JP2017008980A - 作業機械の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー損失を抑えながら油圧ポンプから油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御できる装置を提供する。
【解決手段】提供される装置は、油圧パイロット式のコントロールバルブ１６と、パイロット指令操作を受けたときにパイロット油圧源１８からコントロールバルブ１６へのパイロット圧の供給を許容するパイロット操作器２０と、パイロットライン２２に接続されるアキュムレータ２４と、パイロットライン２２に設けられるアンロード弁３０と、パイロット指令操作を検出する指令操作検出器３２Ａ，３２Ｂと、指令操作検出器３２Ａ，３２Ｂが非操作状態の検出を開始した時点からアンロード切換設定時間が経過するまでは、アンロード弁３０をオンロード位置３０ａにし、非操作状態がアンロード切換設定時間継続した時点でアンロード弁３０をアンロード位置３０ｂに切換えるアンロード制御部４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、クレーン等の作業機械に設けられる油圧制御装置に関する。

クレーン等の作業機械に設けられる油圧制御装置として、例えば特許文献１に記載されるものが知られている。この装置は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油の供給によって作動する油圧アクチュエータと、を備えた作業機械に設けられ、当該油圧ポンプから当該油圧アクチュエータへの作動油の供給の制御を行う。具体的に、当該装置は、一対のパイロットポートを有する作動油用切り換え弁であって前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間に介在するものと、パイロットポンプと、操作レバーを有するリモコン弁であって当該操作レバーの操作に応じて前記パイロットポンプから前記一対のパイロットポートのいずれかへのパイロット圧の入力を許容するものと、前記パイロットポンプと前記リモコン弁とを結ぶパイロットラインと、当該パイロットラインに接続されるアキュムレータと、当該パイロットラインとタンクとの間に介在するリリーフ弁と、を備える。

この装置によれば、前記操作レバーが操作された場合に前記リモコン弁が前記パイロットポンプから前記一対のパイロットポートのいずれかへのパイロット圧の供給を許容するように開弁する。これにより、前記作動油用切り換え弁が作動し、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの作動油の供給を可能にする。さらに、前記操作レバーが操作されておらず前記リモコン弁が閉じているときは、前記パイロットポンプから吐出されるパイロット油が前記アキュムレータに導入され、これにより当該アキュムレータによる蓄圧が行われる。また、前記パイロットライン内の圧力が前記リリーフ弁の設定圧（リリーフ圧）以上になると当該リリーフ弁が開弁して余剰のパイロット油をタンクに逃がすリリーフ動作を行う。このリリーフ動作は、前記パイロットライン内の圧力を前記リリーフ圧に保ちながら余剰油を逃がすものであるため、当該パイロットライン内の作動油のもつエネルギーは少なからず熱エネルギーとして浪費されてしまう。

前記装置は、このようなリリーフ動作に伴うエネルギー損失を抑制するため、前記アキュムレータと前記パイロットポンプとの間に介在するパイロット用切り換え弁と、前記パイロット圧及び前記アキュムレータの圧力をそれぞれ検出する検出器と、制御部と、をさらに備える。前記パイロット用切り換え弁は、前記パイロットポンプから吐出されるパイロット用油を前記リモコン弁に導くオンロード状態と、当該パイロット用油をタンクに逃がすアンロード状態と、に切換可能である。前記制御部は、前記パイロット圧が検出されない非操作時において前記アキュムレータの圧力が一定圧力を超えた場合に前記パイロット切り換え弁をアンロード状態にすることにより、当該非操作時に前記リリーフ弁が開弁して前記のエネルギー損失を生じさせることを阻む。

特開２００８−１０１７２１号公報

前記特許文献１に記載される装置は、操作レバーが操作されていない非操作時におけるオンロード及びアンロードの判断を、アキュムレータの圧力を検出する圧力検出器の検出信号に依存しているため、当該圧力検出器が故障した場合に前記判断を的確に行うことができない。このような圧力検出器の故障時には、安全上、操作レバーによる操作を有効にすべくオンロード状態を維持することが考えられるが、この場合には、アキュムレータの実際の圧力が高くてオンロードの必要がない時にもオンロード状態が維持されてリリーフ弁が開弁するため、そのリリーフ動作に起因するエネルギー損失を抑止するという前記の効果を得ることができなくなる。

本発明は、このような事情に鑑み、作業機械に設けられる油圧制御装置であって、パイロットラインに接続されるリリーフ弁の開弁によるエネルギー損失をより確実に抑止することが可能なものを提供することを目的とする。

前記課題の解決にあたり、本発明者らは、パイロット圧の供給を指令するためのパイロット指令操作の有無とアキュムレータの圧力との関係に着目した。すなわち、パイロット指令操作が行われない非操作状態がある程度の時間継続すれば、その間にアキュムレータへの作動油の十分な充填が行われると推定することができ、その場合にパイロットラインをアンロード状態にすることにより、実際のアキュムレータの圧力の検出に頼ることなく、前記パイロットラインに接続されるリリーフ弁の開弁によるエネルギー損失を抑止することが可能である。

