JP2007032788A - 走行式作業機械の流体圧制御装置及び走行式作業機械の流体圧制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行式作業機械の流体圧制御装置に関し、簡素な構成で流体圧アクチュエータ及び流体圧モータの操作性を向上させる。
【解決手段】 コントローラ１３は、流体圧アクチュエータ４ａ〜４ｄ及び流体圧モータ８ａ，８ｂの各作動量にそれぞれ対応した目標要求流量を設定し、流体圧アクチュエータ４ａ〜４ｄ及び流体圧モータ８ａ，８ｂの目標要求流量の総和が流体圧ポンプ２ａ，２ｂの最大吐出流量を超えた場合に、上記の各目標要求流量を低減させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行式作業機械に搭載される流体圧アクチュエータを制御するのに用いて好適な流体圧制御装置及び流体圧制御方法に関する。

従来より、油圧シリンダ等をはじめとする流体圧アクチュエータを流体圧回路上に備え、流体圧アクチュエータによりバケットやブーム，スティック，旋回装置といった流体圧装置を作動させる作業機械（油圧ショベル等）が開発されている。このような作業機械においては、油圧ポンプによって加圧された作動油が油圧回路を介して各種油圧装置へ供給されるようになっており、油圧ポンプと油圧装置との間に制御弁が介装されて、油圧装置へ供給される作動油の流量や油圧が適切に制御される。

例えば、特許文献１には、ブームやスティック等を駆動する油圧シリンダ、走行装置や旋回装置を駆動する油圧モータ、各油圧シリンダ，油圧モータ等の各アクチュエータへ作動油を供給するエンジン駆動の二つの油圧ポンプ、及び各アクチュエータへ供給される作動油量を制御する複数のコントロール弁を備えた油圧回路において、各コントロール弁の開度を制御するための電子制御装置（コントローラ）が設けられた構成が記載されている。

この特許文献１に記載された油圧回路には、二つの油圧ポンプの各吐出圧を検出する圧力センサと、コントロール弁及び各アクチュエータ間の油路上における作動油圧（すなわち、負荷圧）を検出する圧力センサとが備えられ、また、運転操作室（キャブ）内には、各アクチュエータの作動量を設定する操作レバーが備えられている。そして、各圧力センサから入力される作動油圧及び操作レバーの操作量に基づいて、各コントロール弁の開度制御を実施し、各アクチュエータを適切に動作させるようになっている。

コントローラによる各コントロール弁の制御について、図６に、従来の典型的な制御構成をブロック図として示す。
各コントロール弁の開度制御を行うコントローラ４０は、差圧演算部４１と、目標流量設定部４２と、開度演算部４３と、制御部４４とを備えて構成される。なお、このコントローラ４０は、複数のコントロール弁の開度を個別に制御できるようになっているが、ここでは一つのコントロール弁の開度制御にかかる制御ブロックを示している。

差圧演算部４１は、コントロール弁の上流側と下流側との作動油圧の差（差圧）ΔＰを演算する演算部であり、油圧ポンプの吐出圧を上流側，アクチュエータの負荷圧を下流側として差圧ΔＰを算出する。ここで算出された差圧ΔＰは、開度演算部４３へ入力される。
目標流量設定部４２は、操作レバーの操作量に基づきアクチュエータへ供給すべき目標値としての作動油流量（目標流量Ｑ）を設定する演算部である。ここで設定された目標流量Ｑも、開度演算部４３へ入力される。

開度演算部４３は、差圧演算部４１で算出された差圧ΔＰ及び目標流量設定部４２で設定された目標流量Ｑに基づいて、コントロール弁の開度（開放すべき開口面積Ａ）に対応する値Ｃｄ・Ａを演算する制御部である。
そして制御部４４は、開度演算部４３で演算された値Ｃｄ・Ａからコントロール弁のステムストロークを設定し、設定されたステムストロークとコントロール弁のステムの位置とが等しくなるように制御を行う。

上述のコントロール弁の開度制御によって、例えば、コントロール弁の上流・下流の差圧が大きいときには開度が絞られてアクチュエータへの作動油の過剰な供給が制限され、一方、差圧が小さいときには開度が開かれてアクチュエータへの作動油の供給が促進される。このように、コントロール弁の開度が適切に調整されて、アクチュエータへ適切な量の作動油を供給できるようになっている。
特開２０００−３０９９５０号公報

上述のような従来の制御構成では、複数の操作レバーが同時に操作された場合、目標流量設定部４２により、それぞれのレバー操作量に応じた目標流量Ｑが設定され、各コントロール弁の開度が制御される。しかし、同時に操作された操作レバーの操作量が大きい場合には、目標流量設定部４２で設定される目標流量Ｑも大きくなるため、それらの合計が、油圧ポンプの供給しうる作動油の最大量Ｑ_maxを超えてしまうことがある。この場合、実際に供給される作動油量に対して、複数のコントロール弁の開度が開放側に制御された状態となり、作動油供給のバランスが崩れやすくなってしまうという課題がある。

また特に、油圧回路上に油圧モータを備えた作業機械の場合には、以下のような課題も発生する。すなわち、油圧モータの制御において、コントロール弁へ供給される作動油量が何らかの原因により急激に減少するようなことが起こると、油圧モータの前後差圧が小さくなり、この前後差圧が所定圧よりも小さくなると油圧モータに併設されたブレーキ弁が働いて油圧モータへの作動油の供給が停止してしまうことがある。この場合、モータ作動が一時的にロックした状態となり、モータ回転の急減速によるショックが発生するおそれがある。なお、ブレーキ弁とは、油圧モータの逆回転を防止するためのカウンタバランス弁であり、例えば、作業機械の走行モータの場合、傾斜面におけるクローラの自重落下を防止するように機能する弁である。

