JP3155622B2 - 作業機械のフロント部材の速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業機械のフロント部
材の速度制御装置に関するものであつて、特に油圧シヨ
ベルのブーム、アーム、バケツト等のフロント部材の速
度制御装置に有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧シヨベルにおいては、そのフロント
部材であるブーム、アーム、バケツトを油圧シリンダで
駆動する場合、リンク機構を介して回動するように駆動
していたため、油圧シリンダへ送り込む圧油の流量すな
わち油圧シリンダの速度を一定にするよう制御したとし
ても、ブーム角度（本体に対するブームの角度）アーム
角度（ブームに対するアームの角度）、バケツト角度
（アームに対するバケツトの角度）によりこれらのフロ
ント部材の角速度は変化する。すなわち、ブーム、アー
ム、バケツトが回動して回動位置が変われば、その都度
これらの部材の先端部の速度が変化することとなるか
ら、その操作は、オペレータにとつて煩雑なものとな
り、いわゆる操作性の悪いものとなる。

【０００３】このような問題に対処して、従来は、特開
昭５６−１５０２３７号公報に示されているように、駆
動源である可変吐出量ポンプの吐出量をアーム角度等フ
ロント部材の角度に応じて制御することにより、油圧シ
リンダへ送り込む圧油の流量を調節してフロント部材の
角速度が一定となるように制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにフロント部材の角速度の制御をポンプの吐出量の制
御により行う従来の技術にあつては、その角速度の制御
をしている間、各フロント部材の油圧シリンダ等各アク
チユエータの駆動源であるポンプは、そのフロント部材
の回動に応じて絶えず吐出量を変動させることとなるか
ら、フロント部材を同時駆動しているときすなわちアク
チユエータの複合駆動時には、その角速度の制御の影響
がその制御とは関係のないアクチユエータにも及ぶこと
となり、いわゆるアクチユエータの独立性が妨げられる
こととなる。

【０００５】本発明は、このような従来の技術にみられ
る問題を解消し、複合駆動時に各アクチユエータの独立
性を確保しつつ、フロント部材の角速度が一定となるよ
うに制御できる作業機械のフロント部材の速度制御装置
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の前記の目的は、
同一油圧ポンプを駆動源として複合駆動されるアクチユ
エータの一つにより回動するように駆動され、アクチユ
エータへ送り込む圧油の流量を一定にしたとき回動位置
により角速度が変動する作業機械のフロント部材につい
てその角速度を一定にするための速度制御装置であつ
て、アクチユエータの作動速度を設定するためオペレー
タにより開度が設定される可変絞り機構と、少なくとも
この可変絞り機構の上流圧及びアクチユエータの負荷圧
による制御力によりその上流圧をその負荷圧の変動に応
じてその変動分だけ変化させ、両者の差圧を一定にする
ように開口量を自己調節して可変絞り機構の絞り前後差
圧を一定に維持する圧力補償手段に、これに働く制御力
を修正して可変絞り機構の絞り前後差圧を調節する絞り
前後差圧調節手段を設けた圧力補償機構と、前記角速度
を一定にするようにその絞り前後差圧調節手段を作動さ
せる角速度制御機構とを備えていることを特徴とする請
求項１に記載のとおりの作業機械のフロント部材の速度
制御装置により達成できる。

【０００７】

【作用】本発明の作業機械のフロント部材の速度制御装
置は、アクチユエータの作動速度を設定するためオペレ
ータにより開度が設定される可変絞り機構と、少なくと
もこの可変絞り機構の上流圧及びアクチユエータの負荷
圧による制御力によりその上流圧をその負荷圧の変動に
応じてその変動分だけ変化させ、両者の差圧を一定にす
るように開口量を自己調節して可変絞り機構の絞り前後
差圧を一定に維持する圧力補償手段に、これに働く制御
力を修正して可変絞り機構の絞り前後差圧を調節する絞
り前後差圧調節手段を設けた圧力補償機構と、フロント
部材の角速度を一定にするようにその絞り前後差圧調節
手段を作動させる角速度制御機構とを備えているので、
絞り前後差圧調節手段を角速度制御機構により制御しな
がら作動させると、その制御に従つて同調節手段が圧力
補償手段に働く制御力を絶えず修正して、可変絞り機構
の上流圧をアクチユエータの負荷圧よりも高い所望の値
に制御し、可変絞り機構の絞り前後差圧を調節する。そ
の結果、フロント部材のアクチユエータに送り込む可変
絞り機構の流量は、一定開度の状態のもとでそのフロン
ト部材の角速度を一定にするように調節され、油圧ポン
プの吐出量を変化させることなく、回動位置により変化
するフロント部材の角速度を一定にするように制御する
ことができる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を添付の各図を用いて以下に
説明する。

