JP2007032789A - 流体圧制御装置及び流体圧制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体圧制御装置及び流体圧制御方法に関し、流体圧アクチュエータをドリフトを防止して停止状態を保持し、且つ、停止状態から再始動時の操作性を向上させる。
【解決手段】 流体圧アクチュエータ５への圧力流体の供給流量を調節する制御弁４と、流体圧アクチュエータ５から制御弁４への圧力流体の流通を遮断するチェック弁６と、チェック弁６の流体圧アクチュエータ５側の流体圧を第１流体圧として検出する第１流体圧センサ７ａ及び制御弁４側の流体圧を第２流体圧として検出する第２流体圧センサ７ｂと、流体圧アクチュエータ５の作動量に基づいて制御弁４の開度を制御するとともに、制御弁４の閉鎖時において該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さい場合に、該第２流体圧が該第１流体圧と等しくなるように制御弁４を開弁するコントローラ１０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、作業機械に適用される流体圧回路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、油圧シリンダや油圧モータ等の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、油圧ポンプと油圧装置との間に介装される制御弁によっ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。

ところで、一般に作業機械のブームを駆動するためのブーム油圧シリンダは、ブームの自重だけでなく、ブームの先端に連結されるスティックやバケットの自重をも支えているため、構造的にシリンダの縮み方向への負荷を受けやすくなっている。これにより、ブーム油圧シリンダへ作動油を供給するための油圧回路内においても、比較的負荷圧力が大きくなりやすい。

例えば、ブームを持ち上げた状態で停止させたままその姿勢を保持するような操作を行った場合には、ブーム油圧シリンダのロッド室側からヘッド室へ働く負荷圧力が大きくなり、ヘッド室内の作動油圧（シリンダ保持圧）が上昇して、微量ながらコントロール弁から作動油が漏出しやすくなる。しかし、作動油がコントロール弁から漏出してしまうと、ヘッド室内の作動油量が減少して、ブームを停止させたまま保持することができなくなる。

そこで、図５に模式的に示すように、作業機械のブームを駆動するブーム油圧シリンダ５と、ブーム油圧シリンダ５へ供給される作動油の流通方向及び流量を制御するコントロール弁４とを備えた油圧回路において、ブーム油圧シリンダ５のヘッド室５ａとコントロール弁４とを連結する作動油通路１４上に、パイロット作動式のチェックバルブ６を介装し、コントロール弁４の閉鎖時にヘッド室５ａ側からコントロール弁４方向への作動油の流通を遮断する構成としたものが開発されている。

このチェックバルブ６は、コントロール弁４の閉鎖時に、コントロール弁４からの作動油漏れによるシリンダ縮み方向への移動を防止するための逆止弁である。つまり、ブーム停止時におけるブーム油圧シリンダ５からコントロール弁４への作動油のリークを防ぐことによって、シリンダドリフトを防止し、ブームの停止状態を保持できるようになっている。
特開２０００−３０９９５０号公報

図５に示すような油圧制御装置を備えた油圧回路においては、チェックバルブ６によってヘッド室５ａの作動油圧（ヘッド室５ａから通路１４ｂ内にかけての作動油圧）を保持することができる。しかし、チェックバルブ６とコントロール弁４との間の通路１４ａの作動油に関しては、流通を遮断することができない。
つまり、チェックバルブ６とコントロール弁４との間の通路１４ａには、チェックバルブ６が遮断された時点での作動油圧が残存することがあるため、その作動油圧が大きい場合には、コントロール弁４から作動油が漏出してしまうおそれがある。そして、このような作動油の漏出によって、チェックバルブ６とコントロール弁４との間の通路１４ａにおける作動油圧が低下してしまうのである。また、たとえチェックバルブ６とコントロール弁４との間の通路１４ａにそれほど大きな作動油圧が残存していない場合であっても、時間経過とともにコントロール弁４から作動油圧が抜けてしまうことがある。

