JP2948065B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

建設機械の油圧駆動装置

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JP2948065B2
JP2948065B2 JP22122693A JP22122693A JP2948065B2 JP 2948065 B2 JP2948065 B2 JP 2948065B2 JP 22122693 A JP22122693 A JP 22122693A JP 22122693 A JP22122693 A JP 22122693A JP 2948065 B2 JP2948065 B2 JP 2948065B2
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和則 中村
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日立建機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械に設けられ、複数のアクチュエータの最大負荷圧よ
りも所定圧大きいポンプ吐出圧となるように油圧ポンプ
の流量を制御するロードセンシングシステムを有すると
ともに、アクチュエータに供給される圧油の流れを制御
するそれぞれの方向切換弁の前後差圧を制御可能な圧力
補償弁を備えた油圧駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の建設機械の油圧駆動装置とし
て、従来、図10に示すものが提案されている。図10
は、油圧ショベルの油圧駆動装置の回路を示している。
この図10に示す従来技術は、履帯等からなる走行体5
0と、走行体50上に設けられる旋回体51と、旋回体
51に対して回動可能に設けられるブーム52と、この
ブーム52に対して回動可能に設けられるアーム53
と、このアーム53の先端に回動可能に設けられ、掘削
等をおこなうバケット54を備えている。
【0003】また、原動機1と、この原動機1によって
駆動する可変容量油圧ポンプ2と、この油圧ポンプ2の
斜板の傾転角を制御する制御用アクチュエータ15と、
この制御用アクチュエータ15の駆動を制御する流量制
御弁14とを備えている。制御用アクチュエータ15と
流量制御弁14とは、後述する各アクチュエータの最大
負荷圧Pamaxよりも所定圧大きい吐出圧Psとなるよう
に油圧ポンプ2の流量を制御する吐出量制御手段を構成
している。
【0004】また、この従来技術は、走行体50を走行
させる走行モータ3、ブーム52を駆動するブームシリ
ンダ5、アーム53を駆動するアームシリンダ4等の複
数のアクチュエータを備えている。なお、走行モータ3
は一対設けられるが、説明を簡単にするために1つのみ
描いてある。また、油圧ポンプ2からアームシリンダ
4、ブームシリンダ5、走行モータ3に供給される圧油
の流れを制御するアーム用方向切換弁6、ブーム用方向
切換弁8、走行用方向切換弁10と、これらのアーム用
方向切換弁6、ブーム用方向切換弁8、走行用方向切換
弁10それぞれの上流圧と下流圧の差である前後差圧を
制御するアーム用圧力補償弁7、ブーム用圧力補償弁
9、走行用圧力補償弁11とを備えている。
【0005】例えば、上述したアーム用圧力補償弁7の
一方の駆動部7aには、油圧ポンプ2の吐出圧Psとア
ーム用方向切換弁6の下流圧PL1が与えられ、他方の駆
動部7bには、各アクチュエータの負荷圧のうちの最大
負荷圧Pamaxとアーム用方向切換弁6の上流圧PZ1が与
えられ、上述したブーム用圧力補償弁9の一方の駆動部
9aには、油圧ポンプ2の吐出圧Psとブーム用方向切
換弁8の下流圧PL2が与えられ、他方の駆動部9bに
は、各アクチュエータの負荷圧のうちの最大負荷圧Pama
xとブーム用方向切換弁8の上流圧PZ2が与えられるよ
うになっている。なお、上述した流量制御弁14の図1
0に示す一方の駆動部には油圧ポンプ2の吐出圧Psが
与えられ、他方の駆動部にはアクチュエータの最大負荷
圧Pamaxが与えられるようになっている。また、各アク
チュエータの最大負荷圧Pamaxは、シャトル弁12,1
3を介して取り出される。
【0006】このように構成してある従来技術にあって
は、流量制御弁14が油圧ポンプ2の吐出圧Psとアク
チュエータの最大負荷圧Pamaxとの差圧、すなわちロー
ドセンシング差圧Lsに応じて制御されることにより、
制御用アクチュエータ15がこのロードセンシング(L
s)差圧に応じて制御され、このLs差圧を流量制御弁
14を付勢するばねの力に釣り合う所定差圧とする流量
が油圧ポンプ2から吐出する。また、各圧力補償弁7,
9,11によって各方向切換弁6,8,10の前後差圧
が、油圧ポンプ2の吐出圧Psとアクチュエータの最大
負荷圧Pamaxとの差圧、すなわちLs差圧となって同等
の差圧となる。したがって、仮に各方向切換弁6,8,
10を同時に切換えて走行・アーム・ブームの複合操作
を実施するときは、他のアクチュエータの負荷変動の影
響を受けることなく各方向切換弁6,8,10の開口比
どうりに油圧ポンプ2から吐出された流量がアームシリ
ンダ4、ブームシリンダ5、走行モータ3のそれぞれに
分流され、この走行・アーム・ブームの複合操作を実施
することができる。そして、各アクチュエータの要求流
量が油圧ポンプ2から吐出される流量より大きくなるサ
