JP2014119105A - 油圧回路及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダの背圧に基づいて油圧シリンダから排出される圧油の流量を制御することによって、油圧ポンプから吐出される圧油のエネルギ損失を低減することができる油圧回路又はその制御方法を提供すること。
【解決手段】油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、前記油圧シリンダに供給される圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧シリンダの背圧を検出する検出手段と、前記油圧ポンプ及び前記検出手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧に基づいて、前記油圧シリンダから排出される圧油の流量を制御する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧回路及びその制御方法に関する。

油圧回路には、油圧ポンプから吐出される圧油を用いて、油圧シリンダを駆動するものがある。また、油圧回路には、方向制御弁及び絞り弁を用いて、油圧シリンダに供給される圧油を制御するものがある。

特許文献１では、油圧回路を備える建設機械において、操作レバーによって入力された操作量に基づいて、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）の速度（動作）を操作（制御）する技術を開示している。

特開２００３−２２７５０１号公報

特許文献１に開示されている技術では、油圧シリンダの駆動に必要な圧油と余剰分の圧油とを油圧ポンプから吐出して、急操作が行われた場合の衝撃や振動を低減する。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、余剰分の圧油をタンクに排出するため、排出した圧油に応じてエネルギ損失が発生する。

例えば図４に示す油圧回路１０Ｅ１では、メータイン・メータアウト絞りを備えた方向制御弁ＶｃＥを用いて油圧シリンダＣｙＥに供給する圧油を制御し、アクチュエータＡｃＥの速度を制御する。このため、油圧回路１０Ｅ１では、メータイン側の圧力降下によって、エネルギ損失が発生する。

また、例えば図５に示す油圧回路１０Ｅ２では、メータアウト制御のために油圧シリンダＣｙＥの供給側の油圧をアクチュエータＡｃＥの駆動に必要な圧力より高くする。しかしながら、油圧回路１０Ｅ２では、リリーフ弁Ｖｔで圧力を設定するため、リリーフ弁Ｖｔから排出される圧油のエネルギを損失する。

本発明は、このような事情の下に為され、油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、油圧シリンダの背圧を検出することによって、油圧シリンダから排出される圧油の流量を制御することができる油圧回路又はその制御方法を提供することを目的とする。すなわち、油圧シリンダの背圧に基づいて油圧シリンダから排出される圧油の流量を制御することによって、油圧ポンプから吐出される圧油のエネルギ損失を低減することができる油圧回路又はその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一の態様によれば、油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、前記油圧シリンダに供給される圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧シリンダの背圧を検出する検出手段と、前記油圧ポンプ及び前記検出手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧に基づいて、前記油圧シリンダから排出される圧油の流量を制御する、ことを特徴とする油圧回路が提供される。また、前記油圧シリンダの作動状態を設定する操作手段を更に有し、前記油圧ポンプは可変ポンプであり、前記制御手段は、前記操作手段の操作信号に基づいて、前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、ことを特徴とする油圧回路が提供される。また、前記制御手段は、前記操作信号に応じて前記油圧シリンダの目標速度を設定し、設定された前記目標速度に基づいて前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、ことを特徴とする油圧回路が提供される。また、前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に配置された絞り弁を更に有し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧に基づいて、あるいは前記検出手段が検出した前記背圧及び前記目標速度に基づいて、前記絞り弁を制御する、ことを特徴とする油圧回路が提供される。更に、前記検出手段は、前記油圧シリンダのヘッド側及びロッド側の油圧を夫々検出する圧力センサを備え、該油圧シリンダの伸縮方向に対応する前記背圧を検出し、前記制御手段は、検出した前記伸縮方向に対応する前記背圧を用いて、前記絞り弁の開度を制御する、ことを特徴とする油圧回路が提供される。

また、本発明の他の態様によれば、油圧シリンダの動作を制御する油圧回路の制御方法であって、油圧ポンプの動作を制御し、吐出される圧油の流量を制御する圧油供給ステップと、吐出された前記圧油を前記油圧シリンダに供給する駆動ステップと、前記油圧シリンダの背圧を検出する検出ステップと、検出した前記背圧に基づいて、前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に配置された絞り弁を制御する制御ステップとを含み、前記制御ステップは、数式Ａ_ｓ＝Ｑ_ｏｕｔ／（Ｃ_ｄ×（２／ρ×Ｐ_ｂ）^１／２）を用いて前記絞り弁の開度Ａ_ｓを算出し、算出した前記開度Ａ_ｓに基づいて該絞り弁を制御する、ここで、上記数式のＱ_ｏｕｔは前記油圧ポンプの吐出する圧油が油圧シリンダの流入側に供給されたときに前記油圧シリンダの排出側から排出される流量である、Ｃ_ｄは流量係数である、ρは圧油の密度である、Ｐ_ｂは検出した前記背圧である、ことを特徴とする油圧回路の制御方法が提供される。

