JP2013249849A - 作業機械の油圧制御装置 - Google Patents

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智史 前川
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信洋 古賀
Hideki Yoshihara
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Abstract

【課題】作業機械のメインアクチュエータ及びオプションアクチュエータが適正な速度で作動するように制御可能な装置を提供する。
【解決手段】前記装置は、第1及び第2油圧ポンプ11,12と、第1油圧ポンプ11の吐出油をメインアクチュエータ7に導く第1メイン供給油路25及び第1メインコントロールバルブ15と、第1油圧ポンプ11の吐出油をオプションアクチュエータ8に導くオプション供給油路26及びオプションコントロールバルブ16と、第2油圧ポンプ12の吐出油をメインアクチュエータ7に導く第2メイン供給油路29及び第2オプションコントロールバルブ19と、メインアクチュエータ用のメイン操作器31と、オプションアクチュエータ用のオプション操作器32と、両操作器31,32の同時操作時は第1メイン供給油路25を通じてのメインアクチュエータ7への作動油の供給を遮断し、メイン操作器31のみの操作時は当該供給を許容する供給切換装置40〜42,60と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、オプション機器が装着可能な先端部を有する作業アタッチメントを備えた作業機械に設けられ、当該作業アタッチメント及び当該オプション機器をそれぞれ駆動する油圧アクチュエータの作動を制御するための装置に関するものである。
先端部が変位するように作動する作業アタッチメントを備えた作業機械では、その先端部にオプション機器が装着される場合がある。例えば、一般的な油圧ショベルは、その作業アタッチメントとして、起伏可能なブームと、その先端に回動可能に連結されるアームと、を備え、このアームの先端にバケットが装着されるが、このバケットに代えて破砕用機器であるニブラやブレーカといったオプション機器が前記アームの先端に装着される場合がある。
従来、このような作業アタッチメント及びオプション機器を油圧で駆動するための装置として、図8に示すものが知られている(特許文献1)。この装置は、第1油圧ポンプ91と、第2油圧ポンプ92と、前記作業アタッチメントのアームを動かすためのアームシリンダ93と、前記オプション機器を動かすためのオプションシリンダ(予備アクチュエータ)94と、前記第1油圧ポンプ91と前記アームシリンダ93との間に介在するアーム用方向切換弁V1と、前記第1油圧ポンプ91と前記オプションシリンダ94との間に介在する予備用方向切換弁V2と、を備える。
この装置において、前記両方向切換弁V1,V2は、前記油圧ポンプ91につながる共通のセンターバイパスライン上に直列に配置されるとともに、アーム用供給油路95及び予備用供給油路96をそれぞれ介して前記油圧ポンプ91に互いに並列に接続される。従って、前記油圧ポンプ91から吐出される作動油は、前記アーム用供給油路95及びアーム用方向切換弁V1を通じて前記アームシリンダ93に供給されるとともに、前記予備用供給油路96及び予備用方向切換弁V2を通じて前記オプションシリンダ94に供給されることが可能である。
しかしながら、この装置では、前記オプション機器を駆動するための前記オプションシリンダ94の負荷が前記アームを駆動するためのアームシリンダ93の負荷に比べて著しく軽いため、何らの対策を講じなければ、油圧ポンプ91が吐出する作動油の大半がオプションシリンダ94へ流れてしまい、これによりアームシリンダ93の駆動速度が著しく低下するおそれがある。
そこで、当該装置は、前記両シリンダ93,94が同時に駆動される際の流量分配を調整するための可変絞り弁97及び制御弁98を備える。可変絞り弁97は、前記予備用供給油路96の途中に設けられ、パイロットポートを有し、このパイロットポートに供給されるパイロット圧の増大に伴って流路面積を絞る機能を有する。前記制御弁98は、前記アーム用方向切換弁95のパイロットラインと前記可変絞り弁97のパイロットポートとの間に介在し、前記アーム用方向切換弁95に入力されるパイロット圧が大きいほど、すなわち、アームについて操作されるアーム操作レバーの操作量が大きいほど、大きなパイロット圧を前記可変絞り弁97のパイロットポートに導く機能を有する。
この装置によれば、前記アーム操作レバーの操作量が大きいほど、前記可変絞り弁97の流路面積が減少し、その分、アームシリンダ93への供給流量を増やすため、アームシリンダ93がオプションシリンダ94の負荷より著しく大きい場合でも、アームシリンダ93についてのアームレバー操作量が大きいほど当該アームシリンダ93への作動油供給流量を増やすことが可能である。
特開平9−217385号公報
前記装置では、前記オプションシリンダ94がストロークエンドに達した時点で当該オプションシリンダ94に供給される作動油の流量が0となるため、当該時点においてアームシリンダ93への作動油の供給流量が急激にかつ過剰に増大してしまい、これによりアームの動きがオペレータの意思に反して増速されてしまう不都合がある。
その一方、前記アームシリンダ93の負荷は大きいため、当該アームシリンダ93への供給流量を十分に確保したいという要請もある。
本発明は、前記の事情に鑑み、作業機械の作業アタッチメント及びこれに装着されるオプション機器をそれぞれ油圧により駆動するメインアクチュエータ及びオプションアクチュエータの作動を制御するための装置であって、前記作業アタッチメント及び前記オプション機器の負荷の差にかかわらず、当該作業アタッチメント及び当該オプション機器を適正な速度で駆動することを可能にする油圧制御装置を提供することを目的とする。
本発明が提供する装置は、オプション機器が装着可能な先端部を有する作業アタッチメントを備えた作業機械に設けられて、前記作業アタッチメントを油圧により駆動するメインアクチュエータの作動及び前記オプション機器を油圧により駆動するオプションアクチュエータの作動をそれぞれ制御するための装置であって、それぞれが作動油を吐出する第1油圧ポンプ及び第2油圧ポンプと、前記第1油圧ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第1メイン供給油路と、前記第1油圧ポンプが吐出する作動油を前記第1メイン供給油路と並列に前記オプションアクチュエータに導くオプション供給油路と、前記第2油圧ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第2メイン供給油路と、前記メインアクチュエータを動かすために操作されるメイン操作器と、前記オプションアクチュエータを動かすために操作されるオプション操作器と、前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第1メインコントロールバルブと、前記オプション供給油路を通じての前記オプションアクチュエータへの作動油の供給を前記オプション操作器の操作に基づいて制御するように作動するオプションコントロールバルブと、前記第2メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第2メインコントロールバルブと、前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われているときは前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を遮断し、前記オプションアクチュエータを動かすための操作が行われていない状態で前記メインアクチュエータを動かすための操作が行われているときは前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を許容する供給切換装置と、を備える。