【０００９】まず、本発明の第１の実施例を、図２〜図
９も引用しながら図１に基づいて説明すると、図１は、
本発明の作業機械のフロント部材の速度制御装置に関す
る第１の実施例を示す油圧回路図で、作業機械のフロン
ト部材として油圧シヨベルのバケツトを想定したもので
ある。同図には、油圧シヨベルの他のフロント部材であ
るブーム及びアームについてその制御のための油圧回路
は示されていないが、本発明は、前記の目的から明らか
なとおり、フロント部材の複数のアクチユエータを複合
駆動することを前提とするものであるから、そのブーム
及びアームの油圧シリンダは、当然、バケツトの油圧シ
リンダを駆動するポンプで同時駆動できるように油圧回
路が組まれているものとし、この点については後に詳述
する。

【００１０】図１において、１は油圧シヨベル本体に回
動し得るように設けられたブーム、２はこのブーム１を
回動するように駆動するブームシリンダ、３はブーム１
の先端に回動し得るように設けられたアーム、４はこの
アーム３を回動するように駆動するアームシリンダ、５
はアーム３の先端に回動し得るように設けられたバケツ
ト、６はこのバケツト５をリンク７，８を介して回動す
るように駆動するバケツトシリンダである。ブームシリ
ンダ２、アームシリンダ４、バケツトシリンダ６は、い
ずれも、同じ油圧ポンプで駆動される油圧シリンダで、
油圧シヨベルのフロント部材のアクチユエータとなるも
のである。

【００１１】これらのアクチユエータのうちバケツト５
のアクチユエータであるバケツトシリンダ６の油圧回路
を図１により説明すると、９はバケツトシリンダ６の作
動速度を設定するためオペレータにより弁開度が与えら
れその弁開度に比例した流量を流すことができる可変絞
り部を有し油路を切換えることができる方向切換弁、１
０はこの方向切換弁９を作動させてバケツトシリンダ６
を操作するためのオペレータの操作手段である操作レバ
ー、１１はこの方向切換弁９を操作レバー１０の操作に
より作動させるための動力源である定油圧源であり、パ
イロツトポンプのようなものである。方向切換弁９は、
オペレータによる操作レバー１０の操作により定油圧源
１１からの油圧で油路が切換えられたり弁開度が設定さ
れたりして、バケツトシリンダ６を伸縮したりその作動
速度を変えたりすることができる。１２は、この方向切
換弁９の可変絞り部の絞り前後差圧を所望の値に制御す
る機能を有する圧力補償弁で、その下流側の圧力すなわ
ち方向切換弁９の上流圧をバケツトシリンダ６の負荷圧
よりも高い所望の値に制御することができるものであ
り、１３は、その上流圧を制御するため制御力をこの圧
力補償弁１２に付与する電磁比例弁であり、これらの点
については後に詳述する。

【００１２】１４はアンロード弁、１５はバケツトシリ
ンダ６その他油圧シヨベルアクチユエータに油圧を供給
するための可変容量形油圧ポンプ、１６はこの可変容量
形油圧ポンプ１５や前記定油圧源１１の吐出油を還流す
るためのタンクである。図１によれば、可変容量形油圧
ポンプ１５の吐出油は、主管路Ａから圧力補償弁１２及
び方向切換弁９を設けた支管路Ｂを通じてバケツトシリ
ンダ６だけに供給されるかのように図示されているが、
その吐出油は、実際は主管路Ａから図示していない他の
各支管路を通じてブームシリンダ２、アームシリンダ４
等油圧シヨベルの他の各アクチユエータにも供給されて
おり、油圧シヨベルの各アクチユエータは、専ら可変容
量形油圧ポンプ１５により駆動されるようになつてい
る。その場合に、可変容量形油圧ポンプ１５の吐出油が
主管路Ａから各支管路を通じて各アクチユエータに適切
に配分されるように前記方向切換弁９と圧力補償弁１２
とからなるような適宜の流量制御装置が支管路Ｂ以外の
支管路にも当然設けられることとなるが、これらの点に
関する油圧回路は、図面の錯綜を避けるため図示してい
ない。

