JP3286148B2 - 建機の油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウ、クレ
ーン等の建機の油圧回路構造に係り、詳しくは、負荷に
見合った分だけの油圧動力をポンプ吐出させる負荷制
御、所謂ロードセンシングシステム（以下、ＬＳ／Ｓと
略称する）を採るものにおいて、燃費と騒音の改善を図
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳ／Ｓは、ポンプの吐出流量を必要な
分だけ供給させる制御を行うものであって、より進んだ
エネルギーの節約と熟練オペレータでなくても操作のし
易い有用なものであり、例えば、特開平７‐３４４８９
号公報に示されたものが知られている。又、アクチュエ
ータが作動していないとき、すなわち負荷が作用してい
ないときにはエンジン回転数を下げ、燃費改善と騒音低
減とを図る技術、所謂オートアイドルシステム（以下、
ＡＩ／Ｓと略称する）が、先に出願した特願平６‐２０
４０７２号において提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ＬＳ／ＳにＡ
Ｉ／Ｓを加味すれば、これら両システムの長所を活かし
たより優れたシステムにすることが可能になる。そこ
で、本発明の目的は、ＬＳ／ＳとＡＩ／Ｓとの双方の技
術を有機的に結合して採り入れた建機の油圧回路を提供
する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕第１発明は、建機の油圧回路において、油圧ア
クチュエータと、可変容量型の油圧ポンプと、アクチュ
エータへの圧油供給経路に対する絞り弁を内装した制御
弁と、油圧ポンプの単位時間当たりの吐出量を可変設定
する流量調節機構とを備え、絞り弁に対する圧油供給下
手側部分に連通する第１油路と、制御弁の圧油供給ポー
トに連通する第２油路との差圧を所定値に維持するよう
に流量調節機構を操作する負荷制御手段を備え、人為操
作されるアクセル操作具の操作量を電気的に検出する操
作検出手段と、エンジン回転数調節手段を駆動操作する
電気アクチュエータと、油圧アクチュエータが作動して
いるか否かを、第１油路の圧変動によって検出する作動
検出手段とを設け、油圧アクチュエータの停止時にはエ
ンジン回転数をアイドリング側に変更操作するととも
に、油圧アクチュエータの作動時にはエンジン回転数を
アクセル操作具による設定値に操作する状態に連係する
アクセル制御手段を備え、油圧アクチュエータのうちの
ブームシリンダが動いているか否かを検出するブーム動
検出手段を備え、このブーム動検出手段が検出作動して
いるときには、エンジン回転数をアクセル操作具による
設定値に操作するように連係されていることを特徴とす
る。

【０００５】第２発明は、建機の油圧回路において、油
圧アクチュエータと、可変容量型の油圧ポンプと、アク
チュエータへの圧油供給経路に対する絞り弁を内装した
制御弁と、油圧ポンプの単位時間当たりの吐出量を可変
設定する流量調節機構とを備え、絞り弁に対する圧油供
給下手側部分に連通する第１油路と、制御弁の圧油供給
ポートに連通する第２油路との差圧を所定値に維持する
ように流量調節機構を操作する負荷制御手段を備え、人
為操作されるアクセル操作具の操作量を電気的に検出す
る操作検出手段と、エンジン回転数調節手段を駆動操作
する電気アクチュエータと、油圧アクチュエータが作動
しているか否かを、第２油路の圧変動によって検出する
作動検出手段とを設け、油圧アクチュエータの停止時に
はエンジン回転数をアイドリング側に変更操作するとと
もに、油圧アクチュエータの作動時にはエンジン回転数
をアクセル操作具による設定値に操作する状態に連係す
るアクセル制御手段を備え、油圧アクチュエータのうち
のブームシリンダが動いているか否かを検出するブーム
動検出手段を備え、このブーム動検出手段が検出作動し
ているときには、エンジン回転数をアクセル操作具によ
る設定値に操作するように連係されていることを特徴と
する。

【０００６】第３発明は、第１発明又は第２発明におい
て、ブーム動検出手段が、ブームと旋回台側との相対角
度を検出するブーム位置検出用のポテンショメータで構
成されていることを特徴とするものである。