この装置によれば、メインアクチュエータ及びオプションアクチュエータの双方について同時に操作が行われた場合は、供給切換装置が第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を遮断するために、メインアクチュエータには第1及び第2油圧ポンプのうち専ら第1油圧ポンプが吐出する作動油のみが供給され、オプションアクチュエータには第1及び第2油圧ポンプのうち専ら第2油圧ポンプが吐出する作動油のみが供給される。すなわち、メインアクチュエータ及びオプションアクチュエータへの作動油の供給が第2油圧ポンプ及び第1油圧ポンプからそれぞれ相互独立して行われるから、両アクチュエータの負荷の大小にかかわらず当該両アクチュエータに対して適正な流量で作動油を供給することが可能である。具体的に、オプションアクチュエータの駆動負荷がメインアクチュエータの駆動負荷よりも軽いためにメインアクチュエータへの供給流量が減少するといったことや、オプションアクチュエータが油圧シリンダであってそのストロークエンドに達したときにメインアクチュエータの供給流量が急増するといったことが、防がれる。
その一方、前記オプションアクチュエータについての操作が行われていないとき、すなわち、オプションアクチュエータの駆動による流量変動のおそれがないときは、供給切換装置が第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を許容することにより、当該メインアクチュエータは第1及び第2油圧ポンプの双方からの作動油の供給を受けることができ、これにより、当該メインアクチュエータに対して十分な流量で作動油を供給することが可能になる。
前記第1及び第2油圧ポンプは、固定容量型油圧ポンプでもよいが、それぞれの容量を調節することが可能な可変容量型油圧ポンプであることが、より好ましい。この場合、前記各油圧ポンプの容量を制御する容量制御装置であって、いわゆるPQ制御(馬力制御)のための容量の演算、すなわち、前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧と、これらの吐出圧の平均値と前記第1及び第2油圧ポンプの容量の平均値との積について予め設定された馬力特性と、に基づいて各油圧ポンプの容量を演算する馬力制御演算部を含むものを備えることが、好ましい。
しかし、この場合、単純な馬力制御を行うと、メインアクチュエータ及びオプションアクチュエータの同時操作時において前記のように両アクチュエータへの作動油供給が相互独立して行われているにもかかわらず、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達したときに前記メインアクチュエータに供給される作動油の流量が低減して当該メインアクチュエータの作動速度が低下するおそれがある。なぜならば、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに到達することによって前記第1油圧ポンプの吐出圧が例えばリリーフ弁について設定されたリリーフ設定圧まで高まる結果、両油圧ポンプの吐出圧の平均値も上昇し、この平均値と前記の馬力特性とに基づいて演算される両油圧ポンプの容量が低下してしまうからである。
従って、この場合、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達したことを検出するストロークエンド検出器をさらに備え、前記容量制御装置の馬力演算制御部は、当該ストロークエンドが検出されたときに前記第1油圧ポンプの容量を前記第1及び第2油圧ポンプの容量の平均値よりも低い容量とすることにより当該第2油圧ポンプの容量を当該平均値よりも高い容量に設定するのが、好ましい。このことは、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達しているために当該オプションアクチュエータの駆動には寄与しない第1油圧ポンプの容量を下げることで、メインアクチュエータを駆動するための第2油圧ポンプの容量を確保することを可能にし、これにより、前記第1油圧ポンプの吐出圧の上昇に起因するメインアクチュエータの駆動速度の低下を防ぎ、または抑制することを可能にする。
また、前記容量制御装置は、前記馬力制御演算部に加え、前記メイン操作器及び前記オプション操作器が同時に操作されたときに前記メイン操作器の操作量が大きいほど前記第2油圧ポンプについて大きな容量を演算しかつ前記オプション操作器の操作量が大きいほど前記第1油圧ポンプについて大きな容量を演算するポジティブコントロール演算部を含み、前記馬力制御演算部により演算された第1及び第2油圧ポンプの容量と前記ポジションコントロール演算部により演算された第1及び第2油圧ポンプの容量との間で低位選択を行うものであることが、好ましい。この低位選択は、第1及び第2ポンプを駆動するための馬力だけでなく、メイン操作器及びオプション操作器を操作するオペレータの意思を反映したポンプ容量制御を行うことを可能にする。また、当該低位選択は、前記ストロークエンドの検出時に前記第2油圧ポンプの容量として過度に大きな容量、すなわち、メイン操作器の操作によりオペレータが指定するメインアクチュエータの駆動速度に対応する容量よりも大きな容量が設定されることを防ぐ。換言すれば、容量制御装置は、第2ポンプの容量について、メイン操作器の操作量に基づいて演算されるポジションコントロール用の容量を超えない範囲で、当該第2油圧ポンプの容量を設定することができる。
さらに、この場合、前記馬力制御演算部は、この馬力制御演算部が演算する第2油圧ポンプの容量が前記ポジションコントロール演算部により演算される第2油圧ポンプの容量を上回らない範囲で最大の容量となる程度に前記第1油圧ポンプの容量を両油圧ポンプの容量の平均値よりも下げるのが、好ましい。この演算は、第2油圧ポンプの容量を確保するために第1油圧ポンプの容量が必要以上に下げてしまうことを防ぐことができる。
前記供給切換装置は、例えば、前記第1メイン供給油路中に設けられ、この第1メイン供給油路を遮断する遮断位置と開通する開通位置とに切換可能な供給切換弁と、前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われているときは前記供給切換弁を前記遮断位置にし、前記オプションアクチュエータを動かすための操作が行われていない状態で前記メインアクチュエータを動かすための操作が行われているときは前記供給切換弁を前記開通位置にする供給切換弁操作部と、を備えるものが、好適である。あるいは、当該供給切換装置は、前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われているときは前記メイン操作器の操作にかかわらず前記第1メインコントロールバルブを強制的に前記第1メイン供給油路を遮断する中立位置に保持するものでもよい。
