JP2010127392A

JP2010127392A - 作業機械の制御装置

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Publication number: JP2010127392A
Application number: JP2008303029A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nakane; 雅敏中根
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: JP5049254B2

Abstract

【課題】操作レバーを急速に中立位置に戻した場合であっても、油圧ポンプの吐出量を短時間で減少させる作業機械の制御装置を提供する。
【解決手段】制御弁２２のセンタバイパス油路２６の最下流に設けられたネガコン絞り２８によって発生するネガコン圧をレギュレータ４０に伝達するネガコンライン３０と、ネガコンライン３０に該ネガコン圧よりも大きい圧力を印加可能な圧力印加手段３６と、制御弁２２を操作する操作手段３４ａと、操作手段３４ａの中立位置への急戻しかどうかを判断する判断手段４８ａ、４８ｂと、を備え、判断手段４８ａ、４８ｂによって操作手段３４ａの中立位置への急戻しと判断されたときに、圧力印加手段３６がネガコンライン３０に前記ネガコン圧よりも大きい圧力を印加して、該圧力をレギュレータ４０に印加し、油圧ポンプ１２の吐出量を減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業機械の制御装置に関し、詳しくはネガコン圧により油圧ポンプの吐出量を制御する作業機械の制御装置に関する。

特許文献１に、図６に示すネガコンシステムの油圧回路図が記載されている。このネガコンシステム１００では、センタバイパス油路１０２を有する制御弁１０４、１０６、１０８のセンタバイパス油路１０２の出口にネガコン絞り１１０が設けられており、該ネガコン絞り１１０の上流側圧力であるネガコン圧が可変容量型の油圧ポンプ１１２のレギュレータ１１４へネガコンライン１１６を介して信号圧力として作用するように構成されている。且つ、レギュレータ１１４は、作用するネガコン圧の低下に応じて油圧ポンプ１１２の吐出量が増加するように（作用するネガコン圧の上昇に応じて油圧ポンプ１１２の吐出量が低下するように）構成されている。

このため、図示せぬ操作レバーにより制御弁１０４、１０６、１０８が中立位置にもどされて、油圧アクチュエータ（図示せず）への作動油の供給が停止し、センタバイパス油路１０２の出口（ネガコン絞り１１０の上流側）に達する作動油が多くなると、レギュレータ１１４に作用するネガコン圧は上昇し、油圧ポンプ１１２の吐出量は低下する。これにより、油圧アクチュエータによる作業がなされていないとき、油圧ポンプ１１２の吐出量は低下し、油圧アクチュエータの作動に用いられない作動油を無駄に吐出することが抑えられ、エネルギの消費を抑えることができる。

特許第４１２８４８２号公報

しかしながら、操作レバーを急速に中立位置に戻した場合、ネガコン圧がすぐに上昇してレギュレータ１１４に作用するわけではない。制御弁１０４、１０６、１０８にパイロット圧を加えるラインに設けられたクッションバルブ（図示せず）によって、制御弁１０４、１０６、１０８に供給されるパイロット圧の急激な変動が緩和されるため、制御弁１０４、１０６、１０８の中立位置への復帰は、操作レバーの中立位置への戻しよりも遅れるからであり、また、ネガコンライン１１４において圧損等が存在するからである。

このため、操作レバーを急速に中立位置に戻した場合、油圧ポンプ１１２の吐出量は遅れをもって減少するので、油圧アクチュエータの作動に利用されない作動油が無駄に吐出されることとなる。また、操作レバーを急速に中立位置に戻すと、吐出量が低下していない油圧ポンプ１１２からの多量の作動油がネガコン絞りを通過して、瞬間的に油圧ポンプ１１２の吐出圧が急上昇し、エンジンの作動不良（エンジンダウン）を起こすおそれもある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、操作レバー（操作手段）を急速に中立位置に戻した場合であっても、油圧ポンプの吐出量を短時間で減少させる作業機械の制御装置を提供することを課題とする。

本発明は、油圧ポンプから吐出される作動油によって作動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプの作動油の吐出量を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する制御弁と、を備えた作業機械の油圧制御装置において、前記制御弁のセンタバイパス油路の最下流に設けられたネガコン絞りによって発生するネガコン圧を前記レギュレータに伝達するネガコンラインと、該ネガコンラインに該ネガコン圧よりも大きい圧力を印加可能な圧力印加手段と、前記制御弁を操作する操作手段と、該操作手段の中立位置への急戻しかどうかを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段によって前記操作手段の中立位置への急戻しと判断されたときに、前記圧力印加手段が前記ネガコンラインに前記ネガコン圧よりも大きい圧力を印加して、該圧力を前記レギュレータに印加し、前記油圧ポンプの吐出量を減少させることにより、上記課題を解決したものである。

