JP2740224B2 - 土木・建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

土木・建設機械の油圧駆動装置

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JP2740224B2 JP1004670A JP467089A JP2740224B2 JP 2740224 B2 JP2740224 B2 JP 2740224B2 JP 1004670 A JP1004670 A JP 1004670A JP 467089 A JP467089 A JP 467089A JP 2740224 B2 JP2740224 B2 JP 2740224B2
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勇輔 梶田
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、主油圧ポンプの圧油を複数の分流補償弁を
介してこれらの分流補償弁に対応して設けられるアクチ
ユエータのそれぞれに分流して供給し、これらのアクチ
ユエータを複合駆動して所望の複合操作をおこなうこと
ができる土木・建設機械の油圧駆動装置に関する。
〈従来の技術〉 第16図は、この種の従来の土木・建設機械の油圧駆動
装置の一例として挙げた油圧シヨベルの油圧駆動装置を
示す回路図である。
この第16図に示す油圧駆動装置は、原動機すなわちエ
ンジン1と、このエンジン1によつて駆動する可変容量
油圧ポンプすなわち主油圧ポンプ2と、この主油圧ポン
プ2から吐出される圧油によつて駆動し、図示しない旋
回体を旋回する旋回モータ3、及び図示しないブームを
回動させるブームシリンダ4を含むアクチユエータとを
備えている。
また、主油圧ポンプ2から旋回モータ3に供給される
圧油の流れを制御する流量制御弁、すなわち旋回用方向
制御弁5と、この旋回用方向制御弁5の前後差圧を制御
する分流補償弁6と、主油圧ポンプ2からブームシリン
ダ4に供給される圧油の流れを制御する流量制御弁、す
なわちブーム用方向制御弁7と、このブーム用方向制御
弁7の前後差圧を制御する分流補償弁8とを備えてい
る。
分流補償弁6の一方の駆動部6aには、この分流補償弁
6の上流側の圧力と負荷圧とによる制御力Fa1が当該分
流補償弁6が開くように与えられ、他方の駆動部6bに
は、この分流補償弁6の下流側の圧力とシヤトル弁9、
10を介して導かれる回路の最大負荷圧とによる制御力Fa
2が、当該分流補償弁6が閉じるように与えられ、同様
に分流補償弁8の一方の駆動部8aには、この分流補償弁
8の上流側の圧力と負荷圧とによる制御力Fb1が、当該
分流補償弁8が開くように与えられ、他方の駆動部8bに
は、この分流補償弁8の下流側の圧力と回路の最大負荷
圧とによよる制御力Fb2が当該分流補償弁8が閉じるよ
うに与えられる。
なお、主油圧ポンプ2の押しのけ容積は、主油圧ポン
プ2の吐出圧と回路の最大負荷圧とに応じて切換えられ
る流量調整弁11によつて駆動する制御用アクチユエータ
12によつて制御される。
そして、例えば駆動圧の大きさの異なる旋回モータ3
とブームシリンダ4の複合駆動に際して、共通のポンプ
圧とアクチユエータの最大負荷圧との差圧に応じて制御
される分流補償弁6、8の作用により、旋回用方向制御
弁5、ブーム用方向制御弁7の前後差圧を同等に保持で
き、これによつて旋回用方向制御弁5とブーム用方向制
御弁7に供給される流量の分流比は一定に保たれ、主油
圧ポンプ2から吐出される圧油が分流された各方向制御
弁5、7の操作量に応じた流量が旋回モータ3及びブー
ムシリンダ4に供給され、旋回とブーム上げ等の複合操
作を実現させることができる。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記した従来技術にあつては、各方向制御
弁5、7の要求流量の合計が主油圧ポンプ2の最大流量
よりも小さい場合には、所望の旋回とブームの複合操作
を実現できるが、各方向制御弁5、7の要求流量の合計
が主油圧ポンプ2の最大流量よりも大きくなる場合、す
なわち系がサチユレーシヨンする場合には、上述のよう
に旋回モータ3、ブームシリンダ4間の分流比は常に一
定であるため、複合操作の実施に際し一方のアクチユエ
ータの操作の影響が他方のアクチユエータに及ぼされ、
作業の種類によつては複合操作性の低下を生じることが
ある。
例えば、油圧シヨベルにおけるクレーン作業を意図し
てエンジン1の回転数を低下させる微操作をおこない、
旋回とブームの複合操作をきわめてゆるやかな速度で実
現させようとするとき、上述したエンジン1の回転数の
低下により主油圧ポンプ2の最大流量が小さくなり、系
がサチユレーシヨンを起こしうる状態になつたとする。
このような場合、仮に旋回体の単独操作をおこなつてい
るときにブーム上げ操作をしようとすると、旋回の速度
は急激に減少し無視できないシヨツクを生じる。また、
旋回・ブーム上げの複合操作をおこなつているときに、
ブーム上げを停止すると旋回体は加速しはじめ、これに
よつてもシヨツクを生じる。そして、これらのシヨツク
