(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動操作されて操作量に比例した操作信号を出力する操作手段と、上記操作信号に基づいてアクチュエータ作動指令信号を出力するコントローラと、このコントローラからのアクチュエータ作動指令信号に基づいてアクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御手段とを具備し、上記コントローラは、操作パタ―ン判別部と運転モード切換部とを備え、上記操作パターン判別部は、操作信号が予め設定された基準値に達した後、所定時間内に、上記基準値よりも大きい値として予め設定されたしきい値を超えたか否かによって操作パタ―ンを通常操作とこの通常操作よりも操作量が小さくかつ操作速度が低い微操作の２つのうちから判別するように構成され、上記運転モード切換部は、操作パターン判別部によって判別された操作パタ―ンに応じて、アクチュエータの運転モードを通常運転モードと、操作信号に対するアクチュエータの作動速度または圧力の最大値とゲインが小さい微操作運転モードの２つのうちで切換え、この運転モードに応じたアクチュエータ作動指令信号を出力するように構成されたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項２】
手動操作されて操作量に比例した操作信号を出力する操作手段と、上記操作信号に基づいてアクチュエータ作動指令信号を出力するコントローラと、このコントローラからのアクチュエータ作動指令信号に基づいてアクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御手段とを具備し、上記コントローラは、操作パタ―ン判別部と運転モード切換部とを備え、上記操作パターン判別部は、操作信号が予め設定された基準値に達した後、所定時間内に、上記基準値よりも大きい値として予め設定されたしきい値を超えたか否かによって操作パタ―ンを通常操作とこの通常操作よりも操作量が小さくかつ操作速度が低い微操作の２つのうちから判別するように構成され、上記運転モード切換部は、操作パターン判別部によって判別された操作パタ―ンに応じてアクチュエータの運転モードを、上記カウンタバランス弁のダンピング特性が低ダンピングとなる通常運転モードと、高ダンピングとなる微操作運転モードの２つのうちで切換え、この運転モードに応じたアクチュエータ作動指令信号を出力するように構成されたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項３】
基準値として、操作手段の中立域での操作信号の最大値が用いられたことを特徴とする請求項１または２記載のアクチュエータの制御装置。
【請求項４】
しきい値として、操作手段が操作されてアクチュエータが動き始める信号値以下の値が用いられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として油圧クレーン、油圧ショベル等の作業機械におけるアクチュエータ（油圧モータ、油圧シリンダ）の作動を制御するアクチュエータの制御方法および同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば油圧クレーンにおいて、図６に示すようにオペレータによって手動操作される操作レバー１の操作量をポテンショメータ等の操作量検出器２により電気信号である操作信号Ｍに変換してコントローラ３に入力し、このコントローラ３で操作信号Ｍをアクチュエータ作動指令信号に変換して、アクチュエータ制御回路の制御弁４および可変容量形油圧ポンプ５のレギュレータ（吐出量制御器）６に送り、制御弁４の開度およびポンプ吐出量を制御して油圧アクチュエータ７の作動速度または圧力を制御するものが公知である。
【０００３】
このようなアクチュエータ制御を行う場合に、通常のパタ―ンで運転すると、吊荷を微速または微量で動かす微操作が難しくなる。
【０００４】
そこで、従来、特公平５−１４８０１号公報に示されているように、「通常運転モード」と、レバー操作量に対するアクチュエータ作動速度または圧力の最大値とゲインが小さくて微操作し易い「微操作運転モード」の２通りの運転モードを設定し、
(ｉ)  とくに注意せずに運転できる状況、たとえば吊荷が軽い場合、ブームが短い場合、クレーン能力に余裕がある場合、周囲が開けており吊荷等を他物にぶつけるおそれのない場合等には通常運転モードとし、
