JP3179786B2 - 油圧ポンプ制御装置 - Google Patents

油圧ポンプ制御装置

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JP3179786B2
JP3179786B2 JP51161195A JP51161195A JP3179786B2 JP 3179786 B2 JP3179786 B2 JP 3179786B2 JP 51161195 A JP51161195 A JP 51161195A JP 51161195 A JP51161195 A JP 51161195A JP 3179786 B2 JP3179786 B2 JP 3179786B2
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東一 平田
玄六 杉山
洋 渡邊
滋博 吉永
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    • F15B11/16Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機の油圧駆動装
置に備えられる油圧ポンプ制御装置に係わり、特に複数
の油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプの流量制御
を行なう油圧ポンプ制御装置に関する。
背景技術 油圧ショベル等の油圧作業機は複数の油圧アクチュエ
ータ、油圧ポンプ等を含む油圧駆動装置を搭載し、油圧
ポンプにより複数の油圧アクチュエータを駆動して所要
の作業を行なう。このような油圧駆動装置としては、可
変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプにより駆動さ
れる複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュ
エータの駆動を制御するセンターバイパス型の複数の流
量制御弁と、これら流量制御弁のセンターバイパスが直
列に接続されるセンターバイパス路とを有するものが一
般に用いられている。また、このような油圧駆動装置に
は、特公平1−25921号公報に記載のように、センター
バイパス路の下流側に設置され、センターバイパス路に
ネガティブコントロール圧を発生させる流れ抵抗手段、
例えば固定絞りと、センターバイパス路に発生するネガ
ティブコントロール圧を検出する圧力センサと、この圧
力センサの検出値に基づき予め定められた特性に従って
油圧ポンプの目標押しのけ容積(斜板の傾転量)を算出
しそれに応じた電気信号を出力するコントローラと、そ
の電気信号により駆動され油圧ポンプの押しのけ容積を
制御するレギュレータとを備えた油圧ポンプ制御装置が
備えられている。
各流量制御弁のセンターバイパスは流量制御弁が中立
位置にあるときには全開し、中立位置から操作されるに
したがって絞られて行く。全ての流量制御弁が中立位置
にあるとき、すなわち、いずれの油圧アクチュエータも
駆動されていないときは、油圧ポンプからの吐出流量の
全量がセンターバイパス路を流れ、圧力センサで検出さ
れるネガティブコントロール圧は最大となり、コントロ
ーラでは予め定められた特性に従って最小の目標押しの
け容積が算出され、油圧ポンプは押しのけ容積(吐出流
量)が最小となるよう制御される。そして例えば1つの
油圧アクチュエータを駆動しようとして対応する流量制
御弁を操作すると、センターバイパスが絞られてセンタ
ーバイパス路を流れる流量は減少し、圧力センサで検出
されるネガティブコントロール圧も減少して行く。この
ため、コントローラで算出される目標押しのけ容積は予
め定められた特性に従って増加し、油圧ポンプは押しの
け容積を増加させ、油圧ポンプからは油圧アクチュエー
タを駆動させるのに十分な流量の圧油が吐出される。
発明の開示 上記従来の油圧ポンプ制御装置では、駆動対象となる
油圧アクチュエータの如何に関わらず、油圧ポンプの押
しのけ容積は、各油圧アクチュエータの操作量に基づい
て発生するネガティブコントロール圧に対してコントロ
ーラで予め定められた特性により一義的に決定される。
ところが、油圧アクチュエータの好ましい駆動速度はそ
れぞれの油圧アクチュエータによって異なり、かつ通常
操作において、操作レバーはフル操作されることが多い
という実状がある。
上記好ましい駆動速度として、例えば油圧ショベルの
例でみると、ブームシリンダは作業効率上最大駆動速度
が大きい方が望ましい。また、旋回モータは慣性が大で
あって正確な位置に停止させるのが困難であるので、最
大駆動速度は小さい方が望ましい。さらに、バケットシ
リンダは、サイズが小さく駆動時にストロークエンドに
衝突することが多いので、衝撃、耐久性悪化、無駄なリ
リーフ等を避けるため、最大駆動速度は小さい方が望ま
しい。また、アームシリンダはサイズはブームシリンダ
に比較して小さく、バ ケットシリンダと同様の問題を
有するが、作業中の動作がブームシリンダの動作と密接
に関連することが多いので、ブームシリンダと同様の最
大駆動速度を有することが望ましい。
ところで、作業を効率的に行なうため、コントローラ
での特性は、例えばブームシリンダを満足すべき速度で
駆動することができるように選定されるのが通常であ