このようなブレーキバルブの閉鎖による油圧モータのロック現象は、油圧モータの前後差圧が回復すれば直ちに解除されるが、モータ回転の急減速によるショックとその後のロック解除時のショックとの発生によって、オペレータへ不快感を与えるとともに操作性を著しく悪化させるおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、流体圧モータを備えた流体圧回路において、簡素な構成で流体圧アクチュエータ及び流体圧モータの操作性を向上させることができるようにした、走行式作業機械の流体圧制御装置及び走行式作業機械の流体圧制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の走行式作業機械の流体圧制御装置（請求項１）は、流体圧駆動式の作業機器および走行装置を搭載の走行式作業装置において、流体圧回路の作動流体としての圧力流体を吐出する流体圧ポンプと、該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該作業機器を作動させる流体圧アクチュエータと、該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該走行装置を作動させる流体圧モータと、上記の流体圧アクチュエータおよび流体圧モータの作動量をそれぞれ設定する操作装置と、該流体圧ポンプから該流体圧アクチュエータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧アクチュエータへの該圧力流体の供給流量を調節する第１制御弁と、該流体圧ポンプから該流体圧モータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧モータへの該圧力流体の供給流量を調節する第２制御弁と、該流体圧モータと該第２制御弁との間の圧力流体供給通路上に設けられ、該流体圧モータの入出口圧力差が所定値以下になると該流体圧モータへの該圧力流体の供給を停止しうるカウンタバランス弁と、該操作装置によって設定された上記の流体圧アクチュエータの作動量および流体圧モータの作動量に基づいて、上記の第１制御弁および第２制御弁の開度をそれぞれ制御するコントローラとを備え、該コントローラが、上記の流体圧アクチュエータの作動量および流体圧モータの作動量にそれぞれ対応した目標要求流量を設定する目標要求流量設定部と、上記の流体圧アクチュエータの目標要求流量と流体圧モータの目標要求流量との和が該流体圧ポンプの最大吐出流量を超えた場合に、上記の各目標要求流量を低減させる目標要求流量調整部とを有することを特徴としている。

なお、ここでいう流体圧回路とは、所定の圧力変化に対して略体積を変化させない流体を作動流体とする回路一般を指しており、例えば、流体圧ポンプとして、油圧ポンプや水圧ポンプ等の液圧ポンプを備えたものを含む。また、流体圧アクチュエータとしては、液圧モータや液圧シリンダ等を含む。
また、該目標要求流量調整部は、上記の流体圧モータの目標要求流量を低減させる際に、上記の流体圧モータの目標要求流量を漸減させるリミッタを有することが好ましい（請求項２）。

また、該コントローラは、該流体圧ポンプの最大吐出量を、該操作装置により設定される該流体圧アクチュエータの要求作動量と該操作装置により設定される該流体圧モータの要求作動量とに分配するように、該第１制御弁及び該第２制御弁の開度をそれぞれ制御することが好ましい（請求項３）。
本発明の走行式作業機械の流体圧制御装置（請求項４）は、流体圧駆動式の作業機器および走行装置を搭載の走行式作業装置において、流体圧回路の作動流体としての圧力流体を吐出する第１流体圧ポンプおよび第２流体圧ポンプと、上記の第１流体圧ポンプ又は第２流体圧ポンプから吐出される圧力流体により駆動され該作業機器を作動させる流体圧アクチュエータと、該第１流体圧ポンプ又は第２流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該走行装置を作動させる流体圧モータと、該第１流体圧ポンプから吐出される作動流体を上記の流体圧アクチュエータまたは流体圧モータへ供給する第１流体圧回路と、該第２流体圧ポンプから吐出される圧力流体を上記の流体圧アクチュエータまたは流体圧モータへ供給する第２流体圧回路と、該第１流体圧回路と該第２流体圧回路とを連結する連結流体路と、上記の流体圧アクチュエータおよび流体圧モータの作動量をそれぞれ設定する操作装置と、上記の第１流体圧回路または第２流体圧回路上に介装され、該流体圧アクチュエータへの該圧力流体の供給流量を調節する第１制御弁と、上記の第１流体圧回路または第２流体圧回路上に介装され、該流体圧モータへの該圧力流体の供給流量を調節する第２制御弁と、該流体圧モータと該第２制御弁との間の流体圧回路上に設けられ、該流体圧モータの入出口圧力差が所定値以下になると該流体圧モータへの該圧力流体の供給を停止しうるカウンタバランス弁と、該操作装置によって設定された上記の流体圧アクチュエータの作動量および流体圧モータの作動量に基づいて、上記の第１制御弁および第２制御弁の開度をそれぞれ制御するコントローラとを備え、該コントローラが、上記の流体圧アクチュエータの作動量および流体圧モータの作動量にそれぞれ対応した目標要求流量を設定する目標要求流量設定部と、上記の流体圧アクチュエータの目標要求流量と流体圧モータの目標要求流量との和が上記の第１流体圧ポンプおよび第２流体圧ポンプの最大吐出流量和を超えた場合に、上記の各目標要求流量を低減させる目標要求流量調整部とを有することを特徴としている。

本発明の走行式作業機械の流体圧制御方法（請求項５）は、流体圧駆動式の作業機器及び走行装置を搭載の走行式作業装置において、作動流体としての圧力流体を吐出する流体圧ポンプと、該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該作業機器を作動させる流体圧アクチュエータと、該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該走行装置を作動させる流体圧モータと、上記の流体圧アクチュエータ及び流体圧モータの作動量をそれぞれ設定する操作装置と、該流体圧ポンプから該流体圧アクチュエータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧アクチュエータへの該圧力流体の供給流量を調節する第１制御弁と、該流体圧ポンプから該流体圧モータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧モータへの該圧力流体の供給流量を調節する第２制御弁と、該流体圧モータと該第２制御弁との間の圧力流体供給通路上に設けられ、該流体圧モータの入出口圧力差が所定値以下になると該流体圧モータへの該圧力流体の供給を停止しうるカウンタバランス弁と、を備えた流体圧回路の流体圧制御方法であって、上記の流体圧アクチュエータの作動量及び流体圧モータの作動量にそれぞれ対応した目標要求流量を設定し、上記の流体圧アクチュエータの目標要求流量と流体圧モータの目標要求流量との和が該流体圧ポンプの最大吐出流量を超えた場合に、上記の各目標要求流量を低減させ、その後、上記の各目標要求流量に基づいて上記の第１制御弁及び第２制御弁の開度をそれぞれ制御することを特徴としている。