本発明に係る油圧回路又はその制御方法によれば、油圧シリンダの背圧に基づいて油圧シリンダから排出される圧油の流量を制御することによって、油圧ポンプから吐出される圧油のエネルギ損失を低減することができる。

本発明の実施形態に係る油圧回路の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る油圧回路の制御の一例を説明するブロック線図である。 本発明の実施例に係る油圧回路を備える建設機械の一例を示す概略外観図である。 比較例１に係る油圧回路の一例を示す概略構成図である。 比較例２に係る油圧回路の一例を示す概略構成図である。

添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

以後に、本実施形態に係る油圧回路１０を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施形態以外でも、油圧シリンダの背圧を検出する油圧回路であって、検出した背圧に基づいて油圧ポンプを制御するものであれば、いずれのものにも用いることができる。

（油圧回路）
本発明の実施形態に係る油圧回路１０を、図１を用いて説明する。ここで、図１に記載した実線は、油路（圧油の通路）を示す。また、／／を付加している実線は、電気制御系を示す。なお、本発明を適用することができる油圧回路は、図１に示すものに限定されない。すなわち、油圧シリンダの背圧を検出する検出手段（後述）を備える油圧回路であれば、いずれの油圧回路にも本発明を適用することができる。

図１に示すように、油圧回路１０は、実施形態では、圧油（作動油）を吐出する油圧ポンプＤｐと、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を供給される方向制御弁Ｖｃと、方向制御弁Ｖｃを経由して圧油（作動油）を供給（流入）される油圧シリンダＣｙと、油圧シリンダＣｙから流出される圧油（油圧アクチュエータＡｃからの戻り油）を排出されるタンクＴｎｋとを有する。また、油圧回路１０は、油圧シリンダＣｙに供給される圧油の圧力（以下、「駆動圧」という。）を検出する検出手段１１と、油圧シリンダＣｙから排出される圧油の油路に配置された絞り弁Ｓｂとを更に有する。更に、油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐ及び絞り弁Ｓｂ、並びに、検出手段１１などを制御する制御手段１２と、油圧回路１０外部から油圧回路１０の動作に関する情報を入力する操作手段（不図示）と、を有する。

本実施形態に係る油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐの動作を制御することによって、油圧ポンプＤｐから吐出した圧油を方向制御弁Ｖｃに供給（入力）する。また、油圧回路１０は、方向制御弁Ｖｃの動作を制御することによって、方向制御弁Ｖｃから油圧シリンダＣｙに供給（流入）する圧油（作動油）の流量及び方向を制御する。更に、油圧回路１０は、本実施形態では、検出手段１１を用いて検出した駆動圧（例えば油圧シリンダＣｙの背圧）に基づいて、油圧ポンプＤｐが吐出する圧油の流量及び絞り弁Ｓｂの開度などを制御する。

油圧ポンプＤｐは、油圧シリンダＣｙに流入する圧油（油圧アクチュエータＡｃに供給する作動油）を吐出するものである。油圧ポンプＤｐは、本実施形態では、吐出する圧油の流量を変化することができる可変ポンプを用いる。油圧ポンプＤｐは、後述する制御手段１２の入力信号などに基づいて、吐出する圧油の流量を変化する。なお、油圧ポンプＤｐは、図示しない動力源（原動機、エンジン、モータなど）の出力軸に機械的に接続された構成であって、動力源の動力を用いて圧油を吐出する構成であってもよい。

方向制御弁Ｖｃは、油圧シリンダＣｙに供給する圧油（作動油）を制御するものである。方向制御弁Ｖｃは、本実施形態では、不図示のリモコン回路から入力されるリモコン圧（又は後述する制御手段１２の入力信号）に基づいて、油圧シリンダＣｙに供給（流入）する圧油の流れ方向を制御する。

