JP2839568B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

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油圧駆動装置に
係わり、特に、油圧ショベルの旋回体を駆動する旋回モ
ータ及びブームを駆動するブームシリンダ等、慣性負荷
を駆動するアクチュエータとその他の負荷を駆動するア
クチュエータの複合操作を行うのに適した建設機械の油
圧駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、油圧ショベル、油圧クレーン等、複数の被駆動
体を駆動する複数の油圧アクチュエータを備えた建設機
械の油圧駆動装置においては、油圧ポンプの吐出圧力を
負荷圧力又は要求流量に連動して制御すると共に、流量
制御弁に関連して圧力補償弁を配置し、この圧力補償弁
で流量制御弁の前後差圧を制御して、複合駆動時の供給
流量を安定して制御することが行われている。このう
ち、油圧ポンプの吐出圧力を負荷圧力に連動して制御す
るものの代表例としてロードセンシング制御がある。

ロードセンシング制御とは、油圧ポンプの吐出圧力が
複数の油圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも一定値
だけ高くなるよう油圧ポンプの吐出圧力を制御するもの
であり、これにより油圧アクチュエータの負荷圧力に応
じて油圧ポンプの吐出量を増減し、経済的な運転が可能
となる。

ところで、油圧ポンプの吐出量には上限、即ち最大可
能吐出量があるので、複数のアクチュエータの複合駆動
時、油圧ポンプが最大可能吐出量に達すると、ポンプ吐
出量の不足状態が生じる。このことは一般的に油圧ポン
プのサチュレーションとして知られている。このサチュ
レーションが生じると、油圧ポンプから吐出された圧油
が低圧側のアクチュエータに優先的に流れ、高圧側のア
クチュエータに十分な圧油が供給されなくなり、複数の
アクチュエータを所望の態様で複合駆動することができ
なくなる。

このような問題を解決するため、DE−A1−3422165
（特開昭60−11706号に対応）、米国特許第4,739,617等
に記載の油圧駆動装置では、流量制御弁の前後差圧を制
御する各圧力補償弁に、前後差圧の目標値を設定するも
のとしてばねの代わりに、油圧ポンプの吐出圧力と複数
のアクチュエータの最大負荷圧力との差圧に基づく制御
力を直接又は間接的に作用させるようにしている。この
構成により、油圧ポンプのサチュレーションが生じる
と、これに対応してポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との
差圧が減少するので、各圧力補償弁における流量制御弁
の前後差圧の目標値も小さくなり、低圧側アクチュエー
タに係わる圧力補償弁が更に絞られ、油圧ポンプからの
圧油が低圧側アクチュエータに優先的に流れることが阻
止される。これにより、油圧ポンプからの圧油は流量制
御弁の要求流量（弁開度）の割合に応じて分流されて複
数のアクチュエータに供給され、適切な複合駆動が可能
となる。

なお、本明細書中では、このように油圧ポンプの吐出
状態の如何に係わらず、油圧ポンプからの圧油を確実に
分流し複数のアクチュエータに供給することを可能とす
る圧力補償弁の作用を便宜上「分流補償」と言い、圧力
補償弁を「分流補償弁」と言う。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この従来の油圧駆動装置においては、複数
のアクチュエータが慣性負荷を駆動するアクチュエータ
と通常の負荷を駆動するアクチュエータを含む場合、こ
れら２つのアクチュエータの複合駆動に際して両者の負
荷圧力の違いに起因して次のような問題があった。以下
に、建設機械として油圧ショベルを例にとり、慣性負荷
を駆動するアクチュエータとして旋回体を駆動する旋回
モータを、通常の負荷を駆動するアクチュエータとして
ブームを駆動するブームシリンダをそれぞれ例にとって
その問題を説明する。

油圧ショベルにおいて、旋回モータとブームシリンダ
を駆動して旋回とブーム上げの複合操作を行い、トラッ
クに土砂を積込む作業を行う場合、この複合操作の開始
時には、旋回モータの負荷圧力が最大となり、油圧ポン
プの吐出圧力はロードセンシング制御と分流補償弁の制
御によりその最大負荷圧力よりも一定値だけ高くなるよ
うに制御されると共に、油圧ポンプの吐出量は上述した
分流補償弁（圧力補償弁）の機能により、旋回モータと
ブームシリンダにこれらの流量制御弁の要求流量の比率
に応じて分配される。このとき旋回モータは負荷の慣性
が大きいため瞬時に供給流量に見合った速度となること
ができず、旋回モータに実際に流入する流量を除いた過
剰の圧油はリリーフ弁を介してタンクへ流出し、多大の
動力の損失を招く。