本発明では、前記判断手段によって前記操作手段の中立位置への急戻しと判断されると、前記圧力印加手段が前記ネガコンラインに前記ネガコン圧よりも大きい圧力を印加して、該圧力を前記レギュレータに印加し、前記油圧ポンプの吐出量を減少させるので、操作手段が急速に中立位置に戻され、ネガコン圧が応答遅れにより増大していない場合でも、また、ネガコン圧の急増の初期段階（ネガコン圧が十分に大きくなっていない段階）でも、レギュレータにはネガコン圧よりも大きい圧力を印加することができる。このため、操作手段を中立位置にもどす際、たとえ急速に戻した場合であっても、短時間に油圧ポンプの吐出量を減少させることができる。

前記操作手段が前記制御弁に供給されるパイロット圧を介して前記制御弁を操作する場合、前記判断手段は、例えば、該パイロット圧の減少速度が所定の値以上となったときに、前記操作手段の中立位置への急戻しと判断することができる。

また、前記判断手段がネガコン圧に基づいて判断する場合、前記ネガコン圧の増加速度が所定の値以上となったときに、前記操作手段の中立位置への急戻しと判断することができる。

前記圧力印加手段が前記ネガコンラインに印加する圧力は、例えば、前記パイロット圧を供給するパイロットポンプから供給される圧力とすることもできる。

なお、本発明において操作手段とは、運転者が作業機械に所定の動作を行わせるための手段であり、操作レバー、操作ボタン、操作ペダル等の概念を含む。

本発明によれば、操作レバー（操作手段）を急速に中立位置に戻した場合であっても、油圧ポンプの吐出量を短時間で減少させることができる。これにより、油圧ポンプを駆動するために用いられるエネルギ消費を抑えることができる。また、油圧ポンプの吐出圧が急上昇することが防止され、油圧ポンプを駆動するエンジンの作動不良（エンジンダウン）も防止することができる。

以下図面に基づいて、本発明に係る作業機械の制御装置の好適な実施形態の例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置１０を示すブロック構成図である。

この制御装置１０では、図１に示すように、可変容量型の油圧ポンプであるメインポンプ１２から油圧アクチュエータ（油圧モータ１４、油圧シリンダ１６、１８）への作動油の供給経路であって制御弁２２の中立位置を貫通するセンタバイパス油路２６の最下流に、ネガコン絞り２８が設けられている。このネガコン絞り２８によって発生したネガコン圧Ｐｎがネガコンライン３０およびシャトル弁３２を介してレギュレータ４０に伝達される。

以下では、油圧シリンダ１６の動作を制御する構成を代表して取り上げて説明するが、油圧モータ１４、油圧シリンダ１８の動作を制御する構成も同様の構成とすることができる。ただし、図１では図示の都合上、油圧モータ１４、油圧シリンダ１８に対する作動油の給排を行う油路は記載を一部省略している。

ネガコンライン３０は、センタバイパス油路２６におけるネガコン絞り２８の上流側のネガコン圧伝達用の位置Ａ１とレギュレータ４０を結ぶ油路である。ネガコン圧Ｐｎは、ネガコンライン３０におけるシャトル弁３２の上流側のネガコン圧計測用の位置Ａ２での油圧である。ネガコン圧計測用の位置Ａ２には油路を介してネガコン圧計測センサ５８が連結されており、ネガコン圧計測センサ５８によるネガコン圧についての計測データは電気信号線６０を介してコントローラ４８に送られる。

シャトル弁３２は、入力ポート３２ａ、３２ｂと出力ポート３２ｃを備える。入力ポート３２ａにはネガコンライン３０を介してネガコン圧Ｐｎが入力され、入力ポート３２ｂにはパイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６及びパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８を介してパイロットポンプ３４ｄの吐出圧Ｐｐを減圧調整した後の圧力Ｐｐｄ（以下、減圧調整後吐出圧Ｐｐｄと記す）が入力される。シャトル弁３２は、入力されたネガコン圧Ｐｎおよびパイロットポンプ３４ｄの減圧調整後吐出圧Ｐｐｄのうち、大きい方の圧力を出力ポート３２ｃからレギュレータ４０に出力する。

レギュレータ４０は、出力ポート３２ｃから伝達された圧力（シャトル弁３２に伝達されたネガコン圧Ｐｎおよびパイロットポンプ３４ｄの減圧調整後吐出圧Ｐｐｄのうちの大きい方の圧力）Ｐに応じてメインポンプ１２の吐出量を制御する。図２は、レギュレータ４０に伝達される圧力Ｐとメインポンプ１２の吐出量との関係を示すグラフ図であり、伝達される圧力Ｐが所定の値Ｐ１以下のときメインポンプ１２の吐出量は最大となり、伝達される圧力Ｐが所定の値Ｐ１よりも大きくなるにつれてメインポンプ１２の吐出量は減少し、伝達される圧力Ｐが所定の値Ｐ２に達すると、メインポンプ１２の吐出量は最小となる。