本発明は、このような観点からなされたものである。すなわち、本発明により提供されるのは、作動油を吐出する油圧ポンプ及びこの油圧ポンプから吐出される作動油の供給によって作動する油圧アクチュエータを備えた作業機械に設けられ、当該油圧ポンプから当該油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する油圧制御装置であって、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間に介在し、パイロット圧の供給を受けることにより開弁して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可能にするコントロールバルブと、前記パイロット圧を発生させるパイロット油圧源と、前記パイロット油圧源と前記コントロールバルブとの間に介在するパイロット操作器であって、当該パイロット油圧源から当該コントロールバルブへのパイロット圧の供給を許容する許容状態と遮断する遮断状態とに切換可能であり、当該コントロールバルブへの当該パイロット圧の供給を指令するためのパイロット指令操作を受けた場合にのみ前記許容状態に切換えられるものと、前記パイロット油圧源と前記パイロット操作器とを結ぶパイロットラインと、前記パイロットラインに接続されて蓄圧を行うアキュムレータと、前記パイロットラインとタンクとの間に介在するリリーフ弁と、前記アキュムレータと前記パイロット油圧源との間に介在するように前記パイロットラインに設けられ、当該パイロットラインを開通して前記パイロット油圧源から前記パイロット操作器へのパイロット圧の供給を可能にするオンロード位置と当該パイロットラインを遮断して前記パイロット油圧源をタンクに連通するアンロード位置とを有するアンロード弁と、前記パイロット指令操作の有無を検出する指令操作検出器と、前記アンロード弁の位置を切換えることによりアンロード制御を行うアンロード制御部と、を備える。アンロード制御部は、前記パイロット指令操作がなされている操作状態を前記指令操作検出器が検出している期間、及び、前記指令操作検出器が前記パイロット指令操作のない非操作状態の検出を開始した時点から予め設定されたアンロード切換設定時間が経過するまでの期間は、前記アンロード弁を前記オンロード位置にし、前記指令操作検出器が前記非操作状態の検出を開始した時点から当該非操作状態が前記アンロード切換設定時間継続した時点で前記アンロード弁を前記アンロード位置に切換える。

この装置によれば、従来の装置のようにアキュムレータの圧力の検出結果に依存することなく、パイロット指令操作のない非操作状態の検出の継続時間に基いてアンロード切換の判断が行われるので、前記アキュムレータの圧力を検出する圧力検出器を要することなく、あるいは、当該圧力検出器を具備する場合でもその故障に著しい影響を受けることなく、適正なアンロード切換を行ってリリーフ弁の開弁によるエネルギーの浪費を有効に抑止することができる。

ただし、前記非操作状態の継続時間が過度に長いと、アキュムレータからの油のリーク等によって当該アキュムレータの圧力が低下する可能性がある。従って、前記アンロード制御部は、前記非操作状態が前記アンロード切換設定時間継続したことにより前記アンロード弁を前記アンロード位置に切換えてからさらに当該非操作状態が決められたオンロード切換設定時間継続した時点で前記アンロード弁を前記オンロード位置に切換えることが、好ましい。

前記アンロード切換設定時間は、予め決められた一定の時間でもよいが、前記作業機械の運転状態に応じて当該アンロード切換設定時間を調整するアンロード切換設定時間調整部をさらに備え、前記アンロード制御部は前記アンロード切換設定時間調整部により調整されたアンロード切換設定時間に基いて前記アンロード位置への切換の判断を行うことが、好ましい。これにより、実際の運転状態に見合ったより適正なアンロード制御が可能になる。

具体的な例としては、ｉ）前記指令操作検出器が前記非操作状態を検出するまでに前記パイロット操作器に前記パイロット指令操作が与えられた頻度を算定する操作頻度算定部をさらに備え、前記アンロード切換設定時間調整部は前記操作頻度算定部により算定された頻度が高いほど前記アンロード切換設定時間が長くなるように当該アンロード切換設定時間を調整するもの、ｉｉ）前記パイロット油圧源がエンジンにより駆動されることによりパイロット用油を吐出するパイロットポンプである場合に、前記指令操作検出器が前記非操作状態を検出するまでの前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出器をさらに備え、前記アンロード切換設定時間調整部は前記エンジン回転数検出器により検出されたエンジン回転数が高いほど前記アンロード切換設定時間が短くなるように当該アンロード切換設定時間を調整するもの、あるいは、ｉｉｉ）前記作業機械の累積稼働時間を検出する稼働時間検出器をさらに備え、前記アンロード切換設定時間調整部は前記稼働時間検出器により検出された前記作業機械の累積稼働時間が長いほど前記アンロード切換設定時間が長くなるように当該アンロード切換設定時間を調整するもの、が好適である。

同様に、前記オンロード切換設定時間も、予め決められた一定の時間でもよいし、あるいは、前記作業機械の運転状態に応じて当該オンロード切換設定時間を調節するオンロード切換設定時間調整部をさらに備え、前記アンロード制御部は前記オンロード切換設定時間調整部により調整されたオンロード切換設定時間に基いて前記アンロード位置から前記オンロード位置への切換の判断を行うことが、好ましい。具体的には、例えば、前記作業機械の累積稼働時間を検出するエンジン稼働時間検出器をさらに備え、前記オンロード切換設定時間調整部は前記エンジン稼働時間検出器により検出された前記作業機械の累積稼働時間が長いほど前記オンロード切換設定時間を短くするように当該オンロード切換設定時間を調整するものが、好適である。

本発明は、前記指令操作検出器に加えて前記アキュムレータの圧力を検出するアキュムレータ圧力検出器を備えることを妨げない。この場合でも、アンロード状態への切換の判断が基本的に前記非操作状態の継続時間に基いて行われることから、前記アキュムレータ圧力検出器が故障したときに当該故障がアンロード制御に与える影響は少ない。その一方、前記指令操作検出器と前記アキュムレータ圧力検出器との併用によって、より適正なアンロード制御が可能になる。

例えば、前記アンロード制御部は、当該アキュムレータ圧力検出器により検出される圧力が予め設定された切換許容圧力に満たない場合には前記非操作状態の継続時間にかかわらず前記アンロード弁を前記オンロード位置に保つことにより、より実状に即したアンロード制御を実行することができる。

あるいは、前記アンロード切換設定時間調整部を備える場合、当該アンロード切換設定時間調整部は、前記アキュムレータ圧力検出器により検出される前記アキュムレータの圧力が高いほど前記アンロード切換設定時間が短くなるように当該アンロード切換設定時間を調整することにより、リリーフ弁の開弁によるエネルギー損失をより有効に抑止することが可能である。

以上のように、本発明によれば、作業機械に設けられる油圧制御装置であって、パイロットラインに接続されるリリーフ弁の開弁に伴うエネルギー損失をより確実に抑止することが可能なものが、提供される。