また、ブームシリンダは低負荷圧力側のアクチュエー
タなので、ブーム用の分流補償弁は絞られており、ブー
ムシリンダへ流入する圧油は分流補償弁においてポンプ
吐出圧力からブーム負荷圧力を差し引いた分の圧力降下
を生じており、ここでも多大な動力損失を発生する。例
えば、ポンプ吐出圧力が仮に250kg/cm²であるとする
と、ブーム上げに要する駆動圧力はおよそ100kg/cm²程
度であり、差分の150kg/cm²は分流補償弁で絞られ、熱
として捨てられてしまう。

更に、油圧ポンプの吐出量が旋回モータとブームシリ
ンダに流量制御弁の要求流量の比率に応じて分配される
結果、油圧ポンプの吐出量が最大に達している状態では
ポンプ吐出量が旋回に不必要に振り分けられ、それに対
応してブームシリンダに供給される圧油の流量が減少す
る。また、油圧ポンプは、これを駆動する原動機に過負
荷をかけないようにするため入力トルク制限制御を行っ
ているのが一般的であるので、油圧ポンプの吐出量は高
圧の吐出圧力に見合った低い流量となり、この低い流量
が分流補償弁により旋回モータとブームシリンダに分配
される。このため、ブームシリンダに供給される圧油の
流量は更に少なくなり、ブームシリンダの駆動速度が規
制され、複合操作はブーム上昇量の小さな動作となり、
作業性を著しく阻害する。

以上は、慣性負荷（旋回）と通常の負荷（ブーム）を
複合操作した場合の問題であるが、慣性負荷を駆動する
アクチュエータの起動に際して、アクチュエータに供給
された圧油の一部がリリーフ弁を介してタンクに流出
し、動力損失を招く問題は、慣性負荷を駆動するアクチ
ュエータ、即ち旋回モータを単独で動作させる場合にも
生じる。

本発明の目的は、慣性負荷を駆動するアクチュエータ
を有する建設機械の油圧駆動装置において、このアクチ
ュエータが係わる被駆動体の駆動に際して、動力損失の
低減を図ることができる油圧駆動装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、慣性負荷を駆動するアクチュエ
ータと普通の負荷を駆動するアクチュエータを有する建
設機械の油圧駆動装置において、これらアクチュエータ
が係わる被駆動体の複合駆動に際して、動力損失の低減
と操作性の向上を図ることができる建設機械の油圧駆動
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的は、油圧ポンプと、前記油
圧ポンプから供給される圧油によって駆動される少なく
とも第１及び第２の油圧アクチュエータと、それぞれ操
作手段からの操作信号に応じて駆動され、前記第１及び
第２のアクチュエータに供給される圧油の流れをそれぞ
れ制御する第１及び第２の流量制御弁と、これら第１及
び第２の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する第１
及び第２の分流補償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と
前記第１及び第２のアクチュエータの最大負荷圧力との
差圧に応答して、油圧ポンプの吐出圧力が最大負荷圧力
よりも所定値だけ高くなるように油圧ポンプの吐出圧力
を制御する吐出圧力制御手段とを備え、前記第１のアク
チュエータが慣性負荷を駆動するアクチュエータであ
り、前記第２のアクチュエータが通常の負荷を駆動する
アクチュエータである建設機械の油圧駆動装置におい
て、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した吐出圧力に基づき該吐出圧力を
予め設定した値に保持する前記第１の流量制御弁の動作
速度目標値を演算し、第１の流量制御弁を第１の流量制
御弁に係わる操作手段の操作信号に応じて制御するとき
に、第１の流量制御弁の動作速度が前記動作速度目標値
に一致するように制御する制御手段とを設けることによ
って達成される。

本発明の油圧駆動装置は、好ましくは、外部より操作
され、前記油圧ポンプの目標吐出圧力を指示する指令信
号を出力する選択手段を更に有し、前記制御手段は、前
記指令信号に基づいて前記目標吐出圧力を前記予め設定
した値として設定する。

また、好ましくは、前記制御手段は、前記第１及び第
２のアクチュエータが共に駆動されたときにのみ、前記
第１の流量制御弁の動作速度が前記動作速度目標値に一
致するよう制御する。

一実施例において、前記制御手段は、前記動作速度目
標値を積分して要求流量の制御目標値を演算し、前記操
作指令目標値と前記制御目標値の最小値を選択し、これ
を前記第１の流量制御弁の指令信号として出力する。

