圧力信号が初め最大点に到達した時点から所定時間の間前記スモールチャンバに圧油を供給し、前記ラージチャンバの圧油は前記タンクへ帰還させる圧油供給ステップを含むことを特徴とする油圧シリンダの振動制御方法。
【請求項２】
前記ラージチャンバ及び前記スモールチャンバへの圧油供給時間は、前記圧力信号が最大点/最小点に到達した時点から圧力信号周期の１/１２乃至１/４の範囲内で、また前記ラージチャンバ及び前記スモールチャンバへ圧油が供給される時に、前記制御弁の開口量は最大開口量の１/４乃至３/４の範囲内で振動を最適に制御することができる値で設定することを特徴とする請求項１に記載の油圧シリンダの振動制御方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧シリンダに関し、さらに詳細には、重装備のブームシリンダのような油圧シリンダが急にその作動を止める時に生じられる衝撃による振動を能動的に制御する油圧シリンダの振動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般には、掘削機のような重装備にはブーム、アーム、バケットなどのような作業装置が装着されていて、油圧ポンプから圧油が供給され作動する油圧シリンダにより駆動され様々な作業を行う。
【０００３】
また、制御弁が、油圧ポンプと油圧シリンダとの間に設けられかつ油圧ポンプからの圧油を制御し夫々の油圧シリンダに供給するが、運転者が操作レバーを操作することによって、制御装置が制御弁を制御して油圧シリンダに供給される圧油圧力と方向及び流量などを制御するようになり、作業装置の駆動が行われる。
【０００４】
作業装置は負荷が大きくかかる荒い作業環境に耐えられるよう粗大で重く製作されるゆえに、大きい慣性を有している。このため、作業装置が作動される時や停止される時に大きく慣性力が作用し、振動が発生する。
【０００５】
従来の重装備を操縦するに於いて、熟練者の場合、操作レバーを精度高く操作し得たために作業装置を滑らかに動かすことができたが、素人の場合には操作レバーを操作し始める時、又は操作中断時に作業装置の慣性による衝撃現象が生じ揺動が発生したので、作業をやり難くさせる問題があった。
【０００６】
また、作業を迅速に行うために操作レバーを急激に操作させる場合があって、これにより作業装置を駆動する油圧シリンダに圧油を供給する制御弁のスプールが急激な運動をする。
【０００７】
従って、油圧シリンダを作動し始めたり、かつ停止したりする時の衝撃で振動が生じ、且つ繰り返される振動の発生は運転者の作業疲労を増大させる要因になってきた。
【０００８】
前述したように、作業装置が急速に作動又は停止される時に発生する振動は、運転者の疲労を増大しかつ作業効率を低下させると共に装備の寿命を縮めるので、これを改善しようとする努力が続けられてきた。 
【０００９】
従来には、作業装置が急速に作動され生じる衝撃を緩和するために、圧力センサなどを利用し操作レバーの急速な操作状態を感知し、操作レバーが急操作されるとコントローラにより操作レバーの操作信号を振動が発生できない好適な信号に変更させて制御弁を制御するなどの技術が用いられていた。
【００１０】
前述した技術の如き、操作レバーの操作信号を変更し、作業装置が急速に作動できないよう制御弁を制御しようとは試みていたものの、作業装置の油圧シリンダに衝撃が作用し生じた振動に対する根本的な解決策は求めなかった問題点があった。
【００１１】
本発明は前述したような問題点を鑑み発明したもので、本発明の目的は、重装備の油圧シリンダが急激に作動を止める時の衝撃により発生される振動を能動的に制御する油圧シリンダの振動制御方法を提供して装備の耐久性を向上させ、且つ作業装置を用いた作業の効率性を高めると共に運転者の作業疲労を軽減させることにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明は重装備の油圧シリンダが急速に作動を止める時の衝撃による振動を能動的に制御する油圧シリンダの振動制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による油圧シリンダの振動制御方法は、油圧ポンプから供給される圧油が入力されるラージチャンバ及びスモールチャンバが形成され作業装置を駆動する油圧シリンダと、油圧ポンプの圧油を油圧シリンダに供給