チュレーション状態に至ると、各アクチュエータに供給
される流量が不足することから、走行・アーム・ブーム
の各作動速度が遅くなる事態を生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術にあってアーム・ブーム複合操作を実施する場合
であっても、図8に示すように、空中ブーム上げ・アー
ム引きを実施するときは、ブーム側が高圧になり、アー
ムが低圧になるが、このような複合動作形態のときには
作業効率上アームシリンダ4よりもブームシリンダ5に
圧油を優先的に供給してブーム52をできるだけ動かす
ことが望まれる。また、図9に示すように、アーム53
の力を介してバケット54で掘削しようとする複合動作
形態のときは、ブーム側の圧に比べてアーム側の圧が高
圧になるが、このようなときにはブームシリンダ5より
もアームシリンダ4に圧油を優先的に供給する方が作業
効率が良い。
【0008】しかしながら、上記した従来技術では、上
述した2つの複合動作形態のいずれにあってもアーム
側、ブーム側の双方の作動速度が遅くなってしまい、結
局、該当する複合動作形態の作業効率の向上を見込めな
い問題がある。
【0009】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、アーム・ブーム
複合動作形態の種類に応じて、アームシリンダ、ブーム
シリンダのどちらかに優先的に圧油を供給させることが
できる建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。
【0010】
【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、可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプ
から吐出される圧油によって駆動するアームシリンダ、
及びブームシリンダと、上記油圧ポンプから上記アーム
シリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方
向切換弁と、上記油圧ポンプから上記ブームシリンダに
供給される圧油の流れを制御するブーム用方向切換弁
と、上記アーム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差であ
る前後差圧を制御するアーム用圧力補償弁と、上記ブー
ム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差である前後差圧を
制御するブーム用圧力補償弁とを備えた建設機械の油圧
駆動装置において、上記アームシリンダが操作されたこ
とを検出するアーム用操作検出器、及び上記ブームシリ
ンダが操作されたことを検出するブーム用操作検出器
と、上記アームシリンダに与えられる負荷圧を検出する
アーム負荷圧検出器と、上記アーム用操作検出器、及び
上記ブーム用操作検出器のそれぞれによって、上記アー
ムシリンダとブームシリンダの双方が操作されるアーム
・ブーム複合操作が検出されたとき、上記アーム用圧力
補償弁の駆動部、上記ブーム用圧力補償弁の駆動部のそ
れぞれに、アーム・ブームを介しておこなわれる複合動
作形態の種類に対応させて予め設定される互いに異なる
制御圧で、しかも上記アーム負荷圧検出器で検出される
検出信号の値が所定の小さいアーム負荷圧に相当する値
になると、上記アーム用圧力補償弁を絞り勝手となるよ
うに制御するとともに、上記ブーム用圧力補償弁を開き
勝手となるように制御し、 上記アーム負荷圧検出器で検
出される検出信号の値が所定の大きいアーム負荷圧に相
当する値になると、上記アーム用圧力補償弁を開き勝手
となるように制御するとともに、上記ブーム用圧力補償
弁を絞り勝手となるように制御する制御圧を供給可能な
制御圧出力手段を備えた構成にしてある。
【0011】
【作用】本発明は上記した構成にしてあることから、制
御圧出力手段における設定、すなわちアーム・ブーム複
合動作形態の種類に対応させて予めおこなわれる設定に
際し、アーム負荷圧検出器で検出されるアーム負荷圧が
比較的低いときには、ブーム側に優先的に流量を供給す
るように設定し、アーム負荷圧検出器で検出されるアー
ム負荷圧が比較的高いときには、アーム側に優先的に流
量を供給するように設定すれば良い。
【0012】このように予め設定すると、例えばアーム
・ブームの複合動作形態が空中アーム上げ・アーム引き
であるときには、アーム負荷圧検出器で検出されるアー
ム負荷圧が比較的低いことから、上述の設定に応じて制
御圧出力手段はアーム用圧力補償弁の駆動部に、このア
ーム用圧力補償弁の絞り量を比較的大きくする制御圧を
出力し、一方、ブーム用圧力補償弁の駆動部にブーム用
圧力補償弁の絞り量を比較的小さくする制御圧を出力す
る。これにより、アーム用方向切換弁を通過する流量が
比較的少なく抑えられ、アームシリンダの作動速度は従
来のアーム・ブーム複合動作の場合に比べて遅くなるも
のの、ブーム用方向切換弁を通過する流量が比較的多く
なり、ブームシリンダの作動速度は従来のアーム・ブー
ム複合操作の場合に比べて速くすることができる。
【0013】また、アーム・ブームの複合動作形態が、
例えばアームの力を介しておこなわれる掘削であるとき
には、アーム負荷圧検出器で検出されるアーム負荷圧が
比較的高いことから、上述の設定に応じて制御圧出力手
段はアーム用圧力補償弁の駆動部に、このアーム用圧力