〔作用〕

本発明においては、油圧ポンプの吐出圧力に基づき第
１の流量制御弁の動作速度目標値を演算し、第１の流量
制御弁をその動作速度が動作速度目標値に一致するよう
制御することにより、アクチュエータに供給される圧油
の流量増加速度は流量制御弁の動作速度に比例し、流量
制御弁を通過しアクチュエータに供給される圧油の圧
力、即ち、駆動圧力はその流量増加速度により規制され
るという慣性負荷を駆動する場合の一般的な関係がある
ことから、第１のアクチュエータの駆動圧力が第１の流
量制御弁の動作速度目標値に対応して制御され、ロード
センシング制御される油圧ポンプの吐出圧力も制御さ
れ、油圧ポンプの吐出圧力が予め設定した値に保持され
る。ここで、ポンプ吐出圧力の予め設定した値は、管路
の圧損を無視すれば、第１のアクチュエータのリリーフ
圧力に上記所定値を加算した圧力以下であって第２のア
クチュエータの負荷圧力に当該所定値を加算した圧力以
上の値とする。これにより、第１のアクチュエータの負
荷圧力（駆動圧力）は、これが第２のアクチュエータの
負荷圧力よりも低い間はリリーフ圧力以下の所定の圧力
に保持され、圧油のリリーフによる動力損失が防止され
る。このことは、第１及び第２のアクチュエータに係わ
る被駆動体の複合操作に際しても同様であり、その複合
操作の開始時に第１のアクチュエータに供給された圧油
のリリーフを防止できる。

一方、両被駆動体の複合操作に際しては、高圧側であ
る第１のアクチュエータの負荷圧力がリリーフ圧力以下
に保持されるので、ロードセンシング制御される油圧ポ
ンプの吐出圧力も従来よりは低くなり、結果として第２
の分流補償弁での圧力降下が少なくなり、ここでの動力
損失も低減する。

更に、第１の流量制御弁の動作速度を制御することに
より、第１のアクチュエータに供給される圧油の流量が
制限されるので、油圧ポンプの吐出量が最大に達したと
き、第１のアクチュエータへの圧油の供給量の減少に応
じて第２のアクチュエータに振り分けられる圧油の供給
流量が増加する。また、油圧ポンプの吐出量制御に際し
て入力トルク制限制御を行った場合には、油圧ポンプの
吐出圧力が従来よりも低く保持されるので、ポンプ吐出
量が低い吐出圧力に見合った比較的大きな流量となり、
この大きな流量が第１及び第２のアクチュエータに分配
されるため、第２のアクチュエータに供給される圧油の
流量は一層増加する。このように第２のアクチュエータ
に供給される圧油の流量が増大することにより、第２の
アクチュエータの駆動速度が大きくなり、第１のアクチ
ュエータに対する第２のアクチュエータの移動量が大き
くなり、操作性が向上する。

油圧ポンプの吐出圧力に代え、第１のアクチュエータ
の駆動圧力に基づき第１の流量制御弁の動作速度目標値
を演算し、第１の流量制御弁をその動作速度が動作速度
目標値に一致するよう制御することにより、第１のアク
チュエータの駆動圧力が直接制御され、同様な結果を得
ることができる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明
する。

第１図において、本実施例の油圧駆動装置は油圧ショ
ベルに適用されるものとして示されており、図示しない
原動機によって駆動される１つの可変容量型の油圧ポン
プ、即ち主ポンプ20と、主ポンプ20から吐出される圧油
によって駆動される複数のアクチュエータ、即ち旋回モ
ータ21及びブームシリンダ22と、これら複数のアクチュ
エータ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、即ち旋回用方向切換弁23及びブーム用方向切
換弁24と、これら流量制御弁に対応してその上流に配置
され、流量制御弁の入口と出口の間に生じる差圧、即ち
流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する圧力補償弁、
即ち分流補償弁25,26とを備えている。

また、主ポンプ20の吐出管路27にはリリーフ弁28及び
アンロード弁29が接続され、リリーフ弁28により主ポン
プ20からの圧油が設定リリーフ圧力に達するとタンク30
に流出させ、ポンプ吐出圧力が当該設定リリーフ圧力以
上になることを防止し、アンロード弁29により主ポンプ
20からの圧油が、旋回モータ21とブームシリンダ22の高
圧側の負荷圧力（以下、これを最大負荷圧力Ｐamaxと言
う）にアンロード弁29の設定圧力を加算した圧力に到達
するとタンク30流出させ、当該圧力以上になるのを防止
するようにしている。

主ポンプ20の吐出量は吐出量制御装置31により、吐出
圧力Ｐsが最大負荷圧力Ｐamaxより所定値ΔＰLSOだけ高
くなるように制御される。即ち、主ポンプ20はロードセ
ンシング制御される。この吐出量制御装置31は主ポンプ
20の斜板20aを駆動し、押しのけ容積を増減する駆動シ
リンダ31aと、制御信号S1により駆動され、パイロット
ポンプ32から駆動シリンダ31aへの圧油の供給及び排出
を制御して駆動シリンダの変位を調整する電磁制御弁31
bとからなっている。