制御弁２２は３位置６ポートの切換弁であり、３つの切り換え位置Ａ、Ｂ、Ｃを備えており、メインポンプ１２から油圧シリンダ１６へ向かう作動油の流れる方向と流量を制御する。制御弁２２のスプールの両端には、それぞれパイロットポート２２ａ、２２ｂが設けられている。また、制御弁２２のスプールの両端は、ばね２２ｃ、２２ｄで付勢されている。

制御弁２２のスプールの位置の切り換えは、リモコンレバー装置３４を操作して、制御弁２２のパイロットポート２２ａ、２２ｂに供給される制御用圧力Ｐｉａ、Ｐｉｂを制御することにより行う。パイロットポート２２ａ、２２ｂには、パイロット油路４２ａ、４２ｂを介してこの制御用圧力ＰｉａまたはＰｉｂが供給される。本実施形態では、制御弁２２のパイロットポート２２ａ、２２ｂに供給される制御用圧力Ｐｉａ、Ｐｉｂのうち、大きい方の圧力をパイロット圧Ｐｉとして検出し、１か所での検出で、いずれの側からの急戻しであっても検出できるように構成している。

リモコンレバー装置３４は、操作レバー（操作手段）３４ａと、リモコン弁３４ｂ、３４ｃと、パイロットポンプ３４ｄとを有してなる。リモコンレバー装置３４の操作レバー３４ａを操作することにより、パイロット油路４２ａ、４２ｂを介して、制御弁２２のパイロットポート２２ａ、２２ｂに制御用圧力ＰｉａまたはＰｉｂが供給される。パイロット油路４２ａ、４２ｂには、クッションバルブ５０ａ、５０ｂが設けられており、制御弁２２のパイロットポート２２ａ、２２ｂに伝達される制御用圧力の急激な変動が緩和されるようになっている。

パイロット油路４２ａ、４２ｂにおいて、クッションバルブ５０ａ、５０ｂとリモコン弁３４ｂ、３４ｃとの間にパイロット圧計測用ポート５２ａ、５２ｂが設けられており、該パイロット圧計測用ポート５２ａ、５２ｂにパイロット圧計測用シャトル弁５４の２つの入力ポート５４ａ、５４ｂがそれぞれ油路を介して連結されている。したがって、パイロット油路４２ａ、４２ｂの制御用圧力のうちの大きい方の制御用圧力が、パイロット圧計測用シャトル弁５４の出力ポート５４ｃから出力され、結果的に、この出力される圧力（パイロット圧計測用シャトル弁５４の出力ポート５４ｃにおける油圧）Ｐｉは、そのとき現に機能している方の制御用圧力ＰｉａまたはＰｉｂと等しくなる。パイロット圧計測用シャトル弁５４の出力ポート５４ｃとパイロット圧計測センサ４４とが油路を介して連結されているので、パイロット圧計測センサ４４がパイロット圧Ｐｉを計測する。パイロット圧計測センサ４４が計測したパイロット圧Ｐｉについてのデータは、電気信号線４６を介してコントローラ４８に送られる。

パイロット圧計測用ポート５２ａ、５２ｂは、パイロット油路４２ａ、４２ｂにおいてクッションバルブ５０ａ、５０ｂよりもパイロットポンプ３４ｄ側に位置するので、パイロット圧計測センサ４４に入力されるパイロット圧Ｐｉはクッションバルブ５０ａ、５０ｂの影響を受けない。このため、パイロット圧計測センサ４４は、操作レバー３４ａの操作によるパイロット圧Ｐｉの変動をリアルタイムに正確に計測することができる。

また、リモコンレバー装置３４に関連して、パイロットポンプ吐出圧伝達用の位置Ａ３（パイロットポンプ３４ｄの吐出側とリモコン弁３４ｂ、３４ｃとの間の油路３４ｅの中途の位置）と、シャトル弁３２の入力ポート３２ｂとを連結するパイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６が設けられており、パイロットポンプ３４ｄの吐出圧Ｐｐがシャトル弁３２の入力ポート３２ｂに伝達可能なようになっている。

パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６の中途には、電磁比例弁であるパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８が設けられている。パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８は、３つのポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備え、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６の連通の程度を調整することができる。ポートＰ１とポートＰ２が連通すると、ポートＰ３はブロックされ、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６は遮断されて、シャトル弁３２の入力ポート３２ｂに伝達されるパイロットポンプ３４ｄの吐出圧は零（シャトル弁３２の入力ポート３２ｂに作用する圧力は最低（タンク圧））となる。ポートＰ１とポートＰ３が連通するとパイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６は連通し、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６における作動油の流通は自由な状態となり、パイロットポンプ３４ｄの吐出圧Ｐｐは減圧されずにシャトル弁３２の入力ポート３２ｂに伝達される。

パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のスプールの一端には、該スプールの位置を、ポートＰ１とポートＰ２が連通した状態から、ポートＰ１とポートＰ３が連通した状態へと切り換えるためのソレノイド部３８ａが設けられている。また、パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のスプールの他端はばね３８ｂで付勢されており、ソレノイド部３８ａが作動していないとき、パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のスプールは、ポートＰ１とポートＰ２が連通してポートＰ３がブロックされた状態（パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６は遮断されて、シャトル弁３２の入力ポート３２ｂに伝達されるパイロットポンプ３４ｄの吐出圧が零となる状態）となる。

ここで、電磁比例弁であるパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８においては、ポートＰ１とポートＰ２が連通した状態（ポートＰ３がブロックされてパイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６が遮断された状態）から、ポートＰ１とポートＰ３が連通した状態（パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６が連通された状態）へとステップ状に切り換わるのではなく、コントローラ４８が電気信号線６２を介してソレノイド部３８ａへ流す電流値に応じて、ポートＰ１とポートＰ２が連通した状態から、ポートＰ１とポートＰ３が連通した状態へと、滑らかに切換可能である。すなわち、パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８は、コントローラ４８から供給される電流値に応じてスプールの位置を調整してパイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６の連通の程度を調整することができ、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６を介してシャトル弁３２の入力ポート３２ｂに伝達されるパイロットポンプ３４ｄの吐出圧Ｐｐを任意に減圧調整することができる。したがって、本実施形態に係る制御装置１０は、パイロットポンプ３４ｄの吐出圧Ｐｐを任意に減圧調整した減圧調整後吐出圧Ｐｐｄをレギュレータ４０に伝達することができ、メインポンプ１２の吐出量を任意に減少させることができる。

コントローラ４８は、パイロット圧判断部（判断手段）４８ａおよびネガコン圧判断部（判断手段）４８ｂを備えるとともに、前述のようにパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８を制御して、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６の連通の程度を制御して、レギュレータ４０に伝達する減圧調整後吐出圧Ｐｐｄを制御し、メインポンプ１２の吐出量を任意に減少させることができる。

ここで、リモコンレバー装置３４の操作レバー３４ａが急速に中立位置に戻されると、制御弁２２に供給される制御用圧力ＰｉａまたはＰｉｂ（パイロット圧Ｐｉ）は急減し、ネガコン圧Ｐｎは急増する。そこで、操作レバー３４ａが急速に中立位置に戻されているかどうかを、制御弁２２に供給されるパイロット圧Ｐｉが急減しているか、あるいはネガコン圧Ｐｎが急増しているかどうかで判断することができる。

コントローラ４８のパイロット圧判断部４８ａは、パイロット圧Ｐｉの減少速度ΔＰｉ／Δｔ（図３（Ａ）参照）が所定の値α以上となっているとき、パイロット圧Ｐｉが急減していると判断する。所定の値αは、パイロット油路４２ａ、４２ｂにおける圧損等を考慮して、適宜定めることができる。コントローラ４８のネガコン圧判断部４８ｂは、ネガコン圧Ｐｎの増加速度ΔＰｎ／Δｔ（図３（Ｂ）参照）が所定の値β以上となっているとき、ネガコン圧Ｐｎが急増していると判断する。所定の値βは、ネガコンライン３０における圧損等を考慮して、適宜定めることができる。

パイロット圧判断部４８ａがリモコンレバー装置３４におけるパイロット圧が急減していると判断するか、あるいはネガコン圧判断部４８ｂがネガコン圧Ｐｎが急増していると判断すると、コントローラ４８は、操作レバー急戻しとの電気信号を、所定時間Δｔ１の間、電気信号線６２を介して電磁比例弁３８のソレノイド部３８ａに送る。操作レバー急戻しとの電気信号がソレノイド部３８ａに送られている時間Δｔ１の間、ソレノイド部３８ａは、ばね３８ｂを押し縮めるようにパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のスプールを押して、ポートＰ１とポートＰ３とを連通させる。ポートＰ１とポートＰ３とが連通すると、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６を介してパイロットポンプ３４ｄの吐出圧Ｐｐがシャトル弁３２の入力ポート３２ｂに入力される。

ここで、操作レバー３４ａを中立位置に急戻ししたとき、前述したように、クッションバルブ５０ａ、５０ｂの影響によって、制御弁２２の中立位置への復帰に遅れがあり、また、ネガコンライン３０において圧損等があるため、操作レバー３４ａを中立位置に急戻ししても、シャトル弁３２の入力ポート３２ａに入力されるネガコン圧Ｐｎが増大するまでには応答の遅れがある。

一方、パイロット圧計測センサ４４により計測されるパイロット圧は、前述のようにクッションバルブ５０ａ、５０ｂの影響を受けない。このため、パイロット圧計測センサ４４により計測されるパイロット圧は、操作レバー３４ａの操作によるパイロット圧の変動をリアルタイムに正確に反映する。

