JP2531264Y2

JP2531264Y2 - 油圧機器に於ける慣性体制御装置

Info

Publication number: JP2531264Y2
Application number: JP8985391U
Authority: JP
Inventors: 清隆長沢
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2006-10-31
Also published as: JPH0540601U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、油圧機器の慣性体制
御装置に関するものであり、特に慣性体の動作を停止さ
せる際の衝撃及びハンチングを防止した慣性体制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の大型油圧機器に使用さ
れる従来の慣性体制御装置を図８に従って説明する。同
図に示すように油圧ポンプ１と２本の主管路２，３は方
向制御弁４を介して接続され、２本の主管路２，３は油
圧モータ５へ接続されている。方向制御弁４の切換え
は、操作部６の操作レバー７によって行われ、例えばク
レーン等の慣性体８を駆動する油圧モータ５を正転、逆
転及び停止させることができる。また、２個のリリーフ
弁９，１０と２個の反転防止弁１１，１２を設けて夫々
２本の主管路２，３へ接続し、バイパス管路１３，１
４，１５，１６を形成している。

【０００３】同図に於て、操作レバー７を矢印Ａ方向へ
回動すると方向制御弁４が中立の「閉」位置ＣからＢ位
置に切換わり、一方の主管路２と油圧ポンプ１とが連通
して油圧モータ５を一方向へ回転し、慣性体８を駆動す
る。操作レバー７を中立位置へ戻すと方向制御弁４が
「閉」位置Ｃへ復帰して油圧モータ５の駆動を停止す
る。

【０００４】このとき、慣性体８は減速しつつ停止する
まで慣性によって回転し、油圧モータ５を回転させるの
で、油圧モータ５のポンプ作用によって他方の主管路３
の圧力が上昇し、２本の主管路２，３の内圧に不均衡を
生じる。ここで、反転防止弁１１，１２を設けていない
場合の動作を説明すれば、慣性体８は、一端停止した後
に２本の主管路２，３の差圧によって反転し、このとき
の慣性運動によって主管路２，３の圧力差が逆転して再
び反転する。この揺れは、圧力差が解消されるまで慣性
体８をハンチングさせて静止するまでの時間がかかり、
操作性を悪化させることになる。

【０００５】反転防止弁１１，１２はこのハンチングを
防止するために設けられている。例えば、方向制御弁４
をＢ位置から「閉」位置Ｃへ切換えた場合は、上述した
ように慣性体８の慣性によって他方の主管路３の圧力が
上昇する。この制動圧力により慣性体８は一端停止した
後に、２本の主管路２，３の差圧によって反転し、一方
の主管路２の圧力が上昇する。同図中右側の反転防止弁
１２の両端のパイロットポート１７，１８はパイロット
管路１９，２０によって一方の主管路２へ接続されてい
るが、一方のパイロット管路２０に絞り２１が設けられ
ている。従って、主管路２の圧力が上昇したときに２つ
のパイロットポート１７，１８に加わる圧力の上昇に時
間差が生じ、弁をＯ位置に切換えて２つの主管路２，３
を連通した後に、即座に「閉」位置Ｃへ復帰する。これ
により主管路２，３の圧力を同圧としてその後の慣性体
８のハンチングを防止するものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】前述した従来の慣性体
制御装置は、駆動中の慣性体を停止させるために、操作
レバーを中立位置へ戻し、方向制御弁が「閉」位置へ切
り換わると、慣性体は減速しつつ停止するまで慣性によ
って回転する。この回転によって油圧モータが従動し、
圧油が帰還側主管路へ圧送されて圧力が急激に上昇し、
衝撃が発生して操作者に不快感を与え疲労度も大きい。

【０００７】また、停止時に作用する反転防止弁は、慣
性体が停止すべき位置を越えて旋回したときに生じる主
管路の圧力上昇を捉えて極めて短時間開くものである。
従って、バイパス作用が十分でない場合があり、設定値
以下では動作せず微少なハンチングを解消できない。ま
た、反転防止弁を動作させる絞りの設定も容易ではな
く、満足すべき効果を得ることが困難である。