流量制御弁23,24はそれぞれ電気的な操作指令信号S2
1,S22により操作される電磁弁であり、この流量制御弁2
3,24に対応して操作量に応じた操作信号ＸL1,SL2を生成
する操作レバー装置33,34が設けられている。

分流補償弁25,26は通常の圧力補償弁からなり、それ
ぞれ流量制御弁23,24の出口圧力及び入口圧力が導か
れ、前後差圧に基づく閉弁方向の制御力を目標差圧設定
用のばね35,36に対向して作用させる構成となってい
る。

旋回モータ21の駆動回路には旋回用のリリーフ弁37が
設けられ、流量制御弁23,24には、それぞれ、旋回モー
タ21及びブームシリンダ22の最大負荷圧力を導出するた
めのシャトル弁38が接続されている。

本実施例の油圧駆動装置は、また、外部よりオペレー
タにより操作され、主ポンプ20の目標吐出圧力を指示す
るための指令信号ｒを出力する選択装置39と、主ポンプ
20の斜板20aの変位を検出し、主ポンプ20の吐出量Ｑθ
を検出する変位検出器40と、主ポンプ20の吐出圧力Ｐs
を検出する圧力検出器41と、主ポンプ20の吐出圧力Ｐs
と旋回モータ21及びブームシリンダ24の最大負荷圧力Ｐ
amaxとを導入し、両者の差圧ΔＰLSを検出する差圧検出
器42と、操作レバー装置33,34の操作信号ＸL1,XL2、選
択装置39の指令信号ｒ、変位検出器40、圧力検出器41及
び差圧検出器42の検出信号Ｑθ,Ps，ΔＰLSを入力し、
これら信号に基づいて制御信号Ｓ1及び操作指令信号Ｓ2
1,S22を演算し、これら信号を吐出量制御装置31の電磁
制御弁31b及び流量制御弁23,24にそれぞれ出力するコン
トローラ43とを備えている。

コントローラ43で行われる演算の内容を機能ブロック
図で第２図及び第３図に示す。

まず、第２図は吐出量制御装置31に対する制御信号Ｓ
1を演算するブロック図であり、図中、ブロック51は差
圧ΔＰLSから差圧ΔＰLSを目標差圧ΔＰLSOに保持する
差圧目標吐出量ＱΔpの変化速度Δpを求めるブロック
であり、この変化速度Δpを積分ブロック52で積分し
て差圧目標吐出量ＱΔpを求める。一方、ブロック53で
は、主ポンプ20の吐出圧力Ｐsから予め記録した入力ト
ルク制限関数に基づき入力制限目標吐吐出量ＱTを求め
る。このようにして求めた２つの目標値ＱΔp,QTは最小
値選択ブロック53でそのうちの最小値が選択され、最終
的な目標吐出量Ｑoが求められる。この目標吐出量Ｑoは
ブロック54にて変位検出器40で検出した主ポンプ20の斜
板位置、即ち、ポンプ吐出量Ｑθと比較され、その偏差
ΔＱは増幅出力ブロック312にて制御信号Ｓ1に変換さ
れ、これを電磁制御弁31aに出力する。

このようにして吐出量制御装置31は制御信号Ｓ1によ
り制御され、これにより主ポンプ20の吐出量は、ＱΔp
≦ＱTの範囲、即ち主ポンプの入力トルクがブロック53
の入力トルク制限関数によって定まる制限値以下の範囲
では、吐出圧力Ｐsがアクチュエータ21,22の最大負荷圧
力Ｐamaxよりも一定値ΔＰLSOだけ高くなるように制御
され、ＱΔp＞ＱTになると、即ち主ポンプの入力トルク
が上述の制限値を越えようとすると、主ポンプ20は入力
トルク制限制御され、ポンプ吐出量の増大が制限され
る。

第３図は、流量制御弁23,24に対する操作指令信号Ｓ2
1,S22を演算するブロック図を示し、ブロック61は、操
作信号ＸL1から予め記憶した関数関係に基づき流量制御
弁23のストローク量の操作指令目標値Ｘ1を求めるブロ
ックである。ブロック62は吐出圧力Ｐsの検出信号から
吐出圧力Ｐsを目標吐出圧力Ｐs0に保持する流量制御弁2
3のストローク変化速度目標値、即ち動作速度目標値
を演算するブロックであり、目標吐出圧力Ｐs0は選択装
置39からの指令信号ｒに応じて変更可能にされている。