本発明の第１の実施の形態に係る作業機械の油圧制御装置を示す回路図である。 前記第１の実施の形態に係る油圧制御装置に含まれるコントローラの機能構成を示すブロック図である。 前記第１の実施の形態に係るコントローラが行う制御動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る作業機械の油圧制御装置を示す回路図である。 前記第２の実施の形態に係る油圧制御装置に含まれるコントローラの機能構成を示すブロック図である。 前記第２の実施の形態に係るコントローラが行う制御動作を示すフローチャートである。

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る作業機械及びその油圧駆動装置を示す。

前記作業機械は、エンジン１０と、このエンジン１０により駆動されて作動油を吐出する油圧ポンプであるメインポンプ１２と、このメインポンプ１２が吐出する作動油の供給を受けることにより作動する油圧アクチュエータ１４と、を備える。図１に示される油圧アクチュエータ１４は、油圧シリンダ（例えばブームシリンダ）であるが、本発明に係る油圧アクチュエータは油圧シリンダ以外のもの、例えば油圧モータ、であってもよい。

前記油圧駆動装置は、前記作業機械に設けられて前記メインポンプ１２から前記油圧アクチュエータ１４への作動油の供給を制御する。具体的に、この油圧駆動装置は、コントロールバルブ１６と、パイロット油圧源であるパイロットポンプ１８と、パイロット操作器であるリモコン弁２０と、パイロットライン２２と、アキュムレータ２４と、リリーフ弁２６と、チェック弁２８と、アンロード弁３０と、一対のパイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂと、エンジン回転数検出器３４と、稼働時間検出器３６と、コントローラ４０と、を備える。

前記コントロールバルブ１６は、前記メインポンプ１２と前記油圧アクチュエータ１４との間に介在して当該メインポンプ１２から当該油圧アクチュエータ１４への作動油の供給を制御するように作動する。

この実施の形態に係るコントロールバルブ１６は、一対のパイロットポート１７Ａ，１７Ｂを有する３位置パイロット切換弁からなり、当該一対のパイロットポート１７Ａ，１７Ｂのいずれかへのパイロット圧の供給に応じて当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで開弁し、これにより、当該ストロークに対応した流量での前記メインポンプ１２から前記油圧アクチュエータ１４への作動油の供給を可能にする。

具体的に、前記コントロールバルブ１６は、中立位置１６ｃと、第１供給位置１６ａと、第２供給位置１６ｂと、を有する。前記コントロールバルブ１６は、前記一対のパイロットポート１７Ａ，１７Ｂのいずれにもパイロット圧が供給されないときは前記中立位置１６ｃに保たれて前記メインポンプ１２と前記油圧アクチュエータ１４との間を遮断する。前記コントロールバルブ１６は、前記パイロットポート１７Ａにパイロット圧が供給されたときは、前記第１供給位置１６ａに切換えられて、前記メインポンプ１２から前記油圧アクチュエータ１４の一方のポート（図１ではロッド側ポート）への作動油の供給を許容し、前記パイロットポート１７Ｂにパイロット圧が供給されたときは、前記第２供給位置１６ｂに切換えられて、前記メインポンプ１２から前記油圧アクチュエータ１４の他方のポート（図１ではへッド側ポート）への作動油の供給を許容する。

前記パイロットポンプ１８は、前記メインポンプ１２とともに前記エンジン１０の出力軸に連結され、当該エンジン１０により駆動されることにより、パイロット用油を吐出する。すなわち、前記パイロット圧を発生させる。

前記リモコン弁２０は、前記パイロットポンプ１８と前記一対のパイロットポート１７Ａ，１７Ｂとの間に介在し、当該パイロットポンプ１８から当該パイロットポート１７Ａ，１７Ｂへのパイロット圧の供給を許容する許容状態と遮断する遮断状態とに切換えられる。前記パイロットライン２２は、前記リモコン弁２０の一次側ポートと前記パイロットポンプ１８の吐出口とを結ぶように設けられる。また、当該リモコン弁２０は一対の二次側ポートを有し、これらの二次側ポートがパイロット圧供給ライン２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ介して前記一対のパイロットポート１７Ａ，１７Ｂに接続される。

前記リモコン弁２０は、操作部材である操作レバー２０ａと、この操作レバー２０ａに接続される弁本体２０ｂと、を有する。前記操作レバー２０ａは、これを回動させる操作を受けることが可能であり、この操作は、前記パイロットポート１７Ａ，１７Ｂへの前記パイロット圧の供給を指令するためのパイロット指令操作に相当する。前記弁本体２０ｂは、前記操作レバー２０ａへの前記パイロット指令操作の付与に連動して開弁する。具体的には、前記一対のパイロットポート１７Ａ，１７Ｂのうち前記パイロット指令操作の方向に対応したパイロットポートに対して前記パイロットポンプ１８から前記パイロット圧供給ライン２１Ａ，２１Ｂを通じて当該パイロット指令操作の操作量に対応した大きさのパイロット圧が供給されることを許容するように、前記弁本体２０ｂが開弁する。

なお、本発明に係るパイロット操作器は前記リモコン弁２０に限定されない。当該パイロット操作器は、例えば、回動操作を受けることによりその操作に応じた電気信号を生成して出力する電気レバー装置と、この電気レバー装置が出力する電気信号または当該電気信号に基いてコントローラが出力する指令信号の入力を受けることによりパイロット油圧源からパイロットポートに入力されるパイロット圧を変化させる電磁比例減圧弁と、の組み合わせに基づくものでもよい。

前記アキュムレータ２４は、前記パイロットライン２２に接続され、当該パイロットライン２２を流れるパイロット用油の流入を受けることにより、蓄圧を行う。

前記リリーフ弁２６は、前記パイロットライン２２とタンクＴとの間に介在し、当該パイロットライン２２内の圧力が予め設定された圧力（リリーフ圧）に達したときに開弁する。この開弁により、当該パイロットライン２２内の圧力が前記リリーフ圧以下の圧力に制限される。前記チェック弁２８は、前記パイロットライン２２において前記アキュムレータ２４と前記リリーフ弁２６との間の位置に設けられ、当該パイロットライン２２におけるパイロット用油の逆流、すなわち前記リモコン弁２０から前記リリーフ弁２６に向かう流れ、を阻止する。