【００１３】１７は可変容量形油圧ポンプ１５の吐出圧
を検出する吐出圧検出器、１８は可変容量形油圧ポンプ
１５の押しのけ容積可変機構１５Ａの傾転角を検出する
変位検出器、１９は可変容量形油圧ポンプ１５の吐出圧
とバケツトシリンダ６の負荷圧との差圧を検出する差圧
検出器で、これらの検出器１７，１８，１９の検出信号
は後述するコントロールユニツト２３に入力される。

【００１４】２０，２１はコントロールユニツト２３か
らのポンプ制御信号により開かれる電磁弁、２２はサー
ボピストン２２Ａの左右の移動により可変容量形油圧ポ
ンプ１５の押しのけ容積可変機構１５Ａの傾転角を変化
させるレギユレータである。電磁弁２０にポンプ制御信
号が入力されると、電磁弁２０は、同信号が入力されて
いる間だけ開かれてレギユレータ２２の右側の油室を作
動油タンク１６に連通させ、その結果、サーボピストン
２２Ａは、その間右方向に移動して押しのけ容積可変機
構１５Ａを所望の傾転角に変位させ、可変容量形油圧ポ
ンプ１５の吐出量を増加させる。また、電磁弁２１にポ
ンプ制御信号が入力されると、電磁弁２１は、同信号が
入力されている間だけ開かれて定油圧源１１をレギユレ
ータ２２の右側の油室にも連通させ、その結果、サーボ
ピストン２２Ａは、左右の受圧面積の差によりその間左
方向に移動して押しのけ容積可変機構１５Ａを所望の傾
転角に変位させ、可変容量形油圧ポンプ１５の吐出量を
減少させる。２４はバケツトシリンダ６のシリンダスト
ロークに関する検出信号をコントロールユニツト２３に
入力するシリンダストローク計である。

【００１５】コントロールユニツト２３は、第１に、可
変容量形油圧ポンプ１５の吐出圧がバケツトシリンダ６
の負荷圧よりも十分に高くなるように同ポンプ１５の吐
出量を制御する働きをする。すなわち、差圧検出器１９
から入力された可変容量形油圧ポンプ１５の吐出圧とバ
ケツトシリンダ６の負荷圧との差圧に関する検出信号を
もとに、同差圧が予め定められた規定値よりも低いこと
を判別した場合には、電磁弁２０にポンプ制御信号を出
力して可変容量形油圧ポンプ１５の押しのけ容積可変機
構１５Ａを演算により定めた所定の傾転角に変位させ、
同ポンプ１５の吐出量を増加させてその吐出圧をバケツ
トシリンダ６の負荷圧よりも規定値だけ高くなるように
制御する。また、可変容量形油圧ポンプ１５の吐出圧と
バケツトシリンダ６の負荷圧との差圧が予め定められた
規定値よりも高いことを判別した場合には、電磁弁２１
にポンプ制御信号を出力して可変容量形油圧ポンプ１５
の押しのけ容積可変機構１５Ａを演算により定めた所定
の傾転角に変位させ、同ポンプ１５の吐出量を減少させ
てその吐出圧をバケツトシリンダ６の負荷圧より規定値
だけ高くなるように制御する。コントロールユニツト２
３は、このようにして、可変容量形油圧ポンプ１５の吐
出圧を必要な限度でバケツトシリンダ６の負荷圧よりも
十分高くなるように制御しているため、他の各アクチユ
エータに所要の油圧を供給することを可能にする。しか
しながら、コントロールユニツト２３によるこのような
制御は、本発明にとつて不可欠のことではなく、例え
ば、吐出圧検出器１７から入力された可変容量形油圧ポ
ンプ１５の吐出圧に関する検出信号をもとに、同吐出圧
がバケツトシリンダ６の負荷圧とは無関係に常に規定の
高い値を維持するようにコントロールユニツト２３でそ
の可変容量形油圧ポンプ１５を制御する等して各アクチ
ユエータに所要の油圧を供給できるようにしてもよく、
要は、各アクチユエータに、複合駆動し得るに足るだけ
の十分な油圧が供給できるようになつていればよい。

