JP2010031978A - 油圧ショベルの油圧制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】破砕シリンダとアームシリンダの複合操作時に、破砕シリンダがストロークエンドに達したときのアームシリンダの急増速を防止する。
【解決手段】ブーム及びアームを備えた作業アタッチメントの先端に、破砕シリンダ２によって駆動される破砕装置が取付けられ、破砕シリンダ２とアームシリンダ３が同時に作動する複合操作時に、これらの油圧源である油圧ポンプ１の吐出量をアーム操作量と破砕操作量の和に応じて制御する。これを前提として、複合操作時に、ポンプ吐出圧が、破砕シリンダ２のリリーフ圧以下でリリーフ圧に近い値である設定値に達したときに、破砕操作量相当のポンプ吐出量を減少させるポンプ吐出量減少制御を行うように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は作業アタッチメントの先端にオプションとして破砕装置が取付けられる油圧ショベルの油圧制御装置に関するものである。

油圧ショベルは、下部走行体上に上部旋回体を搭載し、この上部旋回体にブーム、アーム、バケットとこれらを作動させる油圧シリンダ（ブーム、アーム、バケット各シリンダ）から成る作業アタッチメントを装着して構成される。

この油圧ショベルでは、通常、各油圧アクチュエータの操作量（正確には操作手段であるリモコン弁の操作量）に応じて、操作量が大きいほどポンプ吐出量を増加させる所謂ポジコン制御が行われる。

この場合、同一ポンプで駆動される複数の油圧アクチュエータを同時に作動させる複合操作時には、各アクチュエータ操作量の和に応じてポンプ吐出量が制御される。

一方、この油圧ショベルをビル等の構造物の解体作業を行う破砕機に転用する場合、作業アタッチメントの先端に、バケットに代えて、破砕シリンダで駆動される開閉式の破砕装置（ニブラと称される場合がある）がオプションとして取付けられる。なお、ブーム及びアームも破砕機用に組み替えられる場合もある。

破砕シリンダは、アームシリンダと共通の可変容量型の油圧ポンプにアームシリンダとパラレルに接続され、同ポンプによって駆動される。

このように破砕機に転用される油圧ショベルの油圧制御回路は、たとえば特許文献１に開示されている。
特開平８−２３２３０１号公報

上記ショベル転用破砕機において、破砕シリンダは、他のアクチュエータと異なり、目視による微操作はあまり行われず、多くの場合、ペダルのフルストローク操作によるつかみ／開き操作が行われる。

このため、破砕シリンダが縮み側（つかみ側）または伸び側（開き側）の双方でストロークエンドに達することが多い。

この場合、ストロークエンドに達すると同時に破砕シリンダ用のリリーフ弁がリリーフ作用を行うため、破砕シリンダ及び管路そのものに悪影響はない。

ところが、破砕、アーム両シリンダが同時に作動する複合操作時に、破砕シリンダがストロークエンドに達すると、同シリンダに供給されていた油が、同じポンプで駆動されるアームシリンダに流入するため、アームの動きが急に増速される。このため、操作性が悪くなる。

また、とくにアームを前方に振り上げるアーム押し動作の場合、アームの飛び出しによる他の物との衝突が起こるおそれもあり、この点の対策が望まれていた。

なお、特許文献１に開示された公知技術は、複合操作時に、アクチュエータの作動圧の差によって高圧アクチュエータ側に油が流れにくくなる問題に対して、高圧側アクチュエータの操作量に応じた可変絞りの絞り作用によってポンプ圧を上げるものであり、上記破砕シリンダのストロークエンドによる問題は解決できない。

そこで本発明は、破砕シリンダとアームシリンダの複合操作時に、破砕シリンダがストロークエンドに達した場合のアームシリンダの急増速を防止することができる油圧ショベルの油圧制御回路を提供するものである。

請求項１の発明は、ブーム及びアームを備えた作業アタッチメントの先端に破砕装置が取付けられ、アーム操作手段の操作に基づいて上記アームを作動させるアームシリンダと、破砕操作手段の操作に基づいて上記破砕装置を作動させる破砕シリンダとが共通の可変容量型の油圧ポンプによって駆動され、アームシリンダと破砕シリンダが同時に作動する複合操作時に、上記油圧ポンプの吐出量が、上記アーム操作手段の操作量と上記破砕操作手段の操作量の和に応じて制御される油圧ショベルの油圧制御回路において、上記油圧ポンプの吐出圧を検出するポンプ圧センサと、上記アーム操作手段及び破砕操作手段の操作量を検出する操作量センサと、上記ポンプ圧センサ及び操作量センサからの信号に基づいて上記油圧ポンプの吐出量を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記複合操作時に、上記ポンプ吐出圧が、上記破砕シリンダのリリーフ圧以下でリリーフ圧に近い値である設定値に達したときに、上記破砕操作量相当のポンプ吐出量を減少させるポンプ吐出量減少制御を行うように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、破砕シリンダの作動圧を検出する破砕シリンダ圧センサを備え、制御手段は、ポンプ吐出圧が設定値に達したときに、上記破砕シリンダ圧が設定値以上であることを条件としてポンプ吐出量減少制御を行うように構成されたものである。