ブロック62における吐出圧力Ｐsと動作速度目標値
と指令信号ｒとの関係を第４図に拡大して示す。図中、
吐出圧力Ｐsの横軸に交差する傾斜した直線が、吐出圧
力Ｐsを目標吐出圧力Ｐs0に保持する流量制御弁23のス
トローク変化速度目標値を定める特性線であり、この直
線と横軸との交点が制御上の目標吐出量であり、この直
線上の＞０の部分のある点に吐出圧力Ｐsの目標吐出
圧力Ｐs0が位置している。説明のため、第４図では、指
令信号ｒが最小値をとるときの目標吐出量をＰs0で示し
ている。なお、直線の勾配は制御係数、即ち、ゲインを
表わす。

ブロック62で求めた動作速度目標値はブロック63で
積分され、流量制御弁23のストローク量の制御目標値Ｘ
を求める。

ブロック61で求めたストローク量の操作指令目標値Ｘ
1とブロック63で求めた制御目標値Ｘとは最小値選択ブ
ロック64でそのうちの最小値が選択される。

ブロック65は、ブロック61で求めたストローク量の操
作指令目標値Ｘ1か最小値選択ブロック64で選択した目
標値Ｘ1又はＸのいずれか一方を選択するブロックであ
り、その選択はブロック66により指令される。ブロック
66は、操作信号ＸL1,XL2が共に入力されたときにON信号
を出力し、ブロック65での選択を図示の位置から切り換
え、最小値選択ブロック64で求めた目標値Ｘ1又はＸを
選択し、それ以外のときはOFF信号を出力し、操作指令
目標値Ｘ1を選択する。ブロック65で選択した目標値Ｘ1
又はＸは増幅出力ブロック67にて操作指令信号Ｓ21に変
換され、流量制御弁23の電磁駆動部に出力される。

一方、ブロック68は、操作信号ＸL2から予め記憶した
関数関係に基づき流量制御弁24のストローク量の操作指
令目標値Ｘ2を求めるブロックであり、その操作指令目
標値Ｘ2は増幅出力ブロック69にて操作指令信号Ｓ22に
変換され、流量制御弁24の電磁駆動部に出力される。

次に、このように構成した本実施例の動作を説明す
る。

まず、アクチュエータの動作として、操作レバー装置
33又は34を操作して旋回又はブームの単独操作を行う場
合を考える。この場合は、例えば旋回の単独操作に際し
ては、操作信号ＸL1がコントローラ43に入力され、第３
図に示すブロック61において操作信号ＸL1に対応する流
量制御弁23のストローク量の操作指令目標値Ｘ1が求め
られ、ブロック66には操作信号ＸL1だけが入力されてい
るのでブロック65でその操作指令目標値Ｘ1が選択さ
れ、これが操作指令信号Ｓ21として流量制御弁23に出力
される。これにより流量制御弁23は操作指令目標値Ｘ1
に対応するストロークに移動し、対応する弁開度を設定
する。

一方、主ポンプ20の吐出圧力Ｐsと旋回モータ21の負
荷圧力との差圧検出器42にて検出された差圧ΔＰLSの信
号がコントローラ43に入力され、コントローラ43では前
述したように制御信号Ｓ1を演算してこれを吐出量制御
装置31の電磁制御弁31bに出力する。これにより、主ポ
ンプ20の入力トルクが制限値以下の範囲では、吐出圧力
Ｐsが旋回モータ21の負荷圧力よりも一定値ΔＰLSOだけ
高くなるように主ポンプ20の吐出量が制御され、旋回モ
ータ21には流量制御弁23の上述した弁開度に対応した流
量が供給され、旋回モータが駆動される。

主ポンプ20において入力トルクが制限値を越えようと
すると、主ポンプ20の吐出量は入力制限目標値ＱTにし
たがって制御され、入力トルク制限制御が行われる。こ
れにより旋回モータ21に供給される圧油の流量は減少す
るが、主ポンプ20を駆動する原動機の過負荷が防止され
る。

次に、操作レバー装置33,34の両方を操作して、旋回
とブームの複合操作、例えば土砂をトラックに積込む作
業を行うため旋回とブーム上げを行う場合を考える。こ
の場合は、操作レバー装置33,34の操作に先立って、オ
ペレータはまず選択装置39を操作して指令信号ｒを選択
し、前述した第３図のブロック62にて指令信号ｒに対応
する目標吐出圧力Ｐs0を設定する。旋回とブーム上げの
複合操作においては、管路の圧損を無視すれば、最大負
荷圧力となる旋回モータ21のリリーフ弁37で設定される
リリーフ圧力にロードセンシング制御の目標差圧ΔＰLS
Oを加算した圧力以下であってブームシリンダ22の負荷
圧力に同じ目標差圧ΔＰLSOを加算した圧力以上の任意
の値を目標吐出圧力Ｐs0とし設定する。