(ｉｉ)  運転に注意を要する状況、たとえば吊荷が重い場合、ブームが長い場合、クレーン能力に余裕がない場合、周囲が開けてなくて吊荷等が他物にぶつかるおそれのある場合等には微操作運転モードを選択する
ようにした技術が提案された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この公知技術では、通常運転モードと微操作運転モードの切換えを、その都度、切換スイッチ８による手動切換にて行っているため、この切換操作が煩わしく、オペレータの負担となる。
【０００６】
また、切換え忘れ、切換え間違いが生じ易く、オペレータの意思と違った運転モードが選択される可能性もあり、オペレータにとって使い難いものとなる。
【０００７】
そこで本発明は、操作パタ―ンに応じて運転モードを予め設定された複数通りのうちで自動的に切換えることができるアクチュエータの制御装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、手動操作されて操作量に比例した操作信号を出力する操作手段と、上記操作信号に基づいてアクチュエータ作動指令信号を出力するコントローラと、このコントローラからのアクチュエータ作動指令信号に基づいてアクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御手段とを具備し、上記コントローラは、操作パタ―ン判別部と運転モード切換部とを備え、上記操作パターン判別部は、操作信号が予め設定された基準値に達した後、所定時間内に、上記基準値よりも大きい値として予め設定されたしきい値を超えたか否かによって操作パタ―ンを通常操作とこの通常操作よりも操作量が小さくかつ操作速度が低い微操作の２つのうちから判別するように構成され、上記運転モード切換部は、操作パターン判別部によって判別された操作パタ―ンに応じて、アクチュエータの運転モードを通常運転モードと、操作信号に対するアクチュエータの作動速度または圧力の最大値とゲインが小さい微操作運転モードの２つのうちで切換え、この運転モードに応じたアクチュエータ作動指令信号を出力するように構成されたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、手動操作されて操作量に比例した操作信号を出力する操作手段と、上記操作信号に基づいてアクチュエータ作動指令信号を出力するコントローラと、このコントローラからのアクチュエータ作動指令信号に基づいてアクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御手段とを具備し、上記コントローラは、操作パタ―ン判別部と運転モード切換部とを備え、上記操作パターン判別部は、操作信号が予め設定された基準値に達した後、所定時間内に、上記基準値よりも大きい値として予め設定されたしきい値を超えたか否かによって操作パタ―ンを通常操作とこの通常操作よりも操作量が小さくかつ操作速度が低い微操作の２つのうちから判別するように構成され、上記運転モード切換部は、操作パターン判別部によって判別された操作パタ―ンに応じてアクチュエータの運転モードを、上記カウンタバランス弁のダンピング特性が低ダンピングとなる通常運転モードと、高ダンピングとなる微操作運転モードの２つのうちで切換え、この運転モードに応じたアクチュエータ作動指令信号を出力するように構成されたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、基準値として、操作手段の中立域での操作信号の最大値が用いられたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、しきい値として、操作手段が操作されてアクチュエータが動き始める信号値以下の値が用いられたものである。
【００１２】
上記構成によると、操作信号の変化量によって通常操作と微操作のうちから操作パターンを判別し、判別された操作パタ―ンに応じて運転モードを通常運転モードと微操作運転モードとの間で自動的に切換えるため、オペレータが作業内容に応じて逐一運転モードを手動で切換える煩わしさがなくなり、オペレータは操作のみに集中できるため、操作負担が軽減される。
【００１３】
また、オペレータの意思としての操作信号に基づいて操作パタ―ンを判別し、運転モードを切換えるため、切換え忘れや切換え間違いがないことと相俟って、確実にオペレータの意思に沿った運転モードが選択される。
【００１４】