【００１６】コントロールユニツト２３は、このよう
な、アクチユエータを複合駆動する上で設計上当然に必
要なことを果たすほか、電磁比例弁１３を通じて圧力補
償弁１２を制御し、これによりバケツト５の角速度を一
定にするように制御するという本発明にとつて重要な働
きをする。

【００１７】そこで、まず、この圧力補償弁１２につい
て詳述すると、圧力補償弁１２の左側には、バケツトシ
リンダ６の負荷圧を導く信号管路ａ及び定油圧源１１の
油圧を導く信号管路ｃが接続されていて、その弁開口を
開くような制御力すなわち開方向の制御力が付与され
る。一方、その右側には、方向切換弁９の上流圧を導く
信号管路ｂが接続されていて、その弁開口を閉じるよう
な制御力すなわち閉方向の制御力が付与されるととも
に、定油圧源１１の油圧を電磁比例弁１３の作動により
所望の値に減圧して導く信号管路ｄが接続されていて、
その作動により閉方向の制御力が付与され得るようにな
つている。

【００１８】その圧力補償弁１２の作用について説明す
ると、電磁比例弁１３を作動しないでバケツトシリンダ
６を駆動した状態においては、バケツトシリンダ６の負
荷圧及び定油圧源１１の油圧がそれぞれ信号管路ａ及び
信号管路ｃを通じて圧力補償弁１２の左側に導かれて開
方向の制御力を付与し、一方、方向切換弁９の上流圧が
信号管路ｂを通じて圧力補償弁１２の右側に導かれて閉
方向の制御力を付与する。そして、バケツトシリンダ６
の負荷圧よりも十分に高い可変容量形油圧ポンプ１５の
吐出圧が圧力補償弁１２を通じて方向切換弁９の上流側
に供給されてその上流圧が高まると、それに応じて閉方
向の制御力が強まつて圧力補償弁１２の開口を縮少さ
せ、その開口を閉じようとする寸前には、方向切換弁９
の上流圧すなわち方向切換弁９の可変絞り部の前方圧
は、バケツトシリンダ６の負荷圧と定油圧源１１の油圧
の和にほぼ等しくなつている。その結果、その可変絞り
部の絞り前後差圧は、この方向切換弁９の可変絞り部の
前方圧からその可変絞り部の後方圧となるバケツトシリ
ンダ６の負荷圧を差し引いた値すなわち定油圧源１１の
油圧に相当する値となる。このような状態において、も
し、バケツトシリンダ６の負荷圧が高まるか、又は方向
切換弁９の上流圧が低下すると、圧力補償弁１２は、開
方向の制御力が相対的に強まつて開口を拡大し、方向切
換弁９の上流圧を高めるように開口量を自己調節する。
また、その負荷圧又は上流圧が再び元の状態に戻ろうと
すると、閉方向の制御力が相対的に強まつて開口を縮少
し、方向切換弁９の上流圧を低下させるように開口量を
自己調節する。このように、圧力補償弁１２では、信号
管路ａを通じて付与されるバケツトシリンダ６の負荷圧
による開方向の制御力と信号管路ｂを通じて付与される
方向切換弁９の上流圧による閉方向の制御力とが協働し
てその上流圧をバケツトシリンダ６の負荷圧の変動に応
じてその変動分だけ変化させ、両者の圧力差を一定にす
るように自己調節しており、第３の制御力である信号管
路ｃからの定油圧源１１による制御力がその圧力差を所
定の値に設定する役割をしている。かくて、方向切換弁
９の上流圧は、圧力補償弁１２におけるこのような圧力
補償手段の圧力調整機能によりバケツトシリンダ６の負
荷よりも定油圧源１１の油圧相当分だけ高い圧力に常に
維持される。したがつて、方向切換弁９の可変絞り部の
絞り前後差圧は、圧力補償弁１２における圧力補償手段
によりバケツトシリンダ６の負荷圧に関係なく常に一定
となるように圧力補償が行われることとなる。その結
果、方向切換弁９の可変絞り部は、バケツトシリンダの
負荷に影響されることなく、その開度に応じて同シリン
ダ６に供給される圧油の流量を一定にするように調整
し、同シリンダの作動速度は一定に保持される。

【００１９】しかるに、このように、バケツトシリンダ
６の作動速度が一定に保持される場合には、バケツト角
度に応じてバケツト角速度が絶えず変動することとなり
「従来の技術」の項で述べたような問題が生じることに
なる。