次いで、操作レバー装置33,34を操作すると、操作信
号ＸL1,XL2が生成され、コントローラ43においては、上
述した第３図に示すブロック62,68にて操作信号ＸL1,XL
2に対応する操作指令目標値Ｘ1,X2を演算し、操作指令
目標値Ｘ2はそのまま、増幅出力部69を介して操作指令
信号Ｓ22としてブーム用の流量制御弁24に出力する。こ
れにより流量制御弁24は操作指令目標値Ｘ2に対応する
ストロークに移動し、対応する弁開度を設定する。一
方、このとき、第３図のブロック66では操作信号ＸL1,X
L2の両方が入力されているので、ブロック65は図示の位
置から操作指令目標値Ｘ1を選択しない位置に切り換え
られている。

そして、ブロック62において、圧力検出器41で検出し
た主ポンプ20の吐出圧力Ｐsに基づき流量制御弁23のス
トローク変化速度目標値、即ち、動作速度目標値を演
算し、これをブロック63で積分して流量制御弁23のスト
ローク量の制御目標値Ｘを求め、最小値選択ブロック64
においてストローク量の操作指令目標値Ｘ1と制御目標
値Ｘとの最小値が選択される。今の場合は、操作レバー
装置33,34が操作された直後であるので、Ｘ＜Ｘ1であ
る。このため、最小値選択ブロック64では制御目標値Ｘ
が選択され、これに対応する操作指令信号Ｓ21が増幅出
力部69を介して旋回用の流量制御弁23に出力され、流量
制御弁24は動作速度目標値Ｘに対応する速度で開弁す
る。

一方、このとき、主ポンプ20は前述した単独操作の場
合と同様に吐出量が制御される。

以上のように流量制御弁23,24が動作し、主ポンプ20
の吐出量が制御される結果、ブームシリンダ22には流量
制御弁24の弁開度に対応した流量が供給され、ブームシ
リンダ22が駆動されると共に、旋回モータ21には動作速
度目標値Ｘに対応する速度で開弁する流量制御弁23を介
して圧油が供給され、旋回動作が行われる。

ところで、流量制御弁の動作速度は開度の増加速度に
ほぼ一致し、開度の増加速度は流量制御弁を介して供給
される圧油の流量の増加速度に対応する。一方、旋回モ
ータ21の場合のように慣性負荷を駆動するアクチュエー
タにおいては、第５図に示すようにアクチュエータの供
給流量の増加速度と駆動圧力Ｐaとは比例関係にあ
り、供給流量の増加速度を制御することにより駆動圧力
が規制できる。このことから、流量制御弁23が動作速度
目標値に対応する速度で開弁することにより、旋回モ
ータ21にはその動作速度に対応した流量増加速度で圧油
が供給され、旋回モータ21はそれに対応した駆動圧力で
駆動される。

ここで、流量制御弁23の動作速度目標値に対応する
流量増加速度を第５図でＱoで表わすと、旋回モータ21
の駆動圧力はＰaoとなり、リリーフ弁37で設定されるリ
リーフ圧力Ｐa2以下となる。また、このときの主ポンプ
20の吐出圧力は、主ポンプ20が前述したようにロードセ
ンシング制御されている状態では駆動圧力Ｐaoに目標差
圧ΔＰLSOを加算した圧力となっており、この圧力は第
４図を用いて前述した指令信号ｒにより設定した目標吐
出圧力Ｐsoに一致するものである。そして、ブームシリ
ンダ22の駆動圧力を第５図においてＰa1とすると、主ポ
ンプ20の吐出圧力は駆動圧力Ｐa1に目標差圧ΔＰLSOを
加算した圧力よりも高いので、ブームシリンダ22は十分
に駆動することができる。

以上のようにして、旋回とブーム上げの複合操作の初
期時には、旋回用の流量制御弁23の動作速度を制御する
ことにより旋回モータ21の負荷圧力を旋回リリーフ圧力
Ｐa2以下の駆動圧力Ｐaoに保持しながら、旋回の加速動
作とブームシリンダの駆動が行われる。

