JP2008008049A - 弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のパイロット操作式制御弁のパイロット圧制御を電磁比例弁で行なう場合の連動操作性能の低下を防止できる弁制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第１、第２の電磁比例弁21，22は、共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性の操作テーブル25を備えるとともに、共通のブーム上げレバー操作量を入力するものである。第３の電磁比例弁27は、第１、第２の電磁比例弁21，22と共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性の操作テーブル25を備えるとともに、第４の電磁比例弁24と共通のスティックインレバー操作量を入力するものである。第４の電磁比例弁24は、第１、第２および第３の電磁比例弁21，22，27と異なるレバー操作量−スティックイン用パイロット圧特性の操作テーブル26を備えるとともに、第３の電磁比例弁27と共通のスティックインレバー操作量を入力するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイロット操作式制御弁のパイロット圧を電磁比例弁により制御する弁制御装置に関する。

図２に示されるように、作業機械としての油圧ショベル１は、下部走行体２に上部旋回体３が旋回可能に設けられ、この上部旋回体３にキャブ４とともに作業装置５が搭載され、この作業装置５は、上部旋回体３に、ブームシリンダ6cにより上下方向に回動されるブーム６が軸支され、このブーム６の先端に、スティックシリンダ7cによりイン・アウト方向に回動されるスティック７が軸支され、このスティック７の先端に、バケットシリンダ8cにより回動されるバケット８が軸支されている。

ブームシリンダ6cおよびスティックシリンダ7cは、スプール型のパイロット操作式制御弁により制御されているが、各シリンダの十分な作動速度すなわち流量を確保できるように、ブームおよびスティック用の各パイロット操作式制御弁がそれぞれ２つずつ設置されている（例えば、特許文献１参照）。

このような制御弁回路において、バケット８の先端を地面に着けたまま水平引き作業する場合は、ブーム上げとスティックインの連動操作をスムーズに行えるよう工夫する必要がある（例えば、特許文献２参照）。

図３は、パイロット操作式スプール弁のパイロット圧をリモコン弁で直接制御する従来の油圧制御式作業機械の弁制御装置を示す。

すなわち、ブーム第１スプール弁11は、ブーム上げ用パイロット圧Paとブーム下げ用パイロット圧Pbとによりストローク制御され、スティック第１スプール弁12は、スティックイン用パイロット圧Pcとスティックアウト用パイロット圧Pdとによりストローク制御されるが、一方、ブーム上げ用流量を確保するためのブーム第２スプール弁13は、ブーム上げ用パイロット圧Paとスティックイン用パイロット圧Pcとによりストローク制御される。

ブーム第２スプール弁13は、ブームシリンダ6cのヘッド側に作動油を供給するが、スティックイン動作と連動操作するときは、ブーム上げ速度を抑える必要があるので、ブーム第２スプール弁13に対し、ブーム上げ用パイロット圧Paと対抗するスティックイン用パイロット圧Pcを作用させる。

ブーム上げ用パイロット圧Paは、リモコン弁14から出力されるパイロット圧であり、スティックイン用パイロット圧Pcは、リモコン弁15から出力されるパイロット圧であるが、これらのリモコン弁14，15の操作テーブル特性16すなわちレバー操作角度‐パイロット圧特性は、同一のものである。

このように、油圧制御式の場合、各動作共に操作テーブル特性(レバー操作角度とスプール変位量制御用のパイロット圧との関係)が同じであるため、ブーム第２スプール弁13の制御バランスが保たれ、ブーム上げとスティックインの連動操作もスムーズに行うことができる。

これを、図４に示されるように、パイロット圧Pa，Pcなどを電磁比例弁21〜24で制御する電気制御式作業機械の弁制御装置に適用した場合は、電磁比例弁21，22の操作テーブル25と、電磁比例弁23，24の操作テーブル26とを同じものにした場合に限り、上記ブーム第２スプール弁13の制御バランスが保たれ、連動動作がスムーズに行えるが、この図４に示された電気制御式油圧ショベルは、如何なる場合でも最適な操作性を求めるために、各動作の操作テーブル25，26を別々に設定することができる。
特開２００３−２３２３０５号公報（第５頁、図１） 特開２０００−９６６２９号公報（第５−６頁、図１）