【０００８】そこで、停止操作の際の衝撃及びハンチン
グの発生を解消し、操作感覚の改善並びに作業性を向上
させるために解決すべき技術的課題が生じている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この考案は上記課題を解
決するために提案するものであり、慣性体を油圧アクチ
ュエータによって駆動する油圧機器に於て、前記油圧ア
クチュエータの二つの圧油ポートに夫々接続した２本の
主管路を電磁切換弁を介して連結し、前記２本の主管路
の夫々の圧力を検出する二つの圧力センサと、前記圧力
センサの検出値に基づいて前記電磁切換弁を制御する制
御装置を設け、該制御装置に圧力上昇の基準速度を設定
し、前記２本の主管路の圧力比較手段と、低圧側の主管
路の圧力上昇速度と前記基準速度とを比較する速度比較
手段と、その比較結果に応じて前記電磁切換弁へ制御信
号を出力する出力手段とを備え、前記圧力上昇速度が前
記基準速度以上のときは、前記電磁切換弁を一定時間開
くように構成したことを特徴とする油圧機器に於ける慣
性体制御装置を提供するものである。

【００１０】

【作用】制御装置は、慣性体を駆動する油圧アクチュエ
ータと油圧ポンプとを接続する２本の主管路の圧力を検
出する。慣性体が停止しているときは、主管路の圧力は
平衡しており、２本の主管路を連通する電磁切換弁は閉
じている。慣性体が運動中は低圧側の主管路の圧力変化
を監視し、その圧力上昇速度が基準速度を上回ったとき
に一定時間電磁切換弁を開く。減速操作の際は、方向切
換弁が閉じられると、慣性体の慣性によって帰還側の主
管路の圧力が急上昇する。この圧力上昇速度を捉えて制
御部が一定時間電磁切換弁を開き、急激な圧力上昇を抑
止して制御時の衝撃が軽減される。

【００１１】また、制動された慣性体が停止した際に主
管路の油圧の不平衡によって慣性体が反転し、帰還側よ
り低圧となった供給側の主管路の圧力が上昇するが、こ
の圧力上昇を捉えて電磁切換弁を開くので、圧力の不平
衡が解消されて慣性体は静止し、ハンチングは発生しな
い。

【００１２】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図に従って詳述
する。図１に於て３１は油圧ポンプである。油圧ポンプ
３１は３位置４ポートの方向制御弁３２へ接続され、方
向制御弁３２と油圧モータ３３とは２本の主管路３４，
３５によって接続し、油圧モータ３３の正転、逆転及び
停止を制御する。方向制御弁３２は、操作部３６に設け
た操作レバー３７の回動位置によって制御される。油圧
モータ３３は、建設機械の旋回体等の慣性体３８へ連結
されて慣性体３８を駆動する。また、主管路３４，３５
間に２つのリリーフ弁３９，４０を配置して主管路３
４，３５を接続し、一方のリリーフ弁３９は、主管路３
４の油圧が設定値以上になったときに主管路３４から他
方の主管路３５へ油圧油をバイパスし、他方のリリーフ
弁４０は圧力差が逆の場合に他方の主管路３５から主管
路３４へ油圧油をバイパスする。慣性体制御装置は、主
管路３４，３５の圧力を検出する圧力センサ４１，４２
と２ポート２位置の常閉形電磁切換弁４３及び制御装置
４４とから構成され、電磁切換弁４３のポートは夫々主
管路３４，３５へ接続している。

【００１３】制御装置４４は、後述する圧力上昇の基準
速度Ｒを保持する記憶部４５と、圧力センサ４１，４２
の検出値から圧力上昇速度ｄＰ／ｄｔを求め、これを基
準速度Ｒと比較する演算部４６及び電磁切換弁４３への
制御信号を出力する出力部４７と、上記各部を制御する
制御部４８とから構成されている。制御装置４４は、２
本の主管路３４，３５の一方の低圧力側の圧力上昇速度
が基準速度Ｒを上回る場合に、出力部４７から電磁切換
弁４３へ制御信号を一定時間出力し、電磁切換弁４３を
開いて２本の主管路３４，３５を連通する。

【００１４】次に、図２及び図３に従って慣性体制御装
置の動作を説明する。図２は慣性体３８の起動から停止
までのタイミングチャートである。操作レバー３７を中
立位置へ戻したときは、慣性体３８の速度は減速されて
停止する（Ｆ→Ｊ）。この減速区間の初期段階（Ｆ→
Ｇ）で駆動側の主管路３４の圧力Ｐ₁は低下し、帰還側
の主管路３５の圧力Ｐ₂が上昇するが、同図に示すよう
に、圧力Ｐ₂がリリーフ弁４０の設定圧に達するまでの
時間（Ｆ→Ｉ）を遅延させれば減速操作時の衝撃は軽減
される。また、停止した時点（Ｊ→Ｋ）で主管路３４，
３５の圧力差が解消されれば、慣性体３８のハンチング
は発生しない。そこで、低圧側の主管路の圧力上昇を検
出し、減速操作開始直後（Ｇ）と停止時（Ｊ）で電磁切
換弁４３を一定時間開き、主管路３４，３５を連通させ
ている。