し油圧シリンダからの圧油をタンクへ帰還させる制御弁と、作業装置を駆動するための操作信号を発生させる操作レバーと、操作信号を変えて制御弁を制御する制御信号を発生させるコントローラと、コントローラの制御信号によって制御弁を制御する弁駆動装置、油圧シリンダのラージチャンバに装着されかつラージチャンバに作用する圧力を検出する圧力検出手段とを、備える油圧シリンダの振動制御方法において、操作レバーの操作信号を受信して油圧シリンダの急停止可否を判断する急停止判断ステップと、油圧シリンダのラージチャンバに装着された圧力検出手段から圧力信号を受信する圧力信号受信ステップと、油圧シリンダが急停止される場合、油圧シリンダが伸長されている途中なのか圧縮されている途中なのかを判断する作動方向判断ステップと、油圧シリンダが伸長(ブーム上昇)されている途中に急停止した場合には圧力信号が初め最小点に到達した時点から所定時間の間油圧シリンダのラージチャンバに圧油を供給しかつスモールチャンバの圧油はタンクに帰還させ、圧力信号が初め最大点に到達した時点から所定時間の間油圧シリンダのスモールチャンバに圧油を供給しかつラージチャンバの圧油はタンクに帰還させ、また、油圧シリンダが圧縮(ブーム下降)されている途中に急停止した場合には圧力信号が初め最大点に到達した時点から所定時間の間スモールチャンバに圧油を供給しかつラージチャンバの圧油はタンクに帰還させる圧油供給ステップを含む。 
【００１４】
ここで、ラージチャンバ及びスモールチャンバへの圧油供給時間は、最大点/最小点に到達した時点から圧力信号周期の１/１２乃至１/４の範囲内であり、また、ラージチャンバ及びスモールチャンバへの圧油供給が行われる時に制御弁の開口量は最大開口量の１/４乃至３/４の範囲内で振動を最適に制御することができる値に設定することが望ましい。
【００１５】
本発明の目的と利点とは、以下の添付図面に基づいた詳細な説明により明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面を参照とし説明するが、これは本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施され得る程度で詳細に説明したものであって、これにより、本発明の技術的思想及び範囲が限定されることを意味するものではない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法が適用された油圧システムの概略図である。
【００１８】
本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法が適用された油圧システムは、エンジン１０により作動される油圧ポンプ(８ａ，８ｂ)と、油圧ポンプ(８ａ，８ｂ)から圧油の供給を受けて作業装置の一つであるブーム(図示せず)を駆動するブームシリンダ６と、油圧ポンプ(８ａ，８ｂ)の圧油をブームシリンダ６に供給する制御弁４と、作動装置(図示せず)を駆動するための操作信号を発生させる操作レバー２と、操作信号を変更して制御信号を発生させるコントローラ１と、コントローラ１の制御信号によって制御弁４を制御する弁駆動装置３ａ，３ｂとを包含しなされる。  
【００１９】
ブームシリンダ６は公知の油圧シリンダでなされて、ラージチャンバ６ａ及びスモールチャンバ６ｂが形成されている。
【００２０】
ブームシリンダ６が伸長される時には、制御弁４の作動により油圧ポンプ８ａ，８ｂからの圧油がラージチャンバ６ａへ入力され、スモールチャンバ６ｂの圧油はタンク１１へ帰還される。
【００２１】
ブームシリンダ６が圧縮される時には、制御弁４の作動により油圧ポンプ８ａ，８ｂからの圧油がスモールチャンバ６ｂへ入力され、ラージチャンバ６ａの圧油はタンク１１へ帰還される。
【００２２】
また、ブームシリンダ６のラージチャンバ６ａには圧力検出手段５が装着されるが、圧力検出手段５はブームシリンダ６のラージチャンバ６ａに作用する圧力を検出し、検出された圧力信号はコントローラ１に送られる。
【００２３】
弁駆動装置３ａ，３ｂは、パイロットポンプ７に連結され、コントローラ１からの制御信号によりパイロット圧力を形成して制御弁４に供給することによって制御弁４の作動を制御する。図１で、図面符号９ａと９ｂとは、ポンプ流量制御手段を表す。
【００２４】
前述した構成からなる油圧シリンダの振動制御方法が適用された油圧システムの作動を説明すると以下の通りである。