本発明の走行式作業機械の流体圧制御装置及び走行式作業機械の流体圧制御方法（請求項１，４及び５）によれば、コントローラが目標要求流量調整部を有しているため、作動流体の供給バランスを保ちやすくすることができる。また、油圧モータの前後差圧の低下を抑制でき、モータ回転の急停止を防止できる。これにより、流体圧アクチュエータの操作性を向上させることができる。

本発明の走行式作業機械の流体圧制御装置（請求項２）によれば、流体圧モータの目標要求流量を漸減させるリミッタを備えているため、操作レバーの急操作時においても目標要求流量を緩やかに変化させることができ、作動油供給を安定化させることができる。
本発明の走行式作業機械の流体圧制御装置（請求項３）によれば、流体圧ポンプの最大吐出量を超えて目標要求流量が設定されることがなくなり、作動流体の供給バランスを略一定に保つことができる。

以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施形態としての流体圧制御装置を示すものであり、図１は本装置が適用された油圧回路の油圧回路図、図２は本装置のコントロール弁の開度制御にかかる制御ブロック図、図３は本装置における制御作用を説明するためのグラフであり（ａ）はブームレバーの操作量を示すグラフ、（ｂ）はブームの実要求流量を示すグラフ、（ｃ）はクローラの実要求流量を示すグラフ、（ｄ）はフローレシオを示すグラフ、図４は図１に示す油圧回路におけるリリーフ圧とレバー操作量との関係を示すグラフ、図５は本装置が適用された走行式作業機械の全体構成を示す斜視図である。

［全体構成］
本油圧制御装置（流体圧制御装置）は、図５に示すような油圧ショベル３０に適用されている。この油圧ショベル３０は、上部旋回体３２と下部走行体３１と作業用装置３６とを備えるとともに、作業用装置３６としてブーム３３，スティック（アーム）３４，バケット３５を備えて構成されている。下部走行体３１には無限軌道からなるクローラ装置が左右一対設けられており、その上部に上部旋回体３２が水平方向へ旋回可能に載置されている。

ブーム３３は上部旋回体３２に対して上下方向へ回動可能に枢着され、ブーム３３の先端には同じく鉛直面内に回動可能にアーム３４が連結され、さらにアーム３４の先端には鉛直方向へ回動可能にバケット３５が連結されている。
また、上部旋回体３２とブーム３３との間には、ブーム３３を上下方向へ揺動駆動するための２本のブームシリンダ４ｂが設けられるとともに、ブーム３３とスティック３４との間には、スティック３４をブーム３３に対して揺動駆動するためのスティックシリンダ４ｃが設けられ、さらに、スティック３４とバケット３５との間には、バケット３５をスティック３４の先端で揺動駆動するためのバケットシリンダ４ｄが設けられている。本油圧制御装置は、これらの作業用装置３６等を駆動する油圧回路であって、図１に示す油圧回路に適用されている。

［回路構成］
この油圧回路は２ポンプ合流式の油圧回路であって、作業機械３０の駆動源であるエンジン１の動力で駆動する可変容量型の２台の油圧ポンプ（流体圧ポンプ）２ａ，２ｂを備えている。これらの油圧ポンプ２ａ，２ｂから吐出される作動油は、コントロール弁（制御弁）６ａ〜６ｇを介してアタッチメント用シリンダ４ａ，ブームシリンダ４ｂ，スティックシリンダ４ｃ及びバケットシリンダ４ｄの各油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ）と、旋回油圧モータ８ｃ，右クローラ油圧モータ８ａ及び左クローラ油圧モータ８ｂの各油圧モータ（流体圧モータ）へ供給されるようになっている。

旋回油圧モータ８ｃは、作業機械３０の上部旋回体３２を下部走行体３１に対して旋回運動させるためのモータである。また、右クローラ油圧モータ８ａ及び左クローラ油圧モータ８ｂは、それぞれ、下部走行体３１の左右のクローラ装置を駆動するモータである。
右クローラ油圧モータ８ａとそのコントロール弁６ｆとの間、及び、左クローラ油圧モータ８ｂとそのコントロール弁６ｇとの間には、それぞれ、ブレーキバルブ７ａ，７ｂが介装されている。ブレーキバルブ７ａ，７ｂは、傾斜面におけるクローラの自重落下を防止するためのカウンタバランス弁であり、クローラ油圧モータ８ａ，８ｂの前後差圧が所定圧よりも小さくなると弁を閉鎖してクローラ油圧モータ８ａ，８ｂへの作動油の供給を停止し、クローラの移動を拘束（ロック）するようになっている。

油圧シリンダについて、例えば、ブームシリンダ４ｂが伸張方向へ作動すると、ブーム３３が上方向へ移動し（ブーム上げ）ブームシリンダ４ｂが縮小方向へ作動すると、ブーム３３が下方向へ移動する（ブーム下げ）。同様に、スティックシリンダ４ｃの伸縮動作は、スティック３４の揺動運動（スティックイン，スティックアウト）に対応し、バケットシリンダ４ｄの伸縮動作は、バケットの揺動運動（バケットクローズ，バケットオープン）に対応する。なお、作業機械３０のブーム３３には、実際にはブームシリンダ４ｂが二本設けられているが、ここでは省略して一方のみを図示している。

各油圧シリンダ４ａ〜４ｄ及び各油圧モータ８ａ〜８ｃの作動量は、各々に対応して設けられる各操作レバー（操作装置）の操作量に応じて設定される。例えば、右クローラ走行操作レバー９ａは、右クローラ油圧モータ８ａの作動量を設定するための操作レバーである。同様に、左クローラ走行操作レバー９ｂ，ブーム操作レバー９ｃ及びスティック操作レバー９ｄは、それぞれ、左クローラ油圧モータ８ｂ，ブームシリンダ４ｂ及びスティックシリンダ４ｃの作動量を設定する。

