JP2000145720A - 作業機械における油圧制御装置 - Google Patents

作業機械における油圧制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の油圧アクチュエータを備えた油圧ショ
ベル等の作業機械において、複合操作性を向上させる。 【解決手段】 制御部において、操作具の操作量に基づ
いて油圧ポンプの許容流量βを各油圧アクチュエータに
分配するための分配流量γ１〜γ６を演算し、該分配流
量を各油圧アクチュエータに供給すべく電磁比例減圧弁
に制御指令を出力する構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
作業機械における油圧制御装置の技術分野に属するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の作業機械のな
かには、複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アク
チュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、各油圧アク
チュエータへの圧油供給制御をそれぞれ行うべく作動す
る制御バルブと、操作具の操作信号を入力して上記制御
バルブの作動手段に対し制御指令を出力する制御部とを
備えたものがあるが、このような作業機械の油圧制御シ
ステムとして、制御バルブの中立時に油をブリードさせ
ないようにしたクローズドセンターシステムがある。そ
してこの様なクローズドセンターシステムのものにおい
て、従来、各々の制御バルブの開度量（スプール位置）
は、他の操作具の操作状態とは無関係に、対応する操作
具の操作量に応じて制御されるように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記作業機
械において、複数の操作具を複合操作したような場合、
該操作具操作により要求される各油圧アクチュエータの
要求流量の和が、油圧ポンプが供給し得る流量よりも多
くなることがある。この場合、各制御バルブを通過して
油圧アクチュエータに供給される流量は要求流量よりも
少なくなるが、このときの各制御バルブの開度量は、前
述したように対応する操作具の操作量に応じて制御され
るため、油圧ポンプからの供給流量以上の開口度となる
ことがある。このような場合、油圧アクチュエータがバ
キュームぎみとなって適切な動作をしないことがあり、
例えば、作業機械に装着されるフロントアタッチメント
の連動時において円滑動作の妨げとなって、操作性が低
下するという問題があり、ここに本発明が解決しようと
する課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、複数の油圧アクチュエータと、
これら油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ
と、各油圧アクチュエータへの圧油供給制御をそれぞれ
行う制御バルブと、各制御バルブをそれぞれ作動させる
ためのバルブ作動手段とを備えてなる作業機械におい
て、前記各油圧アクチュエータ用の操作具の操作状態を
検出する操作状態検出手段からの信号を入力し、該入力
信号に基づいて対応するバルブ作動手段に制御指令を出
力する制御部を設けるにあたり、該制御部は、操作状態
検出手段からの入力信号に基づいて油圧ポンプの出力流
量を各油圧アクチュエータに分配するための分配流量を
演算し、該分配流量を各油圧アクチュエータに供給すべ
く前記バルブ作動手段に対し制御指令を出力する構成と
するものである。そして、この様にすることにより、制
御バルブは、分配流量を各油圧アクチュエータに供給す
べく作動することになって、複数の油圧アクチュエータ
を複合で作動させる場合に、油圧ポンプの出力流量を各
油圧アクチュエータに適切に分配できると共に、制御バ
ルブの開度量が油圧ポンプからの供給流量よりも大きく
なってしまうことを回避でき、複合操作性が向上する。
このものにおいて、油圧ポンプの出力流量は、現時点に
おける油圧ポンプの最大トルク、エンジン回転数、ポン
プ吐出圧に基づいて演算することができる。また、操作
具の操作状態から求められる各油圧アクチュエータの要
求流量の和が油圧ポンプの出力流量よりも小さい場合に
は、各油圧アクチュエータの要求流量が分配流量となる
ように設定することにより、分配流量が要求流量よりも
大きくなってしまうような不具合を回避できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図面において、１は油圧ショベル
であって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行
体２、該下部走行体２の上方に旋回自在に支持される上
部旋回体３、該上部旋回体３に取付けられるフロントア
タッチメント４等の各部から構成されており、さらに該
フロントアタッチメント４は、基端部が上部旋回体３に
揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に
揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の
先端部に揺動自在に支持されるバケット７等の部材装置
から構成されている等の基本的構成は従来通りである。