本発明によると、アームと破砕装置の複合操作時に、ポンプ吐出圧が、破砕シリンダのリリーフ圧以下でリリーフ圧に近い値である設定値に達したとき、すなわち、破砕シリンダがストロークエンドに達する直前に、ポジコン制御による破砕操作量相当のポンプ吐出量を減少させる構成としたから、破砕シリンダがストロークエンドに達しても、アームシリンダには上記減量した油しか流れない。

これにより、破砕シリンダストロークエンドによるアームの急増速を防止し、操作性を改善することができる。

ところで、油圧ショベルの作業アタッチメントを破砕機のロングアタッチメントに組み替えた場合、アタッチメントの重量によってアームシリンダの作動圧が高くなるため、破砕シリンダがストロークエンドに達しなくてもポンプ圧が上記設定値を超える場合がある。

従って、ポンプ圧が設定値に達したことのみをポンプ吐出量減少制御の条件とすると、同制御が不必要に行われ、アーム、破砕両シリンダの流量が不足して却って操作性が悪くなる。

この点、請求項２の発明によると、ポンプ吐出圧が設定値に達したときに、破砕シリンダ圧が設定値以上であることを条件としてポンプ吐出量減少制御を行う構成、いいかえればポンプ圧が設定値に達しても破砕シリンダ圧が設定値以下であればポンプ吐出量減少制御を行わない構成としたから、上記のような状況で無駄な制御が行われて両シリンダの流量が不足し、操作性が悪化する弊害が生じない。

本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。

第１実施形態（図１〜図３参照）
図１において、１は図示しないエンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプで、この油圧ポンプ１の吐出油が破砕、アーム両シリンダ２,３にそれぞれ油圧パイロット式の制御弁４,５を介してパラレルに供給される。Ｃは両制御弁４,５を通ってタンクＴに至るセンターバイパス通路である。

なお、油圧ショベルにおいては、通常、二つの油圧ポンプで全油圧アクチュエータを駆動する構成がとられ、油圧ポンプ１の吐出油は他の油圧アクチュエータにも供給されるが、この部分は本発明と直接関係がないため図示、説明を省略する。

また、ポンプ吐出側に回路全体の最高圧（＝最高ポンプ吐出圧）を設定するメインリリーフ弁が設けられるとともに、破砕、アーム両シリンダ２,３を含むアクチュエータごとに最高作動圧を規制するラインリリーフ弁がそれぞれ設けられるが、これらの図示も省略している。

両制御弁４,５は、図示しないリモコン弁からのパイロット圧によって中立位置ａと伸び、縮み両作動位置ｂ,ｃとの間で切換操作される。

油圧ポンプ１にはポンプレギュレータ６が設けられ、図２にも示すように制御手段としてのコントローラ７からのポンプ吐出量指令信号によりこのポンプレギュレータ６が作動して同ポンプ１の吐出量（傾転）が制御される。

ここで、リモコン弁から両制御弁４,５に送られるパイロット圧がパイロット圧センサ８ａ,８ｂ,９ａ,９ｂにより検出される。

検出されたパイロット圧は、破砕、アーム両操作量信号としてコントローラ７に入力され、この操作量に応じて、操作量が大きいほどポンプ吐出量を増加させるポジコン制御が行われる。

この場合、破砕、アーム両シリンダ２,３が同時に作動する複合操作時には、両操作量の和に応じて油圧ポンプ１がポジコン制御される。

また、油圧ポンプ１の吐出圧を検出するポンプ圧センサ１０が設けられ、検出されたポンプ吐出圧がポンプ圧信号としてコントローラ７に入力される。

コントローラ７は、複合操作時に、このポンプ圧に基づいて破砕シリンダ２がストロークエンド近傍に達したことを判断し、破砕操作量相当のポンプ吐出量を減少させるポンプ吐出量減少制御を行う。

この点の作用を含めたこの装置の作用を図３のフローチャートを併用して説明する。

図３のステップＳ１で破砕操作量信号に基づいて破砕操作が有るか否かが判断され、ＹＥＳの場合にステップＳ２で破砕操作量に応じたポンプ吐出量制御（ポジコン制御）が行われる。

ステップＳ３ではアーム操作の有無が判断され、ＹＥＳとなったとき、すなわち複合操作時と判断されたときに、ステップＳ４において破砕操作量＋アーム操作量に応じたポンプ吐出量制御が開始される。

続くステップＳ５では、ポンプ圧Ｐｐが設定値Ｐｓ以上か否かが判断される。

この設定値Ｐｓは、破砕シリンダ２のリリーフ圧以下でリリーフ圧に近い値として定められ、ポンプ圧Ｐｐ≧設定値Ｐｓ（ステップＳ５でＹＥＳ）となると、破砕操作量相当のポンプ吐出量を減少させる（ステップＳ６）。

