JP2872558B2 - 建設機械の油圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はブームとアームを用いて
同時操作により水平均し動作を行い得るフロントアタッ
チメント部を備えた油圧ショベル等の建設機械の油圧制
御装置に係わり、特に、ロードセンシング差圧に基づき
可変圧力補償弁の補償圧を制御し流量制御弁の前後差圧
を制御する建設機械の油圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械に用いられるロードセンシング
方式の油圧制御装置として特開昭６０−１１７０６号公
報に記載のものがある。この油圧制御装置は、原動機
と、この原動機によって駆動される主油圧ポンプと、こ
の主油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複
数のアクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータ
に供給される圧油の流量をそれぞれ制御する複数の流量
制御弁と、複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ補償
する複数の可変圧力補償弁と、主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が所定
の値となるよう主油圧ポンプの押しのけ容積を制御する
ポンプ制御装置と、主油圧ポンプの吐出圧力と前記複数
のアクチュエータの最大負荷圧力との差圧がロードセン
シング差圧として導かれ、そのロードセンシング差圧に
基づき複数の可変圧力補償弁の補償圧を制御する圧力補
償弁制御手段とを備えている。

【０００３】また、このような圧力補償弁の制御を電気
・油圧的に行なうものとして特開平２−１１８２０３号
公報に記載のものがある。この従来技術は、主油圧ポン
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
の差圧をロードセンシング差圧として検出する差圧検出
器を更に備え、圧力補償弁制御手段は、そのロードセン
シング差圧に基づき複数の可変圧力補償弁の制御量を個
別に演算しこれら制御量に基づいて可変圧力補償弁の補
償圧を制御する構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。特開昭６０−１１７
０６号公報に記載の従来技術においては、各流量制御弁
の前後差圧は可変圧力補償弁によりロードセンシング差
圧と等しくなるように制御され、複数のアクチュエータ
を同時に駆動する複合動作では流量制御弁の開口面積比
に応じた流量がアクチュエータに供給され、開口面積比
通りの複合動作が行われる。特開平２−１１８２０３号
公報に記載の従来技術においては、各流量制御弁の前後
差圧は可変圧力補償弁によりロードセンシング差圧と所
定の関係になるように制御され、開口面積比と所定の関
係の流量がアクチュエータに供給され、複合動作が行わ
れる。

【０００５】ところで、油圧ショベル等の建設機械に用
いられる油圧制御装置のポンプ制御装置では、主油圧ポ
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
との差圧が所定の値となるよう主油圧ポンプの押しのけ
容積を制御するロードセンシング制御を行なうと共に、
原動機にかかる最大負荷トルクが制限値を越えないよう
主油圧ポンプの押しのけ容積を制御するいわるＰ−Ｑ制
御（入力トルク制限制御）を行うことが一般的である
（例えば、特開平２−１１８２０３号公報の第２９図参
照）。このようにＰ−Ｑ制御を行なう場合、複合動作時
に最大負荷圧力が変化すると油圧ポンプの吐出流量が変
化し、ロードセンシング差圧が変化する。

【０００６】油圧ショベルの代表的作業の１つとして水
平均し作業がある。この水平均し作業は、アームを引き
ながらブーム上げの同時操作をし、バケットの先端を真
っ直ぐに手前に引きながら水平に均す。次に、アームが
鉛直姿勢になるとブーム上げを止め、次にブームを下げ
る方向に操作し均し作業を連続的に行なう。このように
水平均し作業では、ブーム上げ及びアーム引きの状態か
らブーム下げ及びアーム引きの状態に連続的に変化する
が、ブーム上げ及びアーム引きの状態ではブーム上げの
負荷圧力が最大圧力となり、ブーム下げ及びアーム引き
の状態ではアーム引きの負荷圧力が最大負荷圧力となる
ため、ブーム上げ及びアーム引きの状態からブーム下げ
及びアーム引きの状態に変化するとき最大負荷圧力は低
下し、これに伴って上記のＰ−Ｑ制御の作用でポンプ吐
出流量が増加し、ロードセンシング差圧が増大する。こ
のため、アーム引きの流量制御弁の開口面積を一定にし
ている、即ちアーム引きのレバー操作量を一定にしてい
るにも係わらず、アーム用アクチュエータに供給される
流量が増加し、アーム引きの速度が速くなる。このよう
に水平均し作業の途中でアームの動作速度が変化する
と、均し面を水平にすることが難しくなり、オペレータ
に与える疲労が増大したり、均し面がきれいに仕上がら
ないという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、水平均し作業時にブーム
上げからブーム下げに動作状態を変化させたときにアー
ムの速度を変化させずに水平均し作業をやり易くし、均
し面もきれいに仕上げられる建設機械の油圧制御装置を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために次の構成を採用する。すなわち、原動機と、
この原動機によって駆動される主油圧ポンプと、この主
油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数の
アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータに供
給される圧油の流量をそれぞれ制御する複数の流量制御
弁と、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ補償
する複数の可変圧力補償弁と、前記主油圧ポンプの吐出
圧力と前記複数のアクチュエータの最大負荷圧力との差
圧が所定の値となるよう主油圧ポンプの押しのけ容積を
制御しかつ前記原動機にかかる最大負荷トルクが制限値
を越えないよう前記主油圧ポンプの押しのけ容積を制御
するポンプ制御手段と、前記主油圧ポンプの吐出圧力と
前記複数のアクチュエータの最大負荷圧力との差圧をロ
ードセンシング差圧として検出する差圧検出手段と、前
記ロードセンシング差圧に基づき前記複数の可変圧力補
償弁の補償圧を制御する圧力補償弁制御手段とを備え、
前記複数のアクチュエータが水平均し動作を行い得るブ
ーム及びアーム用のアクチュエータを含む建設機械の油
圧制御装置において、前記ブーム用及びアーム用のそれ
ぞれのアクチュエータの操作を検出するブーム操作検出
手段及びアーム操作検出手段を更に備え、前記圧力補償
弁制御手段は、前記差圧検出手段で検出されたロードセ
ンシング差圧に基づいて前記複数の可変圧力補償弁の制
御量を演算する演算手段と、この演算手段で求めた制御
量に基づいて前記アーム以外の可変圧力補償弁の補償圧
を制御する第１補償圧制御手段と、前記ブーム操作検出
手段及びアーム操作検出手段からの信号に基づいて前記
ブーム及びアームの動作がブーム上げ及びアーム引きの
同時操作であるかどうか判定すると共に、ブーム上げ及
びアーム引きの同時操作からブーム下げ及びアーム引き
の同時操作に連続的に移行したかどうかを判定する動作
判定手段と、前記動作判定手段の判定に基づき連続的に
移行する直前の前記演算手段で求めた制御量を記憶する
保持手段と、前記動作判定手段によりブーム上げ及びア
ーム引きの同時操作でないと判定されたとき及び連続的
に移行していないと判定されたときは前記演算手段で求
めた制御量に基づいて前記アーム用の可変圧力補償弁の
補償圧を制御し、連続的に移行したと判定されたときは
前記保持手段で記憶した制御量に基づいて前記アーム用
の可変圧力補償弁の補償圧を制御する第２補償圧制御手
段とを有する構成とする。