また本発明は、作業機械であって、ベースマシンと、作業アタッチメントであって、前記ベースマシンに起伏可能に取付けられるブームと、このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、前記ブームと前記アームとの間に介在して当該ブームに対して当該アームを回動させるように伸縮するアームシリンダと、前記ブームと前記ベースマシンとの間に介在して当該ブームを起伏させるように伸縮するブームシリンダと、を含むものと、前記の油圧制御装置と、備えた、作業機械を提供する。この作業機械において、前記油圧制御装置は、前記メインアクチュエータとして前記ブームシリンダまたは前記アームシリンダの作動を制御するものとして有効に適用されることが可能である。
以上のように、本発明によれば、作業機械の作業アタッチメント及びこれに装着されるオプション機器を油圧により駆動するための装置であって、前記作業アタッチメント及び前記オプション機器の負荷の大小にかかわらず、当該作業アタッチメント及び当該オプション機器を適正な速度で駆動することが可能な油圧制御装置が、提供される。
本発明の第1の実施の形態に係る油圧制御装置を示す回路図である。 前記油圧制御装置が搭載される作業機械の例を示す正面図である。 前記油圧制御装置のコントローラの機能構成及びその入出力信号を示すブロック図である。 (a)は前記コントローラが行うポジションコントロール演算のために設定されたアームシリンダ操作量と第2ポンプ容量の特性を示すグラフ、(b)は前記コントローラが行う馬力制御演算のために設定されたポンプ圧とポンプ容量の特性を示すグラフである。 (a)は前記油圧制御装置の供給切換弁が遮断位置にあってオプションシリンダ及びアームシリンダがともに作動しているときの作動油の流れを示す図、(b)は供給切換弁が遮断位置にあってオプションシリンダがストロークエンドに達したときの作動油の流れを示す図である。 前記油圧制御装置のオプションシリンダのストローク、第1油圧ポンプのポンプ圧、及びアームシリンダ速度の時間変化を示すタイムチャートである。 本発明の第2の実施の形態に係る油圧制御装置を示す回路図である。 従来の作業機械の油圧制御装置を示す回路図である。
本発明の好ましい実施の形態を図1〜図7を参照しながら説明する。
図2は、本発明に係る油圧制御装置が搭載される作業機械の例を示す。この作業機械は、既存の油圧ショベルを母体として利用したもので、ベースマシン1と、このベースマシン1に取付けられる作業アタッチメント2と、この作業アタッチメント2の先端に着脱可能に装着されるオプション機器3と、を備える。前記作業アタッチメント2は、ベースマシン1に起伏可能に取付けられるブーム4と、このブーム4の先端に回動可能に連結されるアーム5と、を有し、当該アーム5の先端部に前記オプション機器3が装着される。この実施の形態に係るオプション機器3は、破砕用のいわゆるニブラであり、一対の破砕刃を有し、これら破砕刃の開閉方向の動きによって対象物の破砕処理を行う。
前記ベースマシン1と前記ブーム4との間には伸縮可能なブームシリンダ6が介設され、このブームシリンダ6は、油圧の供給を受けて伸長することにより前記ブーム2を起立方向に動かす。同様に、前記ブーム4と前記アーム5との間にはアームシリンダ7が介設され、このアームシリンダ7は油圧の供給を受けて伸長することにより前記アーム5を引き方向(ブーム4に近づく方向)に回動させる。
図1は、前記作業アタッチメント2及び前記オプション機器3を油圧により駆動する油圧アクチュエータの作動を制御するための油圧制御装置であって、本発明の第1の実施の形態にかかる装置を示す。前記油圧アクチュエータには、前記アームシリンダ7及び前記ブームシリンダ6(ブームシリンダ6は図2のみ示される。)に加え、図略の走行モータや、前記オプション機器3を駆動するためのオプションシリンダ8が含まれる。オプションシリンダ8は、前記オプション機器3に設けられ、この実施の形態では当該オプション機器3に相当するニブラの両破砕刃を開閉させるようにこれらの破砕刃に連結されるものであり、当該オプション機器3が前記アーム5の先端部に装着される際に図1に示す回路に接続される。
図1に示す油圧制御装置は、第1油圧ポンプ11と、第2油圧ポンプ12と、第1油圧ポンプ11に接続される方向切換弁14,15,16と、第2油圧ポンプ12に接続される方向切換弁17,18,19と、アーム操作器31と、オプション操作器32と、第1リリーフ弁33と、第2リリーフ弁34と、を備える。
前記第1及び第2油圧ポンプ11,12は、相互独立してタンク内の作動油を吐出するものであり、この実施の形態では、可変容量型油圧ポンプにより構成される。具体的に、前記第1及び第2油圧ポンプ11,12にはそれぞれレギュレータ11a,12aが付設され、これらのレギュレータ11a,12aは後述の容量制御信号の入力を受けることにより前記第1及び第2油圧ポンプ11,12の容量を変化させるように作動する。
前記第1及び第2油圧ポンプ11,12の吐出口は、それぞれ、第1センターバイパスラインL1及び第2センターバイパスラインL2を通じてタンクに連通可能であり、第1センターバイパスラインL1上に前記方向切換弁14,15,16が設けられ、前記第2センターバイパスラインL2上に前記方向切換弁17,18,19が設けられる。これらの方向切換弁14〜19は、前記作業機械に設けられる複数の油圧アクチュエータ(前記ブームシリンダ6、アームシリンダ7及びオプションシリンダ8を含む6つの油圧アクチュエータ)のそれぞれに対応して設けられ、当該油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するように作動する。
さらに、この回路は、前記第1センターバイパスラインL1とは別に、前記第1油圧ポンプ11が吐出する作動油を前記各方向切換弁14,15,16に相互並列に供給するための第1パラレルラインを有し、この第1パラレルラインは、前記第1センターバイパスラインL1から分岐する共通油路21と、この共通油路21からさらに分岐して前記各方向切換弁14,15,16に至る分岐油路24,25,26と、を有する。また、この回路は、前記第2センターバイパスラインL2とは別に、前記第2油圧ポンプ12が吐出する作動油を前記各方向切換弁17,18,19に供給するための第2パラレルラインを有し、この第2パラレルラインは、前記センターバイパスラインL2から分岐する共通油路22と、この共通油路からさらに分岐して前記各方向切換弁17,18,19に至る供給油路27,28,29を有する。
前記各方向切換弁14〜19は、この実施の形態では3位置油圧パイロット切換弁により構成され、中立位置と、その両側の第1駆動位置及び第2駆動位置と、を有する。当該方向切換弁14〜19は、前記中立位置では、当該方向切換弁が対応するセンターバイパスラインL1またはL2を開通して当該方向切換弁が対応するアクチュエータを油圧ポンプ及びタンクから遮断し、前記第1駆動位置では、前記アクチュエータを第1の方向に動かすように、前記分岐油路24〜29をそれぞれ通じて供給される作動油を当該アクチュエータに導入し、前記第2駆動位置では、前記アクチュエータを前記第1の方向と逆の第2の方向に動かすように、前記分岐油路24〜29をそれぞれ通じて供給される作動油を当該アクチュエータに導入する。
この実施の形態では、前記アームシリンダ7及び前記オプションシリンダ8がそれぞれ本発明に係るメインアクチュエータ及びオプションアクチュエータに相当し、前記方向切換弁15,16及び19がそれぞれ本発明に係る第1メインコントロールバルブ、オプションコントロールバルブ及び第2メインコントロールバルブに相当する。また、前記共通油路21及び分岐油路25が本発明にかかる第1メイン供給油路を構成し、前記共通油路21及び前記分岐油路26が本発明に係るオプション供給油路を構成し、前記共通油路22及び前記分岐油路29が本発明に係る第2メイン供給油路を構成する。