【００２０】そこで、本発明の第１の実施例において
は、このような圧力補償手段に働く制御力を修正して方
向切換弁９の可変絞り部の絞り前後差圧を調節する手段
として、定油圧源１１の油圧を電磁比例弁１３の作動に
より所望の値に減圧して導く信号管路ｄを設け、方向切
換弁９の上流圧をその電磁比例弁１３の作動により修正
して方向切換弁９の絞り前後差圧を任意に調節できるよ
うにした。その結果、方向切換弁９が所定開度でバケツ
トシリンダ６へ送り込む圧油の流量は、この電磁比例弁
１３の作動を制御することにより任意に調節できるよう
になり、バケツトシリンダ６の速度も適宜修正できるこ
ととなるから、バケツト５の角速度は、電磁比例弁１３
の作動を適切に制御しさえすれば一定に保持することが
可能となる。

【００２１】本発明の第１の実施例におけるコントロー
ルユニツト２３の主要な働きは、このように、バケツト
５の角速度を一定に保持するように電磁比例弁１３の作
動を制御する点にあり、その制御の基本的な手法を次に
述べる。

【００２２】まず、バケツト５の角速度を一定に保持す
るようにするためには、図２に示されているようなバケ
ツト角度ごとに異なる値の角速度を同じ値に修正できる
ように、バケツト角度ごとにそれに適う修正比率を求め
てその修正比率をバケツト角度に乗ずるようにしてやれ
ばよい。そのためには、バケツト５の実動作時のバケツ
ト角度を検知する必要があるが、バケツト角度は、シリ
ンダストロークに対して図３に示すような関係にあり、
シリンダストロークの値により一義的に定まるので、シ
リンダストローク計２４により検知することができ、こ
れを図３のようなデータを用いて角速度に換算するよう
にすれば、その現実の値を求めることができる。一方、
前記の修正比率は、図４に示すような傾向となり、同図
では、これをゲイン１として表わしている。同図にいう
ゲイン１とは、図２に示されている各バケツト角度に対
応する各バケツト角速度に対してこれを掛け合わせた場
合の積がすべて一定になるように設定された倍率のこと
である。この図４は、端的にいうと、バケツト角度が大
きいときや小さいときには、バケツト速度を一定にする
上でバケツトシリンダ６への圧油の流入流量を同図に示
されているような比率で減少させる必要のあることを表
わしている。そうすると、バケツト角速度を一定に保持
するようにするためには、バケツトシリンダ６への圧油
の流入流量を、電磁比例弁１３の作動を制御することに
より図４におけるような修正比率でバケツト角度ごとに
修正するようにすればよいことになる。

【００２３】ところで、電磁比例弁１３の作動の制御
は、コントロールユニツト２３からこの電磁比例弁１３
へ制御信号を出力することにより行われるが、その電磁
比例弁１３への出力とバケツトシリンダ６への圧油の流
量との関係は、図５に示すような傾向にあり、その出力
大でその流量小の関係にある。そうすると、バケツト角
度を一定に保持するように、電磁比例弁１３の作動を制
御するためには、図６に示すような関係において、コン
トロールユニツト２３からの制御信号を電磁比例弁１３
へ出力してやればよく、その電磁比例弁１３への出力
は、図４と対照すれば明らかなようにゲイン１の逆数で
ある。なお、参考のため、図７には、電磁比例弁への出
力と圧力補償弁への制御圧力との関係を示す。

【００２４】次に、このような手法を用いてコントロー
ルユニツト２３により電磁比例弁１３の作動を制御する
方法を図８及び図９に基づいて説明する。図８はコント
ロールユニツトのシステムを示す図、図９はコントロー
ルユニツトのフローチヤートを示す図である。

【００２５】コントロールユニツトは、図８に示すよう
に、入力部と演算部とデータ部と出力部とから構成され
ており、図３に示されているようなシリンダストローク
に対応するバケツト角度のデータや図６に示されている
ようなバケツト角度に対応する電磁比例弁への出力のデ
ータは、データ部にあらかじめ記憶させてある。このよ
うなコントロールユニツトで行う作業の手順を図９に従
つて説明すると、まずのようにシリンダストローク計
２４でバケツトシリンダ６のストロークに関する信号を
検出し、その検出信号は、コントロールユニツト２３の
入力部で入力信号に変換されて演算部に入力される。演
算部では、データ部にあらかじめ記憶させてある図３に
おけるようなシリンダストロークに対応するバケツト角
度のデータに基づいて、のように前記ストロークに関
する入力信号よりバケツト角度を演算し、次いで、デー
タ部にあらかじめ記憶させてある図６におけるようなバ
ケツト角度に対応する電磁比例弁への出力のデータに基
づいて、のようにその演算したバケツト角度より電磁
比例弁への出力を演算して決定する。そして、その演算
結果を出力部で出力信号に変換し、その出力信号を電磁
比例弁１３へ制御信号として出力することとなる。かく
て、電磁比例弁１３は、このようなコントロールユニツ
ト２３の働きによりバケツト５の角速度を一定に保持す
るようにその作動を制御されることとなる。