したがって、ブーム油圧シリンダ５を停止させたまま保持していた状態から再び作動させようとしたとき、コントロール弁４及びチェックバルブ６による通路の遮断が解除されると、ヘッド室５ａ内の作動油が、作動油圧の低い通路１４ａ内へ急激に流入して、ブーム油圧シリンダ５を縮み方向へ移動させてしまい、瞬間的にシリンダが降下移動して、ブーム始動時の操作性を低下させることがある。

なお、このような課題に対し、コントロール弁４とチェックバルブ６との間の通路１４ａの距離をできるだけ短く設定して、この通路１４ａからの作動油の漏出量を減少させ、作動油圧の減少量を抑える方法も考えられる。しかし、配置上の制約等からコントロール弁４をチェックバルブ６の近傍に設けることができない場合もあるため、コントロール弁４やチェックバルブ６の配設位置を選ばない別の解決策が待望されている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、流体圧アクチュエータをドリフトを防止して停止状態を保持でき、且つ、停止状態から再始動時の操作性を向上させることができるようにした、流体圧制御装置及び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、本発明の流体圧制御装置（請求項１）は、流体圧駆動式の作業機器を搭載した作業装置において、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、上記の流体圧アクチュエータの作動量を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制御弁と、該流体圧アクチュエータから該制御弁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から該制御弁への該圧力流体の流通を遮断するチェック弁と、該チェック弁の該流体圧アクチュエータ側の流体圧を第１流体圧として検出する第１流体圧センサと、該チェック弁の該制御弁側の流体圧を第２流体圧として検出する第２流体圧センサと、該操作装置によって設定された該流体圧アクチュエータの作動量に基づいて該制御弁の開度を制御するとともに、該制御弁の閉鎖時において該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さい場合に、該第２流体圧が該第１流体圧と等しくなるように該制御弁を開弁するコントローラとを備えた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、該コントローラは、該制御弁の閉鎖時に該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さくなると、該流体圧ポンプから吐出される圧力流体量を増加させることが好ましい（請求項２）。

また、該流体圧回路上に設けられて該流体圧回路のリリーフ圧を設定するリリーフ弁とを備え、該コントローラは、該制御弁の閉鎖時に該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さくなると、該リリーフ弁が設定する該リリーフ圧を増大させることが好ましい（請求項３）。
また、本発明の流体圧制御装置（請求項４）は、油圧駆動式の作業機器を搭載した作業装置において、油圧回路の作動油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される該作動油により駆動され該作業機器を作動させる油圧アクチュエータと、上記の油圧アクチュエータの作動量を設定する操作レバーと、該油圧ポンプから該油圧アクチュエータへの作動油供給通路上に介装され、該油圧アクチュエータへの該作動油の供給流量を調節する制御弁と、該油圧アクチュエータから該制御弁への作動油供給通路上に介装され、該油圧アクチュエータから該制御弁への該作動油の流通を遮断するチェック弁と、該チェック弁の該油圧アクチュエータ側の作動油圧を第１作動油圧として検出する第１作動油圧センサと、該チェック弁の該制御弁側の作動油圧を第２作動油圧として検出する第２作動油圧センサと、該操作装置によって設定された該流体圧アクチュエータの作動量に基づいて該制御弁の開度を制御するとともに、該制御弁の閉鎖時において該第２作動油圧が該第１作動油圧よりも小さい場合に、該第２作動油圧が該第１作動油圧と等しくなるように該制御弁を開弁するコントローラとを備えたことを特徴としている。

また、本発明の流体圧制御方法（請求項５）は、流体圧駆動式の作業機器を搭載した作業装置において、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、上記の流体圧アクチュエータの作動量を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制御弁と、該流体圧アクチュエータから該制御弁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から該制御弁への該圧力流体の流通を遮断するチェック弁と備えた流体圧回路の流体圧制御方法であって、該チェック弁の該流体圧アクチュエータ側の流体圧を第１流体圧として検出し、該チェック弁の該制御弁側の流体圧を第２流体圧として検出し、該操作装置によって設定された該流体圧アクチュエータの作動量に基づいて該制御弁の開度を制御するとともに、該制御弁の閉鎖時に該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さい場合に、該チェック弁が介装された該圧力流体供給通路へ該圧力流体を供給する方向へ該制御弁を開弁することを特徴としている。