【０００９】上記油圧制御装置において、好ましくは、
前記保持手段は、前記動作判定手段により連続的に移行
したと判断されるまでの間、前記演算手段で求めた最新
の制御量を順次更新して記憶する手段である。

【００１０】また、好ましくは、前記第２補償圧制御手
段は、前記動作判定手段により連続的に移行したと判断
されたときに前記保持手段で記憶した制御量を読み出す
手段と、前記制御量を読み出した後その制御量を時間的
に変化させる手段とを有している。

【００１１】

【作用】以上のように構成した本発明において、ブーム
上げとアーム引きが同時操作されると、演算手段ではロ
ードセンシング差圧に基づいて制御量が演算され、第１
及び第２の補償圧制御手段はこの制御量に基づきブーム
用の可変圧力補償弁の補償圧及びアーム用の可変圧力補
償弁の補償圧をそれぞれ制御する。その後、ブーム上げ
とアーム引きの同時操作からブーム下げとアーム引きの
同時操作に連続的に移行すると、動作判定手段でそのこ
とが判定され、第２の補償圧制御手段は保持手段で記憶
した連続的に移行する直前の制御量に基づいてアーム用
の可変圧力補償弁の補償圧を制御する。これにより、連
続的に移行する直前と直後でアーム用の可変圧力補償弁
の補償圧は変化しないため、アーム用流量制御弁の操作
レバーの操作量を一定にし、流量制御弁のメータインの
可変絞りの開口面積を一定にすれば、アームシリンダに
供給される圧油の流量も一定となり、アームの動作速度
はブーム上げからブーム下げに移行しても変化しない。

【００１２】また、アーム単独操作での実掘削のように
ブーム上げとアーム引きの同時操作からブーム下げとア
ーム引きの同時操作に連続的に移行する場合以外のアー
ム操作では、動作は印低手段でブーム上げ及びアーム引
きの同時操作でないと判定され、第２補償圧制御手段は
演算手段で演算した制御量に基づいてアーム用の可変圧
力補償弁の補償圧を制御し、通常通りに補償圧がロード
センシング差圧と所定の関係になるように制御される。

【００１３】また、保持手段で記憶した制御量を読み出
した後その制御量を時間的に変化させる手段を設けるこ
とにより、時間の経過と共にアーム速度が徐々に速くな
り、作業速度を速くすることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。まず、本発明の第１の実施例を図１〜図１０に基づ
いて説明する。図１において、本実施例の油圧制御装置
は、原動機即ちエンジン１と、このエンジン１によって
駆動される可変容量型の主油圧ポンプ２と、主油圧ポン
プ２からの圧油により駆動される複数のアクチュエー
タ、例えば油圧ショベルのアームシリンダ３、ブームシ
リンダ４及び走行モータ５と、これらアームシリンダ
３、ブームシリンダ４及び走行モータ５にそれぞれ供給
される圧油の流量を制御する流量制御弁６，８，１０
と、これら流量制御弁６，８，１０の上流側にそれぞれ
設置され各流量制御弁の前後差圧を補償する可変圧力補
償弁７，９，１１とを備えている。