図１に示すように、各操作レバー９ａ〜９ｄには、各々の操作量Ａ₁〜Ａ₄を検出すレバーセンサ１０ａ〜１０ｄが併設されており、ここで検出された操作量Ａ₁〜Ａ₄は、後述するコントローラ１３へ入力されるようになっている。なお、ここでは図示及び説明を省略しているが、本装置にはアタッチメント用の操作レバーやバケット用の操作レバー等も備えられている。

二つの油圧ポンプのうち、一方の油圧ポンプ（第１流体圧ポンプ）２ａは、主にスティック及びアタッチメント用の油圧シリンダ４ａ，４ｃと右クローラ油圧モータ８ａへ作動油を供給する。また、他方の油圧ポンプ（第２流体圧ポンプ）２ｂは、主にブーム及びバケット用の油圧シリンダ４ｂ，４ｄと左クローラ油圧モータ８ｂと旋回油圧モータ８ｃへ作動油を供給する。なお、ここでは、油圧ポンプ２ａから吐出される作動油が主に流通するＡ回路（第１流体圧回路）３ａと、油圧ポンプ２ｂから吐出される作動油が主に流通するＢ回路（第２流体圧回路）３ｂとが、互いに作動油を流通させうるように、連結通路１４を介して接続されている。このように、Ａ回路３ａとＢ回路３ｂとを接続することによって、各々の回路に供給される作動油に余剰が生じたときに互いに補完して、効率よく作動油を各種油圧装置へ供給できるようになっている。

２台の油圧ポンプ２ａ，２ｂから各コントロール弁６ａ〜６ｇへの作動油供給通路上には、直進切換弁１５が設けられている。この直進切換弁１５は、油圧ポンプ２ａ，２ｂから吐出された作動油の流通方向を切り換えるための切換弁である。
直進切換弁１５は、右クローラ油圧モータ８ａへ供給される作動油と、左クローラ油圧モータ８ｂへ供給される作動油とが、２台の油圧ポンプ２ａ，２ｂから個々に供給されるようにするか、それとも、同一の油圧ポンプから供給されるようにするかを切り換える。つまり、クローラの駆動にはクローラ油圧モータが多量の作動油を必要とし、油圧ポンプ２ａ，２ｂへ与える負荷が大きくなりやすいため、通常のクローラ駆動時には左右各々のクローラ油圧モータ８ａ，８ｂに対して個別に油圧ポンプ２ａ，２ｂをあてがう油圧回路を形成して、油圧ポンプ２ａ，２ｂへ与えられる負荷を分散し、一方、クローラの直進性が必要とされる場面では、左右各々のクローラ油圧モータ８ａ，８ｂに対して単一の油圧ポンプ（二つの油圧ポンプのうち、何れか一方の油圧ポンプ）をあてがう油圧回路を形成して左右均等なクローラ駆動力が生成できるようになっている。

例えば、直進切換弁１５の制御スプールが、図１に示される位置にある場合、右クローラ油圧モータ８ａには主に油圧ポンプ２ａからの作動油が供給されるとともに、左クローラ油圧モータ８ｂには主に油圧ポンプ２ｂからの作動油が供給される。また、直進切換弁１５の制御スプール位置が切り換えられると、主に油圧ポンプ２ａからの作動油が右クローラ油圧モータ８ａ，左クローラ油圧モータ８ｂの双方へ供給されるようになっている。

電磁リリーフ弁５ａ，５ｂは、Ａ回路３ａ，Ｂ回路３ｂのそれぞれの回路を流通する作動油圧の上限値を制限するリリーフ弁であり、入力された電気信号に基づいて、各回路のリリーフ圧を変化させる。ここでは、操作レバーの操作量に応じて、図４に示す対応関係に基づいてリリーフ圧が設定される。例えば、Ａ回路３ａの電磁リリーフ弁５ａはスティック操作レバー９ｄやアタッチメント用操作レバーの操作量を参照してリリーフ圧を設定し、Ｂ回路３ｂの電磁リリーフ弁５ｂはブーム操作レバー９ｃやバケット用操作レバーの操作量を参照してリリーフ圧を設定する。

なお、リリーフ弁１６は、本油圧回路全体の作動油圧の上限値を制限するリリーフ弁である。このリリーフ弁１６は、作動油圧が電磁リリーフ弁５ａ，５ｂで設定されるリリーフ圧よりも大きい所定圧を超えたときに、作動油をリリーフさせる安全弁として機能している。
コントロール弁６ａ〜６ｇは、各油圧シリンダ４ａ〜４ｄ及び各油圧モータ８ａ〜８ｃに対応して設けられており、ここでは図１に示すように、ステム（流量制御スプール）の位置を３つの位置に連続的に切り替え可能なスプール弁として構成されている。これらのコントロール弁６ａ〜６ｇは、コントローラ１３によってその開度を制御される。なお、ここで示されているコントロール弁６ａ〜６ｇは、各油圧シリンダ４ａ〜４ｄ及び各油圧モータ８ａ〜８ｃへ供給する作動油量を制御するための弁として挙げられた一例である。

ポンプ油圧センサ１１ａ，１１ｂは、油圧ポンプ２ａ，２ｂから吐出される作動油の吐出圧を検出するセンサである。ここで検出された油圧ポンプ２ａの吐出圧Ｐ₁及び油圧ポンプ２ｂの吐出圧Ｐ₂は、コントローラ１３へ入力されるようになっている。
また、各コントロール弁６ａ〜６ｄとそれらに対応する油圧シリンダ４ａ〜４ｄとの間の油路上にも、作動油圧を検出する油圧センサが介装されている。これらの油圧センサは、各油圧シリンダ４ａ〜４ｄへ働く負荷圧力を検出するセンサとして機能する。なお、図１には、スティック３４の負荷圧力を検出する油圧センサ１２ａ及びブーム３３の負荷圧力を検出する油圧センサ１２ｂが図示されているが、バケット３５やアタッチメントの負荷圧力についても、図示しない油圧センサによって検出されるようになっている。