る。したがって、旋回操作レバーやバケット操作レバー
をフル操作すると旋回モータやバケットシリンダは過速
度となり、旋回モータについては、正確な位置での停止
が困難となり、旋回モータ自体や減速ギヤ類の耐久性が
低下し、かつ、騒音が大きくなるという不都合を生じ、
また、バケットシリンダについては、ストロークエンド
に衝突することにより衝撃や無駄なリリーフが生じ、耐
久性が悪化するという不都合を生じる。
このような問題は、上記油圧ショベルにおいて生じる
だけでなく、複数の油圧アクチュエータを備えた油圧シ
ョベル以外の各種油圧作業機においても生じる問題であ
る。
本発明の目的は、上記来技術における課題を解決し、
油圧アクチュエータの不都合な速度増加を抑えることが
できる油圧ポンプ制御装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、可変容量型の
油圧ポンプと、この油圧ポンプにより駆動される複数の
油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータの駆
動を制御するセンターバイパス型の複数の流量制御弁
と、これら流量制御弁のセンターバイパスが直列に接続
されるセンターバイパス路とを有する油圧駆動装置に備
えられ、前記センターバイパス路の下流側に設置された
流れ抵抗手段により生成されるネガティブコントロール
圧を用いて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御する油
圧ポンプ制御装置において、前記センターバイパス路に
発生するネガティプコントロール圧を検出する圧力検出
手段と、前記圧力検出手段の検出値に基づき予め定めら
れた第1の特性に従って前記油圧ポンプの第1の目標押
しのけ容積を算出する第1の目標押しのけ容積演算手段
と、前記複数の油圧アクチュエータのうちの少なくとも
1つの油圧アクチュエータに係わる操作量を検出する第
1の操作量検出手段と、前記圧力検出手段の検出値に基
づき前記第1の目標押しのけ容積演算手段で演算される
第1の目標押しのけ容積の最大値を前記第1の操作量検
出手段の検出値に応じて制限し、出力用の目標押しのけ
容積を得る最大目標押しのけ容積制限手段と、前記出力
用の目標押しのけ容積に応じて前記油圧ポンプの押しの
け容積を制御するレギュレータとを備え、前記最大目標
押しのけ容積制限手段は、前記第1の操作量検出手段の
検出値に基づき予め定められた前記第1の特性とは異な
る第2の特性に従って前記油圧ポンプの第2の目標押し
のけ容積を算出する第2の目標押しのけ容積演算手段
と、前記第1及び第2の目標押しのけ容積のうちの小さ
い方を選択し前記出力用の目標押しのけ容積とする小値
選択手段とを有するものとする。
以上の油圧ポンプ制御装置において、1つ又は複数の
油圧アクチュエータを駆動するための対応する操作手段
が操作されると、ネガティブコントロール圧を検出する
圧力検出手段の検出値が変化し、第1の目標押しのけ容
積演算手段では予め定められた第1の特性に従って当該
検出値に対応する第1の目標押しのけ容積が算出され
る。一方、このとき、第1の操作量検出手段では上記少
なくとも1つの油圧アクチュエータに係わる操作量が検
出され、最大目標押しのけ容積制限手段では第1の目標
押しのけ容積演算手段で演算される第1の目標押しのけ
容積の最大値を第1の操作量検出手段の検出値に応じて
制限し、出力用の目標押しのけ容積を得る。この場合、
上記駆動しようとする油圧アクチュエータが上記少なく
とも1つの油圧アクチュエータであるときは、第1の操
作量検出手段の検出値は操作量に応じた値となり、最大
目標押しのけ容積制限手段で制限される第1の目標押し
のけ容積の最大値はその検出値に応じた大きな値とな
る。例えば、操作レバーをフル操作すると、第1の操作
量検出手段の検出値は最大となり、最大目標押しのけ容
積制限手段で制限される第1の目標押しのけ容積の最大
値は最も大きくなる。このため、油圧ポンプの押しのけ
容積は最大押しのけ容積が最も大きくなるよう制御さ
れ、上記少なくとも1つの油圧アクチュエータの最大駆
動速度を大きくすることができる。
一方、上記駆動しようとする油圧アクチュエータが上
記少なくとも1つの油圧アクチュエータ以外の油圧アク
チュエータであるときは、第1の操作量検出手段で検出
される操作量は0であり、最大目標押しのけ容積制限手
段では第1の目標押しのけ容積の最大値が最も小さくな
るように制限され、この最大値の小さい第1の目標押し
のけ容積を出力用の目標押しのけ容積として油圧ポンプ
は制御される。このため、上記少なくとも1つの油圧ア
クチュエータ以外の油圧アクチュエータの不都合な速度
増加を押さえることができる。
上記油圧ポンプ制御装置において、好ましくは、前記
第1の特性は前記圧力検出手段の検出値の増加に従って
所定の最大値から所定の最小値まで前記第1の目標押し
のけ容積が減少する特性であり、前記第2の特性は、前
記第1の操作量検出手段の検出値の増加に従って所定の
最小値から所定の最大値まで前記第2の目標押しのけ容
積が増加する特性であり、前記第2の特性の所定の最小
値が前記第1の特性の所定の最大値より小さい。この場
合、前記第2の特性の所定の最大値は前記第1の特性の
所定の最大値と等しい値であることが望ましい。