前記アンロード弁３０は、前記パイロットポンプ１８の負荷をなくすアンロード制御を行うために設けられる弁であって、前記アキュムレータ２４と前記パイロットポンプ１８との間に介在するように、より詳しくは当該アキュムレータ２４と前記リリーフ弁２６との間に介在するように、前記パイロットライン２２に設けられる。この実施の形態に係るアンロード弁３０は、ソレノイド３１を有する２位置電磁切換弁からなり、当該ソレノイド３１に入力される信号に応じてオンロード位置３０ａとアンロード位置３０ｂとに切換えられる。アンロード弁３０は、前記オンロード位置３０ａでは前記パイロットライン２２を開通して前記パイロットポンプ１８から前記リモコン弁２０へのパイロット圧の供給を可能にし、前記アンロード位置３０ｂでは、前記パイロットライン２２を遮断して前記パイロットポンプ１８をタンクに連通する。すなわち、パイロットポンプ１８から吐出されるパイロット用油をタンクＴに逃がすことにより当該パイロットポンプ１８の運転を実質上無負荷の運転にする。

前記パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、前記パイロット圧供給ライン２１Ａ，２１Ｂ内の圧力Ｐａ，Ｐｂを検出する。つまり、これらのパイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂは、前記パイロットポート１７Ａ，１７Ｂにそれぞれ供給されるパイロット圧の有無をそれぞれ検出することが可能な圧力センサであり、従って、前記パイロット指令操作の有無を検出する指令操作検出器に相当する。

本発明に係る指令操作検出器は、前記パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂに限定されない。当該指令操作検出器は、例えば、前記操作レバー２０ａの実際の操作量を検出するセンサや当該操作量が一定以上となった時点でオンオフ切換されるスイッチ（例えばリミットスイッチ）であってもよい。また、パイロット操作器が前記電気レバー装置を具備する場合には当該電気レバー装置が出力する電気信号を検出するものでもよい。

前記エンジン回転数検出器３４は、前記両ポンプ１２，１８を駆動する前記エンジン１０の回転数Ｎｅを検出し、前記稼働時間検出器３６は、作業機械の累積稼働時間、例えば、当該作業機械の使用が開始されてからの前記エンジン１０の稼働時間の累積値、を検出する。

前記コントローラ４０は、前記アンロード弁３０の位置の切換を行うことにより、前記パイロットポンプ１８についてのアンロード制御を行う。具体的に、このコントローラ４０は、図２に示すようなアンロード制御部４２、操作頻度算定部４４、アンロード切換設定時間調整部４６及びオンロード切換設定時間調整部４８を有する。

前記アンロード制御部４２は、前記パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂから入力される検出信号に応じて次のようなアンロード弁３０の切換操作を行う。

（Ａ）前記パイロット指令操作がなされている操作状態が検出されている期間（具体的には、前記パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂのいずれかが一定以上のパイロット圧を検出している期間）、及び、前記パイロット指令操作のない非操作状態の検出が開始された時点（具体的には、前記パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂの双方が一定以上のパイロット圧を検出しなくなった時点）から、アンロード切換設定時間ＴＵが経過するまでの期間は、前記アンロード弁３０を前記オンロード位置３０ａにする。前記アンロード切換設定時間ＴＵは、その時間だけ前記非操作状態が継続すればアキュムレータ２４での蓄圧が完了するであろうと推定できる時間である。このアンロード切換設定時間ＴＵは、予め決められた一定の時間でもよいが、この実施の形態では、後述のように前記アンロード切換設定時間調整部４６によりさらに適正な時間に調整される。前記アンロード切換設定時間ＴＵの経過の判定は、前記アンロード制御部４２が内蔵する計時手段である第１タイマのカウントにより、行われる。

（Ｂ）前記非操作状態の検出が開始されてから当該非操作状態が前記アンロード切換設定時間ＴＵだけ継続した時点で前記アンロード弁３０を前記アンロード位置に切換える。

（Ｃ）前記非操作状態が前記アンロード切換設定時間ＴＵだけ継続することにより前記アンロード弁３０を前記アンロード位置に切換えた時点からさらに前記非操作状態がオンロード切換設定時間ＴＯだけ継続した時点で前記アンロード弁３０を前記オンロード位置に切換える。前記オンロード切換設定時間ＴＯは、その時間だけさらに前記非操作状態が継続すると今度は前記アキュムレータ２４やその周囲のバルブ（例えばリモコン弁２０）のシール部からの油の漏れによって前記アキュムレータ２４の圧力が一定以上低下するであろうと推定できる時間である。このオンロード切換設定時間ＴＯは、予め決められた一定の時間でもよいが、この実施の形態では、後述のように前記オンロード切換設定時間調整部４８によりさらに適正な時間に調整される。当該オンロード切換設定時間ＴＯの経過の判定は、前記アンロード制御部４２が内蔵する計時手段である第２タイマのカウントにより、行われる。

つまり、この実施の形態に係るアンロード制御部４２は、前記非操作状態の継続時間によって前記アキュムレータ２４内の蓄圧状態が推定可能であることから、当該継続時間に基いて前記アンロード弁３０の切換すなわちアンロード制御を実行する。