【００１５】油圧制御装置が搭載される油圧ショベル
は、下部走行体５０と、上部旋回体５１と、ブーム５
２、アーム５３及びバケット５４からなるフロントアタ
ッチメント部とを備え、アームシリンダ３によりアーム
５３が駆動され、ブームシリンダ４によりブーム５２が
駆動され、走行モータ５により下部走行体５０の左右の
履体の一方が駆動され、図示しないバケットシリンダ及
び走行モータによりバケット５４及びもう一方の履体が
駆動される。

【００１６】また、本実施例の油圧制御装置はエンジン
１によって駆動されるパイロットポンプ２１を備え、パ
イロットポンプ２１から吐出した圧油によりパイロット
リリーフ弁２３の作用で一定のパイロット圧力Ｐｓ１が
生成される。

【００１７】圧力補償弁７は流量制御弁６の入口圧力Ｐ
ｚ１が導かれる受圧部７ａ、流量制御弁６の出口圧力Ｐ
Ｌ１が導かれる受圧部７ｂ、パイロットポンプ２１から
の一定のパイロット圧力Ｐｓ１が導かれる受圧部７ｃ及
び電磁比例弁３２が発生する制御圧力Ｆａ１が導かれる
受圧部７ｄを有し、受圧部７ａ，７ｂに導かれる圧力の
差が閉弁方向に作用し、受圧部７ｃ，７ｄに導かれるパ
イロット圧力Ｐｓ１と制御圧力Ｆａ１との差が開弁方向
に作用し、両者のバランスにより流量制御弁６の前後差
圧がパイロット圧力Ｐｓ１と制御圧力Ｆａ１との差で決
定される目標差圧、すなわち補償圧に一致するよう制御
される。圧力補償弁９，１１も同様に受圧部９ａ〜９ｄ
及び１１ａ〜１１ｄを有し、受圧部９ｃ，１１ｃには電
磁比例弁３３，３４が発生する制御圧力Ｆａ２，Ｆａ３
が導かれる。

【００１８】流量制御弁６，８，１０にはそれぞれアク
チュエータ３，４，５の負荷圧力を検出するための負荷
ライン３Ａ，４Ａ，５Ａが接続され、負荷ライン３Ａ，
４Ａ，５Ａは更にシャトル弁１２，１３を介して負荷ラ
イン１４に接続され、アクチュエータ３，４，５の最大
負荷圧力Ｐａｍａｘが負荷ライン１４に導かれる。負荷
ライン１４には差圧センサー２７（後述）が設置されて
いる。

【００１９】油圧ポンプ２は斜板ポンプであり、レギュ
レータ７５によってその斜板位置、すなわち傾転角（ポ
ンプ押しのけ容積）が制御される。レギュレータ７５
は、油圧ポンプ２の斜板を駆動するサーボシリンダ２０
と、サーボシリンダー２０の位置を制御する２つの高速
電磁弁２４，２６とを有し、電磁弁２４はサーボシリン
ダ２０の小径室２０ａと大径室２０ｂとの間に接続さ
れ、電磁弁２６はサーボシリンダ２０の大径室２０ｂと
タンク２５との間に接続され、小径室２０ａにはパイロ
ット圧力Ｐｓ１が導かれている。電磁弁２４がＯＮ、電
磁弁２６がＯＦＦの時は小径室２０ａと大径室２０ｂと
の面積差でサーボシリンダ２０を図示左方に駆動し、油
圧ポンプ２の斜板傾転角を増大させる。電磁弁２４がＯ
ＦＦ、電磁弁２６がＯＮの時は大径室２０ｂの圧油をタ
ンク２５に開放してサーボシリンダ２０を図示右方に駆
動し、油圧ポンプ２の斜板傾転角を減少させる。このよ
うに電磁弁２４，２６のＯＮ・ＯＦＦで油圧ポンプ２の
押しのけ容積が制御され、吐出流量が制御される。

【００２０】油圧ポンプ２の吐出管路には負荷ライン１
４に導かれた最大負荷圧力が導かれたアンロード弁２２
が設けられ、ポンプ吐出圧力が最大負荷圧力に対して所
定値以上高くならないようにしている。

【００２１】本実施例の油圧制御装置は、また、可変圧
力補償弁７，９，１１及びレギュレータ７５を制御する
ため、主油圧ポンプ２の斜板傾転角（押しのけ容積）θ
ｅを検出する傾転角センサー８０、主油圧ポンプ２の吐
出圧力Ｐｓを検出する圧力センサー８１、油圧ポンプ２
の吐出圧力とアクチュエータ３，４，５の最大負荷圧力
との差、即ちロードセンシング差圧ΔＰLSを検出する差
圧センサー８２、アームシリンダ３の操作を検出するア
ーム用操作検出器８３、ブームシリンダ４の操作を検出
するブーム用操作検出器８４と、これらセンサー群から
の信号を入力するコントローラ３０とを備え、コントロ
ーラ３０から高速電磁弁２４，２６及び電磁比例弁３
２，３３，３４に駆動信号が出力される。