なお、該チェック弁は、該作業装置に搭載された該作業機器のうち最も作業負荷の高い作業機器の流体圧アクチュエータからその流体圧アクチュエータにかかる制御弁への圧力流体供給通路上に介装されることが好ましい。
加えて、該チェック弁は、該流体圧アクチュエータとしての流体圧シリンダにおいて該作業負荷を受圧する圧力室から該流体圧シリンダにかかる制御弁への圧力流体供給通路上に介装されることが好ましい。

本発明の流体圧制御装置及び流体圧制御方法（請求項１，４及び５）によれば、第２流体圧が第１流体圧よりも小さくならないため、流体圧アクチュエータから制御弁への圧力流体の流通を遮断しやすくすることができる。また、流体圧アクチュエータの始動時において、第２流体圧側から第１流体圧側への圧力流体の移動を防止でき、流体圧アクチュエータの応答性を向上させることができる。これらにより、流体圧アクチュエータの操作性を高めることができる。

本発明の流体圧制御装置（請求項２）によれば、流体圧ポンプから吐出される圧力流体量が増加するため、速やかに第２流体圧を第１流体圧まで上昇させることができる。
本発明の流体圧制御装置（請求項３）によれば、流体圧回路のリリーフ圧を増大させることにより、容易に第２流体圧側へ流通する圧力流体量を増加させることができる。

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４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は本装置による制御内容を示すフローチャート、図３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４は本装置が適用された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４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３３とを備えるとともに、作業用装置３３としてブーム装置１２ｇ，スティック（アーム）装置１２ｂ，バケット装置１２ｄ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１２ｃ，１２ｆ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。

ブーム装置１２ｇ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、ブーム装置１２ｇの先端には同じく鉛直面内に回動可能にアーム装置１２ｂが連結され、さらにアーム装置１２ｂの先端には鉛直方向へ回動可能にバケット装置１２ｄが連結されている。
また、上部旋回体３２とブーム装置１２ｇとの間には、ブーム装置１２ｇ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５が設けられるとともに、ブーム装置１２ｇとスティック装置１２ｂとの間には、スティック装置１２ｂをブーム装置１２ｇに対して揺動駆動するためのスティックシリンダが設けられ、さらに、スティック装置１２ｂとバケット装置１２ｄとの間には、バケット装置１２ｄをスティック装置１２ｂの先端で揺動駆動するためのバケットシリンダが設けられている。以下、ブーム装置１２ｇ，スティック装置１２ｂ，バケット装置１２ｄ，左右一対のクローラ装置１２ｃ，１２ｆ等の油圧駆動の装置を総称して、各種油圧装置と呼ぶ。

また、上部旋回体３２には、オペレータが搭乗するキャブ３４が設けられており、このキャブ３４内には各種油圧装置１２ａ〜１２ｇの作動量を設定するための複数の操作レバー（操作ペダルを含む）が備えられる。なお、図１には、これらの複数の操作レバーのうち、ブーム装置１２ｇの操作レバー８が例示されている。
本油圧制御装置は、これらの各種油圧装置を駆動するための油圧回路であって、図１に示す油圧回路に適用されている。なお、図５に記載の構成要素と同一の構成要素については同符号を付している。

［回路構成］
図１に示すように、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）を介して各油圧モータ，油圧シリンダ等の油圧アクチュエータ（流体圧アクチュエータ）へ供給される。

まず、油圧ポンプ２ａは、主に、下部走行体３１に設けられる右クローラ装置１２ｃやアタッチメント装置１２ａ，スティック装置１２ｂへ作動油を供給する。また、油圧ポンプ２ｂは、主に、左クローラ装置１２ｆや車両の上部旋回体を旋回させるための旋回装置１２ｅ，バケット装置１２ｄ，ブーム装置１２ｇへ作動油を供給する。なお、図１では、これらの各種油圧装置１２ａ〜１２ｇのうち、ブーム装置１２ｇを駆動するブーム油圧シリンダ５へ作動油が供給される油圧回路の詳細を例示し、他の油圧装置１２ａ〜１２ｆを駆動するアクチュエータ及びそのアクチュエータへ作動油が供給される油圧回路については記載を省略している。