このため、パイロット圧計測センサ４４による計測データにより、パイロット圧が急減しているとパイロット圧判断部４８ａが判断したら、即座にコントローラ４８が電気信号線６２を介して操作レバー急戻しとの電気信号をパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のソレノイド部３８ａに時間Δｔ１の間入力して、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６を連通する。ネガコン圧計測用の位置Ａ２でのネガコン圧Ｐｎより減圧調整後吐出圧Ｐｐｄの方が大きければ、チェックボール３２ｄが入力ポート３２ａ側に移動して、減圧調整後吐出圧Ｐｐｄがレギュレータ４０に伝達される。この結果、たとえ操作レバー３４ａが中立位置に急戻しされたときであっても、レギュレータ４０にネガコン圧Ｐｎよりも大きい減圧調整後吐出圧Ｐｐｄを伝達することができ、短時間でメインポンプ１２の吐出量を減少させることができる。これにより、メインポンプ１２を駆動するために用いられるエネルギ消費を抑えることができる。また、メインポンプ１２の吐出圧が急上昇することが防止され、メインポンプ１２を駆動するエンジン（図示せず）の作動不良（エンジンダウン）も防止することができる。

また、ネガコン圧計測センサ５８により計測されたデータに基づき、コントローラ４８のネガコン圧判断部４８ｂがネガコン圧Ｐｎが急増していると判断したら、コントローラ４８が電気信号線６２を介して操作レバー急戻しとの電気信号をパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のソレノイド部３８ａに時間Δｔ１の間入力して、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６を連通する。ネガコン圧計測用の位置Ａ２でのネガコン圧Ｐｎより減圧調整後吐出圧Ｐｐｄの方が大きければ、チェックボール３２ｄが入力ポート３２ａ側に移動して、減圧調整後吐出圧Ｐｐｄがレギュレータ４０に伝達される。この結果、たとえ操作レバー３４ａが中立位置に急戻しされたときであっても、レギュレータ４０にネガコン圧Ｐｎよりも大きいパイロットポンプ３４ｄの吐出圧Ｐｐを伝達することができる。このため、操作レバー３４ａの中立位置への急戻し後におけるネガコン圧Ｐｎの急増の初期段階（ネガコン圧Ｐｎが十分に大きくなっていない段階）において、レギュレータ４０にネガコン圧Ｐｎよりも大きいパイロットポンプ３４ｄの減圧調整後吐出圧Ｐｐｄを伝達することができ、ネガコン圧Ｐｎが十分に大きくなっていなくてもメインポンプ１２の吐出量を抑えることができる。このため、操作レバー３４ａが急速に中立位置にもどされたときであっても、短時間でメインポンプ１２の吐出量を減少させることができる。これにより、メインポンプ１２を駆動するために用いられるエネルギ消費を抑えることができる。また、メインポンプ１２の吐出圧が急上昇することが防止され、メインポンプ１２を駆動するエンジン（図示せず）の作動不良（エンジンダウン）も防止することができる。

なお、コントローラ４８が操作レバー急戻しとの電気信号をパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のソレノイド部３８ａに入力する時間Δｔ１は、ネガコン圧Ｐｎ上昇についての応答遅れ（パイロット圧が減少を開始してからネガコン圧Ｐｎが上昇するまでの時間）Δｔｄ２を考慮するとともに、操作レバー急戻しとの電気信号が、パイロット圧判断部４８ａがパイロット圧が急減していると判断してソレノイド部３８ａに入力されたのか、あるいは、ネガコン圧判断部４８ｂがネガコン圧Ｐｎが急増していると判断してソレノイド部３８ａに入力されたのかに応じて、適宜定めることができる。ネガコン圧Ｐｎの上昇は、パイロット圧Ｐｉの減少よりも応答に遅れがあるので、操作レバー急戻しとの電気信号が、パイロット圧判断部４８ａがパイロット圧が急減していると判断してソレノイド部３８ａに入力された場合は、ネガコン圧判断部４８ｂがネガコン圧Ｐｎが急増していると判断してソレノイド部３８ａに入力された場合よりも、時間Δｔ１の長さは長くなる。

なお、以上説明したように、本実施形態では、シャトル弁３２、パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８、およびパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８を制御するコントローラ４８によってネガコンライン３０に減圧調整後吐出圧Ｐｐｄが印加されており、これらによって圧力印加手段が構成されていることになる。

次に、上述のように構成された本実施形態に係る作業機械の制御装置１０の作用を、メインポンプ１２の吐出量を短時間で減少させるコントローラ４８の動作とともに説明する。

図３（Ａ）はパイロット圧計測センサ４４により計測されるパイロット圧Ｐｉのタイムチャートの一例であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示すパイロット圧Ｐｉに対応するネガコン圧Ｐｎのタイムチャートの一例である。図４は、操作レバー３４ａが急速に中立位置にもどされたときに、短時間でメインポンプ１２の吐出量を減少させるコントローラ４８の動作のフローチャートである。まず、図３における各状態（図３（Ａ）の状態（ａ）〜（ｅ）、図３（Ｂ）の状態（ｆ）〜（ｊ））について説明する。