前記方向切換弁15は、一対のパイロットポート15a,15bを有し、両パイロットポート15a,15bにパイロット圧が入力されないときは前記中立位置(図の中央位置)に保持され、前記パイロットポート15aにパイロット圧が入力されたときは前記第1駆動位置(図の左側位置)に切換えられ、前記パイロットポート15bにパイロット圧が入力されたときは前記第2駆動位置(図の右側位置)に切換えられる。この方向切換弁15は、前記中立位置では前記アームシリンダ7と第1油圧ポンプ11及びタンクとの間を遮断し、前記第1駆動位置では前記分岐油路25を前記アームシリンダ7のへッド側室につながるへッド側油路7aに接続するとともに当該アームシリンダ7のロッド側室につながるロッド側油路7bをタンクラインL3に接続し、前記第2駆動位置では前記分岐油路25を前記ロッド側油路7bに接続するとともに前記ヘッド側油路7aをタンクラインL3に接続する。
同様に、前記方向切換弁16は、一対のパイロットポート16a,16bを有し、両パイロットポート16a,16bにパイロット圧が入力されないときは前記中立位置(図の中央位置)に保持され、前記パイロットポート16aにパイロット圧が入力されたときは前記第1駆動位置(図の左側位置)に切換えられ、前記パイロットポート16bにパイロット圧が入力されたときは前記第2駆動位置(図の右側位置)に切換えられる。この方向切換弁16は、前記中立位置では前記オプションシリンダ8と第1油圧ポンプ11及びタンクとの間を遮断し、前記第1駆動位置では前記分岐油路26を前記オプションシリンダ8のへッド側室につながるヘッド側油路8aに接続するとともに当該オプションシリンダ8のロッド側室につながるロッド側油路8bをタンクラインL3に接続し、前記第2駆動位置では前記分岐油路26を前記ロッド側油路8bに接続するとともに前記ヘッド側油路8aを前記タンクラインL3に接続する。
また、前記方向切換弁19は、一対のパイロットポート19a,19bを有し、両パイロットポート19a,19bにパイロット圧が入力されないときは前記中立位置(図の中央位置)に保持され、前記パイロットポート19aにパイロット圧が入力されたときは前記第1駆動位置(図の左側位置)に切換えられ、前記パイロットポート19bにパイロット圧が入力されたときは前記第2駆動位置(図の右側位置)に切換えられる。この方向切換弁19は、前記中立位置では前記アームシリンダ7と第2油圧ポンプ12及びタンクとの間を遮断し、前記第1駆動位置では前記分岐油路29を前記へッド側油路7aに合流するヘッド側油路7cに接続するとともに前記ロッド側油路7bに合流するロッド側油路7dをタンクラインL4に接続し、前記第2駆動位置では前記分岐油路29を前記ロッド側油路7dに接続するとともに前記ヘッド側油路7cをタンクラインL4に接続する。
前記アーム操作器31は、オペレータが前記アームシリンダ7を操縦するために用いるもので、本発明に係るメイン操作器に相当するものであり、パイロット油圧源31aと、アーム用リモコン弁31bと、操作部材であるアーム操作レバー31cと、を有する。アーム操作レバー31cは、オペレータにより回動操作される操作部材であり、前記アーム用リモコン弁31bに回動可能に連結され、オペレータによって中立位置を挟んでその両側すなわちアーム引き側とアーム押し側とに操作されることが可能である。アーム用リモコン弁31bは、前記アーム操作レバー31cの操作位置に応じて前記方向切換弁15,19に前記パイロット圧供給源31aが出力するパイロット圧を供給する。具体的に、前記アーム用リモコン弁31bは、前記アーム操作レバー31cが中立位置にあるときはパイロット圧の供給を行わず、前記アーム操作レバー31cがアーム引き側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧を互いに分岐するパイロットライン35A,39Aを通じて前記方向切換弁15,19のパイロットポート15a,19aにそれぞれ供給し、前記アーム操作レバー31cがアーム押し側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧を互いに分岐するパイロットライン35B,39Bを通じて前記方向切換弁15,19のパイロットポート15b,19bにそれぞれ供給する。
前記オプション操作器32は、オペレータが前記オプションシリンダ8を操縦するために用いるものであり、パイロット油圧源32aと、オプション用リモコン弁32bと、操作部材であるオプション操作レバー32cと、を有する。オプション操作レバー32cは、オペレータにより回動操作される操作部材であり、前記オプション用リモコン弁32bに回動可能に連結され、オペレータによって中立位置を挟んでその両側(この実施の形態ではニブラ閉じ側とニブラ開き側)とに操作されることが可能である。オプション用リモコン弁32bは、前記オプション操作レバー32cの操作位置に応じて前記方向切換弁16に前記パイロット圧供給源32aが出力するパイロット圧を供給する。具体的に、前記オプション用リモコン弁32bは、前記オプション操作レバー32cが中立位置にあるときはパイロット圧の供給を行わず、前記オプション操作レバー32cがニブラ閉じ側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧をパイロットライン36Aを通じて前記方向切換弁16のパイロットポート16aに供給し、前記オプション操作レバー32cがニブラ開き側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧をパイロットライン36Bを通じて前記方向切換弁16のパイロットポート16bに供給する。
前記タンクラインL3,L4は、それぞれ前記センターバイパスラインL1,L2をバイパスして第1油圧ポンプ11及び第2油圧ポンプ12の吐出口とタンクとを連通するもので、各タンクラインL3,L4にそれぞれ前記第1リリーフ弁33及び第2リリーフ弁34が設けられている。これらのリリーフ弁33,34は、前記第1及び第2油圧ポンプ11,12の吐出圧(以下それぞれ「第1ポンプ圧」「第2ポンプ圧」と称する。)がそれぞれ当該リリーフ弁33,34について予め設定されたリリーフ設定圧以上となったときに開弁し、これにより、前記第1及び第2油圧ポンプ11,12の吐出圧を前記タンクラインL3,L4を通じてタンクに逃がす。
さらに、この装置は、その特徴として、第1メイン供給油路である前記分岐油路25中に設けられる供給切換弁40と、この供給切換弁40の位置を切換えるためのパイロット油圧源41及び供給切換操作弁42と、を有する。前記供給切換弁40は、この実施の形態では、単一のパイロットポート40aを有する2位置油圧パイロット切換弁により構成され、前記パイロットポート40aにパイロット圧が供給されないときは前記分岐油路25を開通する開通位置(図1では上側位置)に保持され、前記パイロットポート40aにパイロット圧が供給されるときは前記分岐油路25を遮断する遮断位置(図1では下側位置)に切換えられる。前記供給切換操作弁42は、図例では電磁比例減圧弁からなり、前記パイロット油圧源41と前記パイロットポート40aとの間に介在し、後述の遮断指令信号の入力を受けないときは閉弁して前記パイロット油圧源41から前記パイロットポート40aへのパイロット圧の供給を阻止し、前記遮断指令信号の入力を受けたときは開弁して前記パイロット圧の供給を許容する。この供給切換操作弁42には、単に開閉動作を行うだけの電磁切換弁が用いられることも可能である。