補償弁の絞り量を比較的小さくする制御圧を出力し、一
方、ブーム用圧力補償弁の駆動部にブーム用圧力補償弁
の絞り量を比較的大きくする制御圧を出力する。これに
より、ブーム用方向切換弁を通過する流量が比較的少な
くなり、ブームシリンダの作動速度は従来のアーム・ブ
ーム複合操作の場合に比べて遅くなるものの、アーム用
方向切換弁を通過する流量が比較的多くなり、アームシ
リンダの作動速度は従来のアーム・ブーム複合操作の場
合に比べて速くすることができる。
【0014】このように、アーム・ブーム複合動作形態
の種類に応じて、アームシリンダ、ブームシリンダのど
ちらかに優先的に圧油を供給することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の建設機械の油圧駆動装置の実
施例を図に基づいて説明する。図1は本発明の建設機械
の油圧駆動装置の一実施例を示す回路図、図2は図1に
示す実施例に備えられるコントローラにおける処理手順
を示すフローチャート、図3は図1に示すコントローラ
における処理のうちの制御Aを説明するブロック図、図
4は図1に示すコントローラにおける処理のうちの制御
Bを説明するブロック図、図5は図1に示す実施例に備
えられるアーム用方向切換弁の前後差圧を制御するアー
ム用圧力補償弁によって得られる特性を示す図、図6は
図1に示す実施例に備えられるブーム用方向切換弁の前
後差圧を制御するブーム用圧力補償弁によって得られる
特性を示す図である。
【0016】図1に示す実施例も油圧ショベルの油圧駆
動装置であり、前述した図10に示す従来技術と同様
に、走行体50と、旋回体51と、ブーム52と、アー
ム53と、バケット54を備えており、また、原動機1
と、可変容量油圧ポンプ2と、走行体50を走行させる
走行モータ3、ブーム52を駆動するブームシリンダ
5、アーム53を駆動するアームシリンダ4等の複数の
アクチュエータを備えている。なお、走行モータ3は一
対設けられるが、説明を簡単にするために1つのみ描い
てある。また、油圧ポンプ2からアームシリンダ4、ブ
ームシリンダ5、走行モータ3に供給される圧油の流れ
を制御するアーム用方向切換弁6、ブーム用方向切換弁
8、走行用方向切換弁10と、これらのアーム用方向切
換弁6、ブーム用方向切換弁8、走行用方向切換弁10
それぞれの上流圧と下流圧の差である前後差圧を制御す
るアーム用圧力補償弁7、ブーム用圧力補償弁9、走行
用圧力補償弁11とを備えている。さらに、アクチュエ
ータの最大負荷圧Pamaxを取り出すシャトル弁12,1
3を備えている。これらの構成については、前述した図
10に示すものと同等である。
【0017】また、油圧ポンプ2の吐出圧Psとアクチ
ュエータの最大負荷圧Pamaxとの差圧であるLs差圧を
検出する差圧検出器27と、アームシリンダ4が操作さ
れたこと、すなわちアーム用方向切換弁6が操作された
ことを検出するアーム用操作検出器A、ブームシリンダ
5が操作されたこと、すなわちブーム用方向切換弁8が
操作されたことを検出するブーム用操作検出器Bと、ア
ームシリンダ4に与えられる負荷圧を検出するアーム負
荷圧検出器60とを備えている。また、パイロット圧P
1を供給可能なパイロットポンプ21と、このパイロ
ットポンプ21から出力されるパイロット圧Ps1を減
圧してアーム用圧力補償弁7の駆動部7b、ブーム用圧
力補償弁9の駆動部9b、走行用圧力補償弁11の駆動
部のそれぞれに供給可能な第1の電磁弁32、第2の電
磁弁33、第3の電磁弁34とを備えている。また、油
圧ポンプ2からの吐出圧Psを規定する主リリーフ弁2
2と、パイロットポンプ21から吐出されるパイロット
圧Ps1を規定するパイロットリリーフ弁23と、タン
ク25とを備えている。
【0018】また、パイロットポンプ21に連絡される
小径室20aを有し、油圧ポンプ2の斜板の傾転角を制
御する制御用アクチュエータ20と、この制御用アクチ
ュエータ20の小径室20aと大径室20bとを連絡す
る管路に設けた電磁切換弁24と、制御用アクチュエー
タ20の大径室20bとタンク25とを連絡する管路に
設けた電磁切換弁26とを備えている。また、論理判
断、演算、記憶機能を有し、差圧検出器27と、アーム
用操作検出器A、ブーム用操作検出器Bと、アーム負荷
圧検出器60のそれぞれから出力される信号を入力し、
信号処理の後、電磁切換弁24,26を駆動する駆動信
号、及び第1の電磁弁32、第2の電磁弁33、第3の
電磁弁34を駆動する駆動信号を出力する制御手段、す
なわち後述のコントローラ30を備えている。
【0019】上述した制御用アクチュエータ20、及び
電磁切換弁24,26は、各アクチュエータの最大負荷
圧Pamaxよりも所定圧大きい吐出圧Psとなるように油
圧ポンプ2の流量を制御する吐出量制御手段を構成して
いる。
【0020】なお、特に上述したアーム用圧力補償弁7
の一方の駆動部7aには、パイロットポンプ21から出
力されるパイロット圧Ps1とアーム用方向切換弁6の
下流圧PL1が与えられ、他方の駆動部7bには、第1の
電磁弁32から出力される制御圧Fa1とアーム用方向
切換弁6の上流圧PZ1が与えられ、上述したブーム用圧
力補償弁9の一方の駆動部9aには、パイロットポンプ
21から出力されるパイロット圧Ps1とブーム用方向
切換弁8の下流圧PL2が与えられ、他方の駆動部9bに
は、第2の電磁弁33から出力される制御圧Fa2とブ
ーム用方向切換弁8の上流圧PZ2が与えられるようにな