図３（Ａ）の状態（ａ）は、リモコンレバー装置３４の操作レバー３４ａが中立位置にあって制御弁２２に供給されるパイロット圧Ｐｉが零の状態である。このため、制御弁２２のスプールは切り換え位置Ｂの中立位置の状態にあり、油圧シリンダ１６へ作動油は供給されていない。その結果、メインポンプ１２から吐出された作動油は、センタバイパス油路２６の最下流のネガコン絞り２８の手前に達し、ネガコン圧Ｐｎは増大し（図３（Ｂ）の状態（ｆ））、メインポンプ１２の吐出量は減少する。

図３（Ａ）の状態（ｂ）は、リモコンレバー装置３４の操作レバー３４ａのＬ方向またはＲ方向への操作がなされ始め、制御弁２２に供給されるパイロット圧Ｐｉが上昇している状態である。このため、制御弁２２のスプールは切り換え位置Ａまたは切り換え位置Ｃの状態に切り換わりつつあり、油圧シリンダ１６への作動油の供給量が増加している状態である。油圧シリンダ１６への作動油の供給量が増加するにつれてセンタバイパス油路２６の最下流のネガコン絞り２８の手前（ネガコン圧伝達用の位置Ａ１）に達する作動油の量は減少し、ネガコン圧Ｐｎもそれにつれて減少していく（図３（Ｂ）の状態（ｇ））。ただし、クッションバルブ５０ａ、５０ｂの影響によって、制御弁２２のスプールの動きは操作レバー３４ａの動きよりも時間的に遅れるとともに、ネガコンライン３０において圧損等があるため、操作レバー３４ａをＬ方向またはＲ方向へ操作してパイロット圧Ｐｉを上昇させても、シャトル弁３２の入力ポート３２ａに入力されるネガコン圧Ｐｎが減少するまでには応答遅れΔｔｄ１が存在する。

図３（Ａ）の状態（ｃ）は、リモコンレバー装置３４の操作レバー３４ａのＬ方向またはＲ方向への操作量が最大（フルレバー）となり、制御弁２２に供給されるパイロット圧が最大となっている状態である。このため、前述した理由による応答遅れ経過後は、制御弁２２のスプールは切り換え位置Ａまたは切り換え位置Ｃの状態に切り換わっており、メインポンプ１２から吐出された作動油は、油圧シリンダ１６に達してその駆動に使われ、ネガコン圧Ｐｎは減少し（図３（Ｂ）の状態（ｈ））、メインポンプ１２の吐出量は増大する。なお、制御弁２２のスプールは切り換え位置Ａまたは切り換え位置Ｃの状態に切り換わっているので、メインポンプ１２の吐出量が増大しても、センタバイパス油路２６の最下流のネガコン絞り２８の手前（ネガコン圧伝達用の位置Ａ１）に達する作動油の量は増えない。

図３（Ａ）の状態（ｄ）は、リモコンレバー装置３４の操作レバー３４ａがフルレバー状態から中立位置へ戻され始め、制御弁２２に供給されるパイロット圧が下降している状態である。このため、制御弁２２のスプールは切り換え位置Ａまたは切り換え位置Ｃの状態から中立位置である切り換え位置Ｂに切り換わりつつあり、油圧シリンダ１６への作動油の供給量が減少している状態であり、油圧シリンダ１６の減速がなされている状態である。本実施形態では、コントローラ４８のパイロット圧判断部４８ａがパイロット圧Ｐｉが急減しているかどうかを判断するとともに、ネガコン圧判断部４８ｂがネガコン圧Ｐｎが急増しているかどうかを判断し、どちらかに該当していれば、コントローラ４８は、操作レバー急戻しとの電気信号を、電気信号線６２を介してパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のソレノイド部３８ａに時間Δｔ１の間だけ送り、ポートＰ１とポートＰ３とを連通させ、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６を介してパイロットポンプ３４ｄの吐出圧をレギュレータ４０に伝達し、メインポンプ１２の吐出量を短時間で減少させる。

なお、前述したように、操作レバー３４ａを中立位置に急戻ししたとき、クッションバルブ５０ａ、５０ｂの影響によって、制御弁２２の中立位置への復帰に遅れがあり、また、ネガコンライン３０において圧損等があるため、操作レバー３４ａを中立位置に急戻ししても、シャトル弁３２の入力ポート３２ａに入力されるネガコン圧Ｐｎが増大するまでには応答遅れΔｔｄ２が存在する。このため、パイロット油路４２ａ、４２ｂに供給されるパイロット圧が下降を開始してから応答遅れΔｔｄ２経過後、シャトル弁３２の入力ポート３２ａに入力されるネガコン圧Ｐｎは増加を開始する（図３（Ｂ）の状態（ｉ））。