また、上記油圧ポンプ制御装置において、好ましく
は、前記複数の油圧アクチュエータの他の油圧アクチュ
エータに係わる操作量または前記少なくとも1つの油圧
アクチュエータに係わる前記操作量とは方向の異なる操
作量を検出する第2の操作量検出手段を更に備え、前記
最大目標押しのけ容積制限手段は、更に、前記第2の操
作量検出手段の検出値に基づき予め定められた前記第1
及び第2の特性とは異なる第3の特性に従って前記油圧
ポンプの第3の目標押しのけ容積を算出する第3の目標
押しのけ容積演算手段とを有し、前記小値選択手段は第
1、第2及び第3の目標押しのけ容積のうちの最小値を
選択し前記出力用の目標押しのけ容積を得る。
この場合、好ましくは、前記第3の特性は前記第2の
操作量検出手段の検出値の増加に従って所定の最大値か
ら所定の最小値まで前記第3の目標押しのけ容積が減少
する特性である。
更に、上記油圧ポンプ制御装置において、好ましく
は、前記少なくとも1つのアクチュエータは望ましい最
大駆動速度が比較的大きいアクチュエータである。一例
として、前記望ましい最大駆動速度が比較的大きいアク
チュエータは油圧ショベルのブームを動かすブームシリ
ンダである。また、前記望ましい最大駆動速度が比較的
大きいアクチュエータは油圧ショベルのアームを動かす
アームシリンダであってもよい。
また、上記の目的を達成するために、本発明は、可変
容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプにより駆動され
る特定の油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュ
エータと、これら油圧アクチュエータの駆動を制御する
センターバイパス型の複数の流量制御弁と、これら流量
制御弁のセンターバイパスが直列に接続されるセンター
バイパス路とを有する油圧駆動装置に備えられ、前記セ
ンターバイパス路の下流側に設置された流れ抵抗手段に
より生成されるネガティブコントロール圧を用いて前記
油圧ポンプの押しのけ容積を制御する油圧ポンプ制御装
置において、前記センターバイパス路に発生するネガテ
ィブコントロール圧を検出する圧力検出手段と、前記圧
力検出手段の検出値に基づき予め定められた第1の特性
に従って前記油圧ポンプの第1の目標押しのけ容積を算
出する第1の目標押しのけ容積演算手段と、前記複数の
油圧アクチュエータのうち前記特定の油圧アクチュエー
タを除いた少なくとも1つの油圧アクチュエータに係わ
る操作量を検出する第1の操作量検出手段と、前記第1
の操作量検出手段により検出した操作量が少なくとも前
記油圧アクチュエータが非操作状態にあることを示す値
であるとき、前記圧力検出手段の検出値に基づき前記第
1の目標押しのけ容積演算手段で演算される第1の目標
押しのけ容積の最大値を前記第1の操作量検出手段の検
出値に応じて制限し、出力用の目標押しのけ容積を得る
最大目標押しのけ容積制限手段と、前記出力用の目標押
しのけ容積に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制
御するレギュレータとを備えるものとする。
これにより上述したように、上記少なくとも1つの油
圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータである特定
の油圧アクチュエータの不都合な速度増加を押さえるこ
とができる。
図面の簡単な説明 図1は本発明の第1の実施例に係る油圧駆動装置の油
圧ポンプ制御装置の油圧回路図である。
図2は操作レバー装置の具体的構成を示す図である。
図3は本発明が係わる油圧駆動装置が搭載される油圧
ショベルの側面図である。
図4は図1に示すコントローラの機能を説明するブロ
ック図である。
図5は、図4に示すブロック図における目標傾転量の
最大値を制限する機能を示す説明図である。
図6は本発明の第2の実施例に係る油圧駆動装置の油
圧ポンプ制御装置の油圧回路図である。
図7は図6に示すコントローラの機能を説明するブロ
ック図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図面により説明する。これら
実施例は本発明を油圧ショベルの油圧駆動装置に適用し
たものである。
図1において、本発明の第1の実施例に係わる油圧駆
動装置は、押しのけ容積可変機構(以下、斜板で代表さ
せる)1aを有する可変容量型の油圧ポンプ1と、この油
圧ポンプ1により駆動される複数の油圧アクチュエー
タ、すなわちブームシリンダ6、アームシリンダ7、バ
ケットシリンダ8及び旋回モータ9と、これら油圧アク
チュエータの駆動を制御するセンターバイパス型の複数
の流量制御弁10,11,12,13と、これら流量制御弁のセン
ターバイパスが直列に接続されるセンターバイパス路5
とを有し、センターバイパス路5の上流側は油圧ポンプ
1に接続され、下流側はタンクに接続されている。ま
た、流量制御弁10〜13の各入力ポートはバイパスライン
14を介して油圧ポンプ1に並列に接続されている。
流量制御弁10〜13はそれぞれ油圧パイロット操作弁で
あり、それぞれ図2に示す操作レバー装置62,63から出
力されるパイロット圧A〜Hにより操作される。すなわ
ち、操作レバー装置62はブーム用パイロットバルブ62a,