っている。
【0021】また、上述したコントローラ30は、アー
ム用操作検出器A、ブーム用操作検出器Bの双方から操
作信号が出力されているかどうか判断する判断手段と、
この判断手段でアーム用操作検出器A、ブーム用操作検
出器Bの双方から操作信号が出力されていると判断され
たとき制御(A)を実行させる演算をおこなう演算手段
と、上述の判断手段でアーム用操作検出器A、ブーム用
操作検出器Bの一方からは操作信号が出力されていない
と判断されたとき制御(B)を実行させる演算をおこな
う演算手段とを備えている。
【0022】制御(A)を実行させる演算手段として、
アーム負荷圧検出器60で検出される検出信号の値と、
第1のアーム・ブーム複合動作形態、例えば「アーム5
3の力を介して掘削する複合動作形態」に対応して予め
設定される関数関係とに基づいて、アームシリンダ4に
優先的に圧油を供給させるためにアーム用圧力補償弁7
を駆動させる制御圧すなわちアーム信号圧を求める演算
をおこなう第1の演算手段と、アーム負荷圧検出器60
で検出される検出信号の値と、上記の第1のアーム・ブ
ーム動作操作形態と異なる第2のアーム・ブーム複合動
作形態、例えば「空中ブーム上げ・アーム引き複合動作
形態」に対応して予め設定される関数関係とに基づい
て、ブームシリンダ5に優先的に圧油を供給させるため
にブーム用圧力補償弁9を駆動させる制御圧すなわちブ
ーム信号圧を求める演算をおこなう第2の演算手段とを
含んでいる。
【0023】上述した第1の演算手段は、図3に示すよ
うに、アーム負荷圧の増加に伴って減少するアーム圧力
補償最大値の関数関係が予め設定され、アーム負荷圧検
出器60から出力されるアーム負荷圧に相応するアーム
圧力補償最大値を出力する関数発生器30aと、Ls差
圧の増加に伴ってほぼ直線的に増加するアーム圧力補償
圧の関数関係が予め設定され、差圧検出器27から出力
されるLs差圧に相応するアーム圧力補償圧を出力する
関数発生器30bと、関数発生器30aから出力される
アーム圧力補償最大値と関数発生器30bから出力され
るアーム圧力補償圧のうちの最小値を選択して、圧力補
償圧として出力する最小値選択器30eと、圧力補償圧
の増加に伴ってほぼ直線的に減少するアーム信号圧の関
数関係が予め設定され、最小値選択器30eから出力さ
れる圧力補償圧に相応するアーム信号圧を出力する関数
発生器30gとを含んでいる。
【0024】また、第2の演算手段は、図3に示すよう
に、アーム負荷圧の増加に伴って増加するブーム圧力補
償最大値の関数関係が予め設定され、アーム負荷圧検出
器60から出力されるアーム負荷圧に相応するブーム圧
力補償最大値を出力する関数発生器30dと、Ls差圧
の増加に伴ってほぼ直線的に増加するブーム圧力補償圧
の関数関係が予め設定され、差圧検出器27から出力さ
れるLs差圧に相応するブーム圧力補償圧を出力する関
数発生器30cと、関数発生器30dから出力されるブ
ーム圧力補償最大値と関数発生器30cから出力される
ブーム圧力補償圧のうちの最小値を選択して、圧力補償
圧として出力する最小値選択器30fと、圧力補償圧の
増加に伴ってほぼ直線的に減少するブーム信号圧の関数
関係が予め設定され、最小値選択器30fから出力され
る圧力補償圧に相応するブーム信号圧を出力する関数発
生器30hとを含んでいる。
【0025】また、制御(B)を実行させる演算手段と
して、差圧検出器27で検出されるLs差圧に応じて、
アーム用圧力補償弁7を駆動させる制御圧すなわちアー
ム信号圧を求める演算をおこなう第3の演算手段と、同
様に差圧検出器27で検出されるLs差圧に応じて、ブ
ーム用圧力補償弁9を駆動させる制御圧すなわちブーム
信号圧を求める演算をおこなう第4の演算手段とを含ん
でいる。
【0026】上述した第3の演算手段は、図4に示すよ
うに、差圧検出器27から出力されるLs差圧に相応す
るアーム圧力補償圧を出力する関数発生器30bと、圧
力補償圧の増加に伴ってほぼ直線的に減少するアーム信
号圧の関数関係が予め設定され、関数発生器30bから
出力される圧力補償圧に相応するアーム信号圧を出力す
る関数発生器30gとを含んでいる。
【0027】また、第4の演算手段は、差圧検出器27
から出力される差圧に相応するブーム圧力補償圧を出力
する関数発生器30cと、圧力補償圧の増加に伴ってほ
ぼ直線的に減少するブーム信号圧の関数関係が予め設定
され、関数発生器30cから出力される圧力補償圧に相
応するブーム信号圧を出力する関数発生器30hとを含
んでいる。
【0028】上述したコントローラ30とパイロットポ
ンプ21と第1の電磁弁32、第2の電磁弁33とは、
アーム用操作検出器A、及びブーム用操作検出器Bのそ
れぞれによって、アームシリンダ4とブームシリンダ5
の双方が操作されるアーム・ブーム複合操作が検出され
たとき、アーム用圧力補償弁7の駆動部、ブーム用圧力
補償弁9の駆動部のそれぞれに、アーム53とブーム5
2を介しておこなわれる複合動作形態の種類に対応させ
て予め設定される互いに異なる制御圧で、しかもアーム
負荷圧検出器60で検出される検出信号の値に相応する
制御圧Fa1,Fa2を供給可能な制御圧出力手段を構成
している。
【0029】この実施例の動作は以下のとおりである。
すなわち、差圧検出器27によって油圧ポンプ2の吐出
圧Psとアクチュエータの最大負荷圧Pamaxとの差圧で
あるLs差圧が検出され、コントローラ30に入力され