【００２２】コントローラ３０で行われる処理内容を図
２に制御ブロック図で示す。図２において、ブロック９
０はＰ−Ｑ制御を行なう入力トルク制限制御部であり、
圧力センサー８１で検出された主油圧ポンプ２の吐出圧
力Ｐｓの信号を入力し、図３に示す入力トルク制限関数
ｆ(P) から、油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐをエンジン２
の出力馬力の範囲内とする馬力制限制御のための第１の
目標傾転角θT を演算する。ブロック９１はロードセン
シング制御部であり、差圧センサー８２で検出された差
圧ΔＰＬＳの信号を入力し、その差圧を一定に保持する
ロードセンシング制御のための第２の目標傾転角θΔp
を演算する。

【００２３】第２の目標傾転角θΔp の求め方の一例を
図４に示す。これは目標差圧ΔＰoと実際の差圧ΔＰＬ
Ｓとの偏差による積分制御方式で演算される例であり、
図４はそれをブロック図で示したものである。即ち図４
において、ブロック９１Ａは差圧ΔＰＬＳからΔθΔp
＝Ｋ（ΔＰo −ΔＰＬＳ) を演算し、１サイクルタイム
当りの第２の目標傾転角θΔp の増分ΔＱΔp 求め、ブ
ロック９１ＢではこのΔθΔp と前回のサイクルで出力
された最終の目標傾転角θr-1 とを加算して第２の目標
傾転角θΔp を得る。なお、第２の目標傾転角θΔp は
比例制御方式あるいは比例・積分制御方式により求めて
もよい。

【００２４】図２に戻り、ブロック９２では第１及び第
２の目標傾転角θT ，θΔの小さい方の値を最終の目標
傾転角θr として選択する。ブロック９３では目標傾転
角θr と傾転角センサー８０で検出された主油圧ポンプ
２の傾転角θｅの信号を入力し、主油圧ポンプ２の斜板
傾転角を目標傾転角θr に一致させるためのＯＮ・ＯＦ
Ｆ制御信号を演算する。この制御信号は電磁弁２４，２
６に出力され、主油圧ポンプ２の斜板傾転角が目標傾転
角θr に一致するよう制御される。

【００２５】以上により、第２の目標傾転角θΔp が第
１の目標傾転角θT より小さいときには、主油圧ポンプ
２の傾転角は第２の目標傾転角θΔp となるよう制御さ
れ、主油圧ポンプ２の吐出圧力と最大負荷圧力との差圧
ΔＰＬＳが一定に保持され、ロードセンシング制御がな
される。第２の目標傾転角θΔp が第１の目標傾転角θ
T より大きいときには、主油圧ポンプ２の傾転角は第１
の目標傾転角θT となるよう制御され、主油圧ポンプ２
の吐出流量と吐出圧力との積をエンジン１の出力馬力の
範囲内とするＰ−Ｑ制御が行われる。

【００２６】ブロック９４は可変圧力補償弁７，９，１
１の制御部であり、差圧センサー８２で検出された差圧
ΔＰＬＳの信号と、アーム操作検出器８３及びブーム操
作検出器８４からの信号を入力し、可変圧力補償弁７，
９，１１の補償圧（目標差圧）を制御するための制御量
を演算し、対応する制御信号（駆動信号）を電磁比例弁
３２，３３，３４に出力する。

【００２７】図５〜図７にブロック９４の制御機能をフ
ローチャートで示す。まず、図５において、ステップ１
００で差圧センサー８２で検出された差圧ΔＰＬＳの信
号と、アーム操作検出器８３及びブーム操作検出器８４
からの信号を入力し、ステップ１０１でアーム用以外の
可変圧力補償弁９，１１の補償圧を制御し、ステップ１
０２でアーム用の可変圧力補償弁７の補償圧を制御す
る。

【００２８】図６にステップ１０１の詳細を示す。図６
において、まずステップ１１０では、差圧センサー８２
で検出された差圧ΔＰＬＳに基づきアーム用以外の圧力
補償弁９，１１の補償圧をロードセンシング差圧ΔＰＬ
Ｓに等しくする制御圧力Ｆａ２，Ｆａ２（＝Ｆａ１）を
演算し、ステップ１１１でその制御圧力を発生する電磁
比例弁３３，３４の駆動信号を演算し、ステップ１１２
でその駆動信号を電磁比例弁３３，３４に出力する。こ
れにより電磁比例弁３３，３４からは、ブーム用と走行
用の可変圧力補償弁９，１１の補償圧がロードセンシン
グ差圧ΔＰＬＳに等しくなるような制御圧力Ｆａ２，Ｆ
ａ３が出力され、流量制御弁８，１０の前後差圧がロー
ドセンシング差圧ΔＰＬＳに等しくなるように制御され
る。

【００２９】図７にステップ１０２の詳細を示す。図７
において、まずステップ１２０でアーム操作検出器８３
及びブーム操作検出器８４からの信号に基づきブーム上
げとアーム引きが同時に操作されているかどうかを判定
する。同時に操作されていないと判定された場合はステ
ップ１２１に進み、水平均し作業が実行中であることを
示すＡ＝１のフラグが立っているかどうかを判定する。
ここでは、最初にＡ＝０と設定しておくことにより、水
平均し作業は実行中でないと判定され、ステップ１２２
に進む。ステップ１２２では、差圧センサー８２で検出
された差圧ΔＰＬＳに基づきアーム用の圧力補償弁７の
補償圧をロードセンシング差圧ΔＰＬＳに等しくする制
御圧力Ｆａ１を演算し、ステップ１２３でその制御圧力
Ｆａ１を発生する電磁比例弁３２の駆動信号を演算し、
ステップ１２４でその駆動信号を電磁比例弁３２に出力
する。これにより電磁比例弁３２からは、アーム用の可
変圧力補償弁７の補償圧がロードセンシング差圧ΔＰＬ
Ｓに等しくなるような制御圧力Ｆａ１が出力され、流量
制御弁６の前後差圧がロードセンシング差圧ΔＰＬＳに
等しくなるように制御される。すなわち、ステップ１０
１のブーム用及び走行用の圧力補償弁９，１１と共に通
常の分流制御が行われる。