旋回とブーム上げの複合操作が更に進行し、これに伴
って第３図のブロック63で求められる制御目標値Ｘが大
きくなると、やがてＸ＞Ｘ1となり、最小値選択ブロッ
ク64において操作指令目標値Ｘ1が選択され、これに対
応する操作指令信号Ｓ21が増幅出力部69を介して旋回用
の流量制御弁23に出力される。これにより流量制御弁24
は、操作指令目標値Ｘ1に対応するストロークに移動
し、対応する弁開度が設定される。即ち、流量制御弁2
3,24は共に操作信号ＸL1,XL2から求められる操作指令目
標値Ｘ1,X2に対応する開度に制御される。これにより、
旋回の加速動作が進行し、旋回がほぼ定常速度に達した
状態においては、操作指令目標値Ｘ1,X2に対応する流量
の圧油を旋回モータ21及びブームシリンダ22に供給し、
所望の速度比の旋回とブーム上げの複合動作が実施され
る。

以上説明したように、本実施例によれば、旋回とブー
ム上げの複合操作において、その初期旋回加速時には、
旋回モータ21の駆動圧力が旋回リリーフ圧力Ｐa2以下の
値Ｐaoに保持されるので、旋回リリーフ弁37からの圧油
の流出は発生せず、旋回加速に伴う動力損失を低減でき
る。また、高負荷圧力側である旋回モータの駆動圧力が
旋回リリーフ圧力Ｐa2以下となることにより、主ポンプ
20の吐出圧力も従来より低くなり、ブーム側の分流補償
弁36での圧力降下が少なくなり、ここでの動力損失も低
減できる。

また、旋回リリーフ弁37からの圧油の流出がなくなる
ことにより、即ち、旋回用流量制御弁23の動作速度を制
御し、旋回モータ21への圧油の供給流量を制御すること
により、ブームシリンダ22に振り分けられる主ポンプ20
からの圧油の供給流量が増加する。更に、本実施例では
主ポンプ20の入力トルク制限制御を行う構成となってい
るので、この制御が行われる場合には主ポンプの吐出圧
力が低く保持され、第２図のブロック53中の関数曲線か
ら分かるように、ポンプ吐出量は吐出圧力に見合った比
較的大きな流量となる。このため、ブームシリンダ22に
供給される圧油の流量は一層増加する。このようにブー
ムシリンダ22に供給される圧油の流量を増加できること
から、ブームシリンダ22の駆動速度を大きくでき、旋回
とブーム上げの複合操作におけるブーム上昇量を大きく
とることができ、操作性を著しく改善することができ
る。

また、本実施例においては、選択装置43を操作して指
令信号ｒを選択することにより第３図のブロック62にお
ける特性を変更し、主ポンプ20の目標吐出圧力Ｐsoを任
意に変更することができる。目標吐出圧力Ｐsoを変更す
ることは旋回モータ21の駆動圧力及び旋回モータ21とブ
ームシリンダ22に振り分けられるポンプ吐出量の配分を
変更することであり、このことは更に旋回とブーム上げ
の複合操作のマッチングを変更することである。従っ
て、本実施例によれば、選択装置43の操作により旋回と
ブーム上げのマッチングを自由に変更することができ
る。

なお、以上の実施例では、操作レバー装置33,34の両
方を操作し、旋回モータ21とブームシリンダ22の複合駆
動を行ったときにのみ旋回用流量制御弁23の動作速度を
制御し、旋回駆動圧力を制御するようにしたが、旋回の
単独操作時にも同様な制御を行うようにしてもよい。

また、以上の実施例では、主ポンプ20の吐出圧力制御
のために配置した圧力検出器41を利用し、主ポンプ20の
吐出圧力から流量制御弁23の動作速度目標値を求め、
旋回モータ21の駆動圧力を制御したが、旋回モータ21の
駆動圧力を検出する圧力検出器を配置できる場合は、吐
出圧力に代え直接この駆動圧力を使用し、動作速度目標
値を求め、同様な制御を行うことができる。なお、こ
の場合は、第３図のブロック62に相当する構成では、横
軸の圧力が旋回モータの駆動圧力となるので、駆動圧力
と動作速度目標値との関係は、第４図に図示の関係を
全体的にロードセンシング制御の目標差圧ΔＰLSOに相
当する分だけ圧力が減少する方向（図示左方）に平行移
動した関係となる。