その際、ブーム上げの操作テーブル25とスティックインの操作テーブル26とで特性内容が異なるため、図３の場合では保たれていたブーム第２スプール弁13の制御バランスが崩れ、スティックインとブーム上げの連動操作性能が低下することになる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複数のパイロット操作式制御弁のパイロット圧制御を電磁比例弁で行なう場合の連動操作性能の低下を防止できる弁制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、第１の流体圧アクチュエータを制御する第１のパイロット操作式制御弁と、第２の流体圧アクチュエータを制御する第２のパイロット操作式制御弁と、第１の流体圧アクチュエータを第１のパイロット操作式制御弁とともに制御する第３のパイロット操作式制御弁と、手動操作量に対して第１のパイロット操作式制御弁の一側に作用するパイロット圧を制御する第１の電磁比例弁と、手動操作量に対して第３のパイロット操作式制御弁の一側に作用するパイロット圧を制御する第２の電磁比例弁と、手動操作量に対して第３のパイロット操作式制御弁の他側に作用するパイロット圧を制御する第３の電磁比例弁と、手動操作量に対して第２のパイロット操作式制御弁の他側に作用するパイロット圧を制御する第４の電磁比例弁とを具備し、第１、第２の電磁比例弁は、共通の手動操作量−パイロット圧特性を備えるとともに、共通の手動操作量を入力されるものであり、第３の電磁比例弁は、第１、第２の電磁比例弁と共通の手動操作量−パイロット圧特性を備えるとともに、第４の電磁比例弁と共通の手動操作量を入力されるものであり、第４の電磁比例弁は、第１、第２および第３の電磁比例弁と異なる手動操作量−パイロット圧特性を備えるとともに、第３の電磁比例弁と共通の手動操作量を入力されるものである構成の弁制御装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の弁制御装置における第１の流体圧アクチュエータが、油圧ショベルのブームを上下方向に回動するブームシリンダであり、第２の流体圧アクチュエータは、ブームの先端に軸支されたスティックをイン・アウト方向に回動するスティックシリンダであり、第１、第２の電磁比例弁は、レバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性を備えるとともに、共通のブーム上げレバー操作量を入力されるものであり、第３の電磁比例弁は、第１、第２の電磁比例弁と共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性を備えるとともに、第４の電磁比例弁と共通のスティックインレバー操作量を入力されるものであり、第４の電磁比例弁は、第１、第２および第３の電磁比例弁と異なるレバー操作量−スティックイン用パイロット圧特性を備えるとともに、第３の電磁比例弁と共通のスティックインレバー操作量を入力されるものである。

請求項１に記載された発明によれば、第３の電磁比例弁は、第４の電磁比例弁と共通の手動操作量を入力されるが、第１、第２の電磁比例弁と共通の手動操作量−パイロット圧特性を備えているので、第３のパイロット操作式制御弁の制御バランスを保って、所定の操作性を確保することができ、複数のパイロット操作式制御弁のパイロット圧制御を電磁比例弁で行なう場合の連動操作性能の低下を防止できる。

請求項２に記載された発明によれば、第３の電磁比例弁には、第４の電磁比例弁と共通のスティックインレバー操作量が入力されるが、第３の電磁比例弁は、第１、第２の電磁比例弁と共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性を備えているので、このレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性と、第４の電磁比例弁のレバー操作量−スティックイン用パイロット圧特性とが異なる場合においても、第３のパイロット操作式制御弁の制御バランスを保って、スティックインとブーム上げの連動操作性能を確保できる。

以下、本発明を、図１に示された一実施の形態および図２に示された作業機械としての油圧ショベル１を参照しながら詳細に説明する。

図２に示されるように、第１の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ6cは、油圧ショベルのブーム６を上下方向に回動する油圧シリンダであり、第２の流体圧アクチュエータとしてのスティックシリンダ7cは、ブーム６の先端に軸支されたスティック７をイン・アウト方向に回動する油圧シリンダである。なお、油圧ショベル１の他の部分の説明は、省略する。