62b及びバケット用パイロットバルブ62c,62dと、これら
パイロットバルブを選択的に操作する十字状4方向に操
作可能な共通の操作レバー62eとを有し、パイロットバ
ルブ62a,62b及び62c,62dは操作レバー62eの十字状4方
向のそれぞれの方向の操作量に応じて操作され、その操
作量に応じたパイロット圧A,B,C,Dを出力する。操作レ
バー装置63はアーム用パイロットバルブ63a,63b及び旋
回用パイロットバルブ63c,63dと、これらパイロットバ
ルブを選択的に操作する十字状4方向に操作可能な共通
の操作レバー63eとを有し、パイロットバルブ63a,63b及
び63c,63dは操作レバー63eの十字状4方向のそれぞれの
方向の操作量に応じて操作され、その操作量に応じたパ
イロット圧E,F,G,Hを出力する。
上記の油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルは、図
3に示すように、下部走行体100、上部旋回体101及び作
業用フロント機構103を有し、作業用フロント機構103は
ブーム104、アーム105及びバケット106からなり、ブー
ム104はブームシリンダ6により上下に動かされ、アー
ム105はアームシリンダ7により前後に動かされ、バケ
ット106はバケットシリンダ8により上下・前後に動か
され、上記旋回体101は旋回モータ9により旋回され
る。
油圧ショベルにおいては、油圧アクチュエータ6〜9
の好ましい駆動速度は油圧アクチュエータ毎に異なる。
すなわち、ブームシリンダ6は作業効率上最大駆動速度
が大きい方が望ましい。また、旋回モータ9は慣性が大
であって正確な位置に停止させるのが困難であるので、
最大駆動速度は小さい方が望ましい。さらに、バケット
シリンダ8は、サイズが小さく駆動時にストロークエン
ドに衝突することが多いので、衝撃、耐久性悪化、無駄
なリリーフ等を避けるため、最大駆動速度は小さい方が
望ましい。また、アームシリンダ7はサイズはブームシ
リンダ6に比較して小さく、バケットシリンダ8と同様
の問題を有するが、作業中の動作がブームシリンダ6の
動作と密接に関連することが多いので、ブームシリンダ
6と同様の最大駆動速度を有することが望ましい。
以上の油圧駆動装置に本実施例の油圧ポンプ制御装置
が備えられている。本実施例の油圧ポンプ制御装置は、
油圧ポンプ1の斜板1aの傾転量(油圧ポンプ1の押しの
け容積)を制御するレギュレータ26と、センターバイパ
ス路5の下流側に設置され、センターバイパス路5にネ
ガティブコントロール圧を発生させる固定絞り20と、セ
ンターバイパス路5に発生するネガティブコントロール
圧を検出する圧力センサ22と、流量制御弁10はブーム上
げ側に作用するパイロット圧Aを検出する圧力センサ23
と、流量制御弁11のアームクラウド側に作用するパイロ
ット圧Eを検出する圧力センサ23と、圧力センサ21,22,
23の検出値PN,PB,PAを入力して所定の処理を行い、電気
信号(電流)を出力するコントローラ24と、この電気信
号により作動する比例電磁弁25とを備え、比例電磁弁25
から出力された制御圧がレギュレータ26に入力される。
レギュレータ26は、斜板1aを傾転させる油圧シリンダ
2、馬力制御用のサーボ弁3、流量制御用のサーボ弁4
とで構成され、馬力制御用のサーボ弁3の一端には油圧
ポンプ1の吐出圧力が作用し、ポンプ吐出圧力が制限値
を越えないように斜板傾転量を制御し、流量制御用のサ
ーボ弁4の一端には上記の比例電磁弁25から出力された
制御圧が作用し、制御圧に応じたポンプ流量が得られる
よう斜板傾転量を制御する。
図4は図1に示すコントローラ24の機能を示すブロッ
ク図である。コントローラ24は、圧力センサ21で検出さ
れたネガティブコントロール圧の検出値PNに応じた目標
傾転量(目標押しのけ容積)θを算出する関数発生器
151、圧力センサ22で検出されたブーム上げのパイロッ
ト圧Aの検出値PBに応じた目標傾転量θを算出する関
数発生器152、圧力センサ23で検出されたアームクラウ
ドのパイロット圧Eの検出値PAに応じた目標傾転量θ
を算出する関数発生器153、目標傾転量θBの大き
い方を選択し目標傾転量θとして出力する最大値選択
部154、目標傾転量θNの小さい方を選択し目標傾
転量θとして出力する最小値選択部155、目標傾転量θ
に応じた電流値I(指令値)を算出する関数発生器156
を有し、関数発生器156で得られた電流値Iは図示しな
い電源装置に与えられ、当該電源装置は電流値Iに応じ
た電気信号を比例電磁弁25に出力する。
関数発生器151の特性は、所定の最大値θN1および所
定の最小値θN2を有し、検出値PNの所定の範囲内におい
て検出値PNが減少すると、この減少に従って傾転量θ
は最小値θN2から最大値θN1まで増加する特性である。
関数発生器152の特性は、所定の最大値θB1および所
定の最小値θB2を有し、検出値PBの所定の範囲内におい
て検出値PBが増加すると、この増加に従って傾転量θ
は最小値θB2から最大値θB1まで増加する特性である。
ここで、θB1=θN1、θN2<θB2<θN1に設定されてい
る。
関数発生器153の特性は関数発生器152と同じ特性を有
する関数発生器であり、所定の最大値θA1(=θB1)お
よび所定の最小値θA2(=θB2)を有し、検出値PAの所