例えば、油圧センサ１２ａは、スティック油圧シリンダ４ｃへ働く負荷圧力Ｐ_aを検出し、それをコントローラ１３へ入力する。同様に、油圧センサ１２ｂは、ブーム油圧シリンダ４ｂの負荷圧力Ｐ_bを検出し、それをコントローラ１３へ入力する。なお、ここでは図示を省略しているが、アタッチメント油圧シリンダ４ａやバケット油圧シリンダ４ｄに働く負荷圧力についても、同様の油圧センサによって検出され、コントローラ１３へ入力されるようになっている。

［制御構成］
図２に、コントローラ１３の制御ブロック図を示す。なお、このコントローラ１３は、複数のコントロール弁の開度を個別に制御できるようになっているが、ここでは一つのコントロール弁の開度制御にかかる制御ブロックを示している。
コントローラ１３は、制御ブロックとして、差圧演算部２１，要求流量設定部２２，乗算部２３，フローレシオ演算部２４，レートリミッタ部２５，開度演算部２６及び制御部２７を備えて構成される。

差圧演算部２１は、コントロール弁の上流側と下流側との作動油圧の差（差圧）ΔＰを演算する演算部であり、ポンプ油圧センサ１１ａ，１１ｂで検出された油圧ポンプ２ａ，２ｂの吐出圧を上流側，油圧センサ１２ａ，１２ｂ等で検出されたアクチュエータの負荷圧を下流側として差圧ΔＰを算出する。ここで算出された差圧ΔＰは、開度演算部２６へ入力される。例えば、ブームのコントロール弁６ｂの制御では、ポンプ油圧センサ１１ｂで検出された吐出圧Ｐ₂を上流側、油圧センサ１２ｂで検出された負荷圧力Ｐ_bを下流側の圧力として差圧ΔＰがΔＰ＝Ｐ₂−Ｐ_bとして算出される。

要求流量設定部２２は、レバーセンサ１０ａ〜１０ｄ等で検出されたレバー操作量Ａ₁〜Ａ₄に基づいて、油圧シリンダ４ａ〜４ｄ，油圧モータ８ａ〜８ｃへ供給すべき目標値としての作動油の要求流量Ｑを設定する。例えば、右クローラ走行操作とブーム操作とが同時に行われたときには、右クローラ操作レバー９ａの操作量Ａ₁に基づいて右クローラ油圧モータ８ａへ供給すべき作動油の要求流量Ｑを設定するとともに、ブーム操作レバー９ｃの操作量Ａ₃に基づいてブーム油圧シリンダ４ｂへ供給すべき作動油の要求流量Ｑを設定する。このように、各操作レバー９ａ〜９ｄの操作量に対応して、各油圧シリンダ４ａ〜４ｄ，各油圧モータ８ａ〜８ｃの要求流量Ｑが個別に設定されるようになっている。

なお、本実施形態では、図２中に示すように、レバー操作量の増大に応じて要求流量Ｑが増大するように設定され、また、レバー操作量が所定量を超えると、それ以上要求流量Ｑが増加しないようにその上限値が制限されている。
フローレシオ演算部２４は、要求流量設定部２２で設定された油圧シリンダ，油圧モータの各要求流量Ｑに基づいて、以下の式１に従って演算を行うようになっている。

ここで、ポンプ有効流量Ｑ_maxとは、２台の油圧ポンプ２ａ，２ｂが吐出しうる最大吐出流量の和のことであり、油圧ポンプ２ａ，２ｂの特性として予め設定された値である。また、全要求流量とは、油圧回路におけるすべてのアクチュエータの要求流量Ｑの和のことである。つまり、一つの操作レバーのみが操作されたような単動操作時には、そのレバー操作にかかる要求流量Ｑのことをいい、また、複数の操作レバーが同時に操作された連動操作時には、各レバー操作にかかる要求流量Ｑの和のことをいう。

なお、本実施形態では、全要求流量がポンプ有効流量Ｑ_maxを越えた場合には上記の式を用いてフローレシオを演算するが、全要求流量がポンプ有効流量Ｑ_maxを越えていない場合には、フローレシオを１に設定するようになっている。これにより、フローレシオ演算部２４で演算されるフローレシオは、０よりも大きく１以下の範囲に設定されるようになっている。ここで演算されたフローレシオは、レートリミッタ部２５へ入力される。

レートリミッタ部２５は、フローレシオ演算部２４で演算されたフローレシオの時間変化を緩慢にするフィルタとしての機能を備えている。ここでフィルタ処理が施されたフローレシオは、乗算部２３へ入力される。
乗算部２３は、レートリミッタ部２５を介して入力されるフローレシオと、要求流量設定部２２で設定された要求流量Ｑとの積をとり、実要求流量Ｑ′として開度演算部２６へ入力するようになっている〔Ｑ′＝（フローレシオ）×Ｑ〕。

これにより、図１に破線で示すように、フローレシオ演算部２４，レートリミッタ部２５及び乗算部２６は、流体圧アクチュエータの目標要求流量と流体圧モータの目標要求流量との和が流体圧ポンプの最大吐出流量を超えた場合に、各目標要求流量を低減させる目標要求流量調整部２８として機能していることになる。また、レートリミッタ部２５の働きにより、乗算部２３で算出される実要求流量Ｑ′は、目標要求流量Ｑに対して漸減することになる。