は吊り荷の振れ等を招き、きわめて危険である。このよ
うに従来技術にあつては、系がサチユレーシヨンする場
合のクレーン作業においては複合操作性の低下を生じる
ものであつた。
なお、上述のような複合操作性の低下はクレーン作業
にかかわらず起こりうることであり、すなわち、他のア
クチユエータの操作による特定のアクチユエータの速度
変動が好ましくない作業については同様の問題を生じう
る。
本発明は上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、系がサチユレーシヨンを生じ
ても、他のアクチユエータの操作による特定のアクチユ
エータの速度変動を規制することができる土木・建設機
械の油圧駆動装置を提供することにある。
〈課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために本発明は、原動機と、この
原動機により駆動する主油圧ポンプと、この主油圧ポン
プから供給される圧油によつて駆動する複数のアクチユ
エータと、これらのアクチユエータに供給される圧油の
長さを制御する流量制御弁と、これらの流量制御弁の前
後差圧をそれぞれ制御する分流補償弁と、主油圧ポンプ
から吐出される流量を制御する流量制御手段とを備え、
主油圧ポンプの圧油を分流補償弁、流量制御弁のそれぞ
れを介してアクチユエータのそれぞれに供給し、これら
のアクチユエータの複合駆動が可能な土木・建設機械の
油圧駆動装置において、アクチユエータのうちの第1の
アクチユエータに係る流量制御弁を制御する第1の分流
補償弁を、ポンプ圧と、アクチユエータの負荷圧のうち
の最大負荷圧との差圧の大小にかかわらず常に所定開度
以上開いておくように制御し、アクチユエータのうちの
第2のアクチユエータに係る流量制御弁を制御する第2
の分流補償弁を、差圧が所定の差圧以下のときに常に閉
じておくように制御する分流補償弁制御手段を設けた構
成にしてある。
〈作用〉 本発明は、上述した分流補償弁制御手段を設けたこと
から、特定のアクチユエータである第1のアクチユエー
タと特定のアクチユエータでない第2のアクチユエータ
との複合駆動に際して、特定のアクチユエータでない第
2のアクチユエータの操作に伴つてポンプ圧とアクチユ
エータの最大負荷圧との差圧がどのように変化しても、
第1のアクチユエータに係る第1の分流補償弁は所定以
上の開度に保たれ、また上述の差圧が所定差圧以下のと
きには第2の分流補償弁が閉じられるので第2のアクチ
ユエータへの圧油の供給が抑えられ、これらにより系が
サチユエーシヨンを生じても、主油圧ポンプの圧油の一
定量を第1のアクチユエータに供給可能となり、当該第
1のアクチユエータの速度変動を規制できる。
〈実施例〉 以下、本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置を図に
基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。
この実施例は油圧シヨベルに適用したもので、原動機
すなわちエンジン21と、このエンジン21によつて駆動す
る可変容量油圧ポンプ、すなわち主油圧ポンプ22と、こ
の主油圧ポンプ22から吐出される圧油によつて駆動する
複数のアクチユエータ、すなわち旋回モータ23と、左走
行モータ24と、右走行モータ25と、ブームシリンダ26
と、アームシリンダ27と、バケツトシリンダ28とを備え
ている。なお、旋回モータ23は図示しない旋回体を駆動
し、左走行モータ24、右走行モータ25は図示しない履帯
を駆動し、ブームシリンダ26、アームシリンダ27、バケ
ツトシリンダ28は、それぞれ図示しないブーム、アー
ム、バケツトを駆動する。
また、旋回モータ23、左走行モータ24、右走行モータ
25、ブームシリンダ26、アームシリンダ27、バケツトシ
リンダ28のそれぞれに供給される圧油の流れを制御する
流量制御弁、すなわち旋回用方向制御弁29、左走行用方
向制御弁30、右走行用方向制御弁31、ブーム用方向制御
弁32、アーム用方向制御弁33、バケツト用方向制御弁34
と、これらの流量制御弁に対応して設けられる分流補償
弁35、36、37、38、39、40とを備えている。
なお、後述する旋回・ブーム上げ操作によるクレーン
作業に際しては、上記した旋回モータ23が他のアクチユ
エータの操作にかかわらず速度変動をしないように保た
れる特定のアクチユエータを構成し、ブームシリンダ26
が他のアクチユエータを構成し、分流補償弁35が特定の
アクチユエータすなわち旋回モータ23を制御する旋回用
方向制御弁29に係る第1の分流補償弁を構成し、分流補
償弁38が他のアクチユエータすなわちブームシリンダ26
を制御するブーム用方向制御弁32に係る第2の分流補償
弁を構成する。
また、上記した主油圧ポンプ22の押しのけ容積は制御
用アクチユエータ41で制御され、この制御用アクチユエ
ータ41の駆動は流量調整弁42によつて制御される。流量
調整弁42は管路43を介して導かれるポンプ圧と、管路44
を介して導かれる最大負荷圧との差圧ΔPLSによつて駆
動する。これらの制御用アクチユエータ41及び流量調整
弁42によつて、主油圧ポンプ22から吐出される流量を、