油圧ポンプ２ａから吐出される作動油の回路、及び、油圧ポンプ２ｂから吐出される作動油の回路は、連結通路１３を介して互いに作動油を流通可能に接続されている。このように、２台の油圧ポンプ２ａ，２ｂによって作動油が供給される両回路を連結することによって、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あって、各油圧アクチュエータの作動状況に応じて効率よく作動油を供給できるようになっている。

電磁リリーフ弁３ａ，３ｂは、２台の油圧ポンプ２ａ，２ｂのそれぞれにかかる回路を流通する作動油の油圧上限値を制限する電磁式のリリーフ弁であり、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、各種油圧装置１２ａ〜１２ｇの操作レバーの操作量に応じ、図３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、油圧ポンプ２ａにかかる回路上に配された電磁リリーフ弁３ａは、右クローラ走行操作レバー（操作ペダル）やスティック操作レバーの操作量を参照し、油圧ポンプ２ｂにかかる回路上に配された電磁リリーフ弁３ｂは、左クローラ走行操作レバー（操作ペダル）や後述するブーム操作レバー８の操作量を参照して、リリーフ圧を設定するようになっている。なお、リリーフ圧の設定に際し、アタッチメントやバケット，旋回油圧モータの操作レバーの操作量についても、同様に参照されるようになっている。

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３ａ，３ｂ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。
２台の油圧ポンプ２ａ，２ｂから各種油圧装置１２ａ〜１２ｇへの作動油供給通路上には、直進切換弁１１が設けられている。この直進切換弁１１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１１は、右クローラ装置１２ｃへ供給される作動油と左クローラ装置１２ｆ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装置に対して個別に油圧ポンプをあてがう油圧回路を形成して油圧ポンプ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装置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を生成できるようになっている。

例えば、直進切換弁１１の制御スプールが、図１に示される位置にある場合、右クローラ装置１２ｃ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、左クローラ装置１２ｆ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１１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装置１２ｃ，左クローラ装置１２ｆの双方へ供給されるようになっている。

［ブーム装置１２ｇの構成の詳細］
図１に示すように、ブーム装置１２ｇには、ブーム油圧シリンダ５と、ブーム油圧シリンダ５へ供給される作動油量をコントロールするコントロール弁４とが備えられている。ブーム油圧シリンダ５の内部空間は、ピストンによってヘッド側５ａの作動油室のロッド側５ｂの作動油室とに分割されている。

コントロール弁４とブーム油圧シリンダ５のヘッド室５ａとを連結する作動油通路１４上には、コントロール弁４の閉鎖時にヘッド室５ａ側からコントロール弁４方向への作動油の流通を遮断する、パイロット作動式のチェックバルブ６が介装されている。これは、コントロール弁４の閉鎖時に、コントロール弁４からの作動油漏れ（リーク）によるシリンダ縮み方向への移動（シリンダドリフト）を防止するためのチェック弁である。なお、ここでは、チェックバルブ６の開閉制御が可能な電磁式のチェック弁が用いられており、ブーム装置１２ｇの作動状況に応じて、ヘッド室５ａからコントロール弁４への作動油の流通，遮断を制御できるようになっている。

これにより、ブーム装置１２ｇにおいては、コントロール弁４の閉鎖時に、チェックバルブ６によってヘッド室５ａからコントロール弁４方向への作動油の流通を遮断して、ヘッド室５ａ内の作動油圧の低下を防止できるようになっている。
また、本油圧制御装置には、ブーム装置１２ｇの操作量を設定するブーム操作レバー８と、その操作量Ａ₁を検出するレバーセンサ９とが備えられている。ブーム操作レバー８はオペレータによって操作されて各種油圧装置１２ａ〜１２ｇの作動量を設定するための操作レバーのうちの一つである。また、レバーセンサ９で検出された操作量Ａ₁は、コントローラ１０へ入力されるようになっている。