前記操作頻度算定部４４は、前記アンロード切換設定時間調整部４６によるアンロード切換設定時間ＴＵの調整のために用いられる操作頻度Ｆｏを算定する。この操作頻度Ｆｏは、前記非操作状態になるまでに前記パイロット指令操作が前記操作レバー２０ａに与えられる頻度である。この実施の形態に係る操作頻度算定部４４は、前記パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂにより検出される圧力Ｐａ，Ｐｂのいずれか一方が予め設定された圧力設定値Ｐｏ以上となる（すなわちＰａ≧ＰｏまたはＰｂ≧Ｐｏとなる）頻度を演算する。具体的に、当該操作頻度算定部４４は、適当な単位時間（この実施の形態では６０秒）のうち前記圧力Ｐａ，Ｐｂのいずれか一方が前記圧力設定値Ｐｏ以上となった時間Ｔｏ（ｓ）を求めるとともに、次式（１）に基いて操作頻度Ｆｏを算定する。

Ｆｏ＝Ｔｏ／６０ …（１）
この操作頻度Ｆｏの算定は前記パイロット圧Ｐａ，Ｐｂに基づくものに限られない。例えば、前記メインポンプ１２が可変容量型ポンプであって、その容量が前記操作レバー２０ａの操作量に応じて変更される（いわゆるポジティブコントロールが行われる）場合に、当該メインポンプ１２の作動頻度から前記操作頻度Ｆｏが推算されることも、可能である。

前記アンロード切換設定時間調整部４６は、前記アンロード制御部４２における前記アンロード制御で用いられるアンロード切換設定時間ＴＵの調整を行う。具体的に、当該アンロード切換設定時間調整部４６は、次式（２）に基いて前記アンロード切換設定時間ＴＵの算定を行う。

ＴＵ＝Ｓｕ×Ｆｏ×Ｃｗｕ×Ｔｆ …（２）
この（２）式において、Ｔｆはアキュムレータ２４に作動油をフル充填するために要する充填所要時間（ｓ）であり、次式（３）により与えられる。

Ｔｆ＝６０×Ｖｃ／（η×ｑ×Ｎｅ） …（３）
ここで、Ｖｃはアキュムレータの容量（ｃｃ）、ηはパイロットポンプ１８の容積効率、ｑはパイロットポンプ１８の容量（ｃｃ／ｒｅｖ）である。

また、前記（２）式において、Ｓｕは安全係数、Ｃｗｕは前記稼働時間検出器３６により検出される累積稼働時間Ｔｗに基いて決定される補正係数である。

従って、前記（２）式に基づくアンロード切換設定時間ＴＵの設定は、当該アンロード切換設定時間ＴＵの調整であって（ｉ）操作頻度Ｆｏに基づく調整、（ｉｉ）エンジン回転数Ｎｅに基づく調整、及び（ｉｉｉ）累積稼働時間Ｔｗに基づく調整、を含んでいる。具体的には次のとおりである。

（ｉ）操作頻度Ｆｏに基づく調整
（２）式で明らかなとおり、前記操作頻度Ｆｏが高いほどアンロード切換設定時間ＴＵが長くなるように、当該アンロード切換設定時間ＴＵの調整が行われる。この調整は、当該操作頻度Ｆｏが高いほど、つまり、非操作状態の検出が開始される直前まで前記リモコン弁２０の操作レバー２０ａに頻繁にパイロット指令操作が与えられることで当該リモコン弁２０の開弁の頻度が高いほど、アキュムレータ２４に作動油を充填するために必要な時間が長くなり、逆に当該操作頻度Ｆｏが低いほど前記非操作状態検出開始時において既にアキュムレータ２４に導入されている作動油の量が多いことを考慮したものである。

なお、この操作頻度Ｆｏによる調整は、適宜省略可能である。例えば、当該操作頻度Ｆｏがアキュムレータ２４への作動油の充填に要する時間に与える影響が小さい場合は、当該操作頻度Ｆｏによる調整は省略されてもよい。あるいは、当該操作頻度Ｆｏが高いことを前提に前記安全係数Ｓｕとして比較的大きな値が設定されてもよい。

（ｉｉ）エンジン回転数Ｎｅに基づく調整
（３）式に示されるとおり、（２）式に含まれる充填所要時間Ｔｆはエンジン回転数Ｎｅに基いて算定され、当該エンジン回転数Ｎｅが高いほど短い充填所要時間Ｔｆが算定される。従って、（２）式に基づくアンロード切換設定時間ＴＵの算定は、前記エンジン回転数Ｎｅが高いほど前記アンロード切換設定時間ＴＵが短くなるような当該アンロード切換設定時間ＴＵの調整を含む。この調整は、前記エンジン回転数Ｎｅに応じて変化する前記パイロットポンプ１８の実際の吐出流量を加味した、より適正なアンロード切換設定時間ＴＵの設定を可能にする。

なお、パイロット指令操作が行われる時のエンジン回転数Ｎｅが一定である場合は、前記調整が不要であることはいうまでもない。当該エンジン回転数Ｎｅが変動する場合でも、前記調整に代えて、前記エンジン回転数Ｎｅが低いことを前提にして前記安全係数Ｓｕに比較的大きな値が与えられてもよい。

（ｉｉｉ）累積稼働時間Ｔｗに基づく調整
前記アンロード切換設定時間調整部４６は、前記累積稼働時間Ｔｗに基づき、前記（２）式に含まれる補正係数Ｃｗｕを演算する。この補正係数Ｃｗｕは、次の（４）式によって算定される。

Ｃｗｕ＝２−ｅｘｐ（−ａ_１×Ｔｗ） …（４）
ここでａ_１は係数である（ａ_１＞０）。従って、アンロード切換設定時間調整部４６は、前記累積稼働時間Ｔｗが長いほどアンロード切換設定時間ＴＵが長くなるように、当該アンロード切換設定時間ＴＵの調整を行う。この調整は、当該累積稼働時間Ｔｗが長いほど、つまり、作業機械の使用が開始されてから現在に至るまでのシール材等の経年変化が大きくてパイロット用油の漏れが生じやすいほど、アキュムレータ２４に作動油を充填するために必要な時間が長くなることを考慮したものである。