【００２６】以上述べた第１の実施例では、信号管路ｄ
を通じて圧力補償弁１２に導かれる制御圧力の調節を、
電磁比例弁１３を用いてコントロールユニツト２３によ
り電気的に行つているが、これを機械的に行う例を、本
発明の第２の実施例として図１０により説明する。図１
０は、本発明の第２の実施例に関する要部の拡大図であ
り、図１中の電磁比例弁１３、コントロールユニツト２
３等の制御部に対応する部分だけを拡大して示したもの
である。したがつて、図１０に示されている部分以外
は、第２の実施例は、第１の実施例と差異はなく、図１
の油圧回路がそのまま適用される。

【００２７】図１０において、６はバケツトシリンダ、
１１は定油圧源、１２は圧力補償弁、１６は作動油タン
クで、これらのものは、図１で説明したのと同様のもの
である。１０１はバケツトシリンダ６上に滑動自在に載
置され端部を同シリンダ６のピストン棒に固定したカム
部材、１０２は信号管路ｄを通じて圧力補償弁１２に導
かれる定油圧源１１の油圧を減圧するためのリリーフ
弁、１０３はカム部材１０１のカム面との接触部にロー
ラを設けそのカム面に倣つて上下に変位する従動部材で
あるカムローラ部材、１０４はリリーフ弁１０２とカム
ローラ部材１０３との間にこれをカム面に押圧するよう
に設けられ、圧縮することでリリーフ弁１０２のリリー
フ圧を決定する作用をするリリーフ圧設定ばねである。

【００２８】第２の実施例は、このような構成を備えて
いるから、バケツトシリンダ６が駆動されると、そのシ
リンダストロークに応じてカム部材１０１も同シリンダ
６上を滑動するように移動し、カムローラ部材１０３
は、そのカム面に倣つて上下に変位してリリーフ圧設定
ばね１０４を圧縮し、ばね力によりリリーフ弁１０２の
リリーフ圧を決定することとなる。すなわち、第２の実
施例では、信号管路ｄを通じて圧力補償弁１２に導かれ
る定油圧源１１の油圧は、シリンダストロークに応じて
カム部材１０１のカム面により設定され、第１の実施例
と同様、圧力補償弁への制御圧力をバケツト角度に応じ
て調節できることとなるから、バケツトシリンダ６への
流入流量を図４におけるような修正比率でバケツト角度
ごとに修正できるように、そのカム面を適切な断面形状
に形成すれば、第１の実施例と同様の制御が行えること
となる。

【００２９】以上述べた第２の実施例では、リリーフ圧
設定ばね１０４のばね力をカム部材１０１のカム面の断
面形状により制御しているが、このばね力の制御を別の
手段で行う例を、本発明の第３の実施例として図１１に
より説明する。図１１は、本発明の第３の実施例に関す
る要部の拡大図であり、図１中のバケツトのリンク付近
の部分に対応する部分を拡大して示したものである。

【００３０】図１１において、３はアーム、５はバケツ
ト、６はバケツトシリンダ、７，８はリンクで、これら
のものは図１で説明したのと同様のものである。２０１
は、バケツト角に応じてリリーフ弁１０２のリリーフ圧
設定ばね１０４のばね力を設定して同弁１０２のリリー
フ圧を決定するばね圧設定装置で、バケツト５の取付部
５ａに設けられバケツト５の回動に従つて先端が変位す
ることによりバケツト５とアーム３との相対位置を検出
することのできる作動杆２０１ａと、この作動杆２０１
ａの変位により、その変位に応じて、リリーフ圧設定ば
ね１０４のばね力を設定するための制御力を発生させる
ことのできる内部機構とからなつている。