ポンプ圧と最大負荷圧との差圧ΔPLSに応じて制御する
流量制御手段が構成されている。
上述した分流補償弁35〜40の一方の駆動部35a、36a、
37a、38a、39a、40aのそれぞれには、ばね45、46、47、
48、49、50のそれぞれの力と、それぞれの負荷圧による
制御力がこれらの分流補償弁35〜40が開くように与えら
れ、他方の駆動部35b、36b、37b、38b、39b、40bのそれ
ぞれには、これらの分流補償弁35、36、37、38、39、40
の下流側の圧力と、管路51a〜51fを介して導かれる後述
の制御圧力とによる制御力がこれらの分流補償弁35〜40
が閉じるように与えられる。
そして、この実施例では、各アクチユエータのうちの
特定の第1のアクチユエータ、例えば前述した旋回モー
タ23を制御する旋回用方向制御弁29に係る第1の分流補
償弁35を、ポンプ圧と、アクチユエータの負荷圧のうち
の最大負荷圧との差圧の大小にかかわらず常に所定開度
以上開いておくように制御し、各アクチユエータのうち
の第2のアクチユエータ、すなわち前述したブームシリ
ンダ26を制御するブーム用方向制御弁32に係る第2の分
流補償弁38を、上記差圧が所定差圧以上のときに常に閉
じておくように制御する分流補償弁制御手段52を備えて
いる。
この分流補償弁制御手段52は、エンジン21の回転数例
えばエンジン目標回転数Noを検出し、信号として出力す
る回転数検出装置53aと、ポンプ圧とアクチユエータの
最大負荷圧との差圧、すなわちロードセンシング差圧Δ
PLSを検出し、信号として出力する差圧検出装置53と、
この実施例の本来の目的とする特定のアクチユエータの
速度安定制御を実施するかどうか選択する選択装置53b
と、これらの回転数検出装置53a、差圧検出装置53、及
び選択装置53bから出力される信号に応じて分流補償弁
のうちの特に第1の分流補償弁35、第2の分流補償弁38
のそれぞれの駆動部に後述する特定の制御力を与える制
御力付加手段54とを含んでいる。
上記した制御力付加手段54は、コントローラ59と制御
圧力発生手段60aとから成つている。
上記コントローラ59は、差圧検出装置53、回転数検出
装置53a、及び選択装置53bに接続され、これらの差圧検
出装置53、回転数検出装置53a、及び選択装置53bから出
力される信号を入力する入力部55、エンジン21の回転数
すなわち目標回転数Noと圧力補償目標制御力Foとの第1
の関数関係、第1の分流補償弁35に係るロードセンシン
グ差圧ΔPLSと第1の制御力F1との第2の関数関係、第
2の分流補償弁38に係るロードセンシング差圧ΔPLS
第2の制御力F2との第3の関数関係、選択装置53bで特
定のアクチユエータ(ここでは旋回モータ23)の速度安
定制御が選択されない場合におこなわれる複合操作に対
応するロードセンシング差圧ΔPLSと制御力Fとの第4
の関数関係をそれぞれあらかじめ記憶する記憶部57、上
記第1、第2、第3の関数関係に基づいて第1の制御力
F1、第2の制御力F2を求める演算をおこなうとともに、
第4の関数関係に基づいて制御力Fを求める演算をおこ
なう演算部56、及び第1の制御力F1に相応する第1の制
御力信号、第2の制御力F2に相応する第2の制御力信
号、制御力Fに相応する制御力信号を出力する出力部58
とを含んでいる。
また、上記した制御圧力発生手段60aは、6つの電磁
弁62a、62b、62c、62d、62e、62fと、これらの電磁弁62
a〜62fにパイロツト圧を供給するパイロツト油圧源、例
えばパイロツトポンプ61aと、このパイロツトポンプ61a
から出力されるパイロツト圧の大きさを規定するリリー
フ弁61bを有する構成になつている。なお、電磁弁62aと
第1の分流補償弁35の駆動部35bとは管路51aを介して連
絡され、同様に電磁弁62b、62cのそれぞれと分流補償弁
36、37のそれぞれの駆動部36b、37bとは管路51b、51cを
介して連絡され、電磁弁62dと第2の分流補償弁38の駆
動部38bとは管路51dを介して連絡され、同様に電磁弁62
e、62fのそれぞれと分流補償弁39、40のそれぞれの駆動
部39b、40bとは管路51e、51fを介して連絡されている。
また、電磁弁62a〜62fは、コントローラ59の出力部58か
ら出力される制御力信号a、b、c、d、e、fのそれ
ぞれに応じて駆動するようになつている。
そして、上記したコントローラ59の記憶部57に記憶さ
れる第1の関数関係、すなわちエンジン21の回転数と圧
力補償目標制御力Foとの関係は第3図に示すように、エ
ンジン目標回転数Noの低下に伴つて油圧ポンプ22の流量
が小さくなることを意図して、例えばエンジン目標回転
数Noの低下に伴つて圧力補償目標制御力Foが直線的に小
さくなる関係にしてある。
また、記憶部57に記憶される第2の関数関係、すなわ
ち第1の分流補償弁35に係るロードセンシング差圧ΔP
LSと第1の制御力F1との関係は第4図に示すように、ロ
ードセンシング差圧ΔPLSの大小にかかわらず第1の制
御力F1が所定の値、すなわち圧力補償設定制御力Faとな
る関係にしてある。ここで、第1の分流補償弁35のばね