また、この実施の形態に係る装置は、前記共通油路21,22の合流切換を行うように両共通油路21,22の途中に設けられる合流切換弁44と、この合流切換弁44の位置を切換えるためのパイロット油圧源45及び合流切換操作弁46と、を有する。前記合流切換弁44は、この実施の形態では、単一のパイロットポート44aを有する2位置油圧パイロット切換弁により構成され、前記パイロットポート44aにパイロット圧が供給されないときは前記両共通油路21,22を合流させずに相互独立させる非合流位置(図1では左側位置)に保持され、前記パイロットポート44aにパイロット圧が供給されるときは前記両共通油路21,22同士を合流させる合流位置(図1では右側位置)に切換えられるとともに、そのパイロット圧が大きいほど合流流量を増やすように作動する。前記合流切換操作弁46は、前記パイロット油圧源45と前記パイロットポート44aとの間に介在し、後述の合流指令信号の入力を受けないときは閉弁して前記パイロット油圧源45から前記パイロットポート44aへのパイロット圧の供給を阻止し、前記合流指令信号の入力を受けたときはその信号に応じた開度で開弁して前記パイロット圧の供給を許容する。
なお、前記合流切換弁44には、単なる電磁切換弁が用いられることも可能であり、あるいは、例えばアタッチメント操作と走行操作が同時に行われたときの走行の偏向を防ぐための走行直進弁が前記合流切換弁44に流用されることも可能である。また、本発明においてこの合流切換弁44は適宜省略が可能である。
図1に示す装置は、前記の構成要素に加え、前記供給切換弁40の切換制御、前記両油圧ポンプ11,12の容量の制御、及び前記合流切換弁44の切換制御を行うための手段として、前記回路中に設けられる複数の圧力センサと、これらの圧力センサが生成する検出信号の入力を受けて制御動作を行うコントローラ60と、を備える。
前記圧力センサには、第1ポンプ圧すなわち前記第1油圧ポンプ11の吐出圧を検出する第1ポンプ圧センサ51と、第2ポンプ圧すなわち前記第2油圧ポンプ12の吐出圧を検出する第2ポンプ圧センサ52と、前記アーム操作器31が出力するヘッド側パイロット圧(アーム引き側パイロット圧)及びロッド側パイロット圧(アーム押し側パイロット圧)をそれぞれ検出するアームパイロット圧センサ53A,53Bと、前記オプション操作器32が出力するヘッド側パイロット圧(ニブラの場合は閉じ側パイロット圧)及びロッド側パイロット圧(ニブラの場合は開き側パイロット圧)をそれぞれ検出するオプションパイロット圧センサ54A,54Bと、が含まれる。
前記コントローラ60は、コンピュータ等からなり、図3に示すような供給切換弁制御部62、ポンプ容量制御部64、及び合流切換弁制御部66を有する。
前記供給切換弁制御部62は、この実施の形態において本発明に係るメインアクチュエータに相当するアームシリンダ7を動かすための操作と、オプションアクチュエータに相当するオプションシリンダ8を動かすための操作と、が同時に行われているときは、前記供給切換弁40を遮断位置にし、前記オプションシリンダ8を動かすための操作が行われていない状態で前記アームシリンダ7を動かすための操作が行われているときは、前記供給切換弁40を開通位置にする制御を行う。
具体的に、当該供給切換弁制御部62は、前記アームパイロット圧センサ53A,53Bのうちのいずれか一方及び前記オプションパイロット圧センサ54A,54Bのうちのいずれか一方がパイロット圧の出力を検出したときは、前記供給切換操作弁42に遮断指令信号を出力して前記供給切換弁40のパイロットポート40aにパイロット圧を入力させる一方、両オプションパイロット圧センサ54A,54Bがともにパイロット圧の出力を検出していない状態で前記アームパイロット圧センサ53A,53Bのうちのいずれか一方がパイロット圧の出力を検出したときは、前記遮断指令信号の出力を止めて前記パイロットポート40Aへのパイロット圧の入力を止める制御を行う。すなわち、前記パイロット油圧源41、前記供給切換操作弁42及び前記供給切換弁制御部62は、アーム操作器31及びオプション操作器32の操作に基づいて供給切換弁40の切換操作を行う供給切換弁操作部を構成する。
なお、アーム操作器31及びオプション操作器32のいずれも操作されていないとき、あるいは、アーム操作器31が操作されずにオプション操作器32のみが操作されているときの供給切換弁40の位置については、前記遮断位置、前記開通位置のいずれに設定されていてもよい。
前記ポンプ容量制御部64は、前記第1及び第2油圧ポンプ11,12の容量を制御する。この実施の形態に係るポンプ容量制御部64は、前記容量についてポジションコントロール及び馬力制御(いわゆるPQ制御)の双方を実行するものであり、ポジションコントロール演算部64pと、馬力制御演算部64hと、ポンプ容量決定部64dと、を有する。
前記ポジションコントロール演算部64pは、ポジションコントロール、すなわち、前記アーム操作レバー31c及びオプション操作レバー32cの操作量に見合ったポンプ容量の設定を行う制御、のための容量演算を行う。具体的に、当該ポジションコントロール演算部64pは、次のような演算を行う。
A)両操作レバー31c,32cが同時に操作されているとき、すなわち、前記供給切換弁40が遮断位置に切換えられていて第1油圧ポンプ11からアームシリンダ7への作動油の供給を遮断しているとき、あるいは、B)両操作レバー31c,32cのうちアーム操作レバー31cが操作されずにオプション操作レバー32cのみが操作されているとき、ポジションコントロール演算部64pは、前記アーム操作レバー31cの操作量が大きいほど前記第2油圧ポンプ12について大きな容量Qp2を演算する一方、前記オプション操作レバー32cの操作量が大きいほど前記第1油圧ポンプ11について大きな容量Qp1を演算する。つまり、ポジションコントロール演算部64pは、前記A)またはB)のときは第1油圧ポンプ11の吐出する作動油がアームシリンダ7の駆動に寄与しないという観点から、第1油圧ポンプ11の容量のポジションコントロール制御についてアーム操作レバー32cの操作量を評価しない。
前記各操作レバー31c,32cの操作量と、当該操作レバー31c,32cにそれぞれ対応する油圧ポンプ12,11の容量との関係については、例えば図4(a)に示すような特性すなわち前記操作量の増大に伴ってポンプ容量が最大容量Qmaxを上限として直線的に増大する特性、が予め設定されており、ポジションコントロール演算部64pは当該特性と各レバー操作量とに基づいてポジションコントロール用のポンプ容量Qp1,Qp2を算出する。
C)両操作レバー31c,32cのうちオプション操作レバー32cが操作されずにアーム操作レバー31cのみが操作されているとき、ポジションコントロール演算部64pは、当該アーム操作レバー31cの操作量が大きいほど両油圧ポンプ11,12について大きな容量を演算する。すなわち、双方の油圧ポンプ11,12の容量演算についてアーム操作レバー31cの操作量を評価する。
前記馬力制御演算部64hは、馬力制御(いわゆるPQ制御)のための容量の演算を行うものであり、具体的には、a)前記第1ポンプ圧センサ51及び前記第2ポンプ圧センサ52がそれぞれ検出する第1ポンプ圧P1及び第2ポンプ圧P2と、b)両ポンプ圧の平均値(以下「平均ポンプ圧」と称する。)Pa(=(P1+P2)/2)と前記第1及び第2油圧ポンプの容量の平均値との積とについて予め設定された馬力特性と、に基づいて各油圧ポンプ11,12の容量の平均値Qhaを演算し、この平均値Phaに基づいて各油圧ポンプ11,12の馬力制御演算用の容量Qh1,Qh2を決定する。