【００３１】ばね圧設定装置２０１は、このような構成
を備えていることから、バケツト５が駆動されて回動す
ると、その回動に従つて作動杆２０１ａの先端が変位し
てバケツト５とアーム３との相対位置すなわちバケツト
角を検出し、図示を省略している前記の内部機構によ
り、リリーフ圧設定ばね１０４のばね力を設定するため
の制御力を発生させ、これを同ばね１０４に伝える。し
たがつて、第３の実施例では、バケツト５の角速度を一
定に保持するように、その制御力をバケツト角に応じて
適切な値にすれば、第２の実施例と同様の制御が行え
る。

【００３２】以上述べた第１の実施例、第２の実施例及
び第３の実施例の各装置は、具体的構成に異なるところ
があるとしても、いずれも、アクチユエータの作動速度
を設定するためオペレータにより開度が設定される可変
絞り機構を内蔵した方向切換弁９と、その可変絞り機構
の絞り前後差圧を調節する圧力補償弁１２を備えてお
り、その圧力補償弁１２は、信号管路ｂ及び信号管路ａ
を通じてそれぞれ導かれた方向切換弁９の上流圧及びバ
ケツトシリンダ６の負荷圧による制御力によりその上流
圧を負荷圧の変動に応じてその変動分だけ変化させ、両
者の差圧を一定にするように開口量を自己調節して前記
可変絞り機構の絞り前後差圧を一定に維持する圧力補償
手段に、定油圧源１１の油圧を電磁比例弁１３やリリー
フ弁１０２で所望の値に減圧して導くことのできる信号
管路ｄのような、その圧力補償手段に働く制御力を修正
して前記可変絞り機構の絞り前後差圧を調節する絞り前
後差圧調節手段を設けたものであるので、絞り前後差圧
調節手段の作動に際し、バケツトシリンダ６の負荷圧の
変化等油圧回路の負荷圧の変動によりバケツトシリンダ
６へ送り込まれる圧油の流量が変化してその作動速度が
変動するようなことはない。そして、このような圧力補
償弁１２における絞り前後差圧調節手段を、各実施例に
示したコントロールユニツト２３、カム機構１０１，１
０３、ばね圧設定装置２０１のような角速度制御機構で
制御しながら作動させるようにしているので、回動位置
により変化するバケツト５の角速度を、従来の技術のよ
うに油圧ポンプの吐出量を変化させるようなことはしな
いでも、一定に制御することができ、ブーム１やアーム
３をバケツト５と複合駆動しているとき、バケツト５の
角速度の制御に起因してブーム１やアーム３のアクチユ
エータの独立性が妨げられるというような従来技術にみ
られる問題は生じないこととなる。

【００３３】以上述べた本発明の実施例中、特に第１の
実施例は、角速度制御機構として前述のようなコントロ
ールユニツトを用いていて、そのデータ部に記憶させる
図３や図６で示したようなデータすなわちソフトウエア
を変えるだけで各種作業機械のフロント部材の速度制御
装置に適応できるものとなるので、互換性のある凡用的
な速度制御装置を提供できるものである。

【００３４】なお、上述した可変絞り機構とその絞り前
後差圧を一定に維持する圧力補償手段とは、必ずしも独
立別個の構造のものである必要はなく、一体不可分のバ
ルブユニツトをなすものであつてもよい。また、これら
のものは、その機能からみて、上述のフロント部材の角
速度の制御を行うか否かに関係なく、必要に応じて各フ
ロント部材のアクチユエータの油圧回路の支管路にも設
けることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の作業機械のフロント部材の速度制御装置は、アクチユ
エータの作動速度を設定するためのオペレータにより開
度が設定される可変絞り機構と、少なくともこの可変絞
り機構の上流圧及びアクチユエータの負荷圧による制御
力によりその上流圧をその負荷圧の変動に応じてその変
動分だけ変化させ、両者の差圧を一定にするように開口
量を自己調節して可変絞り機構の絞り前後差圧を一定に
維持する圧力補償手段に、これに働く制御力を修正して
可変絞り機構の絞り前後差圧を調節する絞り前後差圧調
節手段を設けた圧力補償機構と、フロント部材の角速度
を一定にするようにその絞り前後差圧調節手段を作動さ
せる角速度制御機構とを備えているので、回動位置によ
り変化するフロント部材の角速度を、従来技術のように
油圧ポンプの吐出量を変化させるようなことはしないで
も、一定に制御することができ、これにより、複合駆動
時にアクチユエータの独立性が妨げられるという従来の
技術にみられる問題は解消する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作業機械のフロント部材の速度制御装
置に関する第１の実施例を示す油圧回路図である。