定の範囲内において検出値PAが増加すると、この増加に
従って傾転量θは最小値θA2から最大値θA1まで増加
する特性である。
以上において、関数発生器152,153、最大値選択部154
及び最小値選択部155は、図5に示すように、圧力セン
サ21の検出値PNに基づき関数発生器151で算出される目
標傾転量θの最大値を圧力センサ22または23の検出値
PBまたはPAに応じて制限し、出力用の目標傾転量θを得
る最大目標押しのけ容積制限手段を構成する。
次に、本実施例の動作を説明する。まず、操作レバー
62e,63eのいずれも操作されておらず、いずれの流量制
御弁10〜13も中立位置にあるときには、各流量制御弁の
センターバイパスは全開し、油圧ポンプ1からの吐出流
量の全量がセンターバイパス路5を流れ、固定絞り20に
より発生するネガティブコントロール圧は最大となり、
圧力センサ21の検出値PNも最大となる。この圧力センサ
21の検出値PNはコントローラ24の関数発生器151に入力
され、目標傾転量θとして最小値θN2が算出される。
また、いずれの流量制御弁10〜13も中立位置にあると
きにはパイロット圧A,Eは出力されておらず、圧力セン
サ22,23の検出値PB,PAとしては0が出力される。この検
出値PB,PAはコントローラ24の関数発生器152,153に入力
され、目標傾転量θBとして最小値θB2A2(=
θB2)が算出され、最大値選択部154ではθB2とθA2
方、例えばθB2が目標傾転量θとして選択される。
ここで、前述したようにθN2<θB2<θN1であるの
で、最小値選択部155では出力用の目標傾転量θとして
θN2が選択され、θN2に応じた電気信号が比例電磁弁25
に出力される。従って、油圧ポンプ1の斜板1aは最小の
目標傾転量θN2になるよう傾転され、油圧ポンプ1は吐
出流量は最小に保たれる。
次に、オペレータが操作レバー62eをブームシリンダ
6の伸長方向に単独でフル操作すると、流量制御弁10が
図1で左方向に駆動され、流量制御弁10のセンターバイ
パスが絞られてセンターバイパス路15を流れる流量は減
少し、固定絞り20により発生するネガティブコントロー
ル圧及び圧力センサ21の検出値PNは操作レバー62eの操
作量が増加するに従って小さくなる。この圧力センサ21
の検出値PNはコントローラ24の関数発生器151に入力さ
れ、関数発生器151で算出される目標傾転量θは最小
値θN2から最大値θN1へと変化する。
また、ブームシリンダ伸長方向のパイロット圧Aが圧
力センサ22で検出され、検出値PBが出力される。この検
出値PBはコントローラ24の関数発生器152に入力され、
操作レバー62eの操作量が増加するにつれて算出される
目標傾転量θが増加し、最終的に最大の目標傾転量θ
B1が算出される。この場合、操作レバー63eはアームシ
リンダ7の伸長方向に操作されていないので、関数発生
器153で算出される目標傾転量θは最小値θA2(<θ
B1)である。このため、最大値選択部154では目標傾転
量θとしてθB1が選択される。
ここで、前述したようにθB1=θN1であるので、最小
値選択部155ではθB1とθN1の一方、例えばθN1が出力
用の目標傾転量θとして選択され、θN1に応じた電気信
号が比例電磁弁25に出力される。従って、油圧ポンプ1
の斜板1aは最大の目標傾転量θN1になるよう傾転され、
油圧ポンプ1の吐出流量は最大となり、ブームシリンダ
6を十分に速い速度で駆動させることができる。
オペレータが操作レバー63eをアームシリンダ7の伸
長方向に単独でフル操作したときにも上記と同様に油圧
ポンプ1の斜板1aは最大の目標傾転量θN1になるよう傾
転され、油圧ポンプ1の吐出流量は最大となり、アーム
シリンダ7を十分に速い速度で駆動させることができ
る。
また、オペレータが操作レバー63eを旋回モータ9の
駆動方向に単独操作すると、流量制御弁13が図1で例え
ば左方向に駆動され、流量制御弁13のセンターバイパス
が絞られてセンターバイパス路15を流れる流量は減少
し、固定絞り20により発生するネガティブコントロール
圧及び圧力センサ21の検出値PNは操作レバー63eの操作
量が増加するに従って小さくなる。この圧力センサ21の
検出値PNはコントローラ24の関数発生器151に入力さ
れ、関数発生器151では操作レバー63eの操作量に応じて
増加する目標傾転量θが算出される。
この場合、操作レバー62eはブームシリンダ6の伸長
方向に操作されておらず、操作レバー63eもアームシリ
ンダ7の伸長方向に操作されていないので、関数発生器
152,153で算出される目標傾転量θBはそれぞれ最
小値θB2A2(θB2=θA2)であり、最大値選択部154
ではθB2とθA2一方、例えばθB2が目標傾転量θとし
て選択される。このため、操作レバー63eのハーフ操作
の範囲内で関数発生器151で算出される目標傾転量θ
がθB2より小さいとき(θ<θB2)は、最小値選択部
155では目標傾転量θとしてθが選択され、操作レバ
ー63eの操作量が増大して関数発生器151で算出される目
標傾転量θは大きくなり、θ>θB2になると最小値
選択部155では目標傾転量θとしてθB2が選択される。
すなわち、最小値選択部155では、前述した図5に示す
ように、圧力センサ21の検出値PNに基づき関数発生器15