チェックバルブ６とブーム油圧シリンダ５のヘッド室５ａとを連通する通路（第１通路）１４ｂ上には、この通路内の作動油圧を検出する第１作動油圧検出センサ（第１流体圧センサ）７ａが介装され、一方、チェックバルブ６とコントロール弁４とを連通する通路（第２通路）１４ａ上にも、この通路内の作動油圧を検出する第２作動油圧検出センサ（第２流体圧センサ）７ｂが介装されている。

第１作動油圧検出センサ７ａは、第１通路内の作動油圧（つまり、ブーム油圧シリンダ５の保持圧）Ｐ₁をコントローラ１０へ入力し、第２作動油圧検出センサ７ｂは、第２通路内の作動油圧（つまり、コントロール弁４におけるブーム油圧シリンダヘッド側のポート圧）Ｐ₂をコントローラ１０へ入力する。
コントロール弁４は、図１に示すように、ステム（流量制御スプール）の位置を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。このコントロール弁４は、コントローラ１０により、油圧ポンプ２ａ，２ｂからブーム油圧シリンダ５へ供給される作動油の流通方向をヘッド側５ａ又はロッド側５ｂの作動油室へと切り換える，或いは作動油の流通を遮断するように制御される。

例えば、コントローラ１０の制御によりヘッド室５ａ側へ作動油が流通すると、シリンダロッドが伸張方向へ移動して、ブーム装置１２ｇが上部旋回体３２に対して上方向へ揺動移動（ブームアップ）する。また、ロッド側５ｂへ作動油が流通すると、シリンダロッドが縮小方向へ移動して、ブーム装置１２ｇが上部旋回体３２に対して下方向へ揺動移動（ブームダウン）する。また、作動油の流通が遮断されると、ブーム油圧シリンダ５のヘッド側５ａ及びロッド側５ｂ内の作動油が保持されて、ブーム装置１２ｇが停止した状態となる。

また、本実施形態のコントローラ１０は、コントロール弁４の作動油の流通を遮断している状態で、さらに以下のような制御を実施するようになっている。すなわち、油圧センサ７ａ，７ｂで検出された作動油圧Ｐ₁，Ｐ₂及びブームレバーセンサ９で検出された操作量Ａ₁に応じて、図示しないパイロット回路を介してコントロール弁４へパイロット圧ｐ_pを与えてステム位置を制御する。

まず、コントロール弁４の閉鎖時において、作動油圧がＰ₂＜Ｐ₁である場合、すなわち、第２通路１４ａの作動油圧Ｐ₂がシリンダ保持圧Ｐ₁よりも小さい場合には、コントローラ１０がコントロール弁４の第２通路１４ａ側のポートを開弁し、チェックバルブ６とコントロール弁４とを連結する第２通路１４ａへ作動油を供給する。
また、このとき、コントローラ１０は、油圧ポンプ２ａ，２ｂから供給される作動油量が増加するように、油圧ポンプ２ａ，２ｂの斜板角を調整する制御を行うとともに、リリーフ圧が上昇するように、電磁リリーフ弁３ａ，３ｂで設定されるリリーフ圧を調整する制御を行う。

一方、作動油圧がＰ₂≧Ｐ₁である場合、すなわち、第２通路１４ａの作動油圧Ｐ₂がシリンダ保持圧Ｐ₁よりも大きい場合には、コントローラ１０がコントロール弁４の通路１４ａ側のポートを閉弁したまま（つまり、コントロール弁４の閉鎖状態を）保持する。
なお、ここでは図示及び説明を省略しているが、クローラ装置やスティック装置等、他の油圧装置１２ａ〜１２ｆに関しても、コントローラ１０による各装置のレバー操作量に応じた作動油の流量制御がなされるようになっている。