45の力をfとすると、 F1=Fa=f−Fo (1) の関係にしてある。
また、記憶部57に記憶される第3の関数関係すなわち
第2の分流補償弁38に係るロードセンシング差圧ΔPLS
と第2の制御力F2との関係は、第5図に示すように、ロ
ードセンシング差圧ΔPLSが小さくなるにつれて第2の
制御力F2が大きくなり、このロードセンシング差圧ΔP
LSが圧力補償設定差圧ΔPo以下にあつては第2の制御力
F2がばね49の力f(=ばね45の力f)となる関係にして
ある。この第5図に示す関係を式で表すと、 ΔPo<ΔPLSのとき、 F2=f−α(ΔPLS−ΔPo) 〔α:定数〕 (2) であり、0≦ΔPLS≦ΔPoのとき、 F2=f (3) である。
そして、上記の圧力補償設定差圧ΔPoは、ブーム用方
向制御弁32の前後差圧、すなわち第2図におけるPZ−PL
である。ここで、第2図のブーム用方向制御弁32の上流
圧PZが作用する分流補償弁38の駆動部の受圧面積をaz、
ブーム用方向制御弁32の下流圧、すなわちブームシリン
ダ26の負荷圧PLが作用する分流補償弁38の駆動部の受圧
面積をaLとし、便宜的にazとaLとを等しく設定してある
ものとすると分流補償弁38の両駆動部に作用する力のつ
り合いは、 aL・PL+f=az・PZ+F2 (4) ここで、aL=azであるから上記(4)式は、 aL(PZ−PL)=f−F2 (5) となり、この(5)式を変形すると、 PZ−PL=(f−F2)/aL (6) ここでロードセンシング差圧ΔPLSを考慮しない場合のF
2とFoの関係は(1)式と同様に考えて、 F2=f−Fo (7) この(7)式を(6)式に代入すると、 PZ−PL=Fo/aL (8) すなわち、 ΔPo=Fo/aL (9) である。
そして、記憶部57に記憶される第4の関数関係、すな
わち選択装置53bで旋回モータ23の速度安定制御が選択
されない場合におこなわれる制御に対応するロードセン
シング差圧ΔPLSと制御力Fとの第4の関数関係は、第
6図に示すように、ロードセンシング差圧ΔPLSが小さ
くなるにつれて制御力Fが大きくなり、ロードセンシン
グ差圧ΔPLSが0のときはばね45〜50の力fとなる関係
にしてある。この第6図に示す関係を式で表すと、 F=f−βΔPLS 〔β:定数〕 (10) である。
このように構成した実施例にあつては、第7図に示す
手順にしたがつて各動作がおこなわれる。
すなわち、まず手順S1に示すように、コントローラ59
の演算部56で選択装置53bから選択信号が入力部55を介
して入力されているかどうか判断されるが、この判断が
満足されない場合は、能力を最大にしておこなわれる掘
削作業などのように、特定のアクチユエータ(ここでは
旋回モータ23)の速度安定制御が意図されない場合であ
る。
この場合、第7図に示すフローチヤートでは図示を省
略したが以下の動作がおこなわれる。すなわち、演算部
56は入力部55を介して差圧検出器53の信号、すなわちロ
ードセンシング差圧ΔPLSを読み込み、記憶部57から第
6図に示す第4の関数関係を読み出し、該当するロード
センシング差圧ΔPLSに対応する制御力Fを求める演算
をおこなう。そして、出力部58から上記制御力Fに相当
する制御力信号a〜fのうち、該当するもの、例えば制
御力信号d、e、fを電磁弁62d、62e、62fに出力す
る。これにより、電磁弁62d、62e、62fは作動して、パ
イロツトポンプ61aの圧が上記制御力Fに相当する制御
圧力として管路51d、51e、51fを介して分流補償弁38、3
9、40の駆動部に与えられる。これに応じて各分流補償
弁38、39、40が適宜閉じる方向に作動し、油圧ポンプ22
からの圧油が分流して方向制御弁32、33、34のそれぞれ
に供給され、ブームシリンダ26、アームシリンダ27、バ
ケツトシリンダ28はそれぞれ方向制御弁32、33、34のス
トローク量すなわち開口量に応じた速度で駆動し、ブー
ム、アーム、バケツトの複合駆動による掘削作業を実施
できる。
なお、このとき、各分流補償弁38、39、40の駆動部に
与えられる制御圧力すなわち制御力は上述の(10)式に
示す関係であり、共通の制御力である。また、各分流補
償弁38、39、40は同等の形状寸法に設定してあつて各負
荷圧が作用する受圧部の面積aLが全ての分流補償弁38、
39、40において等しいものとすると、上記(6)式と同
様にして、各分流補償弁38、39、40に作用する力のつり
合いから、各方向制御弁32、33、34の上流圧と下流圧と
の差すなわち前後差圧は、 上流圧−下流圧(負荷圧)=F/aL (11) となる。ここで、上述のようにF、aLの双方が全ての分
流補償弁38、39、40で共通であるから、方向制御弁32、
33、34の前後差圧は全て等しく、したがつてブームシリ
ンダ26、アームシリンダ27、バケツトシリンダ28の個々
の負荷圧の変動の影響を互いに受けることなく、油圧ポ
ンプ22からブームシリンダ26、アームシリンダ27、バケ
ツトシリンダ28のそれぞれに供給される流量の分流比が
一定に保たれ、すなわち、互いに他のアクチユエータの
負荷圧の変動にかかわらずそれぞれ方向制御弁32、33、
34の操作量に相応した速度でブーム、アーム、バケツト