【００３０】一方、ステップ１２０でブーム上げとアー
ム引きが同時に操作されていると判定された場合は、ス
テップ１１５に進み、水平均し作業が実行中であるとい
うＡ＝１のフラグを立て、ステップ１２２〜１２４に進
み、上記と同様の通常の分流制御を行なう。また、この
ように通常の分流制御を行なう場合は、ステップ１２６
において、ステップ１２３で演算された電磁比例弁３２
の駆動信号の最新の値Ｍをアーム用可変圧力補償弁７の
制御量として常にメモリ１２６Ａに記憶させておく。な
お、アーム用可変圧力補償弁７の制御量として、ステッ
プ１２２で演算された制御圧力の値Ｆａ１をメモリ１２
６Ａに記憶させてもよい。

【００３１】一方、一旦ステップ１２０でブーム上げと
アーム引きが同時に操作されていると判定された後、ブ
ーム上げとアーム引きの同時操作以外の操作を行なった
場合は、ステップ１２０で否定されてステップ１２１に
進み、今度はＡ＝１のフラグが立っているので、ステッ
プ１２７に進む。ステップ１２７ではブーム下げとアー
ム引きが入ったかどうかを判定し、ブーム上げとアーム
引きの同時操作からブーム下げとアーム引きの同時操作
に連続的に移行した場合は、ブーム下げとアーム引きが
入っていると判定され、ステップ１２８に進む。ステッ
プ１２８ではメモリ１２６Ａにアーム用可変圧力補償弁
７の制御量として記憶された駆動信号の値Ｍを読み出し
てステップ１２４に進み、この駆動信号を電磁比例弁３
２に出力する。これにより電磁比例弁３２からは、ブー
ム上げとアーム引きの同時操作からブーム下げとアーム
引きの同時操作に連続的に移行する直前の制御圧力と同
じ制御圧力Ｆａ１が出力され、流量制御弁６の前後差圧
はブーム上げとアーム引きの同時操作からブーム下げと
アーム引きの同時操作に連続的に移行する直前の制御圧
力に基づいて、そのときのロードセンシング差圧ΔＰＬ
Ｓに等しくなるように制御される。すなわち、アーム用
の可変圧力補償弁７の補償圧はブーム上げとアーム引き
の同時操作終了時の補償圧と同じに保たれるため、アー
ム用流量制御弁６の操作レバーの操作量を一定にし、流
量制御弁６のメータインの可変絞りの開口面積を一定に
すれば、アームシリンダ３に供給される圧油の流量は変
化しない。

【００３２】ステップ１２７でブーム下げとアーム引き
が入っていないと判定された場合は水平均し作業が中止
されたか終了したと判断し、ステップ１２９で水平均し
作業が実行中でないことを示すフラグＡ＝０を立て、ス
テップ１２２〜１２４に進み通常の分流制御を行なう。

【００３３】以上において、ステップ１００の機能とス
テップ１０１の機能のうちステップ１１０及び１１１の
機能及びステップ１０２の機能のうちステップ１２２，
１２３の機能は、差圧センサー８２で検出されたロード
センシング差圧に基づき複数の可変圧力補償弁７，９，
１１の制御量を演算する演算手段を構成し、ステップ１
０１の機能のうちステップ１１２の機能と電磁比例弁３
３，３４はその演算手段で求めた制御量に基づいてアー
ム以外の可変圧力補償弁９，１１の補償圧を制御する第
１の補償圧制御手段を構成し、ステップ１０２の機能の
うちステップ１２０，１２１，１２５，１２７，１２９
の機能はアーム操作検出器８３及びブーム操作検出器８
４からの信号に基づきブーム５２及びアーム５３の動作
がブーム上げ及びアーム引きの同時操作であるかどうか
判定すると共に、ブーム上げ及びアーム引きの同時操作
からブーム下げ及びアーム引きの同時操作に連続的に移
行したかどうかを判定する動作判断手段を構成し、ステ
ップ１２６の機能とメモリ１２６Ａがその動作判定手段
の判定に基づき連続的に移行する直前の上記演算手段で
求めた制御量を記憶する保持手段を構成し、ステップ１
２４，１２８の機能は上記動作判定手段によりブーム上
げ及びアーム引きの同時操作でないと判定されたとき及
び連続的に移行していないと判定されたときは上記演算
手段で求めた制御量に基づいてアーム用の可変圧力補償
弁７の補償圧を制御し、連続的に移行したと判定された
ときは上記保持手段で記憶した制御量に基づいてアーム
用の可変圧力補償弁７の補償圧を制御する第２補償圧制
御手段を構成する。