【０００６】さらに油圧ショベル１には、左右の走行用
モータ８、９、ブーム５を揺動させるためのブーム用シ
リンダ１０、スティック６を揺動させるためのスティッ
ク用シリンダ１１、バケット７を揺動させるためのバケ
ット用シリンダ１２、図示しないアタッチメントを作動
させるためのアタッチメント用シリンダ１３等の各種油
圧アクチュエータが設けられており、これら油圧アクチ
ュエータの作動は、エンジンの動力で駆動する油圧ポン
プＰからの圧油供給に基づいて行われる構成となってい
る。
【０００７】前記油圧アクチュエータ８〜１３への圧油
供給回路の概略図を図２に示すが、該図２において、１
４〜１９は各油圧アクチュエータ８〜１３への圧油供給
制御をそれぞれ行う左走行用、右走行用、ブーム用、ス
ティック用、バケット用、アタッチメント用の制御バル
ブであって、これら制御バルブ１４〜１９はパイロット
操作式の三位置切換弁で構成されている。そしてこの制
御バルブ１４〜１９は、パイロットポート１４ａ〜１９
ａまたは１４ｂ〜１９ｂにパイロット圧油が供給されて
いない状態では、油圧アクチュエータ８〜１３に圧油を
供給しない中立位置Ｎに位置しているが、パイロットポ
ート１４ａ〜１９ａまたは１４ｂ〜１９ｂにパイロット
圧油が供給されることによりスプールが移動して、対応
する油圧アクチュエータ８〜１３の一方の油室８ａ〜１
３ａに油圧ポンプＰからの圧油を供給する弁路、および
油圧アクチュエータ８〜１３の他方の油室８ｂ〜１３ｂ
からの排出油を油タンクＴに流す弁路が開く圧油供給位
置ＸまたはＹに切換る構成になっている。そして、上記
制御バルブ１４〜１９の弁路の開度量（スプール位置）
は、前記パイロットポート１４ａ〜１９ａまたは１４ｂ
〜１９ｂに供給されるパイロット圧により制御される。
【０００８】また、２０Ａ〜２５Ａ、２０Ｂ〜２５Ｂは
前記制御バルブ１４〜１９のパイロットポート１４ａ〜
１９ａ、１４ｂ〜１９ｂにパイロット圧油をそれぞれ出
力する左走行用、右走行用、ブーム用、スティック用、
バケット用、アタッチメント用の電磁比例減圧弁であっ
て、これら電磁比例減圧弁２０Ａ〜２５Ａ、２０Ｂ〜２
５Ｂの出力圧力は、後述する制御部２６からの指令に基
づいて制御される。尚、図２中、２７は油圧ロック用の
電磁切換弁であって、該電磁切換弁２７は、ロックスイ
ッチ２８が開成している状態では、前記電磁比例減圧弁
２０Ａ〜２５Ａ、２０Ｂ〜２５Ｂへのパイロット供給油
路を閉鎖し、これにより油圧アクチュエータ８〜１３の
作動がロックされるようになっているが、ロックスイッ
チ２８が閉成している状態では上記パイロット供給油路
を開放し、これにより油圧アクチュエータ８〜１３の作
動が許容されるようになっている。
【０００９】さらに、２９〜３４は左走行用、右走行
用、ブーム用、スティック用、バケット用、アタッチメ
ント用の各操作レバー、操作ペダルの操作量をそれぞれ
検出する操作量検出手段であって、角度センサ等から構
成されるものであるが、これら操作量検出手段２９〜３
４から出力される検出信号は、前記制御部２６に入力さ
れるように構成されている。
【００１０】前記制御部２６は、マイクロコンピュータ
等を用いて構成されるものであるが、該制御部２６は、
前記操作量検出手段２９〜３４、油圧ポンプＰの吐出圧
を検出する圧力センサ３５、アクセルダイヤル３６、ロ
ックスイッチ２８等からの信号を入力し、該入力信号に
基づいて前記電磁比例減圧弁２０Ａ〜２５Ａ、２０Ｂ〜
２５Ｂ、油圧ロック電磁切換弁２７に対し制御指令を出
力するように構成されている。ここで、前記アクセルダ
イヤル３６は、エンジン回転数を設定するための操作ダ
イヤルであって、本実施の形態では［１］〜［１０］の
１０段階にセットでき、例えば、アクセルダイヤル３６
を［１］にセットするとエンジン回転数は８５０ｒｐｍ
に設定され、［５］にセットすると１４５０ｒｐｍに設
定され、［１０］にセットすると２２００ｒｐｍに設定
される。
【００１１】次に、前記制御部２６における制御手順に
ついて説明すると、まず、前記操作量検出手段２９〜３
４から入力される操作具の操作量値に基づいて、対応す
る各油圧アクチュエータ８〜１３に要求される作動速度
を算出し、該作動速度を得るのに必要な要求流量α１〜
α６をそれぞれ求める。次いで、各油圧アクチュエータ
８〜１３の要求流量α１〜α６の絶対値の総和を算出
し、このものを、ポンプ要求流量αとする。一方、現時
点で油圧ポンプＰが出せる最大トルク、前記圧力センサ
３５により検出された油圧ポンプＰの吐出圧、アクセル
ダイヤル３６により設定されたエンジン回転数を用い
て、現時点での油圧ポンプＰのポンプ許容流量β（油圧
ポンプＰが出力できる最大流量）を算出する。この場
合、図５の流量算出式に示す如く、油圧ポンプＰの吐出
圧が小さくなるとポンプ流量は大きくなるが、吐出圧が
極端に小さい値になったときのために第一リミッター３
７が設けられていて、油圧ポンプＰが出力できる最大流
量値よりもポンプ許容流量βが大きくならないように制
限されている。次いで、前記ポンプ要求容量αに対する
ポンプ許容流量βの比（β／α）を求め、このものを、
前記各油圧アクチュエータ８〜１３の要求流量α１〜α
６に乗じて、各油圧アクチュエータ８〜１３に分配され
る分配流量γ１〜γ６（γ１〜γ６＝α１〜α６×β／
α）求める。この場合、ポンプ許容流量βがポンプ要求
流量αよりも大きいと、前記比（β／α）が「１」より
も大きくなって、各油圧アクチュエータ８〜１３への分