の複合駆動による掘削作業を実施できる。
一方、選択装置53bが操作され、エンジン回転数を低
下させて微速度によるクレーン作業、すなわち旋回とブ
ーム上げの複合操作が意図され、またエンジン回転数の
低下に伴つて油圧ポンプ22から供給される最大流量が小
さくなり、旋回用方向制御弁29とブーム用方向制御弁32
の要求流量の合計が上記油圧ポンプ22の最大流量を越え
うる状態、すなわち系がサチユレーシヨンを起こしうる
状態になつているときは、前述した第7図の手順S1の判
断が満足されるので手順S2に移る。
この手順S2では、回転数検出装置53aから検出される
エンジン目標回転数Noと差圧検出装置53から検出される
ロードセンシング差圧ΔPLSとがコントローラ59の入力
部55を介して演算部56に読み込まれ、次いで手順S3に移
る。
この手順S3では、記憶部57に記憶された第3図の第1
の関係が演算部56に読み出され、この演算部56でエンジ
ン目標回転数Noに対応する圧力補償目標制御力Foが求め
られ、次いで手順S4に移る。
この手順S4では、記憶部57に記憶された第4図の第2
の関係により演算部56で手順S3で得られた圧力補償目標
制御力Foに基づき上記(1)式にしたがつて、圧力補償
設定制御力Fa、すなわち第1の制御力F1が求められ、次
いで手順S5に移る。
この手順S5では、記憶部57に記憶された第5図の第3
の関係により、手順S3で得られた圧力補償目標制御力Fo
に基づき、演算部56で上記(2)、(3)、(9)式か
ら第2の制御力F2が求められる。
次いで手順S6に移り、手順S5で得られた第1の制御力
F1に相当する第1の制御力信号a、第2の制御力F2に相
当する第2の制御力信号dのそれぞれが、出力部58を介
して制御圧力発生手段60aの電磁弁62a、62dのそれぞれ
の駆動部に与えられる。
そして、このような制御により、電磁弁62a、62dのそ
れぞれが駆動して、パイロツトポンプ61aの圧油が管路5
1a、51dを介して第1、第2の分流補償弁35、38の駆動
部のそれぞれに第1の制御力F1、第2の制御力F2に相当
する制御圧力として与えられ、これらの第1、第2の分
流補償弁35、38が駆動する。
この場合、第1の分流補償弁35の駆動部に与えられる
第1の制御力F1は第4図に示すように、ロードセンシン
グ差圧ΔPLSの大小にかかわらず一定、すなわちf−Fo
であることから、この第1の分流補償弁35は常に所定開
度以上開かれ、この第1の分流補償弁35の開度に応じた
流量が旋回用方向制御弁29を介して旋回モータ23に供給
可能となり、したがつて、旋回用方向制御弁29のストロ
ークを一定に保つように操作したときには、旋回モータ
23は一定した速度で駆動し旋回がおこなわれる。
また、第2の分流補償弁38の駆動部に与えられる第2
の制御力F2は、第5図に示すように、ロードセンシング
差圧ΔPLSが圧力補償設定差圧ΔPoよりも大きい場合に
は、当該ロードセンシング差圧ΔPLSの減少に伴つて大
きくなり、これにより第2の分流補償弁38が絞りぎみに
作動して油圧ポンプ22の最大流量と旋回モータ23に供給
される流量との差の流量の範囲内で、ブーム用方向制御
弁32を介して適宜流量がブームシリンダ26に供給され、
またロードセンシング差圧ΔPLSが圧力補償設定差圧ΔP
o以下となつた場合には、ばね48の力fに相当する第2
の制御力F2が分流補償弁38の駆動部に与えられ、したが
つてこの分流補償弁38が閉じられてブームシリンダ26に
圧油が供給されず、これらのことから、仮に系がサチユ
レーシヨン状態となつても旋回モータ23に一定の流量を
供給でき、また第2の分流補償弁38は絞りぎみに作動す
ることからブームシリンダ26の微速度作動を実現でき
る。
この実施例では以上のように、系がサチユレーシヨン
を生じるような場合でも、他のアクチユエータすなわち
ブームシリンダ26の操作による特定のアクチユエータで
ある旋回モータ23の速度変動を規制することができ、つ
まり優先して旋回をおこなわせることができ、クレーン
作業における旋回、ブーム上げ作業時に、ブーム駆動に
伴う旋回体のシヨツクを生じることがなく、併せてブー
ムの微操作を実現でき、優れた複合操作性と作業の安全
性を確保することができる。
なお、上記実施例では、特定のアクチユエータとして
旋回モータ23を挙げ、他のアクチユエータとしてブーム
シリンダ26を挙げたが、本発明はこれに限らず、作業の
種類に応じて種々の特定のアクチユエータ、他のアクチ
ユエータを選定しうる。
第8図、第9図、第10図はそれぞれ本発明に備えられ
る流量制御手段の例を示す図である。
第8図に示す流量制御手段は、油圧源63に連絡され、
かつ制御用アクチユエータ41のヘツド側とロツド側との
間に連絡される電磁弁64と、この電磁弁64とタンクとの
間に連絡され、かつ制御用アクチユエータ41のヘツド側
に連絡される電磁弁65とを含むとともに、ポンプ圧と最
大負荷圧との差圧ΔPLSを検出する差圧検出装置53に接
続され、入力部66、演算部67、記憶部68、出力部69を含
む制御装置70とを含んでいる。この流量制御手段では、
制御装置70の記憶部68で、あらかじめ望ましいポンプ圧