前記馬力特性としては、例えば図4(b)に示すような特性が用いられる。この特性は、平均ポンプ圧Paが特定値未満の領域ではポンプ容量平均値を最大値Qhmaxに維持し、前記特定圧以上の領域では平均ポンプ圧Paとポンプ容量平均値Qhaの積を略一定に保つように当該平均ポンプ圧Paの増大に伴って当該ポンプ容量平均値Qhaを減少させる特性である。
馬力制御演算部64hは、通常は、両油圧ポンプ11,12の容量Qh1,Qh2をいずれも前記平均値Phaに設定する、すなわち相互等しい容量に設定するが、前記アーム操作器31及びオプション操作器32が同時に操作されている場合において、前記第1ポンプ圧センサ51の検出する圧力すなわち第1油圧ポンプ11の吐出圧が第1リリーフ弁33のリリーフ設定圧にまで達したときは、オプションシリンダ8がストロークエンドに達したと判断し、前記第1油圧ポンプ11の容量Ph1として前記平均値Phaよりも低い容量を算定し、その分だけ前記第2油圧ポンプ11の容量Ph2として前記平均値Phaよりも大きい容量を算定する(その理由及び前記容量Ph1の好ましい下げ度合いについては後に詳述する。)。
従って、この実施の形態では、前記第1ポンプ圧センサ51が、前記オプションシリンダ8がストロークエンドに達したことを検出するためのストロークエンド検出器を兼ねる。しかし、本発明では、当該ストロークエンド検出器として専用のストロークセンサが前記オプションシリンダ8に設けられてもよい。
前記ポンプ容量決定部64dは、前記ポジションコントロール演算部64p及び前記馬力制御演算部64hがそれぞれ算定したポンプ容量の低位選択を行うことにより、最終のポンプ容量を決定し、そのポンプ容量が得られるように、各油圧ポンプ11,12に付設されたレギュレータ21a,22aに容量制御信号を入力する。具体的に、当該ポンプ容量決定部64dは、第1油圧ポンプ11について前記ポジションコントロール演算部64pが算定したポジションコントロール用ポンプ容量Qp1と前記馬力制御演算部64hが算定した馬力制御演算用ポンプ容量Qh1とを比較してそのうちの低い容量を第1油圧ポンプ11についての最終ポンプ容量Qd1に決定するとともに、第2油圧ポンプ12について前記ポジションコントロール演算部64pが算定したポジションコントロール用ポンプ容量Qp2と前記馬力制御演算部64hが演算した馬力制御演算用ポンプ容量Qh2とを比較してそのうちの低い容量を第2油圧ポンプ12についての最終ポンプ容量Qd2に決定する。
前記合流切換弁制御部66は、前記アーム操作器31及び前記オプション操作器32が同時に操作されたときは前記合流切換操作弁46に合流指令信号を入力せず、合流切換弁44のパイロットポート44aへのパイロット圧の入力を阻止して当該合流切換弁44を非合流位置に保持する一方、アーム操作器31が操作されずにオプション操作器32が操作された場合には合流切換操作弁46に合流指令信号を入力して前記パイロット圧の入力を許容することにより前記合流切換弁44を合流位置に切換え、かつ、当該オプション操作器32の操作量が大きいほど合流流量が大きくなるように前記パイロット圧を変化させる。
次に、このコントローラ60の具体的な制御内容及びこれに基づく装置の作用を説明する。
まず、アーム操作器31及びオプション操作器32がともに操作されているとき、すなわち、アームシリンダ7及びオプションシリンダ8の双方についてこれらを動かすための操作が同時に行われているとき、コントローラ60の供給切換弁制御部62は、供給切換操作弁42に遮断指令信号を入力して供給切換弁40のパイロットポート40aへのパイロット圧の供給を行わせ、これにより当該供給切換弁40を遮断位置、すなわち第1油圧ポンプ11から分岐油路25を通じてのアームシリンダ7への作動油の供給を遮断する位置、に切換える。これにより、アームシリンダ7は専ら第2油圧ポンプ12のみから作動油の供給を受け、オプションシリンダ8は専ら第1油圧ポンプ11のみから作動油の供給を受ける状態になる。
この状態では、アームシリンダ7及びオプションシリンダ8はそれぞれ第2油圧ポンプ12及び第1油圧ポンプ11により相互独立して作動油の供給を受けるから、図8に示す従来装置のようにアームシリンダ93とオプションシリンダ94が共通の油圧ポンプからパラレルで油圧の供給を受ける場合と異なり、オプションシリンダ8の駆動負荷がアームシリンダ7の駆動負荷に比べて著しく軽い場合でも当該オプションシリンダ8側に流量が偏ることがない。従って、アームシリンダ7は安定した速度で駆動されることが可能である。また、当該従来装置では、オプションアクチュエータであるオプションシリンダ94がストロークエンドに達して当該オプションシリンダ94に供給される作動油の流量が0になった時点でメインアクチュエータであるアームシリンダ93への作動油供給流量が急増する不都合があるが、図1に示す装置では、このような急増も発生しない。
一方、コントローラ60のポンプ容量制御部64では、アーム操作器31のアーム操作レバー31c及びオプション操作器32のオプション操作レバー32cのそれぞれの操作量に基づいてポジションコントロール演算部64pがポジションコントロール用ポンプ容量Qp1,Qp2を算定し、両油圧ポンプ11,12の吐出圧である第1及び第2ポンプ圧P1,P2に基づいて馬力制御演算部64hが馬力制御用ポンプ容量Qh1,Qh2を算定し、ポンプ容量決定部64dがこれらの低位選択に基づいて最終ポンプ容量Qd1,Qd2を決定する。これにより、各操作レバー31c,32cを操作するオペレータの意思と、両油圧ポンプ11,12を駆動するエンジンの馬力の双方を加味したポンプ容量の制御が実現される。
さらに、前記馬力制御演算部64hは、アーム操作器31とオプション操作器32とが同時操作されている場合において、オプションシリンダ8がストロークエンドに達したときは、第1及び第2油圧ポンプ11,12についての馬力制御用ポンプ容量Qh1,Qh2を前記馬力特性に基づいて算定した平均ポンプ容量Qhaと等しい容量に設定するのではなく、第1油圧ポンプ11についての馬力制御用ポンプ容量Qh1として前記平均ポンプ容量Qhaよりも低い容量を算定し、その分、第2油圧ポンプ12についての馬力制御用ポンプ容量Qh2を前記平均ポンプ容量Qhaよりも大きな容量とすることにより、前記オプションシリンダ8のストロークエンドの到達に起因してアームシリンダ7の駆動速度が低下することを防止しまたは抑止することができる。その具体的理由は次のとおりである。
いま、図5(a)に示すように供給切換弁40が遮断位置にあって第1及び第2油圧ポンプ11,12よりオプションシリンダ8及びアームシリンダ7にそれぞれ個別に作動油が供給されており、前記オプションシリンダ8がストロークエンドに到達する前の第1ポンプ圧をP1d、第2ポンプ圧をP2とする。このときの平均ポンプ圧を図4(b)に示す値Pa0であるとすると、この値Pa0は次式(1)で表わされる。
Pa0=(P1d+P2)/2 …(1)
このとき、馬力制御演算部64hが演算する平均ポンプ容量Qhaは図4(b)に示すように最大容量Qmaxであり、よって、各油圧ポンプ11,12にはいずれも最大容量Qmaxが与えられる。