つまり、要求流量設定部２２で各油圧装置のアクチュエータや油圧モータに対して設定された要求流量Ｑの合計がポンプ有効流量Ｑ_maxを越えた場合、目標要求流量調整部２８が各要求流量の比率を保持したまま各要求流量Ｑを減少させて、それらの合計がポンプ有効流量Ｑ_maxと等しくなるように演算していることになる。
開度演算部２６は、差圧演算部２１で演算された差圧ΔＰと、乗算部２３から入力された実要求流量Ｑ′とに基づき、コントロール弁６ａ〜６ｇの開度（開放すべき開口面積Ａ）に対応する値Ｃｄ・Ａを、以下の式２に従って演算する。

（ただし、Ｃｄ：流量係数，Ａ：開口面積，ρ：作動油密度）
なお、上記の開度演算部２６における値Ｃｄ・Ａの演算は、任意の値Ｃｄ・Ａにおける圧力差ΔＰと流量Ｑとの関係を予め実測してグラフ化したマップを用いる方法としてもよい。つまりこの場合、値Ｃｄ・Ａの取り得るパターンを予め複数想定しておき、それに対応する圧力差ΔＰと流量Ｑとの関係を予め実測してマップとして記憶させておくことになる。

そして、制御部２７は、開度演算部１５で演算された値Ｃｄ・Ａから、図２に示すような対応マップに基づいて、目標開度、すなわち、コントロール弁６ａ〜６ｇのステムストロークを設定し、設定されたステムストロークとコントロール弁６ａ〜６ｇのステムの位置とが等しくなるように、制御信号Ｖ₁〜Ｖ₇を出力する。これにより、各コントロール弁６ａ〜６ｇの開度を制御するようになっている。なお、このコントローラ１３は、各コントロール弁６ａ〜６ｇの開度を個別に制御するようになっている。

［作用］
以上のような構成により、本実施形態における流体圧制御装置によれば以下のように作用する。
まず、図３（ｃ）に示すように、オペレータによって例えば右クローラ走行操作レバー９ａが操作されると、その操作量に対応する要求流量ＱがＱ_aに設定されて右クローラ油圧モータ８ａが作動する。このとき、フローレシオ演算部２４で演算されるフローレシオは、全要求流量がポンプ有効流量Ｑ_maxを越えていないため、１に設定されている。

このような右クローラ走行操作レバー９ａの操作が継続されたまま、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ₁にオペレータによってブーム操作レバー９ｃが操作されると、右クローラとブームとが連動状態となる。そして、要求流量設定部２２において、ブーム操作レバー９ｃの操作量に対応する要求流量Ｑ_b〔図３（ｂ）において一点鎖線で示す〕が設定される。

ここで、フローレシオ演算部２４において、右クローラ油圧モータの要求流量Ｑ_aとブーム油圧シリンダ４ｂの要求流量Ｑ_bとの和が、２台の油圧ポンプ２ａ，２ｂが吐出しうる最大吐出流量の和Ｑ_maxを超えている場合には、上記の式１に倣って、フローレシオが以下の式３のように演算される。
フローレシオ（Flow Ratio）＝Ｑ_max／（Ｑ_a＋Ｑ_b） ・・・（式３）
また、フローレシオ演算部２４で演算されたフローレシオはレートリミッタ部２５へ入力される。レートリミッタ部２５において、図３（ｄ）に示すように、フローレシオの時間変化が緩慢となるようにフローレシオにフィルタ処理が施される。すなわち、レートリミッタ部２５は、時刻ｔ₁にフローレシオ演算部２４においてフローレシオの値が１からＱ_max／（Ｑ_a＋Ｑ_b）へ変化したときに、その変化量をなだらかに減少させるよう作用する。

このようにして、フローレシオ演算部２４で演算されたフローレシオは、レートリミッタ部２５を介してその時間変化を緩慢にされたあと、乗算部２３へ出力される。そして、乗算部２３において、右クローラ油圧モータの要求流量Ｑ_aとブーム油圧シリンダ４ｂの要求流量Ｑ_bとの各々に対してフローレシオが乗算されて、右クローラ油圧モータ８ａの実要求流量Ｑ_c，ブーム油圧シリンダ４ｂの実要求流量Ｑ_dが演算され、これらの実要求流量に基づいてコントロール弁６ｂ，６ｆの開度制御が実施される。なお、ここで演算される実要求流量Ｑ_c，Ｑ_dは、以下の式４，式５に従って演算される。

実要求流量Ｑ_c＝Ｑ_a×フローレシオ（Flow Ratio） ・・・（式４）
実要求流量Ｑ_d＝Ｑ_b×フローレシオ（Flow Ratio） ・・・（式５）
このため、図３（ｂ）に示すように、ブーム油圧シリンダ４ｂの実要求流量Ｑ′は、時刻ｔ₁において急変することなく穏やかに０からＱ_dへ変化するように設定され、一方、右クローラ油圧モータ８ａの実要求流量Ｑ′は、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ₁において急変することなく穏やかにＱ_aからＱ_cへ変化するように設定される。

［効果］
上述のように、本油圧制御装置によれば、時刻ｔ₁において、ブーム油圧シリンダ４ｂの実要求流量Ｑ′及び右クローラ油圧モータ８ａの実要求流量Ｑ′が急変することなく穏やかに変化するため、急激にブーム側へ作動油が供給されることがなくなり、クローラ油圧モータ８ａのコントロール弁６ｆにおける作動油量の急激な減少を防止することができる。つまり、油圧モータのロック現象を防止することができる。

また、上記の制御において、右クローラ油圧モータ８ａの実要求流量Ｑ_cとブーム油圧シリンダ４ｂの実要求流量Ｑ_dとの和Ｑ_c＋Ｑ_dは、上記の式３〜式５より、ポンプ有効流量Ｑ_maxと等しくなる。したがって、これらの実要求流量Ｑ_c，Ｑ_dに基づくコントロール弁の開度制御によって供給される作動油量が、コントローラ１３が想定した作動油量よりも少なくなることがない。