配流量γ１〜γ６が要求流量α１〜α６よりも大きくな
るという不具合が生じる。これを回避するために、前記
比（β／α）が「１」以上｛（β／α）≧１｝の場合に
は「１」に制限する第二リミッター３８が設けられてお
り、これによりポンプ許容流量βがポンプ要求流量αよ
りも大きい場合には、各油圧アクチュエータ８〜１３の
要求流量α１〜α６が分配流量γ１〜γ６となるように
設定されている。そして制御部２６は、各油圧アクチュ
エータ８〜１３に供給される圧油の流量が前記分配流量
γ１〜γ６となるように制御バルブ１４〜１９の開度量
を制御すべく、電磁比例減圧弁２０Ａ〜２５Ａ、２０Ｂ
〜２５Ｂに対して制御指令を出力する。而して制御バル
ブ１４〜１９の開度量は、油圧ポンプＰの出力流量を各
油圧アクチュエータ８〜１３に分配した分配流量γ１〜
γ６に対応したものとなり、そして該分配流量γ１〜γ
６が各油圧アクチュエータ８〜１３に供給されるように
なっている。
【００１２】叙述の如く構成されたものにおいて、各油
圧アクチュエータ８〜１３の作動は、操作具の操作に基
づいて油圧ポンプＰから圧油供給されることによりなさ
れる。この場合に、油圧アクチュエータ８〜１３の圧油
供給制御を行う制御バルブ１４〜１９の開度量は、油圧
アクチュエータ８〜１３に供給される流量が、油圧ポン
プＰの出力流量を操作具の操作量に対応して分配した分
配流量γ１〜γ６となるように制御される。
【００１３】この結果、フロントアタッチメント４の連
動時において複数の操作具を複合操作するときに、各操
作具が要求する油圧アクチュエータ８〜１３の要求流量
の総和が油圧ポンプＰの出力流量よりも多いような場合
であっても、制御バルブ１４〜１９の開度量は、油圧ポ
ンプＰの出力流量を各操作具の操作量に基づいて分配し
た分配流量γ１〜γ６に対応するものとなり、そして該
分配流量γ１〜γ６が各油圧アクチュエータ８〜１３に
供給されることになって、油圧ポンプＰの出力流量を各
油圧アクチュエータ８〜１３に適切に分配できることに
なる。しかもこの場合、制御バルブ１４〜１９の開度量
は、分配流量γ１〜γ６に対応したものとなっていて、
従来のように制御バルブ１４〜１９の開度量が供給流量
よりも大きくなってしまうことがなく、フロントアタッ
チメント４が円滑に動作することになり、操作性の向上
に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの側面図である。
【図２】油圧アクチュエータへの圧油供給を示す油圧回
路の概略図である。
【図３】制御部の入出力を示すブロック図である。
【図４】ポンプ要求流量の算出手順を示す制御ブロック
図である。
【図５】ポンプ許容流量の算出手順を示す制御ブロック
図である。
【図６】分配流量の算出手順を示す制御ブロック図であ
る。
【符号の説明】
８〜１３ 油圧アクチュエータ １４〜１９ 制御バルブ ２０Ａ〜２５Ａ 電磁比例減圧弁 ２０Ｂ〜２５Ｂ 電磁比例減圧弁 ２６ 制御部 ２９〜３４ 操作量検出手段 ３５ 圧力センサ ３６ アクセルダイヤル Ｐ 油圧ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB01 AB03 AC06 BA01 BB02 CA02 DA03 DA04 DB02 DB05 3H089 AA21 AA60 AA73 BB15 CC11 DA02 DB46 DB48 DB63 EE17 EE31 EE35 FF01 FF05 FF08 FF10 GG02 JJ02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の油圧アクチュエータと、これら油
    圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、各油
    圧アクチュエータへの圧油供給制御をそれぞれ行う制御
    バルブと、各制御バルブをそれぞれ作動させるためのバ
    ルブ作動手段とを備えてなる作業機械において、 前記各油圧アクチュエータ用の操作具の操作状態を検出
    する操作状態検出手段からの信号を入力し、該入力信号
    に基づいて対応するバルブ作動手段に制御指令を出力す
    る制御部を設けるにあたり、 該制御部は、操作状態検出手段からの入力信号に基づい
    て油圧ポンプの出力流量を各油圧アクチュエータに分配
    するための分配流量を演算し、該分配流量を各油圧アク
    チュエータに供給すべく前記バルブ作動手段に対し制御
    指令を出力する構成である作業機械における油圧制御装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、油圧ポンプの出力流
    量は、現時点における油圧ポンプの最大トルク、エンジ
    ン回転数、ポンプ吐出圧に基づいて演算されるものであ
    る作業機械における油圧制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、操作具の操
    作状態から求められる各油圧アクチュエータの要求流量
    の和が油圧ポンプの出力流量よりも小さい場合には、各
    油圧アクチュエータの要求流量が分配流量となるように
    設定されている作業機械における油圧制御装置。
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