ここで、請求項１の構成によると、操作信号に対するアクチュエータの作動速度または圧力の最大値とゲインが変わることによって、通常運転モードと微操作運転モードの切換えが行われる。
【００１５】
ところで、油圧クレーンにおいては、ウィンチ巻下時やブーム倒伏時の失速を防止するために、油圧制御回路にブレーキ弁としてのカウンタバランス弁を設けるのが一般的である。
【００１６】
一方、このカウンタバランス弁を用いた油圧制御回路によってウィンチ巻下、ブーム倒伏運転等を行う場合、ハンチングといわれる油圧振動現象が生じ易いため、通常、カウンタバランス弁のパイロットラインやドレンラインに絞りを設けることにより、レバー操作に対するカウンタバランス弁の作動速度を低くするダンピング特性を与え、ハンチングを防止することとしている。
【００１７】
請求項２の構成によると、このハンチング防止のためのカウンタバランス弁のダンピング特性が操作パタ―ンに応じて変わることにより運転モードが切換えられる。
【００１８】
すなわち、通常操作時には低ダンピングとすることにより、カウンタバランス弁の作動圧が低く設定されてその作動速度が高くなるため、操作信号に対するアクチュエータ速度の立ち上がりが急になる。
【００１９】
これに対し、微操作時には高ダンピングとすることにより、カウンタバランス弁の作動圧が高く設定され、同弁の作動速度が低くなるため、操作信号に対するアクチュエータの速度の立ち上りが緩やかとなる。
【００２０】
また、通常操作（通常運転モード）で低ダンピングとなることにより、サージ圧の発生を防止することができる。これに対し、微操作（微操作運転モード）では高ダンピングとなることにより、ハンチングの発生を防止することができる。
【００２１】
この場合、操作信号が所定時間内で基準値（請求項３の構成によると操作手段の中立域での最大値）からしきい値（請求項４の構成によると操作手段が操作されてアクチュエータが動き始める信号値以下の値）まで変化したか否かによって操作パタ―ンが通常操作と微操作のうちから判別される。
【００２２】
すなわち、通常操作時には、操作信号が短時間で大きく変化し、微操作時には操作信号が緩い立ち上りで徐々に変化する点に着目して操作パタ―ンを判別するため、このパタ―ン判別が正確に行われる。
【００２３】
また、請求項３の構成によると、操作手段が中立に戻されると、それまでの運転モードが自動的にキャンセルされるため、特別なキャンセル操作を行う必要がない。
【００２４】
一方、請求項４の構成によると、実際にアクチュエータが動き始めるまでに操作パタ―ンが判別され、運転モードが切換えられるため、アクチュエータが動き始めた後に微操作運転モードに切換える場合のように、切換えた瞬間にアクチュエータの作動速度が変化する等の現象が生じず、アクチュエータの作動が滑らかに行われる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【００２６】
第１実施形態（図１〜図４参照）
図１において、１１はオペレータによって手動操作される操作レバー、１２はこの操作レバー１１の操作量を電気信号Ｍに変換するポテンショメータ等の操作量検出器で、これらによって操作手段が構成され、操作量検出器１２からの操作信号Ｍがコントローラ１３に入力される。
【００２７】
コントローラ１３は、操作パタ―ン判別部１４と運転モード切換部１５とを具備している。
【００２８】
操作パタ―ン判別部１４は、操作信号Ｍの変化の仕方によって操作パタ―ンを、予め設定された通常操作と微操作のうちから判別する。
【００２９】
すなわち、図２に示すように、操作レバー１１の操作量と操作信号Ｍとは比例関係にある。
【００３０】
また、操作レバー１１の操作速度は、通常操作時には高くなる一方で、微操作時には慎重な操作が必要であることから操作レバー１１をゆっくり操作するため、操作レバー１１の操作速度が低くなる。
【００３１】
なお、操作レバー１１には機械的な遊びがあるし、操作性を向上させる上で操作レバー１１の中立点をただ一点とするものではなく、一定の幅をもった値、すなわち中立域を設定するのが一般的である。そして、この中立域を確かなものにするために、中立域では操作量検出器１２からの操作信号Ｍをコントローラ１３内で処理してアクチュエータ制御系に伝達しないようにする場合もある。
【００３２】
操作パタ―ン判別部１４においては、このレバー速度、つまり操作信号Ｍの一定時間内での変化量（変化速度）を検出することにより、通常操作と微操作とを区別することとしている。