と最大負荷圧との差圧、すなわち前述した第1の流量調
整弁42を付勢するばねのばね力に相応する差圧が設定さ
れ、この設定差圧と差圧検出装置53で検出された値とが
演算部67で比較され、その差に応じた駆動信号がこの演
算部67で求められ、この駆動信号が出力部69から電磁弁
64、65の駆動部に選択的に出力される。
ここで、仮に差圧検出装置53で検出された差圧ΔPLS
が設定差圧よりも大きいときには、制御装置70から電磁
弁64の駆動部に信号が出力されてこの電磁弁64が下段位
置に切換えられ、油圧源63の圧油が制御用アクチユエー
タ41のヘツド側とロツド側の双方に供給される。このと
き制御用アクチユエータ41のヘツド側とロツド側の受圧
面積差により、制御用アクチユエータ41のピストンは図
示左方に移動し、主油圧ポンプ22から吐出される流量が
小さくなるように押しのけ容積が変更され、差圧ΔPLS
が設定差圧に近づくように小さく制御される。また、差
圧検出装置53で検出された差圧ΔPLSが設定差圧よりも
小さいときには、制御装置70から電磁弁65の駆動部に信
号が出力されてこの電磁弁65が下段位置に切換えられ、
制御用アクチユエータ41のヘツド側とタンクとが連通
し、油圧源63の圧油が制御用アクチユエータ41のロツド
側に供給され、制御用アクチユエータ41のピストンは図
示右方に移動し、主油圧ポンプ22から吐出される流量が
多くなるように押しのけ容積が変更され、差圧ΔPLS
設定差圧に近づくように大きく制御される。
このように構成した流量制御手段にあつても、第1図
に示す実施例におけるのと同様にロードセンシング差圧
ΔPLSによる制御をおこなうことができる。
また、第9図に示す流量制御手段は、例えば前述した
第8図に示す流量制御手段と同等の油圧源63、電磁弁6
4、65と、入力部66、演算部67、記憶部68、出力部69を
含む制御装置70とを備えるとともに、主油圧ポンプ22の
押しのけ容積を決める傾転角を検出し、制御装置70の入
力部66に傾転角信号を出力する傾転角検出器71と、主油
圧ポンプ22の目標流量すなわち目標傾転角を指令する信
号を制御装置70の入力部66に出力する指令装置72とを備
えている。
この流量制御手段では、指令装置72の操作による指令
信号の値と傾転角検出器71で検出される値とが制御装置
70の演算部67で比較され、その差に応じた駆動信号が出
力部69から電磁弁64、65の駆動部に選択的に出力され、
指令装置72の操作量に応じた流量が主油圧ポンプ22から
出力されるようになつている。このように構成した流量
制御弁では、ロードセンシング差圧ΔPLSによらず主油
圧ポンプ22の流量を決めることができる。
また、第10図に示すものは、定容量油圧ポンプからな
る主油圧ポンプ22aを備えるとともに、この主油圧ポン
プ22aから吐出される流量を制御する吐出量制御手段
が、管路43aを介して導かれるポンプ圧と、管路44aを介
して導かれる最大負荷圧との差圧ΔPLSに応じて駆動す
る流量調整弁42aのみからなつている。このように構成
したものも、ポンプ圧と最大負荷圧との差圧ΔPLSに応
じた流量を主油圧ポンプ22aから供給することができ
る。
第11図、第12図、第13図は、それぞれ本発明に備えら
れる分流補償弁の別の例を示す図である。
第11図に示す分流補償弁35Aは、その一方の駆動部35A
aが制御圧力による制御力、すなわちこの分流補償弁35A
を開く方向に力を与える制御力を受ける受部を構成して
いる。
そして、この分流補償弁35Aの場合には、コントロー
ラ59の記憶部57に記憶される第1の分流補償弁に係る差
圧と第1の制御力F1との第1の関数関係を前述した第4
図に示すものに代えて第14図に示す関係にしてあり、ま
た第2の分流補償弁に係る差圧と第2の制御力F2との第
2の関数関係を前述した第5図に示すものに代えて第15
図に示す関係にしてある。ここで、第14図に示す圧力補
償設定制御力Fbすなわち第1の制御力F1と前述した第3
図に示す圧力補償目標制御力Foとの関係は、 F1=Fb=Fo (12) であり、第15図に示す圧力補償設定差圧ΔPoは、(12)
式から ΔPo=Fo/aL (13) 〔aLは負荷圧が作用する受圧面積〕 であり、第2の制御力F2とロードセンシング差圧ΔPLS
の関係はΔPo<ΔPLSのとき、 F2=γ(ΔPLS−ΔPo) 〔γ:定数〕 (14) 0≦ΔPLS≦ΔPoのとき、 F=0 (15) である。
このように構成した分流補償弁35Aにあつても、特定
のアクチユエータの速度安定制御がおこなわれる場合に
は、他のアクチユエータの操作にかかわらず、特定のア
クチユエータに係る分流補償弁35Aの駆動部に、Fb=Fo
の値をとる第1の制御力F1が与えられ、この分流補償弁
35Aが所定開度以上開かれ、また、他のアクチユエータ
に係る分流補償弁35Aの駆動部に、ロードセンシング差
圧ΔPLSが圧力補償設定差圧ΔPo以下では0となる第2
の制御力F2が与えられ、これにより当該分流補償弁35A
は絞りぎみとなり、サチユレーシヨン状態にあつても特
定のアクチユエータに一定流量を供給することが可能と
なり、他のアクチユエータの操作による特定のアクチユ