【図２】バケツトシリンダの作動速度が一定の場合にお
けるバケツト角度とバケツトの角速度との関係をグラフ
に表わした図である。

【図３】バケツトシリンダのストロークとバケツト角度
との関係をグラフに表わした図である。

【図４】バケツト角度とゲイン１との関係をグラフに表
わした図である。

【図５】電磁比例弁への出力とバケツトシリンダへ送り
込まれる流量との関係をグラフに表わした図である。

【図６】バケツト角速度を一定にするためのバケツト角
度と電磁比例弁への出力との関係をグラフに表わした図
である。

【図７】電磁比例弁の出力と圧力補償弁への制御圧力と
の関係をグラフに表わした図である。

【図８】コントロールユニツトのシステムを示す図であ
る。

【図９】コントロールユニツトのフローチヤートを示す
図である。

【図１０】本発明の第２の実施例に関する要部の拡大図
である。

【図１１】本発明の第３の実施例に関する要部の拡大図
である。

【符号の説明】

２ ブームシリンダ ４ アームシリンダ ５ バケツト ６ バケツトシリンダ ９ 方向切換弁 １０ 操作レバー １１ 定油圧源 １２ 圧力補償弁 １３ 電磁比例弁 １５ 可変容量形油圧ポンプ ２３ コントロールユニツト ２４ シリンダストローク計 １０１ カム部材 １０２ リリーフ弁 １０３ カムローラ部材 １０４ リリーフ圧設定ばね ２０１ ばね圧設定装置 ａ，ｂ，ｃ，ｄ 信号管路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一油圧ポンプを駆動源として複合駆動
   されるアクチユエータの一つにより回動するように駆動
   され、アクチユエータへ送り込む圧油の流量を一定にし
   たとき回動位置により角速度が変動する作業機械のフロ
   ント部材についてその角速度を一定にするための速度制
   御装置であつて、アクチユエータの作動速度を設定する
   ためオペレータにより開度が設定される可変絞り機構
   と、少なくともこの可変絞り機構の上流圧及びアクチユ
   エータの負荷圧による制御力によりその上流圧をその負
   荷圧の変動に応じてその変動分だけ変化させ、両者の差
   圧を一定にするように開口量を自己調節して可変絞り機
   構の絞り前後差圧を一定に維持する圧力補償手段に、こ
   れに働く制御力を修正して可変絞り機構の絞り前後差圧
   を調節する絞り前後差圧調節手段を設けた圧力補償機構
   と、前記角速度を一定にするようにその絞り前後差圧調
   節手段を作動させる角速度制御機構とを備えていること
   を特徴とする作業機械のフロント部材の速度制御装置。
2. 【請求項２】 絞り前後差圧調節手段を作動させる角速
   度制御機構が、フロント部材の回動位置に関する信号と
   フロント部材の角速度を一定に保持するためのフロント
   部材の回動位置に対応する絞り前後差圧調節手段への出
   力に関するデータとに基づいて同調節手段への出力を演
   算してこれに制御信号を出力するコントロールユニツト
   であることを特徴とする請求項１の作業機械のフロント
   部材の速度制御装置。
3. 【請求項３】 絞り前後差圧調節手段を作動させる角速
   度制御機構が、アクチユエータの作動に応じて移動する
   カム部材と、このカム部材の移動によりカム面に倣つて
   変位し絞り前後差圧調節手段を作動させる従動部材とか
   らなり、そのカム面がフロント部材の角速度を一定に保
   持するような断面形状に形成されていることを特徴とす
   る請求項１の作業機械のフロント部材の速度制御装置。
4. 【請求項４】 絞り前後差圧調節手段を作動させる角速
   度制御機構が、フロント部材の回動に従つて変位するこ
   とによりフロント部材とこれを設けた隣接部材との相対
   位置を検出する手段と、その変位に応じて、絞り前後差
   圧調節手段を作動させるための制御力を発生させること
   のできる機構とからなり、その制御力がフロント部材の
   角速度を一定に保持するように、前記の相対位置に応じ
   て設定されていることを特徴とする請求項１の作業機械
   のフロント部材の速度制御装置。