［制御フロー］
次に、図２を用いて、コントローラ１０で実施される制御フローを説明する。この制御フローは、コントローラ１０内において、所定の制御サイクルで、常時繰り返し実行される。
まずステップＳ１０では、第１作動油圧検出センサ７ａで検出された第１通路１４ｂの作動油圧（ブーム油圧シリンダ５の保持圧であり、第１保持圧）Ｐ₁がコントローラ１０へ入力され、続くステップＳ２０では、第２作動油圧検出センサ７ｂで検出された第２通路１４ａの作動油圧（コントロール弁４におけるブーム油圧シリンダヘッド側のポート圧であり、第２保持圧）Ｐ₂がコントローラ１０へ入力される。

次に、ステップＳ３０では、作動油圧Ｐ₂が作動油圧Ｐ₁以上であるか否かが判定される。ここで、Ｐ₂≧Ｐ₁であると判定された場合にはこのままフローが終了する。一方、Ｐ₂＜Ｐ₁であると判定された場合には、ステップＳ４０へ進む。
ステップＳ４０では、コントロール弁４のステム位置が、コントロール弁４の第２通路１４ａ側のポートを開放する方向へ制御される。つまり、コントロール弁４の第２通路１４ａ側のポートが開弁されて、チェックバルブ６とコントロール弁４とを連結する第２通路１４ａ内へ作動油が供給される。このとき、チェックバルブ６を隔てて通路１４ｂの作動油圧は通路１４ａの作動油圧よりも大きくなっているため、コントロール弁４から供給された作動油は通路１４ａ内にのみ供給されてチェックバルブ６よりもブーム油圧シリンダ５側へは作動油が流入せず、第２通路１４ａの作動油圧が上昇する。

また、続くステップＳ５０では、油圧ポンプ２ａ，２ｂから供給される作動油量が増加するように、油圧ポンプ２ａ，２ｂの斜板角が制御され、さらに続くステップＳ６０では、油圧回路全体のリリーフ圧が上昇するように、電磁リリーフ弁３ａ，３ｂで設定されるリリーフ圧が制御される。

［効果］
上述のような制御により、コントロール弁４の閉鎖時であって、且つ、作動油圧がＰ₂＜Ｐ₁である場合には、コントロール弁４から第２通路１４ａへ供給される作動油量が増加することになる。したがって、速やかに第２通路１４ａの作動油圧Ｐ₂を上昇させることができる。

また、第２保持圧Ｐ₂が第１保持圧Ｐ₁未満であるときには作動油圧Ｐ₂を昇圧させて、作動油圧Ｐ₂と作動油圧Ｐ₁とを等しくすることができる。なお、第２保持圧Ｐ₂が第１保持圧Ｐ₁を超えた場合には、その分だけチェックバルブ６を介して作動油が通路１４ｂ側へ流出し、チェックバルブ６の前後における作動油圧の均衡が保たれることになる。
つまり、本制御によれば、例えば、ブーム装置１２ｇを上方へ持ち上げた状態（ブームアップ状態）で停止させたまま保持するような操作を行った場合、すなわち、コントロール弁４の閉鎖時にチェックバルブ６によってヘッド室５ａからコントロール弁４方向への作動油の流通を遮断した場合においても、チェックバルブ６とコントロール弁４との間の通路１４ａの作動油圧Ｐ₂の圧抜け（コントロール弁４からの作動油リーク）を防止することができ、作動油圧Ｐ₂とブームシリンダの保持圧Ｐ₁とを等しくすることができる。

したがって、ブーム油圧シリンダ５を停止させたまま保持している状態から再び作動させようとしたときに、ヘッド室５ａ内の作動油が通路１４ａ内へ急激に流入するようなことがなく、瞬間的なシリンダの降下移動を防止することができ、ブーム始動時の操作性を向上させることができる。
このように、本実施形態の油圧制御装置によれば、チェックバルブ６の前後の油圧回路において、第２保持圧Ｐ₂が第１保持圧Ｐ₁よりも小さくならないため、第１通路１４ｂ内の作動油の第２通路１４ａへの流入を確実に防止することができる。また、ブーム油圧シリンダ５を停止状態に保持した際に、第１保持圧Ｐ₁だけでなく第２保持圧Ｐ₂についても低下させることなく保持できる。これにより、ブーム油圧シリンダ５を再び作動させたときに第１通路１４ｂ内の作動油が第２通路１４ａへ流入するようなことがなく、ブーム油圧シリンダ５を縮み方向へ移動させることがない。したがって、瞬間的なシリンダ降下を防止でき、ブーム始動時の操作性を向上させることができる。

