JP2601705B2 - 油圧ショベルの油圧回路 - Google Patents

油圧ショベルの油圧回路

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JP2601705B2 JP63275469A JP27546988A JP2601705B2 JP 2601705 B2 JP2601705 B2 JP 2601705B2 JP 63275469 A JP63275469 A JP 63275469A JP 27546988 A JP27546988 A JP 27546988A JP 2601705 B2 JP2601705 B2 JP 2601705B2
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    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
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    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は油圧ショベル等の建設機械の作業機の油圧回路
に係り、特に作業機のアクチュエータに作動油を供給す
る油圧ポンプの最小吐出量を、整正作業等のように微操
作及び省エネルギを必要とするモードでは小さくし、重
掘削作業等のように応答性を必要とするモードでは大き
く設定して、各作業毎に最も適した最小吐出量になるよ
う切り替えて作業することにより作業効率、操作性、経
済性を向上させたことを特徴とする油圧ショベルの油圧
回路に関する。
(従来の技術) 従来、この種油圧ポンプの最小吐出量は、油圧ポンプ、
切り替えバルブ、作業機アクチュエータ等の油漏れを補
う量の他に、作業機レバーにより流量制御弁を操作して
作業機アクチュエータに作動油を供給すると、該供給油
量に応じた吐出量となるように油圧ポンプの傾転角制御
が行われるが、該傾転角制御装置等の慣性が大きいこと
による油圧ポンプ吐出量制御の応答遅れを防ぐため、作
業時でない時でも前記油漏れ量を補充する分に比べ相当
大きい油圧ポンプ最小吐出量を維持させておく必要があ
った。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の技術においては、油圧ショベルに
よる重掘削等、重負荷時でも十分高い応答性を得ようと
すると、油圧ポンプの最小吐出量をかなり大きく設定す
る必要があった。しかし、油圧ポンプの最小吐出量を作
業時でないときでも大きくすることは省エネルギ的に不
利であり、且つ整正作業等の微操作時に於ける最小作業
機速度が早くなり、操作性を低下させる欠点があった。
又、前記理由により油圧ポンプの最小吐出量を少なくす
ると重掘削時に於ける作業機の応答性が遅く作業効率の
低下を招く欠点があった。即ち、作業機の応答性と、省
エネルギー及び微操作性は相反するように作用するた
め、両方をある程度犠牲にしたポンプ最小吐出量を設定
して使用していた。本発明は上記従来の問題点に着目
し、油圧ショベルの各種の作業に応じて整正作業(整地
作業や法面整形作業等を言う。)や硬い土石等を掘削す
る重掘削作業に応じた油圧ポンプの最小吐出量を制御す
るようにした油圧ショベルの油圧回路を提供することを
目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明に係る油圧ショベル
の油圧回路は、油圧ポンプの吐出量を制御するサーボピ
ストンと、このサーボピストンの作動を制御するサーボ
弁と、油圧ポンプから吐出する圧油を供給しブーム、ア
ームおよびバケットからなる作業機のアクチュエータの
方向を切換える流量制御弁に操作信号を出力する作業機
レバーと、前記ブーム、アームおよびバケットからなる
作業機のアクチュエータの軽負荷で微操作性を必要とす
るときの整正モードと重負荷で重掘削作業性を必要とす
るときの重掘削モードを選択する作業モード選択手段と
を備えた油圧ショベルの油圧回路において、前記作業機
レバー(1)の操作された信号を受けて演算し、その演
算結果に基づいて前記流量制御弁(7)の開口量を制御
する指令信号を出力するとともに、前記作業モード選択
手段(4)から整正モードあるいは重掘削モードのいず
れかに選択された信号を受けて演算し、その演算結果に
基づいて整正モードを選択したときは整正モードに応じ
た最小吐出量に、重掘削モードを選択したときは整正モ
ードの最小吐出量より多い重掘削モードに応じた最小吐
出量に前記油圧ポンプ(12)を制御するように前記サー
ボ弁(9)へ指令信号を出力するコントローラ(3)を
備えた構成としたものである。
(作用) 上記構成によれば、油圧ショベルの各種作業中で整正モ
ード(整地作業や法面整形作業等で用いる)を選択した
ときは整正モードに応じた油圧ポンプが最小吐出量に制