【００１５】この制御手順を図３のフローチャートに従
って説明する。先ず図４に示すような電磁切換弁４３の
動作基準となる圧力上昇速度を制御装置４４の記憶部４
５に予め設定しておく。エンジンが始動されると（ステ
ップ１０１）、制御装置４４は圧力センサ４１，４２の
検出値を読込む（ステップ１０２）。初期状態では圧力
Ｐ₁＝Ｐ₂であるからステップ１０３からステップ１０
４へ進み、制御信号ｉｃの出力をゼロとする。従って、
電磁切換弁４３へ制御信号は出力されず（ステップ１０
５）、ステップ１０２へ帰還する。

【００１６】次に、図２中の時点Ｄで操作レバーを、例
えばＡ方向へ回動して慣性体３８を旋回させると、供給
側主管路３４の圧力Ｐ₁が帰還側主管路３５の圧力Ｐ₂
より高圧となり、ステップ１０３からステップ１０６へ
進む。ここでは低圧側の圧力Ｐ₂の変化速度ｄＰ₂／ｄ
ｔを求め、これを基準速度Ｒと比較する。慣性体３８が
加速中、定速運動中はｄＰ₂／ｄｔ＜Ｒであるから、ス
テップ１０４へ進んでｉｃ＝０とする。

【００１７】続いて慣性体３８を停止させるべく操作レ
バー３７を中立位置へ戻すと（Ｆ→）、方向切換弁３２
が中立位置Ｃへ復帰して供給側の主管路３４の圧力Ｐ₁
は低下する。然し、慣性体３８は慣性により運動を継続
し、油圧モータ３３を強制的に駆動して圧油を帰還側主
管路３５へ圧送する。これにより主管路３５の圧力Ｐ₂
が急上昇し、その変化速度ｄＰ₂／ｄｔが基準速度Ｒを
上回ったことを検知したとき（Ｇ）、ステップ１０６か
らステップ１０７へ進み、制御信号ｉｃの出力をＸとし
て制御信号Ｘを予め設定した一定時間ｔ出力する（ステ
ップ１０５）。これにより、電磁切換弁４３が「開」位
置Ｏとなり、２本の主管路３４，３５が連通して帰還側
主管路３５の圧力Ｐ₂の上昇が抑制され（Ｇ→Ｈ）、リ
リーフ弁４０の設定圧に達するまでの時間（Ｆ→Ｉ）が
延長される。

【００１８】また、圧力Ｐ₂の上昇によって圧力Ｐ₁と
の圧力差が逆転する。この時点Ｇ以後ステップ１０３か
らステップ１０８へ進み、低圧側の圧力Ｐ₁の変化速度
ｄＰ₁／ｄｔと基準速度Ｒとを比較する。そしてＧ→Ｊ
の間はｄＰ₁／ｄｔ＜Ｒであるからｉｃ＝０とする（ス
テップ１０４）。慣性体３８が停止し（Ｊ）、圧力Ｐ₁
とＰ₂の不平衡によって反転を開始したときに、圧力Ｐ
₁が上昇するが、このときの圧力の上昇速度ｄＰ₁／ｄ
ｔが基準速度Ｒを上回ったときにステップ１０８からス
テップ１０７へ進み、制御信号ｉｃ＝Ｘ(t) としてこれ
を出力する（ステップ１０５）。従って電磁切換弁４３
が一定時間開き、主管路３４，３５を連通し、圧力差を
解消して慣性体３８を静止させる。

【００１９】また、他の実施例として減速操作開始時
に、電磁切換弁４３の開口時間とともに開口面積を一定
時間制御して、図２に示したＦ→Ｉ間における圧力Ｐ₂
の上昇度をより円滑なものにすることもできる。これに
は、図示は省略するが、操作レバー３７の操作方向を検
出するためのセンサ若しくはスイッチを装着して検出信
号を制御装置４４へ入力する。記憶部４５には前述した
開口時間制御信号パターンＸ（ｔ）とともに、図５に示
すように電磁切換弁の開口面積を任意の面積に制御する
一定長の制御信号パターンＹ（ｔ）を設定し、減速操作
開始時にはＹ（ｔ）を出力し、停止時にはＸ（ｔ）を出
力するように設定されている。これを図６及び図７の制
御のフローチャートに従って説明する。