1で演算される目標傾転量θの最大値を圧力センサ22
または23の検出値PBまたはPAに応じて制限された出力用
の目標傾転量θが得られる。
油圧ポンプ1の斜板1aはこのようにして得られた目標
傾転量θまたはθB2になるよう傾転され、油圧ポンプ
1は吐出流量がθB2により得られる吐出流量を越えない
ように制御される。これにより、オペレータが操作レバ
ー63eを旋回方向にフル操作しても、旋回モータ9の速
度を確実に抑えて過速度を防止することができる。
オペレータが操作レバー62eを、バケットシリンダ8
の操作方向に単独操作したときにも、上記と同様に油圧
ポンプ1は吐出流量がθB2により得られる吐出流量を越
えないように制御され、オペレータが操作レバー63eを
フル操作しても、バケットシリンダ8の速度を確実に抑
えて過速度を防止することができる。
次に、オペレータが操作レバー62eをブームシリンダ
6の伸長方向に操作し、同時に操作レバー63eを旋回モ
ータ9の駆動方向に操作した場合、ネガティブコントロ
ール圧とブーム操作用のパイロット圧Aが発生し、関数
発生器151,152では圧力センサ21,22の検出値PN,PBに応
じた傾転量θNが算出される。この場合、操作レバ
ー62eがブームシリンダ6の伸長方向にフル操作される
ことにより、最終的には関数発生器151,152から同じ最
大の目標傾転量θN1(=θB1)が算出され、最大値選択
部154では目標傾転量θとしてθB1が選択され、最小
値選択部155では目標傾転量θとしてθN1とθB1の一
方、例えばθN1が選択され、これに応じて斜板1aが最大
傾転となるよう制御される。このとき、油圧ポンプ1の
吐出流量は最大まで増大するが、この吐出流量はブーム
シリンダ6と旋回モータ9の両方に分流するので、旋回
モータ9が過速度になることはない。
オペレータが操作レバー63eをアームシリンダ7の伸
長方向に操作し、同時に操作レバー62eをバケットシリ
ンダ8の駆動方向に操作したときにも、上記と同様に油
圧ポンプ1の吐出流量は最大まで増大するが、この吐出
流量はアームシリンダ7とバケットシリンダ8の両方に
分流するので、バケットシリンダ8が過速度になること
はない。
従って本実施例によれば、最大駆動速度が小さい方が
望ましい旋回モータ9やバケットシリンダ8については
速度を確実に抑えることができ、旋回モータ9の過速度
による停止位置の不正確さ、旋回モータ自体や減速ギヤ
類の耐久性の低下、騒音等を避けることができるととも
に、バケットシリンダ8ストロークエンドに衝突するこ
とによる衝撃や無駄なリリーフの発生、耐久性の悪化等
を避けることができる。また、関数発生器152,153の連
続的に変化する特性により油圧ポンプの流量変化は滑ら
かとなり、各油圧アクチュエータの速度が急激に変化す
ることはない。
本発明の第2の実施例を図6及びにより説明する。油
圧ショベルにおいては、ならし作業時の水平押出しにお
いて、アーム105の速度を遅くしたい要望があり、本実
施例はこの要望に沿う機能を付加したものである。図
中、図1及び図4に示すものと同等の部材及び機能には
同じ符号を付している。
図6において、本実施例の油圧ポンプ制御装置は、第
1の実施例の装置に加えて、流量制御弁11のアームダン
プ側に作用するパイロット圧Fを検出する圧力センサ30
と、ならし作業を行うときにオペレータにより押される
選択スイッチ31とを更に備え、コントローラ24Aは圧力
センサ21,22,23の検出値PN,PB,PAに加えて、圧力センサ
30の検出値PAD及び選択スイッチ31の選択信号Sを入力
して所定の処理を行い、電気信号(電流)を比例電磁弁
25に出力する。
図7において、コントローラ24Aは、第1の実施例の
図4に示す機能に加えて、圧力センサ30で検出されたア
ームダンプのパイロット圧Fの検出値PADに応じた目標
傾転量θADを算出する関数発生器157、選択スイッチ31
が押されておらず選択信号SがOFFのときは関数発生器1
57で算出された目標傾転量θADを出力せず、選択スイッ
チ31が押される選択信号SがONになると関数発生器157
で算出された目標傾転量θADを出力する選択部158とを
備え、選択部158から出力された目標傾転量θADは最小
値選択部155に送られる構成となっている。
関数発生器157の特性は、図示のように所定の最大値
θAD1及び所定の最小値θAD2を有し、検出値PADが増加
するに従って最大値θAD1から最小値θAD2へ減少する特
性である。ここで、θAD1=θN1、θN2≦θAD2<θN1
設定されている。
以上の構成において、選択スイッチ31が押されていな
いときは選択部158から関数発生器157で算出された目標
傾転量θADは出力されず、第1の実施例と同様の動作が
得られる。
選択スイッチ31が押されると、関数発生器157で算出
された目標傾転量θADが選択部158から最小値選択部155
に出力される。このため、オペレータが油圧ショベルの
ブーム上げまたはブーム下げとアームダンプとの複合操
作でならし作業の水平押出しを行うときは、操作レバー
63eをアームシリンダ7の収縮方向に大きく操作したと
しても、関数発生器157では最小値θAD2(<θN1)また
はそれに近い値が目標傾転量θADとして算出され、最小
値選択部155ではその最小の目標傾転量θAD2またはそれ