【００２５】
操作レバー２は作業装置(図示せず)を駆動するための操作信号を発生させる装置として、操作レバー２の操作信号はコントローラ１に入力されて、弁駆動装置３ａ，３ｂを駆動することができる制御信号に変更される。
【００２６】
コントローラ１は操作レバー２からの操作信号によって弁駆動装置３ａ，３ｂを駆動する制御信号を出力することによって制御弁４の作動を制御しブームシリンダ６の動作が行われるようにする。
【００２７】
また、コントローラ１は操作レバー２の操作信号からブームシリンダ６の急停止可否を判断し、操作レバー２の急操作によりブームシリンダ６が急停止される場合にはブームシリンダ６に発生される振動を能動的に制御する。
【００２８】
前述したように圧力検出手段５により検出されたブームシリンダ６のラージチャンバ６ａの圧力状態を表す圧力信号もまたコントローラ１に伝達されるため、コントローラ１はブームシリンダ６内の圧力状態に対応し能動的な振動制御を行うことができる。
【００２９】
コントローラ１は、操作レバー２が急操作されてブームシリンダ６が急停止される場合にブーム(図示せず)が上昇するうちに急停止、又はブーム(図示せず)が下降するうちに急停止されたかの可否を判断した後夫々の場合に適合するよう弁駆動装置３ａ，３ｂを駆動して振動を制御する。
【００３０】
ブームシリンダ６が上昇している途中に急停止された場合はブームシリンダ６が伸長されている途中に急停止された状態にあてはまるので、コントローラ１は、圧力信号が初め最小点に到達した時点から所定時間の間ラージチャンバ６ａに圧油を供給すると共に、スモールチャンバ６ｂの圧油をタンク１１に帰還させて、それから圧力信号が初め最大点に到達した時点から所定時間の間スモールチャンバ６ｂに圧油を供給すると共に、ラージチャンバ６ａの圧油をタンク１１へ帰還させることによってブームシリンダ６で発生される振動を能動制御する。
【００３１】
また、ブームシリンダ６が下降している途中に急停止された場合は、ブームシリンダ６が圧縮されている途中に急停止された状態にあてはまるので、コントローラ１は、圧力信号が初め最大点に到達した時点から所定時間の間スモールチャンバ６ｂに圧油を供給すると共に、ラージチャンバ６ａの圧油をタンク１１へ帰還させることによってブームシリンダ６で発生される振動を能動制御する。
【００３２】
図２は、本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法の制御流れを示したフローチャートであり、図３は本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法のブーム上昇途中の急停止時に圧油供給時間を表す説明図、図４は本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法のブーム下降途中の急停止時に圧油供給時間を表す説明図である。
【００３３】
本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法は急停止判断ステップ(Ｓ１００、Ｓ２００)と、圧力信号受信ステップ(Ｓ３００)と、作動方向判断ステップ(Ｓ４００)と、圧油供給ステップ(Ｓ５００、Ｓ６００、Ｓ７００)とを含んでなされる。
【００３４】
ここで、圧油供給ステップは、ブームシリンダ６が伸長されているところ(Ｓ５００、Ｓ６００)と、ブームシリンダ６が圧縮されているところ(Ｓ７００)とに分かれる。
【００３５】
急停止判断ステップ(Ｓ１００、Ｓ２００)は、前記操作レバー２から操作信号を受信し、ブームシリンダ６の急停止可否を判断するステップとして、操作レバー２の操作信号が急操作信号であると、コントローラ１はこれを急停止状態と判断してブームシリンダ６で発生される振動を能動的に制御する以下のステップを遂行する。
【００３６】
圧力信号受信ステップ(Ｓ３００)は、前記ブームシリンダ６のラージチャンバ６ａに装着された圧力検出手段５から圧力信号を受信するステップとして、コントローラ１は受信された圧力信号に基づき、即ちラージチャンバ６ａで発生される圧力変化に能動的に対応し振動を制御することができる。
【００３７】
作動方向判断ステップ(Ｓ４００)は、コントローラ１が、ブームシリンダ６の急停止時に、如何なる方向に作動していたかを判断する主要なステップである。