図３（Ａ）の状態（ｅ）は、リモコンレバー装置３４の操作レバー３４ａが中立位置にもどされて、制御弁２２に供給されるパイロット圧Ｐｉが零の状態である。このため、応答遅れ経過後、制御弁２２のスプールは切り換え位置Ｂの中立位置の状態となり、油圧シリンダ１６へ作動油が供給されない状態となる。その結果、メインポンプ１２から吐出された作動油は、センタバイパス油路２６の最下流のネガコン絞り２８の手前に達し、応答遅れΔｔｄ２経過後、シャトル弁３２の入力ポート３２ａに入力されるネガコン圧Ｐｎは最大となり（図３（Ｂ）の状態（ｊ））、メインポンプ１２の吐出量は最小となる。

次に、図４のフローチャートを用いて、メインポンプ１２の吐出量を短時間で減少させるコントローラ４８の動作を説明するとともに、本実施形態に係る制御装置１０の作用を説明する。

コントローラ４８のパイロット圧判断部４８ａは、パイロット圧Ｐｉの減少速度ΔＰｉ／Δｔが所定の値α以上となっているかどうかを判断し、コントローラ４８のネガコン圧判断部４８ｂは、ネガコン圧Ｐｎの増加速度ΔＰｎ／Δｔが所定の値β以上となっているかどうかを判断する（ステップＳ１）。

どちらかに該当していれば、コントローラ４８は、操作レバー急戻しとの電気信号を、電気信号線６２を介してパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のソレノイド部３８ａに送り（ステップＳ２）、パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のソレノイド部３８ａを作動させる（ステップＳ３）。この電気信号がソレノイド部３８ａに送られている時間Δｔ１の間、ソレノイド部３８ａは作動し、ポートＰ１とポートＰ３とが連通し、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６が連通する（ステップＳ４）。パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６が連通すると、レギュレータ４０にはネガコン圧Ｐｎではなくパイロットポンプ３４ｄの減圧調整後吐出圧Ｐｐｄが伝達されるので（ステップＳ５）、ネガコン圧Ｐｎが応答遅れにより増大していなくても、あるいは、ネガコン圧Ｐｎの急増の初期段階（ネガコン圧Ｐｎが十分に大きくなっていない段階）であっても、メインポンプ１２の吐出量が短時間で減少する（ステップＳ６）。

このため、本実施形態に係る制御装置１０によれば、操作レバー３４ａが急速に中立位置にもどされたときであっても、短時間でメインポンプ１２の吐出量を減少させることができる。これにより、メインポンプ１２を駆動するために用いられるエネルギ消費を抑えることができる。また、メインポンプ１２の吐出圧が急上昇することが防止され、メインポンプ１２を駆動するエンジン（図示せず）の作動不良（エンジンダウン）も防止することができる。

時間Δｔ１が経過したら（ステップＳ７）、コントローラ４８は操作レバー急戻しとの電気信号をソレノイド部３８ａに送ることを中止し（ステップＳ８）、ソレノイド部３８ａの作動を停止させる（ステップＳ９）。ソレノイド部３８ａの作動が停止すると、ばね３８ｂの付勢力によりパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８のポートＰ１とポートＰ２とが連通し、ポートＰ３はブロックされ、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６は遮断され（ステップＳ１０）、レギュレータ４０にパイロットポンプ３４ｄの減圧調整後吐出圧Ｐｐｄは伝達されなくなり、ネガコンライン３０を介してネガコン圧Ｐｎがレギュレータ４０に伝達され、メインポンプ１２の吐出量は、図２に示す関係に基づき、レギュレータ４０に伝達されるネガコン圧Ｐｎによって再び制御される。

なお、図４のフローチャートは、メインポンプ１２の吐出量を短時間で減少させるコントローラ４８の動作の一例を示すもので、図４のフローチャートに示す動作に限定されず、例えば、頻繁に油圧シリンダ１６の動作を切り換えるような作業を行う場合、ステップＳ７で所定時間Δｔ１経過前（ステップＳ７でＮｏの場合）にステップＳ１に戻るようにしてもよい（図４に破線で示す）。このようにすると、所定時間Δｔ１経過前にステップＳ１の条件を満たさなくなった場合、レギュレータ４０にパイロットポンプ３４ｄの吐出圧は伝達されず、メインポンプ１２の吐出量は減少しない。このため、操作レバー３４ａの中立位置（切り換え位置Ｂ）への急戻しを行った後、すぐに操作レバー３４ａを切り換え位置ＡまたはＣに切り換えてメインポンプ１２の吐出量を大きくする必要がある場合でも良好に作業を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る制御装置１０は、リモコンレバー装置のパイロット圧に基づいても、ネガコン絞り２８によるネガコン圧Ｐｎに基づいても、操作レバーの中立位置への急戻しかどうかを判断することができるが、ネガコン圧Ｐｎに基づいて判断するときは、特に油圧アクチュエータおよび制御弁がそれぞれ複数あるときに、総合的に作動油の供給状況を反映するという意味で有効性を発揮する。即ち、ネガコン圧Ｐｎに基づき判断する場合、メインポンプ１２に要求される吐出量を、各油圧アクチュエータへの総合的な作動油の供給状況から判断することができるので、操作レバーの中立位置への急戻しかどうかを実際の作業状況に即してより適切に判断することができることがある。