また、ポンプ吐出圧力制御手段として、ポンプの吐出
流量を制御する実施例を示したが、この方法として前述
のアンロード弁により行なっても同様の効果を得ること
ができる。但しこの場合は、アンロード弁を介して圧油
をタンクに解放するので、動力損失を発生するというデ
メリットがある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、慣性負荷を駆動する第１のアクチュ
エータの駆動圧力をリリーフ圧力以下にできるので、第
１のアクチュエータに供給された圧油のリリーフ弁から
の流出を抑制し、動力損失を低減できる。また、第１の
アクチュエータと第２のアクチュエータの複合駆動にお
いて、第２アクチュエータに係わる分流補償弁での圧力
降下を少なくでき、この部分での動力損失も低減でき
る。更に、第２のアクチュエータに供給される圧油の流
量を増加できるので、第１のアクチュエータに対する第
２のアクチュエータの移動量を大きくでき、操作性を大
きく改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による建設機械の油圧駆動装
置の全体構成を示す概略図であり、第２図はコントロー
ラで行われるポンプ吐出量制御のための演算内容を示す
ブロック図であり、第３図はコントローラで行われる流
量制御弁の制御のための演算内容を示すブロック図であ
り、第４図はポンプ吐出圧力と流量制御弁の動作速度目
標値と指令信号との関係を示す図であり、第５図は流量
制御弁の動作速度の制御により旋回モータの駆動圧力が
制御される過程を説明するための図である。 符号の説明 20…主ポンプ 21…旋回モータ（第１のアクチュエータ） 22…ブームシリンダ（第２のアクチュエータ） 23,24…流量制御弁 25,26…分流補償弁 31…吐出量制御装置 33,34…操作レバー装置 39…選択装置 41…圧力検出器 43…コントローラ（制御手段）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−43006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−6501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−79401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−87901（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F15B 11/00,11/16 E02F 9/22

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給さ
   れる圧油によって駆動される少なくとも第１及び第２の
   油圧アクチュエータと、それぞれ操作手段からの操作信
   号に応じて駆動され、前記第１及び第２のアクチュエー
   タに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する第１及び
   第２の流量制御弁と、これら第１及び第２の流量制御弁
   の前後差圧をそれぞれ制御する第１及び第２の分流補償
   弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第２の
   アクチュエータの最大負荷圧力との差圧に応答して、油
   圧ポンプの吐出圧力が最大負荷圧力よりも所定値だけ高
   くなるように油圧ポンプの吐出圧力を制御する吐出圧力
   制御手段とを備え、前記第１のアクチュエータが慣性負
   荷を駆動するアクチュエータであり、前記第２のアクチ
   ュエータが通常の負荷を駆動するアクチュエータである
   建設機械の油圧駆動装置において、 前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出した吐出圧力に基づき該吐出圧力を
   予め設定した値に保持する前記第１の流量制御弁の動作
   速度目標値を演算し、第１の流量制御弁を第１の流量制
   御弁に係わる操作手段の操作信号に応じて制御するとき
   に、第１の流量制御弁の動作速度が前記動作速度目標値
   に一致するように制御する制御手段と を設けたことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、外部より操作され、前記油圧ポンプの目標吐出
   圧力を指示する指令信号を出力する選択手段を更に有
   し、前記制御手段は、前記指令信号に基づいて前記目標
   吐出圧力を前記予め設定した値として設定することを特
   徴とする建設機械の油圧駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記制御手段は、前記第１及び第２のアクチュ
   エータが共に駆動されたときにのみ、前記第１の流量制
   御弁の動作速度が前記動作速度目標値に一致するよう制
   御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記制御手段は、前記動作速度目標値を積分し
   て要求流量の制御目標値を演算し、前記操作指令目標値
   と前記制御目標値の最小値を選択し、これを前記第１の
   流量制御弁の指令信号として出力することを特徴とする
   建設機械の油圧駆動装置。
5. 【請求項５】油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給さ
   れる圧油によって駆動される少なくとも第１及び第２の
   油圧アクチュエータと、それぞれ操作手段からの操作信
   号に基づき駆動され、前記第１及び第２のアクチュエー
   タに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する第１及び
   第２の流量制御弁と、これら第１及び第２の流量制御弁
   の前後差圧をそれぞれ制御する第１及び第２の分流補償
   弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第２の
   アクチュエータの最大負荷圧力との差圧に応答して、油
   圧ポンプの吐出圧力が最大負荷圧力よりも所定値だけ高
   くなるように油圧ポンプの吐出圧力を制御する吐出圧力
   制御手段とを備え、前記第１のアクチュエータが慣性負
   荷を駆動するアクチュエータであり、前記第２のアクチ
   ュエータが通常の負荷を駆動するアクチュエータである
   建設機械の油圧駆動装置において、 前記第１のアクチュエータの負荷圧力を検出する検出手
   段と、 前記第１の流量制御弁に係わる操作手段の操作信号に基
   づき第１の流量制御弁の要求流量の操作指令目標値を演
   算すると共に、前記検出手段で検出した負荷圧力に基づ
   き該負荷圧力を予め設定した値に保持する第１の流量制
   御弁の動作速度目標値を演算し、第１の流量制御弁の動
   作速度が前記動作速度目標値に一致し、要求流量が前記
   操作指令目標値に一致するよう第１の流量制御弁を制御
   する制御手段と を有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。