【００３８】
即ち、ブームシリンダ６が上昇している途中に(ブームシリンダが伸長される作動)急停止されたか、又は下降している途中に(ブームシリンダが圧縮される作動)急停止されたか、夫々の場合に応じてコントローラ１はブームシリンダ６内にて急停止による衝撃から生じる振動を相殺させるために圧油を供給するチャンバを選ぶことができるのである。
【００３９】
圧油供給ステップ(Ｓ５００、Ｓ６００、Ｓ７００)は、ブームシリンダ６が伸長される動作を行っている途中に急停止される場合(Ｓ５００、Ｓ６００)と、圧縮される動作を行っている途中に急停止される場合(Ｓ７００)とに分かれる。
【００４０】
ブームシリンダ６が伸長されている途中に急停止された時には、ラージチャンバ６ａに圧油が供給されるステップ(Ｓ５００)と、それからスモールチャンバ６ｂに圧油が供給されるステップ(Ｓ６００)とが行われる。
【００４１】
即ち、ブームシリンダ６が伸長されている途中に急停止されるとその衝撃によりブームシリンダ６内にて圧力が変動されかつ振動が生じられるが、圧力信号が変動される周期を周期Ｔとすれば、コントローラ１は油圧信号が初め最小点に到達した時点(時間＝ｔ１)から所定時間(ｔ２)の間ラージチャンバ６ａに圧油を供給すると共に、スモールチャンバ６ｂの圧油をタンク１１へ帰還させ、それから油圧信号が初め最大点に到達した時点から所定時間(ｔ２)の間スモールチャンバ６ｂに圧油を供給すると共に、ラージチャンバ６ａの圧油をタンク１１へ帰還させることによって、ブームシリンダ６に発生される振動を能動制御する。
【００４２】
また、ブームシリンダ６が圧縮されている途中に急停止される時にはスモールチャンバ６ｂに圧油が供給されるステップ(Ｓ７００)が行われる。
【００４３】
即ち、コントローラ１は油圧信号が初め最大点に到達した時点から所定時間(ｔ２)の間スモールチャンバ６ｂに圧油を供給すると共に、ラージチャンバ６ａの圧油をタンク１１へ帰還させることによってブームシリンダ６で発生される振動を能動制御する。
【００４４】
前記ラージチャンバ６ａ及び スモールチャンバ６ｂへの圧油供給時間は、前記圧力信号が最大点/最小点に到達した時点から圧力信号周期の１/１２乃至１/４の範囲内でブームシリンダ及びシステムの振動特性を実験的に調査して振動を最適に制御することができる値に設定することが望ましい。
【００４５】
また、図３及び図４に示されたようにラージチャンバ６ａ及びスモールチャンバ６ｂへ圧油が供給される時に、制御弁４の開かれる位は最大開口量の１/４乃至３/４の範囲内で実験によりブームシリンダの振動を最適に制御することができる値で設定することが望ましい。
【００４６】
前述したように、本発明の油圧シリンダ振動制御方法によると、重装備の油圧シリンダが急に作動を止める際に生じられる衝撃による振動を能動的に制御することができて、装備の耐久性が向上される。且つ、作業装置を利用した作業の効率性が向上されると共に運転者の作業疲労が減少される効果をも奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法が適用された油圧システムの概略図。
【図２】本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法の制御流れを示したフローチャート。
【図３】本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法のブーム上昇途中の急停止時に圧油供給時間を表す説明図。
【図４】本発明の一実施例による油圧シリンダの振動制御方法のブーム下降途中の急停止時に圧油供給時間を表す説明図。
【符号の説明】
【００４８】
１          コントローラ
２          操作レバー
３ａ，３ｂ  弁駆動装置
４          制御弁
５          圧力検出手段  
６          ブームシリンダ
６ａ        ラージチャンバ
６ｂ        スモールチャンバ  
７          パイロットポンプ
８ａ，８ｂ  油圧ポンプ
１１        タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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