また、右クローラ油圧モータ８ａの実要求流量Ｑ_cとブーム油圧シリンダ４ｂの実要求流量Ｑ_dとの比率は、右クローラ油圧モータ８ａの要求流量Ｑ_aとブーム油圧シリンダ４ｂの要求流量Ｑ_bとの比率に等しくなっている（Ｑ_a：Ｑ_b＝Ｑ_c：Ｑ_d）。
つまり、コントローラ１３は、油圧ポンプの最大吐出量Ｑ_maxを、ブーム油圧シリンダ４ｂの要求流量Ｑ_aと右クローラ油圧モータ８ａの要求流量Ｑ_bとに分配し、それぞれの実目標流量をＱ_c，Ｑ_dに設定して、該第１制御弁及び該第２制御弁の開度をそれぞれ制御することになる。したがって、作動油供給の分配バランスを保つことができる。

なお、時刻ｔ₂において、オペレータによってブーム操作レバー９ｃが操作されなくなり、右クローラの単動状態となった場合には、フローレシオ演算部２４において演算されるフローレシオの値がＱ_max／（Ｑ_a＋Ｑ_b）から１へ変化するが、レートリミッタ部２５を介してその時間変化が緩慢にされるため、図３（ｄ）に示すように、フローレシオはなだらかに増加することになる。

このため、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、ブーム油圧シリンダ４ｂの実要求流量Ｑ′は時刻ｔ₂において急変することがなく、穏やかにＱ_dから０へ変化するように設定され、一方、右クローラ油圧モータ８ａの実要求流量Ｑ′についても、穏やかにＱ_cからＱ_aへ変化するように設定される。したがって、安定した作動油量供給を行うことができる。
このように、作動油供給の分配バランスを保ちながら、クローラとブーム連動時におけるクローラ油圧モータ８ａの前後差圧の減少を防止することができ、ブレーキバルブ７ａの閉鎖によるクローラのロック現象を防止することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、コントローラ１３において、目標要求流量Ｑに対しフローレシオ〔０＜（フローレシオ）≦１〕を乗算することによって、目標要求流量Ｑよりも小さい値の実要求流量Ｑ′を算出するようになっている。しかし、油圧モータ８ａ，８ｂのロック現象を防止するうえでは、少なくとも、油圧アクチュエータ及び油圧モータの各目標要求流量Ｑの和が油圧ポンプ２ａ，２ｂの最大吐出流量Ｑ_maxを超えたときに、各目標要求流量Ｑを低減させることができればよい。例えば、各目標要求流量Ｑを予め設定された所定量分減少させる制御を行うような構成でも、油圧モータ８ａ，８ｂにおける前後差圧の低下を抑制することができ、モータ回転の急減速ショックの発生を防止できる。

また、上述の実施形態では、コントロール弁６ａ〜６ｇが、ステムの位置を３つの位置に連続的に切り替え可能なスプール弁として構成されているが、このような弁に限定されるものではなく、各油圧シリンダ４ａ〜４ｄ及び各油圧モータ８ａ〜８ｃへ供給する作動油量を制御するための弁であれば、弁の形式は問われない。
また、上述の実施形態では、２台の油圧ポンプが備えられた２ポンプ合流式油圧回路において本発明にかかる流体圧制御装置を適用した例を示したが、１台又は３台以上の油圧ポンプによって作動油が供給される各々の油圧回路を合流させた任意の数のポンプを備えた油圧回路の油圧制御に適用することもできる。

また、上述の実施形態では、作動油量を制御することによって油圧の大きさをコントロールする油圧制御装置に本発明を適用したものとなっているが、作動油以外の各種流体の圧力の大きさをコントロールする制御装置に適用可能である。

本発明の一実施形態としての流体圧制御装置が適用された油圧回路の油圧回路図である。 本装置のコントロール弁の開度制御にかかる制御ブロック図である。 本装置における制御作用を説明するためのグラフであり（ａ）はブームレバーの操作量を示すグラフ、（ｂ）はブームの実要求流量を示すグラフ、（ｃ）はクローラの実要求流量を示すグラフ、（ｄ）はフローレシオを示すグラフである。 図１に示す油圧回路におけるリリーフ圧とレバー操作量との関係を示すグラフである。 本装置が適用された走行式作業機械の全体構成を示す斜視図である。 従来の油圧制御装置のコントロール弁の開度制御にかかる制御ブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
２ａ 油圧ポンプ（流体圧ポンプの一つ，第１流体圧ポンプ）
２ｂ 油圧ポンプ（流体圧ポンプの一つ，第２流体圧ポンプ）
３ａ Ａ回路（流体圧回路の一つ，第１流体圧回路）
３ｂ Ｂ回路（流体圧回路の一つ，第２流体圧回路）
４ａ〜４ｄ 油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ）
５ａ，５ｂ 電磁リリーフ弁
６ａ〜６ｄ コントロール弁（第１制御弁）
６ｅ〜６ｇ コントロール弁（第２制御弁）
７ａ，７ｂ ブレーキ弁（カウンタバランス弁）
８ａ 右クローラ油圧モータ（流体圧モータの一つ）
８ｂ 左クローラ油圧モータ（流体圧モータの一つ）
８ｃ 旋回油圧モータ（流体圧モータの一つ）
９ａ〜９ｄ 操作レバー（操作装置）
１０ａ〜１０ｄ レバーセンサ
１１ａ，１１ｂ ポンプ油圧センサ
１２ａ〜１２ｄ 油圧センサ
１３ コントローラ
１４ 連結通路
１５ 直進切換弁
１６ リリーフ弁
２１ 差圧演算部
２２ 要求流量設定部
２３ 乗算部
２４ フローレシオ演算部
２５ レートリミッタ部
２６ 開度演算部
２７ 制御部
２８ 目標要求流量調整部
３０ 作業機械
３１ 下部走行体
３２ 上部旋回体
３３ ブーム
３４ スティック
３５ バケット
３６ 作業用装置

Claims (5)