この累積稼働時間Ｔｗに基づく調整も、適宜省略されることが可能である。

前記オンロード切換設定時間調整部４８は、前記アンロード制御部４２によるアンロード制御で用いられるオンロード切換設定時間ＴＯの調整を行う。具体的に、当該アンロード切換設定時間調整部４６は、次式（２）に基いて前記オンロード切換設定時間ＴＯの算定を行う。

ＴＯ＝ＳＯ×Ｃｗｏ×Ｔｈ …（５）
この（２）式において、ＳＯは安全係数、Ｔｈは漏れ推定時間（ｓ）であって前記油の漏れ等によってアキュムレータ２４内の作動油の量が半分になるまでに費やすと予想される時間である。当該漏れ推定時間Ｔｈは、アキュムレータ２４からの最大漏れ流量をＱ（ｃｃ／ｓ）とすると次式（６）により与えられる。

Ｔｈ＝Ｖｃ／（２×Ｑ） …（６）
また、前記（５）式において、Ｃｗｏは前記稼働時間検出器３６により検出される累積稼働時間Ｔｗに基いて決定される補正係数であり、この補正係数Ｃｗｏは、次の（７）式によって算定される。

Ｃｗｏ＝ｅｘｐ（−ａ_２×Ｔｗ） …（７）
ここでａ_２は係数である（ａ_２＞０）。従って、オンロード切換設定時間調整部４８は、前記累積稼働時間Ｔｗが長いほどオンロード切換設定時間ＴＯが短くなるように、当該オンロード切換設定時間ＴＯの調整を行う。この調整は、当該累積稼働時間Ｔｗが長くてシール材等の経年変化が大きいほど、パイロット用油の漏れによるアキュムレータ２４内の作動油の減少速度が高くなることを考慮したものである。

次に、この第１の実施の形態に係る装置の作用を説明する。

まず、リモコン弁２０の操作レバー２０ａにパイロット指令操作が与えられると、当該リモコン弁２０が開弁し、前記パイロットポンプ１８からコントロールバルブ１６のパイロットポート１７Ａまたはパイロットポート１７Ｂへのパイロット圧の供給を許容する。その一方、前記操作レバー２０ａに前記パイロット指令操作が与えられていない非操作状態では、当該リモコン弁２０が閉じるため、アンロード弁３０がオンロード位置３０ａにあるとすると、パイロットポンプ１８から吐出されるパイロット用油はアキュムレータ２４に導入されて充填される。

ここで仮に、前記アンロード弁３０がない場合、あるいは、当該アンロード弁３０の位置が前記オンロード位置３０ａに固定されている場合、を想定すると、これらの場合には前記アキュムレータ２４への作動油のフル充填が完了してパイロットライン２２内の圧力がリリーフ弁２６の設定圧（リリーフ圧）に達した時点で当該リリーフ弁２６が開き、余剰の油をタンクＴに逃がすリリーフ動作を行うことになる。このリリーフ動作は、パイロットライン２２内に前記リリーフ圧を立てたまま余剰油を逃がすものであるため、当該パイロットライン２２内のパイロット用油がもつエネルギーは少なからず熱エネルギーとして浪費されてしまう。

コントローラ４０は、このようなエネルギーの損失を抑えるべく、換言すれば、パイロットポンプ１８の負荷を軽減すべく、アンロード弁３０を適当なタイミングでアンロード位置３０ｂに切換えるアンロード制御を行う。しかも、その切換のタイミングの決定は、従来のようにアキュムレータ圧の検出結果に依存するのではなく、パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂにより検出される圧力Ｐａ，Ｐｂに基づく操作状態／非操作状態の判定と、当該非操作状態の継続時間と、に基いて行われる。当該決定は、前記非操作状態の継続時間から前記アキュムレータ２４における作動油の充填状態を推定するというコンセプトに基づく。

具体的に、前記コントローラ４０は、図３のフローチャートに示される演算制御動作を行う。コントローラ４０は、初期設定を行った後（ステップＳ１）、リモコン弁２０に与えられるパイロット指令操作の有無の判定、すなわち、当該リモコン弁２０が操作状態にあるか非操作状態にあるかの判定、を行う。具体的に、この実施の形態に係るコントローラ４０のアンロード制御部４２は、ステップＳ２，Ｓ３において、各パイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂが検出するパイロット圧供給ライン２１Ａ，２１Ｂ内の圧力Ｐａ，Ｐｂと、予め与えられた圧力設定値Ｐｏとの対比に基づき、前記操作状態／非操作状態の判定を行う。

前記圧力Ｐａ，Ｐｂのいずれか一方が前記圧力設定値Ｐｏ以上の場合（ステップＳ２でＹＥＳまたはステップＳ３でＹＥＳ）、すなわち、前記パイロットポート１７Ａ，１７Ｂのいずれかに十分なパイロット圧が与えられていてリモコン弁２０が操作状態にあると判定することが可能な場合、アンロード制御部４２は、内蔵する前記第１及び第２タイマのカウントをいずれもリセットして（ステップＳ４）アンロード弁３０をオンロード位置３０ａに維持する。従って、パイロットポンプ１８からリモコン弁２０を通じてのコントロールバルブ１６へのパイロット圧の供給が支障なく行われる。

その一方、前記圧力Ｐａ，Ｐｂの双方が前記圧力設定値Ｐｏ未満となった時点（ステップＳ２，Ｓ３でともにＮＯ）、つまりコントロールバルブ１６にパイロット圧が与えられなくなってリモコン弁２０が非操作状態に移行したと判断し得る時点で、アンロード制御部４２は、当該時点からの経過時間Ｔ１を計測するための第１タイマによるカウントを開始する（ステップＳ６）。