【００３４】次に、本実施例の作用効果を図８及び図９
を参照して説明する。水平均し作業は油圧ショベルで行
われる代表的作業の１つであり、図８（Ｉ）に示すよう
にアーム５３を引きながらブーム５２を上るアーム下げ
とブーム上げの同時操作をし、バケット５４の先端を真
っ直ぐに手前に引きながら水平に均す。次に、図８（Ｉ
Ｉ）及び（ＩＩＩ）に示すようにアーム５３が鉛直姿勢
になるとブーム上げを止め、ブーム５２を下げる方向に
操作し均し作業を連続的に行なう。このように水平均し
作業では、姿勢（Ｉ）のブーム上げ及びアーム引きの同
時操作から姿勢（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）のブーム下げ及
びアーム引きの同時操作へと連続的に行なう作業である
が、従来技術では各可変圧力補償弁の補償圧は常にロー
ドセンシング差圧ΔＰＬＳと等しくなるかそれと一定の
関係にあるよう制御されるため、姿勢（Ｉ）から姿勢
（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）に移行する際、アーム用流量制
御弁６の操作レバーの操作量を一定にしているにも係わ
らずアームシリンダ３に供給される圧油の流量が変化し
アーム５３の動作速度が変化するという現象が起こる。
このように水平均し作業の途中でアームの動作速度が変
化すると、均し面を水平にすることが難しくなり、オペ
レータに与える疲労が増大したり、均し面がきれいに仕
上がらないという問題を生じる。

【００３５】水平均し作業でアームシリンダ３に供給さ
れる圧油の流量が変化する理由は次のようである。

【００３６】ブーム上げとアーム引きが同時操作される
姿勢（Ｉ）の状態において、ブーム上げはブーム５２、
アーム５３等のフロント全体を上げる動作であるため、
ブームシリンダ４の負荷圧力は高くなる。図９にこの圧
力をＰＢＵで示す。アーム引き側は、実掘削を行なうわ
けではなく土砂を均すだけの動作であるため、アームシ
リンダ３の負荷圧力は軽い。図９にこの圧力をＰＡで示
す。したがってこの場合、ブーム上げの負荷圧力ＰＢＵ
が最大負荷圧力となり、油圧ポンプの吐出流量制御部に
本実施例のようにロードセンシング制御部と入力トルク
制限制御（Ｐ−Ｑ制御）部とを持つものでは、ポンプ吐
出圧力Ｐｓはロードセンシング制御部によりＰＢＵ＋Δ
ＰＬＳとなるように制御され、ポンプ吐出流量Ｑは入力
トルク制限制御により負荷圧力ＰＢＵ＋ΔＰＬＳに対応
するＱＢＵに制限される。この結果、ブーム上げとアー
ム下げの操作レバーの要求流量に対しアームシリンダ３
とブームシリンダ４に実際に供給できるポンプ吐出流量
は少なくなり、ロードセンシング差圧は目標差圧よりも
小さいΔＰＬＳ１となり、各可変圧力補償弁の補償圧は
このΔＰＬＳ１に等しくなるように制御される。このた
め、アームシリンダ３及びブームシリンダ４にはこの小
さなロードセンシング差圧ΔＰＬＳ１に基づいて流量制
御弁６，８のメータイン可変絞りの開口面積比に応じて
分流供給される。

【００３７】ブーム下げとアーム引きが同時操作される
姿勢（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）の状態では、ブーム５２が
自重で下がるのをブーム用流量制御弁８のメータアウト
可変絞りで制御するので、ブームシリンダ４への圧油の
供給はその落下に対して圧油を補給するのみとなる。し
たがって、このときのブームシリンダ４の負荷圧力は図
９にＰＢＤで示すように低くなり、最大負荷圧力はアー
ムシリンダ３の負荷圧力ＰＡによって決まる。このた
め、アーム引きの負荷圧力ＰＡが最大負荷圧力となり、
ポンプ吐出圧力Ｐｓはロードセンシング制御部によりＰ
Ａ＋ΔＰＬＳとなるように制御され、ポンプ吐出流量Ｑ
は入力トルク制限制御により負荷圧力ＰＡ＋ΔＰＬＳに
対応するＱＢＤ、すなわちＱｍａｘ（＞ＱＢＵ）になる
ように制御される。この結果、要求流量に対するポンプ
吐出流量の不足分は減少し、ロードセンシング差圧はΔ
ＰＬＳ１からΔＰＬＳ２に増大する。このため、アーム
引きのレバー操作量を一定にしアーム用の流量制御弁６
の開口面積を一定にしているにも係わらず、アームシリ
ンダ３に供給される圧油の流量は増加し、アーム引きの
速度が速くなる。

【００３８】以上の従来技術に対し、本実施例では圧力
補償弁制御部９４に前述した動作判断手段及びアーム補
償圧修正手段を設けたので、水平均し作業に際して上記
のような問題を生じない。

【００３９】すなわち、ブーム上げとアーム引きが同時
操作される図８の姿勢（Ｉ）では、ステップ１２２でア
ーム用の圧力補償弁７の補償圧をロードセンシング差圧
ΔＰＬＳに等しくする制御圧力Ｆａ１が演算され、アー
ム用の可変圧力補償弁７は通常の分流制御が行われる。