図１には、油圧ショベル１に搭載されたコントロール弁の一部が示され、このコントロール弁は、ブームシリンダ6cを制御する第１のパイロット操作式制御弁としてのブーム第１スプール弁11と、スティックシリンダ7cを制御する第２のパイロット操作式制御弁としてのスティック第１スプール弁12と、ブームシリンダ6cをブーム第１スプール弁11とともに制御する第３のパイロット操作式制御弁としてのブーム第２スプール弁13とを備えている。

コントロール弁は、これらのスプール弁の他に、スティックシリンダ7cをスティック第１スプール弁12とともに制御するスティック第２スプール弁（図示せず）や、バケットシリンダ8cを制御するバケット用スプール弁（図示せず）なども備えている。

これらのスプール弁のパイロットラインには、手動操作量としてのブーム上げレバー操作量に対してブーム第１スプール弁11の一側に作用するブーム上げ用パイロット圧Paを制御する第１の電磁比例弁21と、ブーム上げレバー操作量に対してブーム第２スプール弁13の一側に作用するブーム上げ用パイロット圧Paを制御する第２の電磁比例弁22と、手動操作量としてのスティックインレバー操作量に対してブーム第２スプール弁13の他側に作用する反ブーム上げ用パイロット圧Peを制御する第３の電磁比例弁27と、スティックインレバー操作量に対してスティック第１スプール弁12の他側に作用するスティックイン用パイロット圧Pcを制御する第４の電磁比例弁24とが設置されている。

ブーム第１スプール弁11の他側に作用するブーム下げ用パイロット圧Pbや、スティック第１スプール弁12の一側に作用するスティックアウト用パイロット圧Pdは、図示されない電磁比例弁により制御される。

第１、第２の電磁比例弁21，22は、共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性の操作テーブル25を備えるとともに、共通のブーム上げレバー操作量を入力されるものである。

第３の電磁比例弁27は、第１、第２の電磁比例弁21，22と共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性の操作テーブル25を備えるとともに、第４の電磁比例弁24と共通のスティックインレバー操作量を入力されるものである。

第４の電磁比例弁24は、第１、第２および第３の電磁比例弁21，22，27と異なるレバー操作量−スティックイン用パイロット圧特性の操作テーブル26を備えるとともに、第３の電磁比例弁27と共通のスティックインレバー操作量を入力されるものである。

操作テーブル25，26は、電気信号で入力されたレバー操作量を演算処理して電磁比例弁21，22，27，24を制御するコントローラ（図示せず）内に、数式またはマッピングの形式で内蔵されている。

次に、この実施の形態の作用効果を説明する。

例えば、バケット８の先端を地面に着けたまま水平引き作業をする場合は、スティックイン動作とブーム上げ動作とを連動操作する必要があるので、一側にブーム上げ用パイロット圧Paが作用するとともに他側に反ブーム上げ用パイロット圧Peが作用するブーム第２スプール弁13の制御バランスを良好に保つことで、スティックインレバー操作量に応じてブーム上げ速度を抑え、ブーム上げとスティックインの連動操作をスムーズに行えるようにする。

その際、最適な操作性を求めるために、ブーム上げ用の操作テーブル25とスティックイン用の操作テーブル26とが別々に設定されているが、ブーム第２スプール弁13の一側と他側とに作用するパイロット圧特性は共通の操作テーブル25が用いられ、スティックイン動作およびブーム上げ動作の操作テーブル特性(レバー操作量とスプール変位量制御用のパイロット圧との関係)が同じであるため、上記ブーム第２スプール弁13の制御バランスが良好に保たれる。