この計測時間Ｔ１がアンロード切換設定時間ＴＵに達した時点、つまり前記非操作状態の検出が開始されてから前記アンロード切換設定時間ＴＵが経過した時点で（ステップＳ７でＹＥＳ）、アンロード制御部４２は、この時点からのさらなる経過時間の計測のための第２タイマによるカウントを開始する（ステップＳ８）とともに、当該第２タイマにより計測される時間Ｔ２がオンロード切換設定時間ＴＯに達するまでの間は（ステップＳ９でＮＯ）アンロード弁３０をアンロード位置３０ｂにする（ステップＳ１０）。これにより、パイロットポンプ１８が吐出する油はリリーフ弁２６の開弁を伴うことなく前記アンロード弁３０を通じてタンクＴに逃がされ、パイロットポンプ１８の運転は実質上無負荷運転となる。これにより、前記リリーフ弁２６の開弁による動力の浪費が防がれる。しかも、この切換は前記非操作状態の開始からアンロード切換設定時間ＴＵが経過した後に行われるので、アキュムレータ２４への十分な作動油の充填が保障される。

前記アンロード切換設定時間ＴＵには、前記アンロード切換設定時間調整部４６により調整されたものが用いられるが、この調整は、前記第１タイマによる計測が開始された時点で行われてもよいし、比較的長い周期で行われてもよい（特に稼働時間Ｔｗによる調整）。あるいはリアルタイムで行われてもよい（特にエンジン回転数Ｎｅに基づく調整）。

前記のようにしてアンロード弁３０がアンロード位置３０ｂに切換えられてから第２タイマにより計測される時間Ｔ２が前記オンロード切換設定時間ＴＯに達した時点（ステップＳ９でＹＥＳ）、つまり、アキュムレータ２４内の作動油が半減したと予測される時点、でアンロード制御部４２は第１及び第２タイマをリセットして（ステップＳ１１）アンロード弁３０をオンロード位置３０ａに復帰させる（ステップＳ５）。これにより、アキュムレータ２４内への作動油の再充填が開始される。

ここで用いられる前記オンロード切換設定時間ＴＯの前記オンロード切換設定時間調整部４８による調整も、前記第２タイマによる計測が開始された時点で行われてもよいし、比較的長い周期で行われてもよい（特に稼働時間Ｔｗによる調整）。

以上のように、この装置によれば、従来の装置のようにアキュムレータの圧力の検出結果に依存することなく、パイロット指令操作のない非操作状態の検出の継続時間に基いてアンロード切換の判断を行うことができ、これにより、適正なアンロード切換を行ってリリーフ弁の開弁に伴うエネルギー損失を有効に抑止することができる。

このことは、前記指令操作検出器（図１ではパイロット圧検出器３２Ａ，３２Ｂ）と、アキュムレータ２４の作動圧力であるアキュムレータ圧Ｐｃを検出するアキュムレータ圧検出器との併用を妨げるものではない。当該併用を含む場合でも、アンロード状態への切換の判断が基本的に前記非操作状態の継続時間に基いて行われる以上、前記アキュムレータ圧力検出器が故障したときに当該故障がアンロード制御に与える影響は少ない。

図４は、前記併用を含む第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。この装置は、図１に示される装置に含まれる構成要素に加え、前記アキュムレータ圧Ｐｃを検出するアキュムレータ圧検出器３８を備える。具体的に、このアキュムレータ圧検出器３８は、前記アキュムレータ圧Ｐｃに相当する電気信号であるアキュムレータ圧検出信号を生成し、出力する。

また、図４に示される装置は、図１に示されるコントローラ４０に代えてコントローラ４０Ａを備える。このコントローラ４０Ａは、前記アキュムレータ圧検出器３８により生成されるアキュムレータ圧検出信号を取り込むことにより、さらに適正なアンロード制御を実行する。

具体的に、この第２の実施の形態に係るコントローラ４０Ａは、前記第１の実施の形態に係るコントローラ４０と同様に図５に示すようなアンロード制御部４２、操作頻度算定部４４、アンロード切換設定時間調整部４６及びオンロード切換設定時間調整部４８を有するとともに、当該第１の実施の形態に係るコントローラ４０がもつ機能に加え、次の機能を有する。

（Ｉ）コントローラ４０Ａのアンロード制御部４２は、図６に示されるように、アキュムレータ圧Ｐｃが予め設定された切換許容圧力Ｐｃｏに満たない場合には（図６のステップＳ１２でＮＯ）、非操作状態の継続時間にかかわらずアンロード弁３０をオンロード位置３０ａに保つ。これにより、さらに実状に即したアンロード制御が実行される。

（ＩＩ）コントローラ４０Ａのアンロード切換設定時間調整部４６は、前記アキュムレータ圧Ｐｃが高いほど前記アンロード切換設定時間ＴＵが短くなるように当該アンロード切換設定時間ＴＵを調整する。この調整は、例えば次式（８）に基づく（二次調整後の）アンロード切換設定時間ＴＵａの算定により、行うことが可能である。

ＴＵａ＝ＴＵ×（１−Ｐｃ／Ｐｃｆ） …（８）
ここで、ＴＵは前記（２）式により与えられる（一次調整後の）アンロード切換設定時間、Ｐｃｆは作動油がフル充填されたときのアキュムレータ２４の圧力（充填圧力）である。

従って、この第２の実施の形態に係るアンロード切換設定時間調整部４６は、アキュムレータ充填圧力Ｐｃｆに対して検出されたアキュムレータ圧Ｐｃが低いほど長いアンロード切換設定時間ＴＵを設定する。一方、当該アキュムレータ圧Ｐｃがアキュムレータ充填圧力Ｐｃｆと同等の場合には調整後アンロード切換設定時間ＴＵａを０にする。つまり、この場合、アンロード制御部４２は、非操作状態が検出された時点で直ちにアンロード弁３０をアンロード位置３０ｂに切換え、これによりリリーフ弁２６の無駄な開弁を防ぐ。

１０ エンジン
１２ メインポンプ（油圧ポンプ）
１４ 油圧アクチュエータ
１６ コントロールバルブ
１７Ａ，１７Ｂ パイロットポート
１８ パイロットポンプ
２０ リモコン弁（パイロット操作器）
２０ａ 操作レバー（操作部材）
２２ パイロットライン
２４ アキュムレータ
２６ リリーフ弁
３０ アンロード弁
３０ａ オンロード位置
３０ｂ アンロード位置
３２Ａ，３２Ｂ パイロット圧検出器
３４ エンジン回転数検出器
３６ 稼働時間検出器
３８ アキュムレータ圧検出器
４０，４０Ａ コントローラ
４２ 前記アンロード制御部
４４ 操作頻度算定部
４６ アンロード切換設定時間調整部
４８ オンロード切換設定時間調整部