る。コントローラ30はこのLs差圧に応じて、すなわ
ちコントローラ30に予め設定される所定差圧(前述し
た図10に示す流量制御弁14を付勢するばねの力に相
当する差圧)にLs差圧が一致するように、所定差圧と
Ls差圧の偏差に相当する駆動信号を電磁切換弁24,
26に出力し、これにより電磁切換弁24,26が適宜
切換えられて制御用アクチュエータ20が駆動し、Ls
差圧が所定差圧となるような流量が油圧ポンプ2から吐
出される。なお、電磁切換弁24,26の双方が図1に
示す閉状態のとき制御用アクチュエータ20は動かず、
油圧ポンプ2の傾転角は一定に保たれる。また、電磁切
換弁26のみが下段位置に切換えられると、パイロット
ポンプ21のパイロツト圧Ps1が制御用アクチュエー
タ20の小径室20aに与えられ、大径室20bの圧油
がタンク25に戻され、制御用アクチュエータ20のピ
ストンは同図1の右方向に移動し、傾転角が小さくな
り、油圧ポンプ2から吐出される流量は減少する。ま
た、電磁切換弁24のみが同図1に示す状態から下段位
置に切り換えられると、パイロットポンプ21のパイロ
ツト圧Ps1が制御用アクチュエータ20の小径室20
a、大径室20bの双方に与えられ、小径室20a、大
径室20bの面積差により制御用アクチュエータ20の
ピストンは同図1の左方向に移動し、傾転角が大きくな
り、油圧ポンプ2から吐出する流量は増加する。このよ
うな、差圧検出器27、制御用アクチュエータ20、電
磁切換弁24,26、コントローラ30の組合せは公知
である。
【0030】また、例えばアーム53或はブーム52を
駆動させるためにアーム用方向切換弁6、ブーム用方向
切換弁8を切換えると、アーム用操作検出器A、あるい
はブーム用操作検出器Bはこれらの方向切換弁6,8の
操作量を検出し操作信号を出力する。図2の手順S1に
示すように、これらの操作信号は、コントローラ30に
入力される。コントローラ30の判断手段では、同図2
の手順S2に示すように、アームとブームが同時操作さ
れたか、すなわちアーム用操作検出器Aとブーム用操作
検出器Bの双方から操作信号が出力されているかどうか
判断する。今、仮にいずれか一方の操作信号だけが入力
されているものとすると、図2の手順S3に移り、制御
(B)が実行される。
【0031】ここで、アーム用操作検出器Aの操作信号
のみが入力されているものとすると、制御(B)を例示
する図4に示すように、コントローラ30の第3の演算
手段では、差圧検出器27から出力されるLs差圧に応
じて関数発生器30bによりアーム圧力補償圧が演算さ
れ、この演算されたアーム圧力補償圧に応じて関数発生
器30gによりアーム信号圧が演算される。このように
して演算されたアーム信号圧がコントローラ30から出
力される。このアーム信号圧が図1に示す第1の電磁弁
32の駆動部に与えられ、第1の電磁弁32が駆動す
る。したがって、パイロットポンプ21のパイロット圧
Ps1がアーム用圧力補償弁7の一方の駆動部7aに与
えられるとともに、そのパイロット圧Ps1が第1の電
磁弁32で減圧されて制御圧Fa1として他方の駆動部
7bに与えられ、パイロット圧Ps1と制御圧Fa1との
差圧に応じてアーム用圧力補償弁7が開かれ、すなわ
ち、絞り量が制御され、油圧ポンプ2から吐出される流
量がアーム用圧力補償弁7、アーム用方向切換弁6を介
してアームシリンダ4に供給され、このアームシリンダ
4が作動し、このアームシリンダ4によってアーム53
を駆動することができる。
【0032】また、同様にブーム用操作検出器Bの操作
信号のみが入力されているものとすると、図4に示すよ
うに、コントローラ30の第4の演算手段では、差圧検
出器27から出力されるLs差圧に応じて関数発生器3
0cによりブーム圧力補償圧が演算され、この演算され
たブーム圧力補償圧に応じて関数発生器30hによりブ
ーム信号圧が演算される。このようにして演算されたブ
ーム信号圧がコントローラ30から出力される。このブ
ーム信号圧が図1に示す第2の電磁弁34の駆動部に与
えられ、第2の電磁弁33が駆動する。したがって、パ
イロットポンプ21のパイロット圧Ps1がブーム用圧
力補償弁9の一方の駆動部9aに与えられるとともに、
そのパイロット圧Ps1が第2の電磁弁33で減圧され
て制御圧Fa2として他方の駆動部9bに与えられ、パ
イロット圧Ps1と制御圧Fa2との差圧に応じてブーム
用圧力補償弁9が開かれ、すなわち、絞り量が制御さ
れ、油圧ポンプ2から吐出される流量がブーム用圧力補
償弁9、ブーム用方向切換弁8を介してブームシリンダ
5に供給され、このブームシリンダ5が作動し、このブ
ームシリンダ5によってブーム52を駆動することがで
きる。
【0033】このような制御(B)の場合、関数発生器
30b、関数発生器30cにおけるLs差圧に対するア
ーム圧力補償圧、ブーム圧力補償圧の増加割合は例えば
互いにほぼ同等に設定することができる。また、関数発
生器30g、関数発生器30hにおける圧力補償圧に対
するアーム信号圧、ブーム信号圧の減少割合も例えば互
いにほぼ同等に設定することができる。したがって、こ
のように設定すると、従来技術と同等のアーム用圧力補
償弁7、ブーム用圧力補償弁9の絞り特性を得ることが
でき、従来技術と同等のアーム53の駆動、ブーム52
の駆動をおこなわせることができる。
【0034】また、コントローラ30の判断手段でおこ
なわれる前述した図2の手順S2の判断で、アーム用操
作検出器Aとブーム用操作検出器Bの双方から操作信号