エータの速度変動を規制できる。
また、第12図に示す分流補償弁35Bは、その一方の駆
動部35Baに、分流補償弁35Bを開く方向に付勢する力を
与えるばね35B1と、制御圧力による制御力に応じてばね
35B1のプリセツト力を可変にするプリセツト力可変手段
35B2を備えている。この分流補償弁35Bについてもコン
トローラ59の記憶部57に記憶される第1の関数関係、第
2の関数関係を第14図、第15図に示す関係にそれぞれ設
定してある。
このように構成した分流補償弁35Bにあつては、前述
した第11図に示す分流補償弁35Aと同様の動作をおこな
う他に、プリセツト力可変手段35B2の受圧面積を分流補
償弁35Bの駆動部35Baの受圧面積の大きさに関係なく設
定でき、したがつて、設計、製作の自由度が大きい。
また、第13図に示す分流補償弁35Cは、その一方の駆
動部35Caに接続して、この分流補償弁35Cが開く方向に
作動するように、リリーフ弁35C1によつて規定された油
圧源35C2からの一定圧力を供給する圧力供給手段35C3を
備えるとともに、他方の駆動部35Cbに制御圧力による制
御力を与えるように構成してある。
この分流補償弁35Cについて、コントローラ59の記憶
部57に、前述した第1図に示す実施例の分流補償弁35〜
40におけるのと同等の第1の関数関係、第2の関数関係
が設定され、これらの分流補償弁35〜40と同等の動作を
おこなう。
なお、この第13図に示す分流補償弁35Cは、仮にコン
トローラ59を含む信号系統に故障を生じた場合には、油
圧源35C2から出力される圧力によつて分流補償弁35Cは
開方向に駆動するように制御されるので、このような非
常時であつてもアクチユエータの駆動は可能である。
上記した第1図に示す実施例にあつては、選択装置53
bを設け、選択装置53bが操作されたときに特定のアクチ
ユエータの速度安定制御を実施する構成にしてあるが、
このような選択装置53bを設けずに、常に特定のアクチ
ユエータの速度安定制御を実施する構成にすることもで
きる。このように構成した場合には、コントローラ59の
記憶部57には、例えば第3図、第4図、第5図に例示す
る第1の関数関係、第2の関数関係、第3の関数関係だ
けを記憶させておけばよく、第6図に示す第4の関数関
係は不要である。
〈発明の効果〉 本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置は、以上のよ
うに構成してあることから、系がサチユレーシヨン状態
になつても、他のアクチユエータの操作による特定のア
クチユエータの速度変動を規制することができ、したが
つて、特定のアクチユエータの速度変動が問題となる作
業の複合操作性を従来に比べて向上させることができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置の一実
施例を示す回路図、第2図は第1図に示す実施例に備え
られる分流補償弁を拡大して示した図、第3図、第4
図、第5図、及び第6図はそれぞれ第1図に示す実施例
に備えられるコントローラの記憶部で記憶される関数関
係を示す図、第7図は第1図に示す実施例に備えられる
コントローラで実施例される処理手順を示すフローチヤ
ート、第8図、第9図、第10図はそれぞれ本発明に備え
られる流量制御手段の別の例を示す図、第11図、第12
図、第13図はそれぞれ本発明に備えられる分流補償弁の
別の例を示す図、第14図、第15図はそれぞれ第11図及び
第12図に示す分流補償弁に対応してコントローラの記憶
部で記憶される関数関係を示す図、第16図は従来の土木
・建設機械の油圧駆動装置を示す回路図である。 22、22a……主油圧ポンプ、23……旋回モータ、26……
ブームシリンダ、29……旋回用方向制御弁、32……ブー
ム用方向制御弁、35……第1の分流補償弁、38……第2
の分流補償弁、35A、35B、35C……分流補償弁、41……
制御用アクチユエータ、42、42a……流量調整弁、35B
1、45、48……ばね、35B2……プリセツト力可変手段、3
5C1……リリーフ弁、35C3……圧力供給手段、52……分
流補償弁制御手段、53……差圧検出装置、53a……回転
数検出装置、53b……選択装置、54……制御力付加手
段、59……コントローラ、60a……制御圧力発生手段、3
5C2、63……油圧源、61a……パイロツト油圧ポンプ、62
a、62b、62c、62d、62e、62f、64、65……電磁弁、70…
…制御装置、71……傾転角検出器、72……指令装置。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原動機と、この原動機により駆動する主油
    圧ポンプと、この主油圧ポンプから供給される圧油によ
    つて駆動する複数のアクチユエータと、これらのアクチ
    ユエータに供給される圧油の流れを制御する流量制御弁
    と、これらの流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する
    分流補償弁と、主油圧ポンプから吐出される流量を制御
    する流量制御手段とを備え、主油圧ポンプの圧油を上記