御されるので作業機アクチュエータの微操作が向上する
とともに、油圧ポンプの省エネとなる。また、重掘削モ
ード(硬い土石等の掘削作業に用いる)を選択したとき
は、油圧ポンプの最小吐出量が整正モードの最小吐出量
より大きいため、最大吐出量までの斜板角の制御範囲が
狭く、最大吐出流量とするための油圧ポンプの応答性が
良い。
(実施例) 以下、本発明の実施例を添付図面により詳述する。第1
図(A)は本発明の第1実施例に於ける油圧ポンプの最
小吐出量制御装置を示す図で1は作業機レバー、2は電
気信号変換装置、3はコントローラで、3aは前記電気信
号変換装置2から入力した作業機レバー1のストローク
に対応する電圧信号を所定のパターンに変換するための
信号変換装置、3bは信号変換装置3aからの信号を変換し
て流量制御弁7のソレノイド5,6へ電流信号を出力する
ための操作信号変換発生装置、3cは前記信号変換装置3a
からの信号と、作業モード選択手段4からの作業モード
信号により油圧ポンプ最小吐出量信号を設定して油圧ポ
ンプ吐出量を制御する電流信号をポンプ吐出量可変装置
のサーボ弁9のソレノイド9aへ出力する最小吐出量設定
装置、8は前記サーボ弁9の油圧源、10は油圧ポンプ12
の吐出量制御装置11を制御するための、中立ばね10aを
備えたサーボピストン、13は前記流量制御弁7の供給ポ
ート上流に設けた逆止弁、14はブーム、アーム、バケッ
ト等の作業機アクチュエータとしてのシリンダである。
次に作用について説明する。オペレータが、例えばブー
ムを操作するためにブームレバー1を操作すると、該ブ
ームレバー1の操作量に応じた電気信号が電気信号変換
装置2からコントローラ3の信号変換装置3aに出力さ
れ、第1図(A)に示すようなレバーストローク信号に
応じた電圧信号に変換される。前記信号変換装置3aから
の信号が作業機を操作するための操作信号変換発生装置
3bに入力されると、該信号はレバーストロークに応じた
ソレノイド電流に変換されて流量制御弁7のソレノイド
5又は6へ出力される。一方前記信号変換装置3aからの
信号が油圧ポンプ12の最小吐出量設定装置3cに入力する
と、例えば作業モード切り替え装置4を整正作業モード
Sに設定した場合は、該整正作業モード信号により前記
信号変換装置3aから入力された信号は第1図(A)に示
されるようにレバーストロークS02〜S01までは最小吐出
量となる電流値I0に設定され、レバーストロークS01〜S
1及びS02〜S2迄は低最小吐出量Sとなる電流値I1に設定
され、それ以外ではレバーストロークにリニヤーな電流
信号となるように設定される。尚前記電流値I0,I1及び
レバーストロークにリニヤーな電流信号はブームレバー
1の向きに関係なく同じ値に設定される。従って前記ブ
ームレバー1のストロークに応じて電流信号I0,I1又は
レバーストロークにリニヤーな電流信号がサーボ弁9の
ソレノイド9aに入力されるので油圧源8からサーボピス
トン10に供給される油圧を前記電流信号に応じた値にな
るように制御する。又作業モード切り替え装置4を重掘
削モードGに設定した場合は、前記整正作業モード同様
ブームレバー1をS02〜S4及びS01〜S3まで操作する間は
油圧ポンプ12の最小吐出量が高最小吐出量Gとなる電流
信号I2がサーボ弁9のソレノイド9aに入力されるので油
圧源8からサーボピストン10に供給される油圧を前記高
最小吐出量Gになるよう制御する。前記の如く制御され
て油圧ポンプ12から流量制御弁7に供給された作動油の
うち、前記操作信号変換発生装置3bから流量制御弁7の
ソレノイド5または6に出力された電流信号に応じて流
量制御弁7のスプールが移動することにより前記電流信
号に応じた油量だけがブームシリンダ14に供給されてブ
ームシリンダ14のピストンロッド14aをP又はQの方向
に作動してブームを上下動する。尚前記整正モードある
いは重掘削モードに於て、それぞれ最小吐出量電流信号
I0及びI1あるいはI0及びI2のように二段としたが一段設
定であってもよいことは勿論である。第1図(B)は本
発明の第2実施例を示す図で、第1図(A)に於ける流
量制御弁7の代わりにソレノイド9aにより制御されるチ
ェック弁8a,8b及びソレノイド9bにより制御されるチェ
ック弁8c,8dを使用し、第1実施例におけるソレノイド
5及び6への電気信号をそれぞれソレノイド9a及び9bに
出力するほかは第1実施例と同様である。第2図(A)
は前記第1図(A)の最小吐出量設定装置3cに於ける一
定電流値をI0及びI1の二段に設定した整正モードの場合
に於けるレバーストロークSに対するポンプ吐出量Qの
関係を示した図である。第2図(A)に於て、レバース
トロークS0までは最小吐出量Q0に設定され、レバースト
ロークS1までは低最小吐出量Q1に設定されるが、レバー
ストロークS1以上ではポンプ吐出量Qがレバーストロー
クSと共に増加するように制御される。又、第1図