したがって、油圧アクチュエータおよび制御弁がそれぞれ複数あるときは、例えば、パイロット圧Ｐｉの条件（パイロット圧Ｐｉの減少速度が所定の値以上）と、ネガコン圧Ｐｎの条件（ネガコン圧Ｐｎの増加速度が所定の値以上）とを同時に満たしたときに、操作レバーの中立位置への急戻しと判断することにより、メインポンプ１２の吐出量を必要なときのみ減少させることができる場合がある。

以上説明した本実施形態に係る制御装置１０では、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６の中途に電磁比例弁であるパイロットポンプ吐出圧伝達切換弁３８を設けたが、パイロットポンプ吐出圧伝達ライン３６の中途に設ける弁は電磁比例弁でなくてもよく、例えば図５に示す本実施形態の変形例に係る制御装置８０のように、電磁切換弁８２としてもよい。

ネガコン圧により油圧ポンプの吐出量を制御する作業機械（例えば油圧ショベル）に有効に適用可能である。

本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置１０を示すブロック構成図前記制御装置１０において、レギュレータ４０に伝達される圧力とメインポンプ１２の吐出量との関係を示すグラフ図（Ａ）前記制御装置１０におけるパイロット圧のタイムチャートの一例、（Ｂ）このパイロット圧に対応するネガコン圧のタイムチャートの一例前記制御装置１０において、メインポンプ１２の吐出量を減少させるコントローラ４８の動作を示すフローチャート本実施形態の変形例に係る作業機械の制御装置８０の要部回路図特許文献１に記載のネガコンシステムの油圧回路図

符号の説明

１０、８０…制御装置
１２…メインポンプ（油圧ポンプ）
１４…油圧モータ
１６、１８…油圧シリンダ
２０、２２、２４…制御弁
２６…センタバイパス油路
２８…ネガコン絞り
３０…ネガコンライン
３２…シャトル弁
３４…リモコンレバー装置
３４ａ…操作レバー（操作手段）
３４ｄ…パイロットポンプ
３６…パイロットポンプ吐出圧伝達ライン
３８…パイロットポンプ吐出圧伝達切換弁
４０…レギュレータ
４２ａ、４２ｂ…パイロット油路
４４…パイロット圧計測センサ
４６、６０、６２、８０、８２…電気信号線
４８…コントローラ
４８ａ…パイロット圧判断部（判断手段）
４８ｂ…ネガコン圧判断部（判断手段）
５４…パイロット圧計測用シャトル弁
５８…ネガコン圧計測センサ
８２…電磁切換弁
Ｐｉ…パイロット圧
Ｐｎ…ネガコン圧
α…所定の値（パイロット圧Ｐｉの減少速度）
β…所定の値（ネガコン圧Ｐｎの増加速度）
Δｔ１…所定時間

Claims

油圧ポンプから吐出される作動油によって作動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプの作動油の吐出量を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する制御弁と、を備えた作業機械の油圧制御装置において、
前記制御弁のセンタバイパス油路の最下流に設けられたネガコン絞りによって発生するネガコン圧を前記レギュレータに伝達するネガコンラインと、
該ネガコンラインに該ネガコン圧よりも大きい圧力を印加可能な圧力印加手段と、
前記制御弁を操作する操作手段と、
該操作手段の中立位置への急戻しかどうかを判断する判断手段と、
を備え、
前記判断手段によって前記操作手段の中立位置への急戻しと判断されたときに、前記圧力印加手段が前記ネガコンラインに前記ネガコン圧よりも大きい圧力を印加して、該圧力を前記レギュレータに印加し、前記油圧ポンプの吐出量を減少させることを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
請求項１において、
前記操作手段は前記制御弁に供給されるパイロット圧を介して前記制御弁を操作し、
前記判断手段は、該パイロット圧の減少速度が所定の値以上となったときに、前記操作手段の中立位置への急戻しと判断することを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
請求項１または２において、
前記判断手段は、前記ネガコン圧の増加速度が所定の値以上となったときに、前記操作手段の中立位置への急戻しと判断することを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記操作手段は前記制御弁に供給されるパイロット圧を介して前記制御弁を操作し、
前記圧力印加手段が前記ネガコンラインに印加する圧力が、前記パイロット圧を供給するパイロットポンプから供給される圧力であることを特徴とする作業機械の油圧制御装置。