    分流補償弁、流量制御弁のそれぞれを介して上記アクチ
    ユエータのそれぞれに供給し、これらのアクチユエータ
    の複合駆動が可能な土木・建設機械の油圧駆動装置にお
    いて、上記アクチユエータのうちの第1のアクチユエー
    タに係る流量制御弁を制御する第1の分流補償弁を、ポ
    ンプ圧と、アクチユエータの負荷圧のうちの最大負荷圧
    との差圧の大小にかかわらず常に所定開度以上開いてお
    くように制御し、上記アクチユエータのうちの第2のア
    クチユエータに係る流量制御弁を制御する第2の分流補
    償弁を、上記差圧が所定の差圧以下のときに常に閉じて
    おくように制御する分流補償弁制御手段を設けたことを
    特徴とする土木・建設機械の油圧駆動装置。
  2. 【請求項2】主油圧ポンプから吐出される流量を、ポン
    プ圧とアクチユエータの最大負荷圧との差圧に応じて制
    御する流量制御手段を備えたことを特徴とする請求項
    (1)記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
  3. 【請求項3】流量制御手段が、主油圧ポンプの目標流量
    を指令する指令装置と、この指令装置から出力される指
    令信号に応じて主油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量
    制御手段とを含むことを特徴とする請求項(1)記載の
    土木・建設機械の油圧駆動装置。
  4. 【請求項4】分流補償弁制御手段が、原動機の回転数を
    検出する回転数検出装置と、ポンプ圧とアクチユエータ
    の最大負荷圧との差圧を検出する差圧検出装置と、これ
    らの回転数検出装置及び差圧検出装置から出力される信
    号に応じて第1の分流補償弁、第2の分流補償弁のそれ
    ぞれの駆動部に制御力を与える制御力付加手段とを含む
    ことを特徴とする請求項(1)記載の土木・建設機械の
    油圧駆動装置。
  5. 【請求項5】制御力付加手段が、差圧検出装置及び回転
    数検出装置に接続され、あらかじめ原動機の回転数と圧
    力補償目標制御力との第1の関数関係、第1の分流補償
    弁に係る差圧と第1の制御力との第2の関数関係、第2
    の分流補償弁に係る差圧と第2の制御力との第3の関数
    関係を記憶する記憶部、及び上記第1、第2、第3の関
    係に基づいて第1の分流補償弁を制御する第1の制御
    力、第2の分流補償弁を制御する第2の制御力をそれぞ
    れ求める演算部を含むコントローラと、このコントロー
    ラから出力される第1の制御力、第2の制御力にそれぞ
    れ相当する第1の制御力信号、第2の制御力信号に応じ
    て第1の分流補償弁、第2の分流補償弁の駆動部のそれ
    ぞれに与えられる制御圧力を発生させる制御圧力発生手
    段とを備えたことを特徴とする請求項(4)記載の土木
    ・建設機械の油圧駆動装置。
  6. 【請求項6】制御圧力発生手段が、パイロツト油圧源
    と、このパイロツト油圧源と第1の分流補償弁の駆動部
    との間に配置され、コントローラから出力される第1の
    制御力信号に応じて作動する電磁弁と、パイロツト油圧
    源と第2の分流補償弁の駆動部との間に配置され、コン
    トローラから出力される第2の制御力信号に応じて作動
    する上記電磁弁とは異なる電磁弁とを含むことを特徴と
    する請求項(5)記載の土木・建設機械の油圧駆動装
    置。
  7. 【請求項7】分流補償弁は、その一方の駆動部に、当該
    分流補償弁が開く方向に作動するように付勢するばねを
    有するとともに、他方の駆動部に制御力が与えられるこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の土木・建設機械の油
    圧駆動装置。
  8. 【請求項8】分流補償弁は、その一方の駆動部が、当該
    分流補償弁を開く方向に力を与える制御力を受ける受部
    を形成することを特徴とする請求項(1)記載の土木・
    建設機械の油圧駆動装置。
  9. 【請求項9】分流補償弁は、その一方の駆動部に、当該
    分流補償弁が開く方向に作動するように付勢するばねを
    有するとともに、制御力に応じて上記ばねのプリセツト
    力を可変にする手段を有することを特徴とする請求項
    (1)記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
  10. 【請求項10】分流補償弁の一方の駆動部に接続して、
    当該分流補償弁が開く方向に作動するように一定圧力を
    供給する圧力供給手段を設けるとともに、他方の駆動部
    に制御力が与えられることを特徴とする請求項(1)記
    載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
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