また、上述の実施形態では、第２保持圧Ｐ₂を上昇させる際に、油圧ポンプ２ａ，２ｂから吐出される作動油量を増加させる制御が行われるため、コントロール弁４において通路１４ａ側のポートから第２通路１４ａ内へ流入する作動油量を増加させることができ、速やかに第２保持圧Ｐ₂を上昇させることが可能となる。
さらに、第２保持圧を上昇させる際に、回路のリリーフ圧を上昇させる制御が実施されるため、コントロール弁４において通路１４ａ側のポートから第２通路１４ａ内へ流入する作動油圧を上昇させることができ、容易に第２保持圧Ｐ₂を上昇させることができる。

［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１０が、油圧ポンプ２ａ，２ｂの斜板角を調整する制御と電磁リリーフ弁３ａ，３ｂで設定されるリリーフ圧を調整する制御とを行うようになっているが、これらのうちの何れかの制御のみを実施する構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、チェックバルブ６がブーム油圧シリンダ５のヘッド室５ａとコントロール弁４とを連結する通路１４上に介装された油圧回路における本油圧制御装置の適用したものを詳述したが、チェックバルブ６の配設位置に関わらず本装置を適用可能である。
なお、上述の実施形態においては、一般的なブーム油圧シリンダ５が構造的にシリンダの縮み方向への負荷を受けやすく、シリンダの縮み方向への作動油のリークを防止する必要性が高いという事情を鑑み、チェックバルブ６をブーム油圧シリンダ５のヘッド室５ａとコントロール弁４とを連結する通路１４上に介装しているのであって、本発明の油圧制御装置が適用可能なチェックバルブ６の配設位置は上述の実施形態に何ら限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、コントローラ１０によるブーム装置１２ｇのコントロール弁４への制御作用を説明しているが、ブーム装置１２ｇだけでなくその他の油圧装置１２ａ〜１２ｆのコントロール弁の制御にも適用可能である。
また、上述の実施形態では、図２に示される制御フローが常時実施されるようになっているが、例えば、チェックバルブ６が機能している（コントロール弁４とブーム油圧シリンダ５のヘッド室５ａとを連結する通路１４をチェックバルブ６が遮断している）状態でのみ、実施されるように構成してもよい。なお、図２におけるステップＳ４０からステップＳ６０の制御内容は、通路１４ａの作動油圧Ｐ₂が通路１４ｂの作動油圧Ｐ₁よりも小さい場合に実行されるものであり、作動油通路１４においてチェックバルブ６の前後で差圧を生じないチェックバルブ６の開放時には制御が実施されない。つまり、実質的にチェックバルブ６が通路１４を遮断しているときにのみ実行されるものである。また、チェックバルブ６が通路１４を遮断するのは、コントロール弁４の閉鎖時に限られているため、上述の実施形態におけるこれらの制御は、実質的にコントロール弁４の閉鎖時にのみ実施されることになる。

また、上述の実施形態は、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。また、ここでは、本発明にかかる流体圧制御装置が油圧ショベルに適用されたものを例示したが、流体圧を利用した様々な機械の制御に適用することができる。

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。 図２は本装置による制御内容を示すフローチャートである。 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作業機械の全体構成を示す斜視図である。 従来の油圧回路の要部を示す油圧回路図である。