Claims (10)

1. 作動油を吐出する油圧ポンプ及びこの油圧ポンプから吐出される作動油の供給によって作動する油圧アクチュエータを備えた作業機械に設けられ、当該油圧ポンプから当該油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する油圧制御装置であって、
   前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間に介在し、パイロット圧の供給を受けることにより開弁して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可能にするコントロールバルブと、
   前記パイロット圧を発生させるパイロット油圧源と、
   前記パイロット油圧源と前記コントロールバルブとの間に介在するパイロット操作器であって、当該パイロット油圧源から当該コントロールバルブへのパイロット圧の供給を許容する許容状態と遮断する遮断状態とに切換可能であり、当該コントロールバルブへの当該パイロット圧の供給を指令するためのパイロット指令操作を受けた場合にのみ前記許容状態に切換えられるものと、
   前記パイロット油圧源と前記パイロット操作器とを結ぶパイロットラインと、
   前記パイロットラインに接続されて蓄圧を行うアキュムレータと、
   前記パイロットラインとタンクとの間に介在するリリーフ弁と、
   前記アキュムレータと前記パイロット油圧源との間に介在するように前記パイロットラインに設けられ、当該パイロットラインを開通して前記パイロット油圧源から前記パイロット操作器へのパイロット圧の供給を可能にするオンロード位置と当該パイロットラインを遮断して前記パイロット油圧源をタンクに連通するアンロード位置とを有するアンロード弁と、
   前記パイロット指令操作の有無を検出する指令操作検出器と、
   前記アンロード弁の位置を切換えることによりアンロード制御を行うアンロード制御部と、を備え、
   当該アンロード制御部は、前記パイロット指令操作がなされている操作状態を前記指令操作検出器が検出している期間、及び、前記指令操作検出器が前記パイロット指令操作のない非操作状態の検出を開始した時点から予め設定されたアンロード切換設定時間が経過するまでの期間は、前記アンロード弁を前記オンロード位置にし、前記指令操作検出器が前記非操作状態の検出を開始した時点から当該非操作状態が前記アンロード切換設定時間継続した時点で前記アンロード弁を前記アンロード位置に切換える、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、前記アンロード制御部は、前記非操作状態が前記アンロード切換設定時間継続したことにより前記アンロード弁を前記アンロード位置に切換えてからさらに当該非操作状態が決められたオンロード切換設定時間継続した時点で前記アンロード弁を前記オンロード位置に切換える、作業機械の油圧制御装置。
3. 請求項１または２記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記作業機械の運転状態に応じて当該アンロード切換設定時間を調整するアンロード切換設定時間調整部をさらに備え、前記アンロード制御部は前記アンロード切換設定時間調整部により調整されたアンロード切換設定時間に基いて前記アンロード位置への切換の判断を行う、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、前記指令操作検出器が前記非操作状態を検出するまでに前記パイロット操作器に前記パイロット指令操作が与えられた頻度を算定する操作頻度算定部をさらに備え、前記アンロード切換設定時間調整部は前記操作頻度算定部により算定された頻度が高いほど前記アンロード切換設定時間が長くなるように当該アンロード切換設定時間を調整する、作業機械の油圧制御装置。
5. 請求項３または４記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記パイロット油圧源がエンジンにより駆動されることによりパイロット用油を吐出するパイロットポンプであり、前記油圧制御装置は前記指令操作検出器が前記非操作状態を検出するまでの前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出器をさらに備え、前記アンロード切換設定時間調整部は前記エンジン回転数検出器により検出されたエンジン回転数が高いほど前記アンロード切換設定時間が短くなるように当該アンロード切換設定時間を調整する、作業機械の油圧制御装置。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記作業機械の累積稼働時間を検出する稼働時間検出器をさらに備え、前記アンロード切換設定時間調整部は前記稼働時間検出器により検出された前記作業機械の累積稼働時間が長いほど前記アンロード切換設定時間が長くなるように当該アンロード切換設定時間を調整する、作業機械の油圧制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記作業機械の運転状態に応じて当該オンロード切換設定時間を調節するオンロード切換設定時間調整部をさらに備え、前記アンロード制御部は前記オンロード切換設定時間調整部により調整されたオンロード切換設定時間に基いて前記アンロード位置から前記オンロード位置への切換の判断を行う、作業機械の油圧制御装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記作業機械の累積稼働時間を検出するエンジン稼働時間検出器と、前記エンジン稼働時間検出器により検出された前記作業機械の累積稼働時間が長いほど前記オンロード切換設定時間を短くするように当該アンロード切換設定時間を調整するオンロード切換設定時間調整部と、をさらに備え、前記アンロード制御部は前記オンロード切換設定時間調整部により調整されたオンロード切換設定時間に基いて前記アンロード位置から前記オンロード位置への切換の判断を行う、作業機械の油圧制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記アキュムレータの圧力を検出するアキュムレータ圧力検出器をさらに備え、前記アンロード制御部は、当該アキュムレータ圧力検出器により検出される圧力が予め設定された切換許容圧力に満たない場合には前記非操作状態の継続時間にかかわらず前記アンロード弁を前記オンロード位置に保つ、作業機械の油圧制御装置。
10. 請求項３〜６のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装置であって、前記アキュムレータの圧力を検出するアキュムレータ圧力検出器をさらに備え、前記アンロード切換設定時間調整部は、前記アキュムレータ圧力検出器により検出される前記アキュムレータの圧力が高いほど前記アンロード切換設定時間が短くなるように当該アンロード切換設定時間を調整する、作業機械の油圧制御装置。

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