に近い値が目標傾転量θとして選択され、θAD2または
それに近い値に応じた電気信号が比例電磁弁25に出力さ
れる。従って、油圧ポンプ1の斜板1aはθAD2またはそ
れに近い値となるよう傾転され、油圧ポンプ1の吐出流
量はθAD2またはそれに近い値に対応する小流量に制御
される。このため、アームダンプの速度は遅くなり、微
操作性に優れた水平押出しを行うことができる。
また、オペレータがブーム上げを単独で行おうとして
操作レバー62eをフル操作したときは、第1の実施例で
説明したように目標傾転量として関数発生器151では最
大値θN1が算出され、関数発生器152では最大値θ
B1(=θN1)が算出される一方、関数発生器157では操
作レバー63eはアームシリンダ7の収縮方向には動かさ
れていないので最大値θAD1(=θN1)が算出され、最
小値選択部155では結局最大値θN1の目標傾転量が選択
される。このため、関数発生器157で算出される目標傾
転量θADに制限されることなく、ブームシリンダ6を速
い速度で駆動させることができ、ブーム上げを素早く行
うことができる。
なお、以上の実施例では、油圧ショベルの旋回モー
タ、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリン
ダについて説明したが、最大駆動速度が大きい方が望ま
しい走行モーターにも本発明は適用することができる。
また、油圧ショベル以外の作業機械の油圧アクチュエー
タに適用することもできる。さらに、操作レバーの検出
をパイロット圧で行なう例について説明したが、電気的
に行なってもよい。さらにまた、レギュレータはコント
ローラで得られた目標傾転量を反映し得るレギュレータ
であれば、どのような型のレギュレータであっても差し
支えない。また、各関数発生器や最大値選択部及び最小
値選択部はマイクロコンピュータにより構成することが
できるのは明らかである。
産業上の利用可能性 以上述べたように、本発明によれば、ネガティブコン
トロール圧に応じた傾転量制御を行なう場合に生じる特
定の油圧アクチュエータの不都合な速度増加を確実に抑
えることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−80629(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 11/00 - 11/22

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変容量型の油圧ポンプ(1)と、この油
    圧ポンプにより駆動される複数の油圧アクチュエータ
    (6−9)と、これら油圧アクチュエータの駆動を制御
    するセンターバイパス型の複数の流量制御弁(10−13)
    と、これら流量制御弁のセンターバイパスが直列に接続
    されるセンターバイパス路(5)とを有する油圧駆動装
    置に備えられ、前記センターバイパス路の下流側に設置
    された流れ抵抗手段(20)により生成されるネガティブ
    コントロール圧を用いて前記油圧ポンプの押しのけ容積
    を制御する油圧ポンプ制御装置において、 前記センターバイパス路(5)に発生するネガティプコ
    ントロール圧を検出する圧力検出手段(21)と、 前記圧力検出手段の検出値に基づき予め定められた第1
    の特性に従って前記油圧ポンプ(1)の第1の目標押し
    のけ容積を算出する第1の目標押しのけ容積演算手段
    (151)と、 前記複数の油圧アクチュエータのうちの少なくとも1つ
    の油圧アクチュエータ(6または7)に係わる操作量を
    検出する第1の操作量検出手段(22または23)と、 前記圧力検出手段の検出値に基づき前記第1の目標押し
    のけ容積演算手段で演算される第1の目標押しのけ容積
    の最大値を前記第1の操作量検出手段の検出値に応じて
    制限し、出力用の目標押しのけ容積を得る最大目標押し
    のけ容積制限手段(152−155)と、 前記出力用の目標押しのけ容積に応じて前記油圧ポンプ
    の押しのけ容積を制御するレギュレータ(26)とを備
    え、 前記最大目標押しのけ容積制限手段は、前記第1の操作
    量検出手段(22または23)の検出値に基づき予め定めら
    れた前記第1の特性とは異なる第2の特性に従って前記
    油圧ポンプの第2の目標押しのけ容積を算出する第2の
    目標押しのけ容積演算手段(152または153)と、前記第
    1及び第2の目標押しのけ容積のうちの小さい方を選択
    し前記出力用の目標押しのけ容積とする小値選択手段
    (155)とを有することを特徴とする油圧ポンプ制御装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の油圧ポンプ制御装置におい
    て、前記第1の特性は前記圧力検出手段(21)の検出値
    の減少に従って所定の最小値(θN2)から所定の最大値
    (θN1)まで前記第1の目標押しのけ容積が増加する特
    性であり、前記第2の特性は、前記第1の操作量検出手
    段(22または23)の検出値の増加に従って所定の最小値