【００３３】
具体的には、図２，３に示すように、操作信号Ｍが予め設定された基準値±Ｍ１になった後、設定時間Δｔ内に、基準値Ｍ１よりも大きい値として予め設定されたしきい値±Ｍ２以上になるか否かをチェックし、操作信号Ｍが、
(Ｉ)  図３（イ）に示すようにしきい値Ｍ２以上になれば通常操作、
(ＩＩ)  同図（ロ）に示すようにしきい値Ｍ２以下であれば微操作
と判別する。
【００３４】
ここで、上記基準値Ｍ１は操作レバー１１の中立域での最大値とし、しきい値Ｍ２はレバー操作して実際にアクチュエータが動き出す信号値よりも小さい値とする。
【００３５】
なお、操作レバー１１の＋側と−側の速度特性は必ずしも同じとする必要はなく、基準値Ｍ１の値もしくはしきい値Ｍ２の値またはΔｔの値を＋側と−側で異ならせる場合もある。
【００３６】
運転モード切換部１５においては、この操作パタ―ン判別部１４で判別された操作パタ―ンに応じて、運転モードを切換える。
【００３７】
すなわち、
（ｉ）通常操作パタ―ンが判別されたときには、装置本来の操作信号／アクチュエータ速度の特性のままの通常運転モード（図４のＡ）とし、
（ii）微操作パタ―ンが判別されたときには、最高速度（または圧力）と速度の立ち上り（ゲイン）が小さくなる微操作運転モード（図４のＢ）に切換え、
（iii）この両運転モードに応じたアクチュエータ作動指令信号をアクチュエータ制御油圧回路の制御弁１６と、可変容量形油圧ポンプ１７のレギュレータ１８に送る。
【００３８】
これにより、通常操作時には図４Ａの特性での通常運転、微操作時には図４Ｂでの特性の微操作運転が行われる。
【００３９】
なお、図４においてアクチュエータの速度が出始める操作信号Ｍの値を通常運転モードと微操作運転モードとで同じにするか否かは任意に選択することができる。
【００４０】
このように、操作信号の変化の仕方によって操作パタ―ンを通常操作と微操作のうちから判別し、判別された操作パタ―ンに応じて運転モードを通常運転モードと微操作運転モードの間で自動的に切換えるため、オペレータが作業内容に応じて逐一運転モードを手動で切換える煩わしさがなくなり、オペレータはレバー操作のみに集中できるため、操作負担が軽減される。
【００４１】
また、オペレータの意思としての操作信号Ｍに基づいて操作パタ―ンを判別し、運転モードを切換えるため、切換え忘れや切換え間違いがないことと相俟って、確実にオペレータの意思に沿った運転モードが選択される。
【００４２】
第２実施形態（図５参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４３】
第２実施形態では、油圧クレーンのウィンチ回路において、ウィンチ巻下時に通常操作と微操作の別を判別し、判別結果に応じて運転モードを通常運転モードと微操作運転モードとに切換えるように構成している。
【００４４】
図５において、コントローラ１３によって制御される電磁比例式の制御弁１６と、油圧アクチュエータとしてのウィンチモータ２０とを結ぶ巻上／巻下回路中の巻下側に、ブレーキ弁としてのカウンタバランス弁２１が設けられている。２２はこのカウンタバランス弁２１と並列に設けられたチェック弁、２３はオーバーロードリリーフ弁、２４はメインリリーフ弁である。
【００４５】
また、カウンタバランス弁２１にダンピングを与えてハンチングを防止するための絞りとして、パイロットラインに第１絞り２５が設けられるとともに、同弁２１の内部ドレンラインに第２および第３絞り２６，２７が並列に設けられ、かつ、第３絞り２７に対して直列にオンオフ切換式の電磁弁２８が設けられている。
【００４６】
ここで、第２および第３両絞り２６，２７の開度ａ，ｂの関係は、ａ＜ｂに設定されている。
【００４７】
電磁弁２８は、コントローラ１３からの信号によってオンオフ制御され、通常運転モードでオン（開通）、微操作運転モードでオフ（遮断）となる。
【００４８】
この構成によると、微操作運転モードではドレンライン（この場合は内部ドレンライン）において開度の小さい第２絞り２６のみが作用するため、カウンタバランス弁２１の内部ダンピング特性が高ダンピングとなり、カウンタバランス弁２１の作動速度が低くなる。
【００４９】
このため、巻下運転時に、レバー操作に対するウィンチモータ２０の最高速度と速度ゲインが小さくなる。
【００５０】