【００４０】一方、ブーム上げとアーム引きの同時操作
からブーム下げとアーム引きの同時操作に連続的に移行
する図８の姿勢（ＩＩ）では、ステップ１２７で肯定さ
れ、ステップ１２８でメモリ１２６Ａに記憶された駆動
信号、すなわちブーム上げとアーム引きの同時操作から
ブーム下げとアーム引きの同時操作に連続的に移行する
直前の駆動信号が読み出され、アーム用の可変圧力補償
弁７はその補償圧が連続的に移行する直前のロードセン
シング差圧ΔＰＬＳに等しくなるように制御される。こ
れにより、アーム用の可変圧力補償弁７の補償圧は変化
しないため、アーム用流量制御弁６の操作レバーの操作
量を一定にし、流量制御弁６のメータインの可変絞りの
開口面積を一定にすれば、アームシリンダ３に供給され
る圧油の流量も一定となる。すなわち、アーム５３の動
作速度はブーム上げからブーム下げに移行しても変化し
ないこととなる。

【００４１】また、アーム引きが停止した場合はステッ
プ１２７で否定され、ステップ１２２でアーム用の圧力
補償弁７の補償圧をロードセンシング差圧ΔＰＬＳに等
しくする通常の制御に戻ると共に、ブーム上げとアーム
引きの同時操作からブーム下げとアーム引きの同時操作
に連続的に移行する場合以外のアーム操作でもステップ
１２２でアーム用の可変圧力補償弁７に対して通常の制
御がなされる。

【００４２】以上のように本実施例によれば、水平均し
作業時にブーム上げからブーム下げに動作状態を変化さ
せたときにアームの速度が変化せず、水平均し作業がや
り易くなり、また均し面もきれいに仕上げることができ
る。

【００４３】また、アーム単独操作での実掘削のように
ブーム上げとアーム引きの同時操作からブーム下げとア
ーム引きの同時操作に連続的に移行する場合以外のアー
ム操作ではアーム補償圧を保持する制御の影響を受けな
いので、通常通りに補償圧がロードセンシング差圧に等
しくなるように制御することができる。

【００４４】本発明の第２の実施例を図１１及び図１２
により説明する。本実施例はブーム上げとアーム引きの
同時操作からブーム下げとアーム引きの同時操作に連続
的に移行するときのアーム用可変圧力補償弁の補償圧の
制御を補償圧一定ではなく、補償圧が徐々に変化するよ
うにしたものである。

【００４５】すなわち、図１１において、本実施例のア
ーム用可変圧力補償弁の補償圧制御では、ステップ１２
７でブーム下げとアーム引きが入ったと判定されると、
ステップ１２８でメモリ１２６Ａに記憶された駆動信号
の値Ｍを読み出して、ステップ１２４でこの駆動信号を
電磁比例弁３２に出力すると共に、ステップ１４０にお
いてＭ＝Ｍ＋０．１を計算し、そのＭを新たな駆動信号
の値（制御量）としてメモリ１２６Ａに保持する。次の
制御サイクルでは、ステップ１２８では駆動信号の値と
してその新たなＭが読み出され、この駆動信号を電磁比
例弁３２に出力する。これにより、アーム用可変圧力補
償弁７の補償圧は時間と共に徐々に増加し、これに対応
してアームシリンダ３に供給される圧油の流量も徐々に
増加する。この様子を図１２に示す。図１２において、
特性Ａは第１の実施例のものであり、アームシリンダ３
に供給される圧油の流量は時間ｔが経過しても一定であ
る。これに対し、本実施例では、特性線Ｂに示すように
時間ｔの経過と共にアームシリンダ３に供給される圧油
の流量は徐々に増加する。なお、特性線Ｃのように移行
直後は一定でその後徐々に流量を増加させてもよい。特
性線Ｄは従来技術のものであり、流量は急激に増加す
る。

【００４６】以上において、ステップ１２８の機能は上
記動作判定手段により連続的に移行したと判断されたと
きに保持手段で記憶した制御量を読み出す手段を構成
し、ステップ１４０の機能は前記制御量を読み出した後
その制御量を時間的に変化させる手段を構成する。

【００４７】この第２の実施例によれば、水平均し作業
時にブーム上げからブーム下げに動作状態を変化させた
直後はアームの速度が変化せず、水平均し作業がやり易
くなり、また均し面もきれいに仕上げられると共に、時
間の経過と共にアーム速度は徐々に速くなるので、作業
速度が速くなるという効果が得られる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、水平均し作業時にブー
ム上げからブーム下げに動作状態を変化させたときにア
ームの速度が変化せず、水平均し作業がやり易くなり、
また均し面もきれいに仕上げることができる。

【００４９】また、アーム単独操作での実掘削のように
ブーム上げとアーム引きの同時操作からブーム下げとア
ーム引きの同時操作に連続的に移行する場合以外のアー
ム操作ではアーム補償圧を保持する制御の影響を受けな
いので、通常通りに補償圧がロードセンシング差圧に等
しくなるように制御することができる。

