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公開番号2024052330
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158978
出願日2022-09-30
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類E02F 3/43 20060101AFI20240404BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】作業装置を駆動する油圧シリンダの速度応答性の悪化、および当該油圧シリンダの波打ちや逸走を防ぐことにより、高い精度で作業を行うことが可能な作業機械を提供する。
【解決手段】コントローラ40は、油圧シリンダ5を駆動して作業装置1Aに所定の動作を行わせている間に測定された油圧シリンダ5のメータアウト圧力を所定の第1下限値Pm1から所定の第1上限値Pm2までの範囲内に収めるための流量制御弁D3の目標操作圧の補正値Picを算出し、補正値Picに応じて前記目標操作圧を補正する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
車体と、
前記車体に回動可能に取り付けられた作業装置と、
前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、
前記作業装置を操作するための操作装置と、
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、
前記流量制御弁の操作圧を生成する電磁弁と、
前記操作装置の操作量に基づいて、前記作業装置の動作範囲が目標面及びその上方に制限されるように前記油圧シリンダの目標速度を算出し、前記目標速度に基づいて前記流量制御弁の目標操作圧を算出し、前記目標操作圧に応じて前記電磁弁を制御するコントローラとを備えた作業機械において、
前記油圧シリンダのメータアウト圧力を測定するための圧力センサを備え、
前記コントローラは、前記油圧シリンダを駆動して前記作業装置に所定の動作を行わせている間に測定された前記メータアウト圧力を所定の第１下限値から所定の第１上限値までの範囲内に収めるための前記目標操作圧の補正値を算出し、前記補正値に応じて前記目標操作圧を補正する
ことを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、
前記作業装置に前記所定の動作を行わせている間に測定された前記メータアウト圧力の最小値が前記第１下限値を下回る場合は、前記目標操作圧が減少するように前記補正値を算出し、
前記作業装置に前記所定の動作を行わせている間に測定された前記メータアウト圧力の最大値が前記第１上限値を上回る場合は、前記目標操作圧が増加するように前記補正値を算出し、前記目標操作圧を前記補正値に応じて増減させることにより前記目標操作圧を補正する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、
前記作業装置に前記所定の動作を行わせている間に測定された前記メータアウト圧力の平均値を算出し、
前記平均値が所定の第２下限値を下回る場合は、前記目標操作圧が減少するように前記補正値を算出し、
前記平均値が所定の第２上限値を上回る場合は、前記目標操作圧が増加するように前記補正値を算出する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
前記圧力センサは、前記油圧シリンダのメータイン圧力を検出し、
前記コントローラは、前記圧力センサで検出された前記メータイン圧力と前記油圧シリンダの受圧面積比とを乗算することにより、前記メータアウト圧力の測定値を算出する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１に記載の作業機械において、
前記作動油の温度を検出する温度センサを備え、
前記コントローラは、前記温度センサで検出された前記作動油の温度が所定の閾値以上の場合に前記補正値を算出する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１に記載の作業機械において、
前記作業装置は、前記車体に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取り付けられたアームと、前記アームの先端に回動可能に取り付けられたバケットとを有し、
前記油圧シリンダは、前記ブームを駆動するブームシリンダ、または前記アームを駆動するアームシリンダであり、
前記所定の動作は、前記バケットの爪先が地面に対して平行に設定された前記目標面に沿って移動するように前記バケットを引き寄せる水平引き動作である
ことを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項１に記載の作業機械において、
前記作業装置は、前記車体に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取り付けられたアームと、前記アームの先端に回動可能に取り付けられたバケットとを有し、
前記油圧シリンダは、前記ブームを駆動するブームシリンダであり、
前記所定の動作は、前記アームまたは前記バケットを動作させず、前記ブームを上昇させるブーム上げ単独動作である
ことを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項１に記載の作業機械において、
前記作業装置は、前記車体に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取り付けられたアームとを有し、
前記油圧シリンダは、前記ブームを駆動するブームシリンダと前記アームを駆動するアームシリンダとを含み、