符号の説明

１ エンジン
２ａ，２ｂ 油圧ポンプ（流体圧ポンプ）
３ａ，３ｂ 電磁リリーフ弁
４ コントロール弁（制御弁）
５ ブーム油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ，油圧アクチュエータ）
５ａ ヘッド室
５ｂ ロッド室
６ チェックバルブ（チェック弁）
７ａ 第１作動油圧センサ（第１流体圧センサ）
７ｂ 第２作動油圧センサ（第２流体圧センサ）
８ ブーム操作レバー（操作レバー）
９ レバーセンサ
１０ コントローラ
１１ 直進切換弁
１２ａ〜１２ｇ 各種油圧装置
１３ 連結通路
１４ 作動油通路
１４ａ 第１通路（通路）
１４ｂ 第２通路（通路）
１６ リリーフ弁
３０ 作業機械
３１ 下部走行体
３２ 上部旋回体
３３ 作業用装置

Claims (5)

1. 流体圧駆動式の作業機器を搭載した作業装置において、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、
   上記の流体圧アクチュエータの作動量を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制御弁と、
   該流体圧アクチュエータから該制御弁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から該制御弁への該圧力流体の流通を遮断するチェック弁と、
   該チェック弁の該流体圧アクチュエータ側の流体圧を第１流体圧として検出する第１流体圧センサと、
   該チェック弁の該制御弁側の流体圧を第２流体圧として検出する第２流体圧センサと、
   該操作装置によって設定された該流体圧アクチュエータの作動量に基づいて該制御弁の開度を制御するとともに、該制御弁の閉鎖時において該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さい場合に、該第２流体圧が該第１流体圧と等しくなるように該制御弁を開弁するコントローラと
   を備えたことを特徴とする、流体圧制御装置。
2. 該コントローラは、該制御弁の閉鎖時に該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さくなると、該流体圧ポンプから吐出される圧力流体量を増加させる
   ことを特徴とする、請求項１記載の流体圧制御装置。
3. 該流体圧回路上に設けられて該流体圧回路のリリーフ圧を設定するリリーフ弁とを備え、
   該コントローラは、該制御弁の閉鎖時に該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さくなると、該リリーフ弁が設定する該リリーフ圧を増大させる
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の流体圧制御装置。
4. 油圧駆動式の作業機器を搭載した作業装置において、油圧回路の作動油を吐出する油圧ポンプと、
   該油圧ポンプから吐出される該作動油により駆動され該作業機器を作動させる油圧アクチュエータと、
   上記の油圧アクチュエータの作動量を設定する操作レバーと、
   該油圧ポンプから該油圧アクチュエータへの作動油供給通路上に介装され、該油圧アクチュエータへの該作動油の供給流量を調節する制御弁と、
   該油圧アクチュエータから該制御弁への作動油供給通路上に介装され、該油圧アクチュエータから該制御弁への該作動油の流通を遮断するチェック弁と、
   該チェック弁の該油圧アクチュエータ側の作動油圧を第１作動油圧として検出する第１作動油圧センサと、
   該チェック弁の該制御弁側の作動油圧を第２作動油圧として検出する第２作動油圧センサと、
   該操作装置によって設定された該流体圧アクチュエータの作動量に基づいて該制御弁の開度を制御するとともに、該制御弁の閉鎖時において該第２作動油圧が該第１作動油圧よりも小さい場合に、該第２作動油圧が該第１作動油圧と等しくなるように該制御弁を開弁するコントローラと
   を備えたことを特徴とする、流体圧制御装置。
5. 流体圧駆動式の作業機器を搭載した作業装置において、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、上記の流体圧アクチュエータの作動量を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制御弁と、該流体圧アクチュエータから該制御弁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から該制御弁への該圧力流体の流通を遮断するチェック弁と備えた流体圧回路の流体圧制御方法であって、
   該チェック弁の該流体圧アクチュエータ側の流体圧を第１流体圧として検出し、
   該チェック弁の該制御弁側の流体圧を第２流体圧として検出し、
   該操作装置によって設定された該流体圧アクチュエータの作動量に基づいて該制御弁の開度を制御するとともに、該制御弁の閉鎖時に該第２流体圧が該第１流体圧よりも小さい場合に、該チェック弁が介装された該圧力流体供給通路へ該圧力流体を供給する方向へ該制御弁を開弁する
   ことを特徴とする、流体圧制御方法。

Images