ところが、前記オプションシリンダ8がストロークエンドに達すると、このオプションシリンダ8に供給される作動油は行き場を失い、第1ポンプ圧P1を上昇させ、このポンプ圧P1が第1リリーフ弁33のリリーフ設定圧P1r(>P1d)に達した時点で当該第1リリーフ弁33が開弁して図5(b)に示すように前記作動油をタンクに逃がす。すなわち、前記オプションシリンダ8のストロークエンドへの到達に伴って第1ポンプ圧P1はそれまでの圧力(図6の中段に示す駆動圧力P1d)から前記リリーフ設定圧P1r(>P1d)まで跳ね上がる。この第1ポンプ圧P1の上昇により平均ポンプ圧Paは前記のPa0から次式(2)に示される値Patまで上昇する。
Pat=(P1r+P2)/2>(P1d+P2)/2=Pa0 …(2)
このように平均ポンプ圧がPaoからPatまで上昇するのに伴い、馬力制御演算部64hが演算する平均ポンプ容量Qhaは、図4(b)に示すように、前記最大容量Qmaxからそれよりも低い容量Qhatまで下がる。従って、この平均ポンプ容量Qhatがそのまま各油圧ポンプ11,12の容量Qh1,Qh2に均等に割り当てられるとすると、例えばアーム操作レバー31cがフル操作されたままであるにもかかわらず第2油圧ポンプ12の容量が減少して当該第2油圧ポンプ12により駆動されるアームシリンダ7の作動速度が例えば図6下段に破線で示すように下がるといった事象が生ずることになる。
これに対し、この実施の形態に係る馬力制御演算部64hは、図4(b)に示すように、前記オプションシリンダ8がストロークエンドに達した時点で前記第1油圧ポンプ11について算定するポンプ容量Qh1を前記平均ポンプ容量Qhatよりも減少させ、その分、第2油圧ポンプ12について算定するポンプ容量Qh2を前記平均ポンプ容量Qhatよりも大きくすることにより、図6下段に実線で示すように前記のアームシリンダ7の作動速度の低下を防ぎ、または当該低下を効果的に抑制することができる。
具体的に、このようにして演算される第2油圧ポンプ12の容量Qh2は次式(3)で表わされる。
Qh2=2×Qhat−Qh1>Qhat(∵Qh1<Qhat) …(3)
例えば、第1油圧ポンプ11の容量Qh1の値をQh1=2×Qhat−Qmaxまで下げれば、馬力制御演算部64hが演算する第2油圧ポンプ12の容量Qh2をQmaxに維持することも可能である。
さらに、この実施の形態では、第2油圧ポンプ12について前記馬力制御演算部64hが演算するポンプ容量Qh2と前記ポジションコントロール演算部64pが演算するポンプ容量Qp2との低位選択に基づき最終ポンプ容量Qd2が決定されるから、前記の馬力制御演算用ポンプ容量Qh2の引き上げによって実際の第2油圧ポンプ12のポンプ容量Q2が過度に上昇すること、すなわち、当該ポンプ容量Q2がポジションコントロール用ポンプ容量Qp2よりも大きくなってアームシリンダ7についてオペレータが意図する駆動速度よりも高い速度が与えられること、が防がれる。
また、この場合において、前記馬力制御演算部64hは、この馬力制御演算部64hが演算する第2油圧ポンプ12の容量が前記ポジションコントロール演算部64pにより演算される第2油圧ポンプ12の容量を上回らない範囲で最大の容量となる程度に前記第1油圧ポンプ11の容量Qh1を平均ポンプ容量Qhaよりも下げるのが、好ましい。これにより、第2油圧ポンプ12の容量Qh2を確保するために第1油圧ポンプ11の容量Qh1が必要以上に下げられることが、防がれる。
一方、両操作器31,32のうちオプション操作器32が操作されずにアーム操作器31のみが操作されているとき、すなわち、オプションシリンダ8を動かすための操作が行われずにアームシリンダ7を動かすための操作のみが行われるとき、コントローラ60の供給切換弁制御部62は、供給切換操作弁42への遮断指令信号の入力は行わず、供給切換弁40のパイロットポート40aへのパイロット圧の供給を停止させ、これにより当該供給切換弁40を開通位置、すなわち第1油圧ポンプ11から分岐油路25を通じてのアームシリンダ7への作動油の供給を許容する位置、に保持する。これにより、アームシリンダ7に対して第1及び第2油圧ポンプ11,12の双方からの作動油の供給が許容され、アームシリンダ7に対して十分な流量で作動油を供給することが可能となる。
また、この実施の形態では、前記の同時操作時にコントローラ60の合流切換弁制御部66が合流切換弁44を非合流位置に保持することにより、オプションシリンダ8がストロークエンドに達したときのアームシリンダ7への作動油供給流量の急変を防ぐことができる一方、アーム操作器31が操作されずにオプション操作器32のみが操作されたときは前記合流切換弁44を合流位置に切換えることにより、両油圧ポンプ11,12からオプションシリンダ8への作動油の供給を許容して当該オプションシリンダ8の増速を行うことができる。
本発明の第2の実施の形態に係る油圧制御装置を図7に示す。前記第1の実施の形態では、供給切換弁40及び供給切換弁操作部により、供給切換装置が構成されているのに対し、第2の実施の形態に係る供給切換装置は、アーム操作器31及びオプション操作器32の双方が同時に操作されているときに当該アーム操作器31の操作にかかわらず方向切換弁15を強制的に中立位置すなわち分岐油路25を遮断する位置に保持するものである。
具体的に、この供給切換装置は、前記方向切換弁15のパイロットライン35A,35Bにそれぞれ設けられたパイロット圧供給遮断弁70A,70Bと、コントローラ60′とで構成される。
各パイロット圧供給遮断弁70A,70Bは、例えば電磁比例減圧弁により構成され、遮断指令信号の入力を受けないときは前記パイロットライン35A,35Bを開通して方向切換弁15のパイロットポート15a,15bへのパイロット圧の供給を許容する一方、遮断指令信号の入力を受けると前記パイロットライン35A,35Bを遮断して前記パイロット圧の供給を遮断する。
前記コントローラ60′は、アーム操作器31及びオプション操作器32の双方が同時に操作されているときは、前記各パイロット圧供給遮断弁70A,70Bに遮断指令信号を入力して前記パイロット圧の供給を強制的に遮断し、これにより、前記アーム操作器31の操作にかかわらず前記方向切換弁15を中立位置、すなわち第1油圧ポンプ11からアームシリンダ7への作動油の供給を遮断する位置、に保持する。一方、オプション操作器32が操作されずにアーム操作器31のみが操作されるときは、前記遮断指令信号の入力を止めて前記パイロット圧の供給を許容し、前記方向切換弁15がアーム操作器31の操作に応じて作動することを許容する。これにより、アームシリンダ7に対して第1及び第2油圧ポンプ11,12の双方から作動油を許容することが可能となる。
このように、本発明において、供給切換装置の具体的な構成は特に限定されない。例えば、前記供給切換弁40に相当する弁が前記方向切換弁15とアームシリンダ7との間に介在していてもよい。
また、本発明に係る「メインアクチュエータ」に相当する油圧アクチュエータは、アームシリンダ7に限らず、例えばブームシリンダ6であってもよい。
また、本発明では、前記油圧ポンプ11,12の一方または双方が固定容量型のものであってもよい。両油圧ポンプ11,12が可変容量型ポンプである場合でも、その容量制御の具体的な内容については適宜選択が可能であり、例えばポジションコントロール及び馬力制御のいずれか一方のみが実行されてもよい。
1 ベースマシン
2 作業アタッチメント
3 オプション機器
4 ブーム
5 アーム
6 ブームシリンダ
7 アームシリンダ(メインアクチュエータ)
7a へッド側油路
7b ロッド側油路
7c ヘッド側油路
7d ロッド側油路
8 オプションシリンダ(オプションアクチュエータ)
8a ヘッド側油路
8b ロッド側油路
11 第1油圧ポンプ
12 第2油圧ポンプ
15 方向切換弁(第1メインコントロールバルブ)