【００２０】エンジンを始動（ステップ２０１）した
後、主管路３４，３５の圧力Ｐ₁，Ｐ₂と操作レバー３
７の操作方向Ａ，Ｂを読込む（ステップ２０２）。この
操作方向検出信号は、一旦入力されると次のＡ方向若し
くはＢ方向の操作信号が入力されるまで記憶部４５に保
持され、新たな操作信号入力によって更新される。作業
開始時は、操作レバー３７は中立位置であり、ステップ
２０３からステップ２０４へ進み制御信号ｉｃ＝０とす
る。そして、操作レバー３７をＡ方向へ操作して慣性体
３８を駆動した場合は、前述した実施例のものと同様に
ステップ２０３から２０６，２０７，２０８，２０９へ
と進み、制御信号ｉｃ＝０として電磁切換弁４３は閉じ
ている。

【００２１】操作レバー３７を中立位置へ戻して慣性体
３８を制動する場合は、前述したようにＡ方向への操作
信号が保持されているのでステップ２０３から２０６，
２０７へ進み、帰還側の主管路３５の圧力上昇速度ｄＰ
₂／ｄｔが基準速度Ｒを上回ったときに、制御信号ｉｃ
＝Ｙ(t) として（ステップ２１０）、これを出力する。
Ｙ(t) は、制動開始時に帰還側の主管路の圧力が円滑に
上昇する値として任意に設定しておく。

【００２２】停止時には、第１の実施例と同様にステッ
プ２０６から２１１，２１２と進み、慣性体３８を速や
かに停止させ、完全に静止したときはステップ２０６か
ら２０８へと進み、電磁切換弁４３を閉じる。図７は操
作レバーをＢ方向へ操作した場合の制御の流れを示し、
慣性体３８の回転方向が逆転しているので、Ａ方向とは
逆に供給側圧力をＰ₂、帰還側圧力をＰ₁としている点
が相違するのみであり、減速開始時にはステップ３０
１、３０４、３０５へと進んで制御信号ｉｃ＝Ｙ（ｔ）
とし、停止時にはステップ３０１から３０６、３０７へ
進み、ｉｃ＝Ｘ（ｔ）として減速時の衝撃及び停止時の
ハンチングが軽減されることはＡ，Ｂ両方向とも全く同
一である。

【００２３】尚、この考案は、この考案の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、この考案がそれ
らの改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２４】

【考案の効果】この考案は、上記一実施例に於て詳述し
たように、慣性体の制動開始を検知して電磁切換弁が開
き、２本の主管路を一定時間連通するので減速時の衝撃
が低下して操作感覚が改善され、操作者の肉体的な負担
を軽減し、作業性が著しく向上する。

【００２５】また、停止時にも電磁切換弁が開き、主管
路の圧力差を解消するのでハンチングを起こすことなく
慣性体を円滑に静止させることができ、従来困難であっ
た微少量の操作が容易に行え、油圧機器の操作性及び作
業性の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】慣性体制御装置の回路構成図。

【図２】油圧機器の動作のタイミングチャート。

【図３】慣性体制御装置の制御フローチャート。

【図４】基準速度Ｒを示すグラフ。

【図５】制御信号Ｙ（ｔ）を示すグラフ。

【図６】他の実施例の制御フローチャートその１。

【図７】他の実施例の制御フローチャートその２。

【図８】従来の慣性体制御装置の構成図。

【符号の説明】

３３油圧モータ３４，３５主管路３８慣性体４１，４２圧力センサ４３電磁切換弁４４制御装置４５記憶部４６演算部４７出力部４８制御部Ｒ基準速度

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】慣性体を油圧アクチュエータによって駆
動する油圧機器に於て、前記油圧アクチュエータの二つ
の圧油ポートに夫々接続した２本の主管路を電磁切換弁
を介して連結し、前記２本の主管路の夫々の圧力を検出
する二つの圧力センサと、前記圧力センサの検出値に基
づいて前記電磁切換弁を制御する制御装置を設け、該制
御装置に圧力上昇の基準速度を設定し、前記２本の主管
路の圧力比較手段と、低圧側の主管路の圧力上昇速度と
前記基準速度とを比較する速度比較手段と、その比較結
果に応じて前記電磁切換弁へ制御信号を出力する出力手
段とを備え、前記圧力上昇速度が前記基準速度以上のと
きは、前記電磁切換弁を一定時間開くように構成したこ
とを特徴とする油圧機器に於ける慣性体制御装置。