具体的には、方向制御弁Ｖｃ（のスプールの形状等）は、油圧シリンダＣｙに圧油（作動油）を供給するための内部通路、及び、油圧シリンダＣｙからの戻り油をタンクＴｎｋに排出するための内部通路を備える。方向制御弁Ｖｃは、入力されたリモコン圧に応じてそのスプール位置を切り替えられ、その内部通路の経路を変化される。方向制御弁Ｖｃは、例えばオペレータが操作した操作レバー（後述する操作手段）の操作に応じたリモコン圧を入力されて、油圧シリンダＣｙに供給する圧油（作動油）の流れ方向（操作方向）を変化される。なお、本発明に用いることができる方向制御弁のスプールの形状等は図１に示すものに限定されるものではない。

油圧シリンダＣｙは、その伸縮動作によって油圧アクチュエータＡｃを駆動するものである。油圧シリンダＣｙは、本実施形態では、方向制御弁Ｖｃから供給された圧油（作動油）を用いて、長手方向に伸縮する。これにより、油圧シリンダＣｙは、油圧アクチュエータＡｃ（例えば実施例のブーム２１、アーム２２及びバケット２３（図３））を駆動する。なお、油圧シリンダＣｙからの戻り油（作動油）は、方向制御弁Ｖｃ等を介して、タンクＴｎｋ等に排出される。

本実施形態に用いることができる油圧シリンダＣｙは、シリンダ容器とピストン等で構成することができる。油圧シリンダＣｙは、ヘッド側（ボトム側、押し側）のチャンバ及びロッド側（引き側）のチャンバに作動油（圧油）を供給される。油圧シリンダＣｙは、ヘッド側に作動油を供給された場合に、内蔵するピストン等を押し方向に移動して、長手方向（例えば図２（ｃ）のｘ）に伸張する。また、油圧シリンダＣｙは、ロッド側に作動油を供給された場合に、内蔵するピストン等を引き方向に移動して、長手方向（例えば図２（ｃ）のｘの逆方向）に縮小する。

絞り弁Ｓｂは、油圧シリンダＣｙから排出された圧油（油圧アクチュエータＡｃからの戻り油）の流量を制御するものである。絞り弁Ｓｂは、油圧シリンダＣｙから排出される圧油の油路に配置される。絞り弁Ｓｂは、本実施形態では、後述する制御手段１２の入力信号に基づいて、その開度を変化される。すなわち、絞り弁Ｓｂは、その開度を変化することによって、その油路の流量を変化させることができる。

検出手段１１は、油圧シリンダＣｙの駆動圧を検出する手段である。検出手段１１は、本実施形態では、油圧シリンダＣｙのヘッド側に供給された圧油の駆動圧（以下、「ヘッド圧Ｐ_ｈ」という。）を検出する圧力センサＳｈと、油圧シリンダＣｙのロッド側に供給された駆動圧（以下、「ロッド圧Ｐ_ｒ」という。）を検出する圧力センサＳｒと、を備える。すなわち、検出手段１１は、油圧シリンダＣｙのヘッド側及びロッド側に夫々供給された圧油のヘッド圧Ｐｈ及びロッド圧Ｐｒを夫々検出することができる。

以後の説明において、油圧回路１０では、油圧シリンダＣｙを伸長方向（図２（ｃ）のｘ）に駆動するときに、ロッド圧Ｐ_ｒが油圧シリンダＣｙの背圧Ｐ_ｂとなる。油圧シリンダＣｙを縮小方向（図２（ｃ）のｘの逆方向）に駆動するときに、ヘッド圧Ｐ_ｈが油圧シリンダＣｙの背圧Ｐ_ｂとなる。

制御手段１２は、油圧回路１０全体の動作を制御する手段である。制御手段１２は、油圧回路１０に入力される情報に応じて、油圧ポンプＤｐ及び絞り弁Ｓｂ、並びに、検出手段１１などを制御する。

具体的には、制御手段１２は、本実施形態では、油圧シリンダＣｙの作動状態を設定する操作手段（後述）の操作量（及び操作方向）に応じて油圧シリンダＣｙの目標速度を設定し、この目標速度に基づいて、油圧ポンプＤｐが吐出する圧油の流量を制御する。また、制御手段１２は、この目標速度及び検出手段１１が検出した背圧Ｐ_ｂに基づいて、絞り弁Ｓｂの開度を制御する。制御手段１２は、例えば油圧回路１０を建設機械に搭載する場合（実施例）には、オペレータが操作した操作レバー（操作手段）の操作量（及び操作方向）に応じて、油圧ポンプＤｐ及び絞り弁Ｓｂ等を制御する。なお、制御手段１２が背圧Ｐ_ｂに基づいて絞り弁Ｓｂの開度等を制御する方法は、後述する（油圧回路の制御方法）で説明する。