が出力されていると判断されたとき、手順S4の制御
(A)が実行される。
【0035】このとき、図3に示すように、コントロー
ラ30の第1の演算手段では、アーム負荷圧検出器60
から出力されるアーム負荷圧に応じて関数発生器30a
によりアーム圧力補償最大値が演算され、また、差圧検
出器27から出力されるLs差圧に応じて関数発生器3
0bによりアーム圧力補償圧が演算され、最小値選択器
30eで関数発生器30a、30bによって演算された
アーム圧力補償最大値とアーム圧力補償圧のうちの最小
値が圧力補償圧として選択され、この選択された圧力補
償圧に応じて関数発生器30gによりアーム信号圧が演
算される。
【0036】また、コントローラ30の第2の演算手段
では、アーム負荷圧検出器60から出力されるアーム負
荷圧に応じて関数発生器30dによりブーム圧力補償最
大値が演算され、また、差圧検出器27から出力される
Ls差圧に応じて関数発生器30cによりブーム圧力補
償圧が演算され、最小値選択器30fで関数発生器30
d,30cによって演算されたブーム圧力補償最大値と
ブーム圧力補償圧のうちの最小値が圧力補償圧として選
択され、この選択された圧力補償圧に応じて関数発生器
30hによりブーム信号圧が演算される。
【0037】このようにして第1の演算手段、第2の演
算手段で求められたアーム信号圧、ブーム信号圧がコン
トローラ30から図1に示す第1の電磁弁32、第2の
電磁弁33の駆動部のそれぞれに出力される。
【0038】上述した演算に際し、アーム・ブーム複合
操作の動作形態が例えば「空中ブーム上げ・アーム引き
複合動作形態」であり、アームシリンダ4の負荷圧が比
較的小さい場合には、図3に示す関数発生器30aの演
算におけるアーム圧力補償最大値が大きく、関数発生器
30dの演算におけるブーム圧力補償最大値が小さいこ
とから、第1の演算手段の最小値選択器30eでは関数
発生器30bで演算されたアーム圧力補償圧が選択さ
れ、第2の演算手段の最小値選択器30fでは関数発生
器30dで演算されたブーム圧力補償最大値が選択され
る。したがって、関数発生器30gで演算されるアーム
信号圧は前述した制御(B)におけるのと同等の信号圧
となる一方、関数発生器30hで演算されるブーム信号
圧は前述した制御(B)における信号圧に比べて値の大
きな信号圧となる。これに伴い、図1に示す第2の電磁
弁33は中立時全開状態から絞り量が大きくなるよう
に、すなわち開口面積がより小さくなるように作動し、
この第2の電磁弁33から出力され、ブーム用圧力補償
弁9の駆動部9bに与えられる制御圧Fa2の値が、ブ
ーム用圧力補償弁9の駆動部9aに与えられるパイロツ
トポンプ21のパイロット圧Ps1の値に比べて十分に
小さくなる。これにより、ブーム用圧力補償弁9の絞り
量がアーム用圧力補償弁7の絞り量に比べて小さくな
る。すなわち、ブーム用圧力補償弁9の開口面積がアー
ム用圧力補償弁7の開口面積に比べて大きくなる。図5
は、このとき得られるアーム用圧力補償弁7におけるア
ーム圧力補償圧を示し、図6はブーム用圧力補償弁9に
おけるブーム圧力補償圧を示している。図5、6に示す
ように、アーム負荷圧が所定の小さいアーム負荷圧AS
となると、アーム用圧力補償弁7のアーム圧力補償圧
小さく、このアーム圧力補償弁7は絞り勝手となるよ
うに制御され、一方、ブーム用圧力補償弁9のブーム圧
力補償圧大きく、このブーム用圧力補償弁9は開き
勝手となるように制御される。したがって、ブームシリ
ンダ5とアームシリンダ4の要求流量の和が油圧ポンプ
2から吐出される流量よりも大きくなるサチュレーショ
ン状態になったときには、ブームシリンダ5側に比較的
多くの流量を供給でき、ブーム52の作動速度を速くす
ることができる。
【0039】また、アーム・ブーム複合操作の動作形態
が例えば「アーム53の力を介して掘削する複合動作形
態」であり、アームシリンダ4の負荷圧が比較的大きい
場合には、図3に示す関数発生器30aの演算における
アーム圧力補償最大値が小さく、関数発生器30dの演
算におけるブーム圧力補償最大値が大きいことから、第
1の演算手段の最小値選択器30eでは関数発生器30
aで演算されたアーム圧力補償最大値が選択され、第2
の演算手段の最小値選択器30fでは関数発生器30c
で演算されたブーム圧力補償圧が選択される。したがっ
て、関数発生器30hで演算されるブーム信号圧は前述
した制御(B)におけるのと同等の信号圧となる一方、
関数発生器30gで演算されるアーム信号圧は前述した
制御(B)における信号圧に比べて値の大きな信号圧と
なる。これに伴い、図1に示す第1の電磁弁32は中立
時全開状態から絞り量が大きくなるように、すなわち開
口面積がより小さくなるように作動し、この第1の電磁
弁32から出力され、アーム用圧力補償弁7の駆動部7
bに与えられる制御圧Fa1の値が、アーム用圧力補償
弁7の駆動部7aに与えられるパイロツトポンプ21の
パイロット圧Ps1の値に比べて十分に小さくなる。こ
れにより、アーム用圧力補償弁7の絞り量がブーム用圧
力補償弁9の絞り量に比べて小さくなる。すなわち、ア
ーム用圧力補償弁7の開口面積がブーム用圧力補償弁9
の開口面積に比べて大きくなる。図5、6に示すよう
に、アーム負荷圧が所定の大きいアーム負荷圧ALとな
ると、アーム用圧力補償弁7のアーム圧力補償圧大き
、このアーム圧力補償弁7は開き勝手となるように
制御され、一方、ブーム用圧力補償弁9のブーム圧力補