このように、破砕シリンダ２がストロークエンドに達する直前に、ポジコン制御による破砕操作量相当のポンプ吐出量を減少させることにより、破砕シリンダ２がストロークエンドに達しても、その時点ですでにポンプ吐出量が減少しているため、アームシリンダ３には上記減量した油しか流れない。

これにより、破砕シリンダ２がストロークエンドすることによるアームの急増速を防止し、操作性を改善することができる。

第２実施形態（図４〜図６参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。

破砕、アーム両シリンダ２,３の複合操作時に、破砕シリンダ２のストロークエンドによるアームの急増速を防止するという本発明の目的は、油圧ショベルの作業アタッチメント（ブーム及びアーム）をそのまま利用する破砕機では、上記第１実施形態のようにポンプ圧Ｐｐのみに基づくポンプ吐出量制御減少制御を行うことによって達成することができる。

ところが、ショベルアタッチメントを破砕機のロングアタッチメントにそっくり組み替えた場合、アタッチメントが重くなり、このアタッチメント重量によってアームシリンダ３の作動圧が高くなるため、破砕シリンダ２がストロークエンドに達しなくてもポンプ圧Ｐｐが設定値Ｐｓを超える場合がある。

従って、第１実施形態のようにポンプ圧Ｐｐが設定値Ｐｓに達したことのみをポンプ吐出量減少制御の条件とすると、同制御が不必要に行われ、破砕、アーム、両シリンダ２,３の流量が不足して却って操作性が悪くなる。

第２実施形態においては、この点の対策として、破砕シリンダ２の作動圧（破砕シリンダ圧という）を検出する破砕シリンダ圧センサ１１が設けられ、コントローラ７により、複合操作時にポンプ圧Ｐｐが設定値Ｐｓに達した場合、破砕シリンダ圧Ｐｎが設定値Ｐｓ以上であることを条件としてポンプ吐出量減少制御を行う構成がとられている。

いいかえれば、ポンプ圧Ｐｐが設定値Ｐｓに達しても、破砕シリンダ圧Ｐｎが設定値Ｐｓ以下であれば、ポンプ圧の上昇はアタッチメント重量によるもので破砕シリンダ２のストロークエンドが原因ではないとして、ポンプ吐出量減少制御を行わない構成がとられている。

この点の作用を図６のフローチャートを併用して説明する。

ステップＳ１１〜Ｓ１５は第１実施形態（図３）のステップＳ１〜Ｓ５と同じで、ステップＳ１６で破砕シリンダ圧Ｐｎが設定値Ｐｓ以上か否かが判断され、ＹＥＳ（Ｐｎ≧Ｐｓ）のときはステップＳ１７でポンプ吐出量減少制御が実行される。

一方、ステップＳ１６でＮＯ（Ｐｎ＜Ｐｓ）のときは、破砕シリンダ２がストロークエンド近傍に達しておらず、ポンプ吐出量を減少させる必要がないとして、ステップＳ１８でポンプ吐出量を現状のまま保持する。

この制御により、不必要なポンプ吐出量減少制御が行われて両シリンダ２,３の流量が不足し、かえって操作性が悪化する弊害が生じない。

本発明の第１実施形態にかかる油圧制御装置の回路図である。 同装置のブロック構成図である。 同装置の作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る油圧制御装置の回路図である。 同装置のブロック構成図である。 同装置の作用を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 油圧ポンプ
２ 破砕シリンダ
３ アームシリンダ
４,５ 制御弁
６ ポンプレギュレータ
７ コントローラ（制御手段）
８ａ,８ｂ,９ａ,９ｂ 操作量センサとしてのパイロット圧センサ
１０ ポンプ圧センサ
１１ 破砕シリンダ圧センサ

Claims (2)

1. ブーム及びアームを備えた作業アタッチメントの先端に破砕装置が取付けられ、アーム操作手段の操作に基づいて上記アームを作動させるアームシリンダと、破砕操作手段の操作に基づいて上記破砕装置を作動させる破砕シリンダとが共通の可変容量型の油圧ポンプによって駆動され、アームシリンダと破砕シリンダが同時に作動する複合操作時に、上記油圧ポンプの吐出量が、上記アーム操作手段の操作量と上記破砕操作手段の操作量の和に応じて制御される油圧ショベルの油圧制御回路において、上記油圧ポンプの吐出圧を検出するポンプ圧センサと、上記アーム操作手段及び破砕操作手段の操作量を検出する操作量センサと、上記ポンプ圧センサ及び操作量センサからの信号に基づいて上記油圧ポンプの吐出量を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記複合操作時に、上記ポンプ吐出圧が、上記破砕シリンダのリリーフ圧以下でリリーフ圧に近い値である設定値に達したときに、上記破砕操作量相当のポンプ吐出量を減少させるポンプ吐出量減少制御を行うように構成されたことを特徴とする油圧ショベルの油圧制御回路。
2. 破砕シリンダの作動圧を検出する破砕シリンダ圧センサを備え、制御手段は、ポンプ吐出圧が設定値に達したときに、上記破砕シリンダ圧が設定値以上であることを条件としてポンプ吐出量減少制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項１記載の油圧ショベルの油圧制御回路。

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