制御手段１２は、例えば油圧回路１０を建設機械に搭載する場合には、建設機械の動作を制御するために予め備えられたコントローラを利用してもよい。ここで、コントローラは、ＣＰＵ及びメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）等を含む演算処理装置で構成することができる。

操作手段は、油圧回路１０外部から油圧回路１０の動作に関する情報（以下、「操作信号」という。）を入力する手段である。操作手段は、本実施形態では、操作信号として、油圧シリンダＣｙの作動状態を設定する情報などを入力する。操作手段は、例えば油圧回路１０を建設機械に搭載する場合（実施例）には、オペレータが操作する操作レバーである。

（油圧回路の制御方法）
本発明の実施形態に係る油圧回路１０の制御方法を、図２を用いて説明する。なお、本発明に係る油圧回路１０の制御方法は、以下に説明する方法に限定されるものではない。

図２（ａ）に示すように、油圧回路１０は、先ず、ブロックＢ０１において、圧油供給ステップとして、油圧ポンプＤｐから吐出する圧油の流量を算出する。油圧回路１０は、制御手段１２を用いて、例えば「入力信号Ｐ_ｉ（操作手段の操作量（及び操作方向）を示す信号）」に「所定の係数Ｋ_ｉ」を乗算することで、「速度指令Ｖ_ｒｅｆ（目標速度）」を算出する。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０２に進む。

次に、ブロックＢ０２において、油圧回路１０は、圧油供給ステップとして、油圧ポンプＤｐへの「指令流量Ｑ_ｒｅｆ」を算出する。油圧回路１０は、制御手段１２を用いて、ブロックＢ０１で算出した「速度指令Ｖ_ｒｅｆ」に油圧シリンダＣｙの受圧面積（Ａ_ｈ、Ａ_ｒ）を乗算することで、「指令流量Ｑ_ｒｅｆ」を算出することができる。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０３に進む。

具体的には、制御手段１２（油圧回路１０）は、移動方向が正方向（油圧シリンダＣｙの伸張方向、図２（ｃ）のｘ）の場合には、次式に示すように、油圧シリンダＣｙの「ヘッド側の受圧面積Ａ_ｈ」と「速度指令Ｖ_ｒｅｆ」との積を油圧ポンプＤｐの「指令流量Ｑ_ｒｅｆ」として算出する。

（数１ａ）
Ｑ_ｒｅｆ＝Ａ_ｈ×Ｖ_ｒｅｆ （Ｖ_ｒｅｆ≧０）
また、制御手段１２（油圧回路１０）は、移動方向が負方向（油圧シリンダＣｙの縮小方向、図２（ｃ）のｘの逆方向）の場合には、次式に示すように、油圧シリンダＣｙの「ロッド側の受圧面積Ａ_ｒ」と「速度指令Ｖ_ｒｅｆ」の絶対値との積を油圧ポンプＤｐの「指令流量Ｑ_ｒｅｆ」として算出する。なお、ここで絶対値としているのは、入力信号Ｐ_ｉが符号により操作方向を示すような信号としているため、速度指令Ｖ_ｒｅｆも符号付きの値となるためである。よって、入力信号Ｐ_ｉとは別に操作方向を示す信号を設けて、入力信号Ｐ_ｉが操作量を常に正値で表すようにすれば絶対値としなくてもよい。

（数１ｂ）
Ｑ_ｒｅｆ＝Ａ_ｒ×｜Ｖ_ｒｅｆ｜ （Ｖ_ｒｅｆ＜０）
次いで、ブロックＢ０３において、油圧回路１０は、圧油供給ステップとして、制御手段１２を用いて、算出した「指令流量Ｑ_ｒｅｆ」を油圧ポンプＤｐに入力して、油圧ポンプＤｐから圧油を吐出する動作を制御する。また、油圧回路１０は、駆動ステップとして、制御手段１２を用いて、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を油圧シリンダＣｙに供給して、油圧アクチュエータＡｃを駆動する。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０４に進む。