16 方向切換弁(オプションコントロールバルブ)
19 方向切換弁(第2メインコントロールバルブ)
25 分岐油路(第1メイン供給油路)
26 分岐油路(オプション供給油路)
29 分岐油路(第2メイン供給油路)
31 アーム操作器(メイン操作器)
32 オプション操作器
33 第1リリーフ弁
40 供給切換弁
41 パイロット油圧源(供給切換操作部を構成)
42 供給切換操作弁(供給切換操作部を構成)
51 ポンプ圧センサ(ストロークエンド検出器を構成)
53A,53B アームパイロット圧センサ
54A,53B オプションパイロット圧センサ
60,60′ コントローラ
62 供給切換弁制御部(供給切換操作部を構成)
64 ポンプ容量制御部
64p ポジションコントロール演算部
64h 馬力制御演算部
64d ポンプ容量決定部
70A,70B パイロット圧供給遮断弁

Claims (7)

  1. オプション機器が装着可能な先端部を有する作業アタッチメントを備えた作業機械に設けられて、前記作業アタッチメントを油圧により駆動するメインアクチュエータの作動及び前記オプション機器を油圧により駆動するオプションアクチュエータの作動をそれぞれ制御するための装置であって、
    それぞれが作動油を吐出する第1油圧ポンプ及び第2油圧ポンプと、
    前記第1油圧ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第1メイン供給油路と、
    前記第1油圧ポンプが吐出する作動油を前記第1メイン供給油路と並列に前記オプションアクチュエータに導くオプション供給油路と、
    前記第2油圧ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第2メイン供給油路と、
    前記メインアクチュエータを動かすために操作されるメイン操作器と、
    前記オプションアクチュエータを動かすために操作されるオプション操作器と、
    前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第1メインコントロールバルブと、
    前記オプション供給油路を通じての前記オプションアクチュエータへの作動油の供給を前記オプション操作器の操作に基づいて制御するように作動するオプションコントロールバルブと、
    前記第2メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第2メインコントロールバルブと、
    前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われているときは前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を遮断し、前記オプションアクチュエータを動かすための操作が行われていない状態で前記メインアクチュエータを動かすための操作が行われているときは前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を許容する供給切換装置と、を備える、作業機械の油圧制御装置。
  2. 請求項1記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記第1及び第2油圧ポンプは可変容量型油圧ポンプであり、前記油圧制御装置は前記各油圧ポンプの容量を制御する容量制御装置と、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達したことを検出するストロークエンド検出器と、をさらに備え、前記容量制御装置は、前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧と、これらの吐出圧の平均値と前記第1及び第2油圧ポンプの容量の平均値との積について予め設定された馬力特性と、に基づいて各油圧ポンプの容量を演算する馬力制御演算部を含み、この馬力演算制御部は、前記ストロークエンドが検出されたときに前記第1油圧ポンプの容量を前記第1及び第2油圧ポンプの容量の平均値よりも低い容量とすることにより当該第2油圧ポンプの容量を当該平均値よりも高い容量に設定する、作業機械の油圧制御装置。
  3. 請求項2記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記容量制御装置は、前記馬力制御演算部に加え、前記メイン操作器及び前記オプション操作器が同時に操作されたときに前記メイン操作器の操作量が大きいほど前記第2油圧ポンプについて大きな容量を演算しかつ前記オプション操作器の操作量が大きいほど前記第1油圧ポンプについて大きな容量を演算するポジティブコントロール演算部と、前記馬力制御演算部により演算された第1及び第2油圧ポンプの容量と前記ポジションコントロール演算部により演算された第1及び第2油圧ポンプの容量との間で低位選択を行うことにより当該第1及び第2油圧ポンプの容量をそれぞれ決定するポンプ容量決定部と、を含む、作業機械の油圧制御装置。
  4. 請求項3記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記馬力制御演算部は、この馬力制御演算部が演算する第2油圧ポンプの容量が前記ポジションコントロール演算部により演算される第2油圧ポンプの容量を上回らない範囲で最大の容量となる程度に前記第1油圧ポンプの容量を両油圧ポンプの容量の平均値よりも下げる、作業機械の油圧制御装置。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記供給切換装置は、前記第1メイン供給油路中に設けられ、この第1メイン供給油路を遮断する遮断位置と開通する開通位置とに切換可能な供給切換弁と、前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われているときは前記供給切換弁を前記遮断位置にし、前記オプションアクチュエータを動かすための操作が行われていない状態で前記メインアクチュエータを動かすための操作が行われているときは前記供給切換弁を前記開通位置にする供給切換弁操作部と、を備える、作業機械の油圧制御装置。
  6. 請求項1〜4のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記供給切換装置は、前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われているときは前記メイン操作器の操作にかかわらず前記第1メインコントロールバルブを強制的に前記第1メイン供給油路を遮断する中立位置に保持する、作業機械の油圧制御装置。
  7. 作業機械であって、
    ベースマシンと、
    作業アタッチメントであって、前記ベースマシンに起伏可能に取付けられるブームと、このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、前記ブームと前記アームとの間に介在して当該ブームに対して当該アームを回動させるように伸縮するアームシリンダと、前記ブームと前記ベースマシンとの間に介在して当該ブームを起伏させるように伸縮するブームシリンダと、を含むものと、
    請求項1〜6のいずれかに記載の油圧制御装置と、備え、この油圧制御装置は、前記メインアクチュエータとして前記ブームシリンダまたは前記アームシリンダの作動を制御する、作業機械。
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