このように、第３の電磁比例弁27には、第４の電磁比例弁24と共通のスティックインレバー操作量が入力されるが、第３の電磁比例弁27は、第１、第２の電磁比例弁21，22と共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性の操作テーブル25を備えているので、ブーム第２スプール弁13の制御バランスを良好に保って、スティックインとブーム上げの連動操作性能を確保でき、複数のパイロット操作式制御弁のパイロット圧制御を電磁比例弁で行なう場合の連動操作性能の低下を防止できる。

すなわち、ブーム第２スプール弁13を制御する反ブーム上げ用パイロット圧Peを、レバー操作量はスティックインレバーストロークを用いて、ブーム上げ用の操作テーブル25でパイロット圧を制御するため、スティックインの操作テーブル26とブーム上げの操作テーブル25とが異なる場合においても、ブーム第２スプール弁13の制御バランスを良好に保ち、スティックインとブーム上げの連動操作性能を確保することができる。

なお、本方法は連動操作時のみ適用される。

本発明は、油圧ショベルなどの作業機械に利用可能である。

本発明に係る弁制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。 同上弁制御装置が搭載された作業機械の側面図である。 従来の油圧制御式作業機械の弁制御装置を示すブロック図である。 従来の電気制御式作業機械の弁制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル
６ ブーム
6c 第１の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
７ スティック
7c 第２の流体圧アクチュエータとしてのスティックシリンダ
11 第１のパイロット操作式制御弁としてのブーム第１スプール弁
12 第２のパイロット操作式制御弁としてのスティック第１スプール弁
13 第３のパイロット操作式制御弁としてのブーム第２スプール弁
21 第１の電磁比例弁
22 第２の電磁比例弁
24 第４の電磁比例弁
27 第３の電磁比例弁

Claims (2)

1. 第１の流体圧アクチュエータを制御する第１のパイロット操作式制御弁と、
   第２の流体圧アクチュエータを制御する第２のパイロット操作式制御弁と、
   第１の流体圧アクチュエータを第１のパイロット操作式制御弁とともに制御する第３のパイロット操作式制御弁と、
   手動操作量に対して第１のパイロット操作式制御弁の一側に作用するパイロット圧を制御する第１の電磁比例弁と、
   手動操作量に対して第３のパイロット操作式制御弁の一側に作用するパイロット圧を制御する第２の電磁比例弁と、
   手動操作量に対して第３のパイロット操作式制御弁の他側に作用するパイロット圧を制御する第３の電磁比例弁と、
   手動操作量に対して第２のパイロット操作式制御弁の他側に作用するパイロット圧を制御する第４の電磁比例弁とを具備し、
   第１、第２の電磁比例弁は、共通の手動操作量−パイロット圧特性を備えるとともに、共通の手動操作量を入力されるものであり、
   第３の電磁比例弁は、第１、第２の電磁比例弁と共通の手動操作量−パイロット圧特性を備えるとともに、第４の電磁比例弁と共通の手動操作量を入力されるものであり、
   第４の電磁比例弁は、第１、第２および第３の電磁比例弁と異なる手動操作量−パイロット圧特性を備えるとともに、第３の電磁比例弁と共通の手動操作量を入力されるものである
   ことを特徴とする弁制御装置。
2. 第１の流体圧アクチュエータは、油圧ショベルのブームを上下方向に回動するブームシリンダであり、
   第２の流体圧アクチュエータは、ブームの先端に軸支されたスティックをイン・アウト方向に回動するスティックシリンダであり、
   第１、第２の電磁比例弁は、レバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性を備えるとともに、共通のブーム上げレバー操作量を入力されるものであり、
   第３の電磁比例弁は、第１、第２の電磁比例弁と共通のレバー操作量−ブーム上げ用パイロット圧特性を備えるとともに、第４の電磁比例弁と共通のスティックインレバー操作量を入力されるものであり、
   第４の電磁比例弁は、第１、第２および第３の電磁比例弁と異なるレバー操作量−スティックイン用パイロット圧特性を備えるとともに、第３の電磁比例弁と共通のスティックインレバー操作量を入力されるものである
   ことを特徴とする請求項１記載の弁制御装置。

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