図２（ｂ）に示すように、ブロックＢ０４において、油圧回路１０は、検出ステップとして、検出手段１１を用いて、油圧シリンダＣｙに供給された圧油の背圧Ｐ_ｂを検出する。また、油圧回路１０は、制御ステップとして、検出した背圧Ｐ_ｂを用いて、「値（Ｃ_ｄ×（２／ρ×Ｐ_ｂ）^１／２）」を算出する。算出後、油圧回路１０は、ブロックＢ０５に進む。

ここで、制御手段１２は、移動方向が正方向の場合には、背圧Ｐ_ｂをロッド側のロッド圧Ｐ_ｒとする。制御手段１２は、移動方向が負方向の場合には、背圧Ｐ_ｂをヘッド側のヘッド圧Ｐ_ｈとする。また、「値（Ｃ_ｄ×（２／ρ×Ｐ_ｂ）^１／２）」のＣ_ｄは流量係数である。ρは圧油の密度である。

ブロックＢ０５において、油圧回路１０は、制御ステップとして、制御手段１２を用いて、絞り弁Ｓｂの開度Ａ_ｓを算出する。具体的には、制御手段１２は、先ず、移動方向が正方向の場合には、次式に示すように、ロッド側の「受圧面積Ａ_ｒ」と「速度指令Ｖ_ｒｅｆ」との積をロッド側からの「排出流量Ｑ_ｏｕｔ」とする。

（数２ａ）
Ｑ_ｏｕｔ＝Ａ_ｒ×Ｖ_ｒｅｆ （Ｖ_ｒｅｆ≧０）
また、制御手段１２は、移動方向が負方向の場合には、次式に示すように、ヘッド側の「受圧面積Ａ_ｈ」と「速度指令Ｖ_ｒｅｆ」の絶対値との積をヘッド側からの「排出流量Ｑ_ｏｕｔ」とする。なお、ここで絶対値としているのは、入力信号Ｐ_ｉが符号により操作方向を示すような信号としているため、速度指令Ｖ_ｒｅｆも符号付きの値となるためである。よって、入力信号Ｐ_ｉとは別に操作方向を示す信号を設けて、入力信号Ｐ_ｉが操作量を常に正値で表すようにすれば絶対値としなくてもよい。

（数２ｂ）
Ｑ_ｏｕｔ＝Ａ_ｈ×｜Ｖ_ｒｅｆ｜ （Ｖ_ｒｅｆ＜０）
次いで、制御手段１２は、次式に示すように、「排出流量Ｑ_ｏｕｔ」をブロックＢ０４で算出した「値（Ｃ_ｄ×（２／ρ×Ｐ_ｂ）^１／２）」で割算した値を開度Ａ_ｓに対応する「指令開度Ａ_ｒｅｆ」とする。

（数３）
Ａ_ｒｅｆ＝Ｑ_ｏｕｔ／（Ｃ_ｄ×（２／ρ×Ｐ_ｂ）^１／２）
その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０６に進む。

ブロックＢ０６において、油圧回路１０は、制御ステップとして、算出した「指令開度Ａ_ｒｅｆ」を絞り弁Ｓｂに入力し、絞り弁Ｓｂの開度Ａ_ｓを制御する。これにより、油圧回路１０（制御手段１２）は、絞り弁Ｓｂの開度Ａ_ｓを変化させ、油圧シリンダＣｙから排出される圧油の流量を制御することができる。

油圧回路１０は、ブロックＢ０４で検出した「背圧Ｐ_ｂ」に基づいて、油圧ポンプＤｐの吐出流量を更に制御（変更）してもよい。また、油圧回路１０は、ブロックＢ０６で算出した「指令開度Ａ_ｒｅｆ」を更に用いて、油圧ポンプＤｐの吐出流量を制御してもよい。更に、油圧回路１０は、所定のマップ等を更に用いて、油圧ポンプＤｐの吐出流量を制御してもよい。これにより、油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐの吐出流量を最適化することができ、余剰分の圧油の流量を削減することができる。また、油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐの吐出流量を最適化することができるので、余剰分の圧油が排出されることによるエネルギ損失を低減することができる。