【００５０】更に、保持手段から読み出した制御量を時
間的に変化させるので、時間の経過と共にアーム速度が
徐々に速くなり、作業速度を速くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による建設機械の油圧制
御装置を示す概略図である。

【図２】コントローラの制御機能を示す機能ブロック図
である。

【図３】入力トルク制限制御部におけるポンプ吐出圧力
と目標傾転角との関係を示す図である。

【図４】ロードセンシング制御部における処理内容を示
す機能ブロック図である。

【図５】可変圧力補償弁制御部における処理内容を示す
フローチャートである。

【図６】アーム用以外の圧力補償弁の補償差圧制御の処
理内容を示すフローチャートである。

【図７】アーム用の圧力補償弁の補償差圧制御の処理内
容を示すフローチャートである。

【図８】水平均し作業における油圧ショベルの動作姿勢
を示す図である。

【図９】水平均し作業でブーム上げとアーム引きの同時
操作を行なうときのポンプ吐出圧力とポンプ吐出流量と
の関係を示す図である。

【図１０】水平均し作業でブーム下げとアーム引きの同
時操作を行なうときのポンプ吐出圧力とポンプ吐出流量
との関係を示す図である。

【図１１】本発明の第２の実施例によるアーム用の圧力
補償弁の補償差圧制御の処理内容を示すフローチャート
である。

【図１２】水平均し作業における時間の経過とアームシ
リンダに供給される圧油の流量との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 原動機 ２ 主油圧ポンプ ３ アームシリンダ（アクチュエータ） ４ ブームシリンダ（アクチュエータ） ５ 走行モータ（アクチュエータ） ６，８，１０ 流量制御弁 ７，９，１１ 可変圧力補償弁 ３０ コントローラ ３２，３３，３４電磁比例弁 ５３ アーム ５４ ブーム ７５ レギュレータ ８１ 圧力センサー ８２ 差圧センサー ８３ アーム操作検出器 ８４ ブーム操作検出器 ９０ 入力トルク制限制御部 ９１ ロードセンシング制御部 ９４ 可変圧力補償弁制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−118203（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−76861（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−76862（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−190537（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−189296（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/20 E02F 9/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機と、この原動機によって駆動され
   る主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧
   油により駆動される複数のアクチュエータと、前記複数
   の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量をそれぞ
   れ制御する複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁
   の前後差圧をそれぞれ補償する複数の可変圧力補償弁
   と、前記主油圧ポンプの吐出圧力と前記複数のアクチュ
   エータの最大負荷圧力との差圧が所定の値となるよう主
   油圧ポンプの押しのけ容積を制御しかつ前記原動機にか
   かる最大負荷トルクが制限値を越えないよう前記主油圧
   ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段と、前
   記主油圧ポンプの吐出圧力と前記複数のアクチュエータ
   の最大負荷圧力との差圧をロードセンシング差圧として
   検出する差圧検出手段と、前記ロードセンシング差圧に
   基づき前記複数の可変圧力補償弁の補償圧を制御する圧
   力補償弁制御手段とを備え、前記複数のアクチュエータ
   が水平均し動作を行い得るブーム及びアーム用のアクチ
   ュエータを含む建設機械の油圧制御装置において、 前記ブーム用及びアーム用のそれぞれのアクチュエータ
   の操作を検出するブーム操作検出手段及びアーム操作検
   出手段を更に備え、 前記圧力補償弁制御手段は、前記差圧検出手段で検出さ
   れたロードセンシング差圧に基づいて前記複数の可変圧
   力補償弁の制御量を演算する演算手段と、この演算手段
   で求めた制御量に基づいて前記アーム以外の可変圧力補
   償弁の補償圧を制御する第１補償圧制御手段と、前記ブ
   ーム操作検出手段及びアーム操作検出手段からの信号に
   基づいて前記ブーム及びアームの動作がブーム上げ及び
   アーム引きの同時操作であるかどうか判定すると共に、
   ブーム上げ及びアーム引きの同時操作からブーム下げ及
   びアーム引きの同時操作に連続的に移行したかどうかを
   判定する動作判定手段と、前記動作判定手段の判定に基
   づき連続的に移行する直前の前記演算手段で求めた制御
   量を記憶する保持手段と、前記動作判定手段によりブー
   ム上げ及びアーム引きの同時操作でないと判定されたと
   き及び連続的に移行していないと判定されたときは前記
   演算手段で求めた制御量に基づいて前記アーム用の可変
   圧力補償弁の補償圧を制御し、連続的に移行したと判定
   されたときは前記保持手段で記憶した制御量に基づいて
   前記アーム用の可変圧力補償弁の補償圧を制御する第２
   補償圧制御手段とを有することを特徴とする建設機械の
   油圧制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の建設機械の油圧制御装置
   において、前記保持手段は、前記動作判定手段により連
   続的に移行したと判断されるまでの間、前記演算手段で
   求めた最新の制御量を順次更新して記憶する手段である
   ことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の建設機械の油圧制御装置
   において、前記第２補償圧制御手段は、前記動作判定手
   段により連続的に移行したと判断されたときに前記保持
   手段で記憶した制御量を読み出す手段と、前記制御量を
   読み出した後その制御量を時間的に変化させる手段とを
   有することを特徴とする建設機械の油圧制御装置。