償圧小さく、このブーム用圧力補償弁9は絞り勝手
となるように制御される。したがって、ブームシリンダ
5とアームシリンダ4の要求流量の和が油圧ポンプ2か
ら吐出される流量よりも大きくなるサチュレーション状
態になったときには、アームシリンダ4側に比較的多く
の流量を供給でき、アーム53の作動速度を速くするこ
とができる。
【0040】上述したように、この実施例では、アーム
・ブーム複合動作形態が「空中ブーム上げ・アーム引き
複合動作形態」であるときは自動的にブーム側に優先し
て圧油を供給できるとともに、「アーム53の力を介し
て掘削する複合動作形態」であるときは自動的にアーム
側に優先して圧油を供給でき、これによって作業効率を
向上させることができる。
【0041】なお、上記した実施例ではコントローラ3
0に含まれる第1の演算手段が最小値選択器30eを有
し、第2の演算手段が最小値選択器30fを有する構成
にしてあるが、本発明は上記構成に限られない。例えば
図3に示す第1の演算手段を構成する関数発生器30a
に代えて図7の(a)に示す関数発生器30i、すなわ
ちアーム負荷圧の増加にしたがってアーム圧力補償最大
値が増加する関数関係を設定した関数発生器30iを設
け、図3に示す第2の演算手段を構成する関数発生器3
0dに代えて図7の(b)に示す関数発生器30j、す
なわちアーム負荷圧の増加にしたがってブーム圧力補償
最大値が減少する関数関係を設定した関数発生器30j
を設け、さらに関数発生器30iから出力されるアーム
圧力補償最大値と関数発生器30bから出力されるアー
ム圧力補償圧とを加算する図示しない加算器と、関数発
生器30jから出力されるブーム圧力補償最大値と関数
発生器30cから出力されるブーム圧力補償圧とを加算
する図示しない加算器とを設け、これらの加算器から出
力される信号に応じて図1に示す第1の電磁弁32、第
2の電磁弁33を駆動するように構成してもよい。
【0042】このように構成したものでは、アーム負荷
圧検出器60で検出されるアーム負荷圧が小さいときに
は、関数発生器30iで演算されるアーム圧力補償最大
値が小さく、関数発生器30jで演算されるブーム圧力
補償最大値が大きいことから、第1の電磁弁32に与え
られる信号の値が小さく、第2の電磁弁33に与えられ
る信号の値が大きくなる。これに伴って、図1に示す第
1の電磁弁32から出力される制御圧Fa1が大きく、
第2の電磁弁33から出力される制御圧Fa2が小さく
なり、アーム用圧力補償弁7は絞り勝手に、ブーム用圧
力補償弁9は開き勝手に制御され、サチュレーション状
態になったときには、前述した実施例と同様にブームシ
リンダ5側に比較的多くの流量を供給でき、ブーム52
の作動速度を速くすることができる。
【0043】また、アーム負荷圧検出器60で検出され
るアーム負荷圧が大きいときには、関数発生器30iで
演算されるアーム圧力補償最大値が大きく、関数発生器
30jで演算されるブーム圧力補償最大値が小さいこと
から、第1の電磁弁32に与えられる信号の値が大き
く、第2の電磁弁33に与えられる信号の値が小さくな
り、これに伴って、図1に示す第1の電磁弁32から出
力される制御圧Fa1が小さく、第2の電磁弁33から
出力される制御圧Fa2が大きくなり、アーム用圧力補
償弁7は開き勝手に、ブーム用圧力補償弁9は絞り勝手
に制御され、サチュレーション状態になったときには、
これも前述した実施例と同様にアームシリンダ4側に比
較的多くの流量を供給でき、アーム53の作動速度を速
くすることができる。
【0044】したがって、このように構成したものも前
述した実施例と同様に、アーム・ブーム複合動作形態が
「空中ブーム上げ・アーム引き複合動作形態」であると
きは自動的にブーム側に優先して圧油を供給できるとと
もに、「アーム53の力を介して掘削する複合動作形
態」であるときは自動的にアーム側に優先して圧油を供
給でき、これによって作業効率を向上させることができ
る。
【0045】
【発明の効果】本発明は以上の構成にしてあることか
ら、アーム・ブーム複合動作形態の種類に応じて、アー
ムシリンダ、ブームシリンダのどちらかに優先的に圧油
を供給させることができ、これにより該当するアーム・
ブーム複合動作形態による作業の効率を従来に比べて向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実
施例を示す回路図である。
【図2】図1に示す実施例に備えられるコントローラに
おける処理手順を示すフローチャートである。
【図3】図1に示すコントローラにおける処理のうちの
制御Aを説明するブロック図である。
【図4】図1に示すコントローラにおける処理のうちの
制御Bを説明するブロック図である。
【図5】図1に示す実施例に備えられるアーム用方向切
換弁の前後差圧を制御するアーム用圧力補償弁によって
得られる特性を示す図である。
【図6】図1に示す実施例に備えられるブーム用方向切
換弁の前後差圧を制御するブーム用圧力補償弁によって
得られる特性を示す図である。
【図7】本発明の別の実施例を説明する図で、(a)は
コントローラに設けられ、アーム負荷圧とアーム圧力補
償最大値の関数関係を設定する関数発生器を示す図、
(b)はコントローラに設けられ、アーム負荷圧とブー
ム圧力補償最大値の関数関係を設定する関数発生器を示
す図である。
【図8】油圧ショベルにおいておこなわれる動作の一例
を示す側面図である。
【図9】油圧ショベルにおいておこなわれる動作の他の