    (θB2またはθA2)から所定の最大値(θB1または
    θA1)まで前記第2の目標押しのけ容積が増加する特性
    であり、前記第2の特性の所定の最小値(θB2またはθ
    A2)が前記第1の特性の所定の最大値(θN1)より小さ
    いことを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の油圧ポンプ制御装置におい
    て、前記第2の特性の所定の最大値(θB1またはθA1
    は前記第1の特性の所定の最大値(θN1)と等しい値で
    あることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載の油圧ポンプ制御装置におい
    て、前記複数の油圧アクチュエータの他の油圧アクチュ
    エータ(7)に係わる操作量または前記少なくとも1つ
    の油圧アクチュエータ(7)に係わる前記操作量とは方
    向の異なる操作量を検出する第2の操作量検出手段(3
    0)を更に備え、前記最大目標押しのけ容積制限手段
    は、更に、前記第2の操作量検出手段の検出値に基づき
    予め定められた前記第1及び第2の特性とは異なる第3
    の特性に従って前記油圧ポンプ(1)の第3の目標押し
    のけ容積を算出する第3の目標押しのけ容積演算手段
    (157)とを有し、前記小値選択手段(155)は第1、第
    2及び第3の目標押しのけ容積のうちの最小値を選択し
    前記出力用の目標押しのけ容積を得ることを特徴とする
    油圧ポンプ制御装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載の油圧ポンプ制御装置におい
    て、前記第3の特性は前記第2の操作量検出手段の検出
    値の増加に従って所定の最大値(θAD1)から所定の最
    小値(θAD2)まで前記第3の目標押しのけ容積が減少
    する特性であることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
  6. 【請求項6】請求項1記載の油圧ポンプ制御装置におい
    て、前記少なくとも1つのアクチュエータは望ましい最
    大駆動速度が比較的大きいアクチュエータ(6または
    7)であることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
  7. 【請求項7】請求項6記載の油圧ポンプ制御装置におい
    て、前記望ましい最大駆動速度が比較的大きいアクチュ
    エータは油圧ショベルのブーム(104)を動かすブーム
    シリンダ(6)であることを特徴とする油圧ポンプ制御
    装置。
  8. 【請求項8】請求項6記載の油圧ポンプ制御装置におい
    て、前記望ましい最大駆動速度が比較的大きいアクチュ
    エータは油圧ショベルのアーム(105)を動かすアーム
    シリンダ(7)であることを特徴とする油圧ポンプ制御
    装置。
  9. 【請求項9】可変容量型の油圧ポンプ(1)と、この油
    圧ポンプにより駆動される特定の油圧アクチュエータ
    (8または9)を含む複数の油圧アクチュエータ(6−
    9)と、これら油圧アクチュエータの駆動を制御するセ
    ンターバイパス型の複数の流量制御弁(10−13)と、こ
    れら流量制御弁のセンターバイパスが直列に接続される
    センターバイパス路(5)とを有する油圧駆動装置に備
    えられ、前記センターバイパス路の下流側に設置された
    流れ抵抗手段(20)により生成されるネガティブコント
    ロール圧を用いて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御
    する油圧ポンプ制御装置において、 前記センターバイパス路(5)に発生するネガティブコ
    ントロール圧を検出する圧力検出手段(21)と、 前記圧力検出手段の検出値に基づき予め定められた第1
    の特性に従って前記油圧ポンプ(1)の第1の目標押し
    のけ容積を算出する第1の目標押しのけ容積演算手段
    (151)と、 前記複数の油圧アクチュエータのうち前記特定の油圧ア
    クチュエータ(8または9)を除いた少なくとも1つの
    油圧アクチュエータ(6または7)に係わる操作量を検
    出する第1の操作量検出手段(22または23)と、 前記第1の操作量検出手段により検出した操作量が少な
    くとも前記油圧アクチュエータ(6または7)が非操作
    状態にあることを示す値であるとき、前記圧力検出手段
    の検出値に基づき前記第1の目標押しのけ容積演算手段
    で演算される第1の目標押しのけ容積の最大値を制限
    し、出力用の目標押しのけ容積を得る最大目標押しのけ
    容積制限手段(152−155)と、 前記出力用の目標押しのけ容積に応じて前記油圧ポンプ
    の押しのけ容積を制御するレギュレータ(26)とを備え
    ることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
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