前記油圧ポンプは、前記ブームシリンダに優先的に作動油を供給する可変容量型の第１油圧ポンプと、前記アームシリンダに優先的に作動油を供給する可変容量型の第２油圧ポンプとを含み、
前記流量制御弁は、前記第１油圧ポンプから前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、前記第２油圧ポンプから前記アームシリンダに供給される作動油の流量を制御する第２流量制御弁とを含み、
前記電磁弁は、前記第１流量制御弁の操作圧を生成する第１電磁弁と、前記第２流量制御弁の操作圧を生成する第２電磁弁とを含み、
前記コントローラは、
前記所定の動作が前記第１流量制御弁のみを駆動する動作である場合に、前記第１電磁弁の目標操作圧の補正値を算出し、
前記所定の動作が前記第２流量制御弁のみを駆動する動作である場合に、前記第２電磁弁の目標操作圧の補正値を算出する
ことを特徴とする作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシンコントロールが実行可能な作業機械に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル等の作業機械に対して半自動運転、自動運転、遠隔操縦等の要望が高まっており、作業機械の電子制御化が進んでいる。作業機械の電子制御化の手法としては、電磁弁を用いて油圧アクチュエータを制御するものがある。例えば、油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータを制御するための制御弁を、電磁弁により生成されたパイロット圧（操作圧）で操作する方法が知られている。
【０００３】
半自動運転や自動運転において、バケットの爪先を所定の目標面に沿うように動作させる領域制限制御には、複数の油圧アクチュエータを如何なる負荷条件や速度においても、各アクチュエータの目標速度で精度良く制御することが重要となる。ここで、作業機械の電子制御において、作業機械の個体差を考慮し、制御に用いるデータを較正し、掘削精度を向上させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、半自動運転における掘削精度の向上を目的とした発明が開示されている。特許文献１に記載の作業装置は、操作圧と油圧シリンダの動作速度との関係を規定したデータを記憶したコントローラを備えている。コントローラは、操作圧を生成する電磁弁（電磁比例制御弁）に出力している電流の電流値を、段階的に上昇させる。コントローラは油圧シリンダが動作を開始する電流値と、ある予め定められた電流値の電流が電磁弁に出力したときの油圧シリンダの動作速度に基づいて、上記データにおける操作圧と油圧シリンダの動作速度との関係を較正する。なお、油圧シリンダの動作速度は、油圧シリンダの入り口側に流れる作動油の流量であるメータイン流量と、メータイン流量を制御するための制御弁の開口であるメータイン開口を因子としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１５／１３７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のメータイン開口とメータイン流量を因子とする油圧シリンダの動作速度に基づいた操作圧と油圧シリンダの動作速度との関係を規定したデータの較正では、メータアウト開口の絞りによる圧損（ブレーキ圧）が考慮されておらず、所望の動作速度で油圧シリンダを駆動した場合であっても、メータアウト開口のばらつきによって掘削精度が悪化するおそれがある。
【０００７】
具体的には、メータアウト開口の絞りによる圧損が大き過ぎると、ブレーキが利きすぎる状態で油圧シリンダを駆動することになるため、燃費や油圧シリンダの速度応答性の悪化に繋がる。一方、メータアウト開口の絞りによる圧損が小さ過ぎると、ブレーキが利かない状態で油圧シリンダを駆動することになるため、油圧シリンダの動作安定性が失われ、油圧シリンダの波打ちや逸走が発生する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業装置を駆動する油圧シリンダの速度応答性の悪化、および当該油圧シリンダの波打ちや逸走を防ぐことにより、高い精度で作業を行うことが可能な作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に回動可能に取り付けられた作業装置と、前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、前記作業装置を操作するための操作装置と、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、前記流量制御弁の操作圧を生成する電磁弁と、前記操作装置の操作量に基づいて、前記作業装置の動作範囲が目標面及びその上方に制限されるように前記油圧シリンダの目標速度を算出し、前記目標速度に基づいて前記流量制御弁の目標操作圧を算出し、前記目標操作圧に応じて前記電磁弁を制御するコントローラとを備えた作業機械において、前記油圧シリンダのメータアウト圧力を測定するための圧力センサを備え、前記コントローラは、前記油圧シリンダを駆動して前記作業装置に所定の動作を行わせている間に測定された前記メータアウト圧力を所定の第１下限値から所定の第１上限値までの範囲内に収めるための前記目標操作圧の補正値を算出し、前記補正値に応じて前記目標操作圧を補正するものとする。
【００１０】
以上のように構成した本発明によれば、作業装置を駆動する油圧シリンダのメータアウト圧が所定の範囲内に収まるように流量制御弁の目標操作圧が補正することにより、作業装置を駆動する油圧シリンダの速度応答性の悪化、および当該油圧シリンダの波打ちや逸走を防ぐことができるため、高い精度で作業を行うことが可能となる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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