1. 流体圧駆動式の作業機器及び走行装置を搭載の走行式作業装置において、
   流体圧回路の作動流体としての圧力流体を吐出する流体圧ポンプと、
   該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該作業機器を作動させる流体圧アクチュエータと、
   該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該走行装置を作動させる流体圧モータと、
   上記の流体圧アクチュエータ及び流体圧モータの作動量をそれぞれ設定する操作装置と、
   該流体圧ポンプから該流体圧アクチュエータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧アクチュエータへの該圧力流体の供給流量を調節する第１制御弁と、
   該流体圧ポンプから該流体圧モータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧モータへの該圧力流体の供給流量を調節する第２制御弁と、
   該流体圧モータと該第２制御弁との間の圧力流体供給通路上に設けられ、該流体圧モータの入出口圧力差が所定値以下になると該流体圧モータへの該圧力流体の供給を停止しうるカウンタバランス弁と、
   該操作装置によって設定された上記の流体圧アクチュエータの作動量及び流体圧モータの作動量に基づいて、上記の第１制御弁及び第２制御弁の開度をそれぞれ制御するコントローラとを備え、
   該コントローラが、
   上記の流体圧アクチュエータの作動量及び流体圧モータの作動量にそれぞれ対応した目標要求流量を設定する目標要求流量設定部と、
   上記の流体圧アクチュエータの目標要求流量と流体圧モータの目標要求流量との和が該流体圧ポンプの最大吐出流量を超えた場合に、上記の各目標要求流量を低減させる目標要求流量調整部とを有する
   ことを特徴とする、走行式作業機械の流体圧制御装置。
2. 該目標要求流量調整部は、上記の流体圧モータの目標要求流量を低減させる際に、上記の流体圧モータの目標要求流量を漸減させるリミッタを有する
   ことを特徴とする、請求項１記載の走行式作業機械の流体圧制御装置。
3. 該コントローラは、該流体圧ポンプの最大吐出量を、該操作装置により設定される該流体圧アクチュエータの要求作動量と該操作装置により設定される該流体圧モータの要求作動量とに分配するように、該第１制御弁及び該第２制御弁の開度をそれぞれ制御する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の走行式作業機械の流体圧制御装置。
4. 流体圧駆動式の作業機器及び走行装置を搭載の走行式作業装置において、
   流体圧回路の作動流体としての圧力流体を吐出する第１流体圧ポンプ及び第２流体圧ポンプと、
   上記の第１流体圧ポンプ又は第２流体圧ポンプから吐出される圧力流体により駆動され該作業機器を作動させる流体圧アクチュエータと、
   該第１流体圧ポンプ又は第２流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該走行装置を作動させる流体圧モータと、
   該第１流体圧ポンプから吐出される作動流体を上記の流体圧アクチュエータまたは流体圧モータへ供給する第１流体圧回路と、
   該第２流体圧ポンプから吐出される圧力流体を上記の流体圧アクチュエータまたは流体圧モータへ供給する第２流体圧回路と、
   該第１流体圧回路と該第２流体圧回路とを連結する連結流体路と、
   上記の流体圧アクチュエータ及び流体圧モータの作動量をそれぞれ設定する操作装置と、
   上記の第１流体圧回路または第２流体圧回路上に介装され、該流体圧アクチュエータへの該圧力流体の供給流量を調節する第１制御弁と、
   上記の第１流体圧回路または第２流体圧回路上に介装され、該流体圧モータへの該圧力流体の供給流量を調節する第２制御弁と、
   該流体圧モータと該第２制御弁との間の流体圧回路上に設けられ、該流体圧モータの入出口圧力差が所定値以下になると該流体圧モータへの該圧力流体の供給を停止しうるカウンタバランス弁と、
   該操作装置によって設定された上記の流体圧アクチュエータの作動量及び流体圧モータの作動量に基づいて、上記の第１制御弁及び第２制御弁の開度をそれぞれ制御するコントローラとを備え、
   該コントローラが、
   上記の流体圧アクチュエータの作動量及び流体圧モータの作動量にそれぞれ対応した目標要求流量を設定する目標要求流量設定部と、
   上記の流体圧アクチュエータの目標要求流量と流体圧モータの目標要求流量との和が上記の第１流体圧ポンプ及び第２流体圧ポンプの最大吐出流量和を超えた場合に、上記の各目標要求流量を低減させる目標要求流量調整部とを有するとともに、
   該目標要求流量調整部が、上記の流体圧モータの目標要求流量を低減させる際に、上記の流体圧モータの目標要求流量を漸減させるリミッタを設けている
   ことを特徴とする、走行式作業機械の流体圧制御装置。
5. 流体圧駆動式の作業機器及び走行装置を搭載の走行式作業装置において、作動流体としての圧力流体を吐出する流体圧ポンプと、該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該作業機器を作動させる流体圧アクチュエータと、該流体圧ポンプから吐出される該圧力流体により駆動され該走行装置を作動させる流体圧モータと、上記の流体圧アクチュエータ及び流体圧モータの作動量をそれぞれ設定する操作装置と、該流体圧ポンプから該流体圧アクチュエータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧アクチュエータへの該圧力流体の供給流量を調節する第１制御弁と、該流体圧ポンプから該流体圧モータへの圧力流体供給通路上に介装され、該流体圧モータへの該圧力流体の供給流量を調節する第２制御弁と、該流体圧モータと該第２制御弁との間の圧力流体供給通路上に設けられ、該流体圧モータの入出口圧力差が所定値以下になると該流体圧モータへの該圧力流体の供給を停止しうるカウンタバランス弁と、を備えた流体圧回路の流体圧制御方法であって、
   上記の流体圧アクチュエータの作動量及び流体圧モータの作動量にそれぞれ対応した目標要求流量を設定し、
   上記の流体圧アクチュエータの目標要求流量と流体圧モータの目標要求流量との和が該流体圧ポンプの最大吐出流量を超えた場合に、上記の各目標要求流量を低減させ、
   その後、上記の各目標要求流量に基づいて上記の第１制御弁及び第２制御弁の開度をそれぞれ制御する
   ことを特徴とする、走行式作業機械の流体圧制御方法。

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