これに対し、通常運転モードでは開度の大きい第３絞り２７のラインが開通してダンピング特性が低ダンピングとなるため、カウンタバランス弁２１の作動速度が高くなり、巻下運転時にレバー操作に対するウィンチモータ２０の最高速度と速度ゲインが大きくなる。
【００５１】
これにより、第１実施形態と基本的に同様の運転モード自動切換作用が行われる。
【００５２】
また、通常運転モードでは低ダンピングなってカウンタバランス弁２１の開きが速くなるためサージ圧の発生が防止され、微操作運転モードでは高ダンピングとなることによってハンチングが確実に防止される。
【００５３】
ところで、上記第２実施形態の変形例として、カウンタバランス弁２１のパイロットラインのダンピング特性を変化させて運転モードを切換えるようにしてもよい。
【００５４】
また、第２実施形態の構成は、油圧クレーンのブームをブーム起伏シリンダによって起伏させるブーム起伏回路におけるブーム倒伏時にも適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、操作信号の変化の仕方によって通常操作と微操作のうちから操作パターンを判別し、判別された操作パタ―ンに応じて運転モードを通常運転モードと微操作運転モードとの間で自動的に切換えるため、オペレータが作業内容に応じて逐一運転モードを手動で切換える煩わしさがなくなり、オペレータは操作のみに集中できるため、操作負担が軽減される。
【００５６】
また、オペレータの意思としての操作信号に基づいて操作パタ―ンを判別し、運転モードを切換えるため、切換え忘れや切換え間違いがないことと相俟って、確実にオペレータの意思に沿った運転モードが選択される。
【００５７】
ここで、請求項２の発明によると、カウンタバランス弁が設けられた油圧制御回路において、カウンタバランス弁のダンピング特性を操作パターンに応じて異ならせることにより運転モードを切換えるようにしたから、通常運転モードでサージ圧の発生を防止でき、微操作運転モードでハンチングの発生を確実に防止することができる。
【００５８】
この場合、操作信号が所定時間内で基準値（請求項３の発明によると操作手段の中立域での最大値）からしきい値（請求項４の発明によると操作手段が操作されてアクチュエータが動き始める信号値以下の値）まで変化したか否かによって操作パタ―ンが通常操作と微操作のうちから判別される。
【００５９】
すなわち、通常操作時には、操作信号が短時間で大きく変化し、微操作時には操作信号が緩い立ち上りで徐々に変化する点に着目して操作パタ―ンを判別するため、このパタ―ン判別が正確に行われる。
【００６０】
また、請求項３の発明によると、操作手段が中立に戻されると、それまでの運転モードが自動的にキャンセルされるため、特別なキャンセル操作を行う必要がない。
【００６１】
一方、請求項４の発明によると、実際にアクチュエータが動き始めるまでに操作パタ―ンが判別され、運転モードが切換えられるため、アクチュエータが動き始めた後に微操作運転モードに切換える場合のように、切換えた瞬間にアクチュエータの作動速度が変化する等の現象が生じず、アクチュエータの作動が滑らかに行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態にかかる制御装置のブロック構成図である。
【図２】  同装置における操作手段のレバー操作量と操作信号の関係を示す図である。
【図３】  （イ)(ロ）は時間に対する操作信号の変化の仕方２例を示す図である。
【図４】  操作信号とアクチュエータ速度の関係を示す図である。
【図５】  本発明の第２実施形態にかかる制御装置の全体構成を示す図である。
【図６】  従来の制御装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１１  操作手段を構成する操作レバー
１２  同操作量検出器
１３  コントローラ
１４  コントローラの操作パタ―ン判別部
１５  運転モード切換部
１６  アクチュエータ制御手段を構成する制御弁
１７  油圧ポンプ
１９  油圧アクチュエータ
２０  ウィンチモータ
Ｍ  操作信号
Ｍ１  基準値
Ｍ２  しきい値
２１  カウンタバランス弁
２５，２６，２７  カウンタバランス弁にダンピングを与えるための絞り
２８  運転モードに応じてダンピング特性を異ならせるための電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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