以上により、本実施形態に係る油圧回路１０によれば、検出した油圧シリンダＣｙの背圧Ｐ_ｂに基づいて、絞り弁Ｓｂ（メータアウト弁）の開度を制御することができる。また、油圧回路１０によれば、可変ポンプＤｐを用いて、油圧シリンダＣｙの背圧Ｐ_ｂ及び絞り弁Ｓｂの開度に対応する流量の圧油を吐出することができる。すなわち、油圧回路１０によれば、油圧シリンダＣｙの背圧Ｐ_ｂ及び絞り弁Ｓｂの開度に基づいて圧油の流量を最適化することができるので、余剰分の圧油が排出されることを低減し、余剰分の圧油が排出されることによって発生するエネルギ損失を低減することができる。

実施形態に係る油圧回路１０を含む建設機械１００の実施例を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施例以外でも、油圧シリンダの背圧を検出する油圧回路を備える機械であって、検出した背圧に基づいて油圧シリンダからの排出流量を制御するものであれば、いずれのものにも用いることができる。また、本発明を用いることができる建設機械には、油圧ショベル、クレーン車、ブルドーザ、ホイールローダ及びダンプトラック、並びに、杭打ち機、杭抜き機、ウォータージェット、泥排水処理設備、グラウトミキサ、深礎工用機械及びせん孔機械などが含まれる。

（建設機械の構成）
本実施例に係る建設機械１００の概略構成を、図３を用いて説明する。

図３に示すように、建設機械１００は、油圧アクチュエータＡｃとして、上部旋回体２０Ｕｐに基端部を軸支されたブーム２１と、ブーム２１の先端に軸支されたアーム２２と、アーム２２の先端に軸支されたバケット２３とを備える。また、建設機械１００は、油圧シリンダＣｙとして、ブーム２１を駆動するブームシリンダ２１ｃと、アーム２２を駆動するアームシリンダ２２ｃと、バケット２３を駆動するバケットシリンダ２３ｃとを備える。

建設機械１００は、油圧回路１０を用いて、ブームシリンダ２１ｃに作動油（圧油）を供給することによって、ブームシリンダ２１ｃを長手方向に伸縮する。このとき、ブーム２１は、ブームシリンダ２１ｃの伸縮によって、上下方向に駆動される。また、建設機械１００は、コントローラ（制御手段１２）を用いて、オペレータ（運転者、作業者）の操作レバー（操作手段）の操作量（及び操作方向）に応じてブーム用方向制御弁を制御し、ブームシリンダ２１ｃに供給される作動油を制御する。この結果、建設機械１００は、オペレータの操作レバーの操作量等に応じて、所望の作業を実施する。

また、建設機械１００は、ブーム２１の場合と同様に、アームシリンダ２２ｃ及びバケットシリンダ２３ｃの伸縮によって、アーム２２及びバケット２３を駆動する。建設機械１００は、ブームシリンダ２１ｃの場合と同様に、アーム用方向制御弁及びバケット用方向制御弁によって、アームシリンダ２２ｃ及びバケットシリンダ２３ｃに供給される作動油を制御する。

更に、建設機械１００は、車輪及び旋回装置等（例えば下部走行体２０Ｄｗ）を用いて、建設機械１００本体の走行（前後左右の移動）及び回転（旋回など）を行う。また、建設機械１００は、走行用の方向制御弁などを用いて、オペレータの操作レバーの操作量などに応じて、建設機械１００の走行などを実施する。

（建設機械の油圧回路の制御方法）
本実施例に係る建設機械１００の油圧回路の制御方法は実施形態に係る油圧回路１０の制御方法と基本的に同様ため、説明を省略する。

以上により、本実施例に係る建設機械１００によれば、実施形態に係る油圧回路１０と同様の効果を得ることができる。

（比較例１）
比較例１に係る油圧回路１０Ｅ１を図４に示す。

図４に示すように、本比較例に係る油圧回路１０Ｅ１は、メータイン・メータアウト絞りを備えた方向制御弁ＶｃＥを用いて油圧シリンダＣｙＥに供給する圧油を制御し、アクチュエータＡｃＥの動作を制御する。このため、油圧回路１０Ｅ１では、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、メータイン側の圧力降下によってエネルギ損失が増大する。また、油圧回路１０Ｅ１では、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、方向制御弁の構造が複雑になる。更に、油圧回路１０Ｅ１では、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、方向制御弁の構造が複雑になるため、方向制御弁の内部通路の圧力損失が増大するおそれがある。