例を示す側面図である。
【図10】従来の建設機械の油圧駆動装置を示す回路図
である。
【符号の説明】
2 油圧ポンプ 3 走行モータ 4 アームシリンダ 6 アーム用方向切換弁 7 アーム用圧力補償弁 8 ブーム用方向切換弁 9 ブーム用圧力補償弁 20 制御用アクチュエータ 21 パイロットポンプ(制御圧出力手段) 24 電磁切換弁 25 タンク 26 電磁切換弁 27 差圧検出器 30 コントローラ(制御圧出力手段) 30a 関数発生器 30b 関数発生器 30c 関数発生器 30d 関数発生器 30e 最小値選択器 30f 最小値選択器 30g 関数発生器 30h 関数発生器 30i 関数発生器 30j 関数発生器 32 第1の電磁弁(制御圧出力手段) 33 第2の電磁弁(制御圧出力手段) 50 走行体 51 旋回体 52 ブーム 53 アーム 54 バケット 60 アーム負荷圧検出器 A アーム用操作検出器 B ブーム用操作検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E02F 9/22 F15B 11/00 F15B 11/05 F15B 11/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプ
    から吐出される圧油によって駆動するアームシリンダ、
    及びブームシリンダと、上記油圧ポンプから上記アーム
    シリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方
    向切換弁と、上記油圧ポンプから上記ブームシリンダに
    供給される圧油の流れを制御するブーム用方向切換弁
    と、上記アーム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差であ
    る前後差圧を制御するアーム用圧力補償弁と、上記ブー
    ム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差である前後差圧を
    制御するブーム用圧力補償弁とを備えた建設機械の油圧
    駆動装置において、 上記アームシリンダが操作されたことを検出するアーム
    用操作検出器、及び上記ブームシリンダが操作されたこ
    とを検出するブーム用操作検出器と、 上記アームシリンダに与えられる負荷圧を検出するアー
    ム負荷圧検出器と、 上記アーム用操作検出器、及び上記ブーム用操作検出器
    のそれぞれによって、上記アームシリンダとブームシリ
    ンダの双方が操作されるアーム・ブーム複合操作が検出
    されたとき、上記アーム用圧力補償弁の駆動部、上記ブ
    ーム用圧力補償弁の駆動部のそれぞれに、アーム・ブー
    ムを介しておこなわれる複合動作形態の種類に対応させ
    て予め設定される互いに異なる制御圧で、しかも上記ア
    ーム負荷圧検出器で検出される検出信号の値が所定の小
    さいアーム負荷圧に相当する値になると、上記アーム用
    圧力補償弁を絞り勝手となるように制御するとともに、
    上記ブーム用圧力補償弁を開き勝手となるように制御
    し、 上記アーム負荷圧検出器で検出される検出信号の値が所
    定の大きいアーム負荷圧に相当する値になると、上記ア
    ーム用圧力補償弁を開き勝手となるように制御するとと
    もに、上記ブーム用圧力補償弁を絞り勝手と なるように
    制御する制御圧を供給可能な制御圧出力手段を備えたこ
    とを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
  2. 【請求項2】 制御圧出力手段が、パイロットポンプ
    と、このパイロットポンプのパイロット圧を減圧して上
    記アーム用圧力補償弁の駆動部、上記ブーム用圧力補償
    弁の駆動部のそれぞれに供給可能な第1の電磁弁、第2
    の電磁弁と、論理判断、演算、及び記憶機能を有する制
    御手段とを含むとともに、 上記制御手段が、上記アーム用操作検出器、及び上記ブ
    ーム用操作検出器の双方から操作信号が出力されている
    かどうか判断する判断手段と、 この判断手段で上記アーム用操作検出器、及び上記ブー
    ム用操作検出器の双方から操作信号が出力されていると
    判断されたとき、上記アーム負荷圧検出器で検出される
    検出信号の値と第1のアーム・ブーム複合動作形態に対
    応して予め設定される関数関係とに基づいて上記アーム
    シリンダに優先的に圧油を供給するように上記アーム用
    圧力補償弁を駆動させる制御圧を演算する第1の演算手
    段と、 上記判断手段で上記アーム用操作検出器、及び上記ブー
    ム用操作検出器の双方から操作信号が出力されていると
    判断されたとき、上記アーム負荷圧検出器で検出される
    検出信号の値と上記第1のアーム・ブーム複合動作形態
    と異なる第2のアーム・ブーム複合動作形態に対応して
    予め設定される関数関係とに基づいて上記ブームシリン
    ダに優先的に圧油を供給するように上記ブーム用圧力補
    償弁を駆動させる制御圧を演算可能な第2の演算手段と
    を有することを特徴とする請求項1記載の建設機械の油
    圧駆動装置。
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