(A)の最小吐出量設定装置3cに於て一定電流をI0及び
I2の二段に設定した重掘削モードの場合は低最小吐出量
Q1の代わりにレバーストロークS3まで高最小吐出量Q3
設定される。第2図(B)及び(C)は第2図(A)に
於ける整正モードの場合の作業機レバー操作時間に対す
るポンプ吐出量及びレバーストロークの関係を示す図で
ある。第2図(C)に於て作業機レバー1を時間t0まで
にレバーストロークS0まで操作する間、(B)に於ける
ポンプ吐出量はQ0を維持し、時間t1までにレバーストロ
ークをS1に操作する間、(B)に於けるポンプ吐出量は
Q1を維持し、操作時間t2までにレバーストロークをS5
で操作すれば(B)に於けるポンプ吐出量はQ5まで増加
する。次に(C)に於て作業機レバー1を時間t3までに
レバーストロークS1まで操作すれば、(B)に於けるポ
ンプ吐出量はQ1まで減少し、時間t5までにレバーストロ
ークをニュートラルにしても、(B)に於けるポンプ吐
出量は時間t4までQ1を維持しその後時間t0だけQ1を維持
した後Q0まで減少するよう制御される。
(発明の効果) 以上説明しように、本発明の油圧ショベルの油圧回路に
よれば、油圧ショベルの各種作業中で重掘削モード(硬
い土石等の掘削作業に用いる)を選択したときは整正モ
ードの最小吐出量より多い重掘削モードに応じた最小吐
出量に油圧ポンプが制御される。また、整正モード(整
地作業や法面整形作業等で用いる)を選択したときは整
正モードに応じた油圧ポンプが最小吐出量に制御され
る。
これにより、従来の軽負荷作業の整正モードに合わせ
た油圧ポンプの最小吐出量の一定とする斜板角制御では
重掘削モードのときに最小吐出量から最大吐出量までの
斜板角の制御範囲が広く応答性が悪いとの問題に対し
て、 本願発明によれば、重掘削モードを選択したときは、
油圧ポンプの最小吐出量が整正モードの最小吐出量より
大きいため、最大吐出量までの斜板角の制御範囲が狭
く、最大吐出流量とするための油圧ポンプの応答性が良
い。
したがって、各作業モードに応じて油圧ポンプの最小
吐出量を設定することにより、重掘削時の作業性および
軽負荷時の微操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の第1実施例に於ける電気・油圧
回路を示す図、第1図(B)は本発明の第2実施例を示
す図、第2図(A)は本発明に於けるレバーストローク
とポンプ吐出量の関係を示す図、同じく(B)は作業機
レバー操作時間とポンプ吐出量の関係を示す図、同じく
(C)は作業機レバー操作時間とレバーストロークの関
係を示す図である。 1……作業機レバー 2……電気信号変換装置 3……コントローラ,3a……信号変換装置 3b……操作信号変換発生装置 3c……最小吐出量設定装置 4……作業モード選択手段 5、6……ソレノイド,7……流量制御弁 8……油圧源,8a〜8d……チェック弁 9……サーボ弁、9a,9b……ソレノイド 10……サーボピストン 11……吐出量制御装置,12……油圧ポンプ 13……逆止弁、14……シリンダ,15……タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−241226(JP,A) 実開 昭64−10566(JP,U) 実開 昭61−20901(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油圧ポンプの吐出量を制御するサーボピス
    トンと、このサーボピストンの作動を制御するサーボ弁
    と、油圧ポンプから吐出する圧油を供給しブーム、アー
    ムおよびバケットからなる作業機のアクチュエータの方
    向を切換える流量制御弁に操作信号を出力する作業機レ
    バーと、前記ブーム、アームおよびバケットからなる作
    業機のアクチュエータの軽負荷で微操作性を必要とする
    ときの整正モードと重負荷で重掘削作業性を必要とする
    ときの重掘削モードを選択する作業モード選択手段とを
    備えた油圧ショベルの油圧回路において、前記作業機レ
    バー(1)の操作された信号を受けて演算し、その演算
    結果に基づいて前記流量制御弁(7)の開口量を制御す
    る指令信号を出力するとともに、前記作業モード選択手
    段(4)から整正モードあるいは重掘削モードのいずれ
    かに選択された信号を受けて演算し、その演算結果に基
    づいて整正モードを選択したときは整正モードに応じた
    最小吐出量に、重掘削モードを選択したときは整正モー
    ドの最小吐出量より多い重掘削モードに応じた最小吐出
    量に前記油圧ポンプ(12)を制御するように前記サーボ
    弁(9)へ指令信号を出力するコントローラ(3)を備
    えたことを特徴とする油圧ショベルの油圧回路。
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