（比較例２）
比較例２に係る油圧回路１０Ｅ２を図５に示す。

図５に示すように、本比較例に係る油圧回路１０Ｅ２は、メータアウト制御のために油圧シリンダＣｙＥの供給側の油圧をアクチュエータＡｃＥの駆動に必要な圧力より高くする。すなわち、油圧回路１０Ｅ２では、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、リリーフ弁Ｖｔで圧力を設定するため、リリーフ弁Ｖｔから排出される圧油のエネルギ損失が増大する。また、油圧回路１０Ｅ２では、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、リリーフ弁Ｖｔから圧油を排出するため、油圧ポンプＰの吐出流量が増大する。

以上、油圧回路及びその油圧回路を含む建設機械について、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態又は実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。

１０ ： 油圧回路
１１ ： 検出手段（圧力センサなど）
１２ ： 制御手段（コントローラなど）
Ａｃ ： 油圧アクチュエータ
Ｃｙ ： 油圧シリンダ
Ｄｐ ： 油圧ポンプ（可変ポンプ）
Ｖｃ ： 方向制御弁（コントロールバルブ）
Ｔｎｋ ： 作動油タンク（タンク）
Ｓｈ ： 油圧シリンダのヘッド側圧力センサ
Ｓｒ ： 油圧シリンダのロッド側圧力センサ
Ａ_ｈ ： 油圧シリンダのヘッド側受圧面積
Ａ_ｒ ： 油圧シリンダのロッド側受圧面積
Ｐ_ｈ ： 油圧シリンダのヘッド側駆動圧（ヘッド圧）
Ｐ_ｒ ： 油圧シリンダのロッド側駆動圧（ロッド圧）
１００ ： 建設機械
２１ ： ブーム
２１ｃ ： ブームシリンダ
２２ ： アーム
２２ｃ ： アームシリンダ
２３ ： バケット
２３ｃ ： バケットシリンダ

Claims (7)

1. 油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、
   前記油圧シリンダに供給される圧油を吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧シリンダの背圧を検出する検出手段と、
   前記油圧ポンプ及び前記検出手段を制御する制御手段と
   を有し、
   前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧に基づいて、前記油圧シリンダから排出される圧油の流量を制御する、
   ことを特徴とする油圧回路。
2. 前記油圧シリンダの作動状態を設定する操作手段を更に有し、
   前記油圧ポンプは可変ポンプであり、
   前記制御手段は、前記操作手段の操作信号に基づいて、前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の油圧回路。
3. 前記制御手段は、前記操作信号に応じて前記油圧シリンダの目標速度を設定し、設定された前記目標速度に基づいて前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の油圧回路。
4. 前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に配置された絞り弁を更に有し、
   前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧及び前記目標速度に基づいて、前記絞り弁を制御する、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の油圧回路。
5. 前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に配置された絞り弁を更に有し、
   前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧に基づいて、前記絞り弁を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の油圧回路。
6. 前記検出手段は、前記油圧シリンダのヘッド側及びロッド側の油圧を夫々検出する圧力センサを備え、該油圧シリンダの伸縮方向に対応する前記背圧を検出し、
   前記制御手段は、検出した前記伸縮方向に対応する前記背圧を用いて、前記絞り弁の開度を制御する、
   ことを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の油圧回路。
7. 油圧シリンダの動作を制御する油圧回路の制御方法であって、
   油圧ポンプの動作を制御し、吐出される圧油の流量を制御する圧油供給ステップと、
   吐出された前記圧油を前記油圧シリンダに供給する駆動ステップと、
   前記油圧シリンダの背圧を検出する検出ステップと、
   検出した前記背圧に基づいて、前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に配置された絞り弁を制御する制御ステップと
   を含み、
   前記制御ステップは、数式Ａ_ｓ＝Ｑ_ｏｕｔ／（Ｃ_ｄ×（２／ρ×Ｐ_ｂ）^１／２）を用いて前記絞り弁の開度Ａ_ｓを算出し、算出した前記開度Ａ_ｓに基づいて該絞り弁を制御する、ここで、上記数式のＱ_ｏｕｔは前記油圧ポンプの吐出する圧油が油圧シリンダの流入側に供給されたときに前記油圧シリンダの排出側から排出される流量である、Ｃ_ｄは流量係数である、ρは圧油の密度である、Ｐ_ｂは検出した前記背圧である、
   ことを特徴とする油圧回路の制御方法。

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