【０００７】〔作用〕請求項１及び２の構成では、アク
セル操作を電気アクチュエータで行う電気操作制御装置
に作動検出手段を加えることで、油圧アクチュエータの
非作動時にはエンジン回転数調節手段を強制的にアイド
リング側に操作でき、必要のないときでのアクセルダウ
ンを人為アクセル操作とは無関係に行うＡＩ／Ｓを構成
することができる。つまり、負荷制御手段に作動検出手
段を加えることにより、ＬＳ／ＳとＡＩ／Ｓとを有機的
に結合することが可能になる。

【０００８】請求項１の構成では、ＬＳ／Ｓの構造上、
差圧（ゲイン圧）を検出するための低圧側の第１油路の
圧変動から油圧アクチュエータの作動を検出するもので
あって、圧が立つか立たないかを検出すれば良く、制御
上における判別がきわめて行い易いものであるが、自重
移動するブーム下げの場合には少し問題がある。すなわ
ち、掬い物や吊り下げ物の重量如何によってブームシリ
ンダの駆動速度よりも自重下降速度の方が勝り、ブーム
シリンダが作動しているにも拘らずに圧が立たないこと
になり、都合が悪い。しかしながら、ブームの動きを検
出する手段を別途設けてあるので、前述した作動検出手
段の検出作動が不能となるブーム下げ移動時でもブーム
シリンダの作動状態検出が行え、ブームシリンダが動い
ているにも拘らずにエンジン回転数がアイドル側に落ち
ることを解消することができる。

【０００９】請求項２の構成では、ポンプ圧の変動から
油圧アクチュエータの作動を検出するものである。ＬＳ
／Ｓでは、中立操作時でもポンプ吐出量は零ではなく、
差圧よりも僅かに高い圧でアンロードされることから極
僅かな圧 (例えば、20kg/cm)での吐出が行われるように
なるので、その最低圧よりも少し高いめの圧をしきい値
として、そのしきい圧よりポンプ圧が高いと作動状態、
低いと非作動状態という具合に判断できるものである
（図６参照）。

【００１０】しかしながら、ブーム下げ時では、前述し
たようにブームシリンダの駆動速度よりも自重下降速度
の方が勝り、あたかもシリンダがポンプ圧を吸い上げる
ような状態となってポンプ圧が負圧になる等、圧がしき
い値まで上がらず、やはりブームシリンダの作動が検出
できないことがある。そこで、請求項１の場合と同様
に、ブームが動いているかどうかを検出する手段を別途
設けてあるので、ブーム下げ移動時でもブームシリンダ
の作動状態を検出可能となる。

【００１１】請求項３の構成では、ブーム位置検出用と
してブーム付け根に備わっているポテンショメータでブ
ーム動検出手段に兼用させるものである。つまり、ブー
ムシリンダが動けばポテンショメータも動くので、その
ポテンショメータの出力値の変化からブームが動いてい
るかどうかを判断できる。例えば、特開平７‐３８４６
号公報に示されたバックホウのように、運転部とバケッ
トとの干渉防止制御を行うのに、ブーム、ブームオフセ
ット、アーム、及びバケット用の各ポテンショメータを
設けてあるから、その既設のブーム用ポテンショメータ
を利用することにより、殆どコストアップなくブーム動
検出手段を構成できる。

【００１２】ところで、ポテンショメータでブームの動
きを常時検出することができるのであれば、理論上、作
動検出手段を省略してそのポテンショメータのみでブー
ムシリンダが作動しているか否かを検出できるように思
える。しかしながら、実際にはポテンショメータにはノ
イズによる誤差が存在しているため、その誤差を吸収す
るにはある程度ポテンショメータが回動してから始めて
信号が出たとする制御にせざるを得ず、その結果、応答
性に劣って動き出しの検出が満足に行えないことが十分
考えられる。これに対し、負圧になるブーム下げ移動で
あっても、制御弁を切換えた瞬間には圧が一時的に立つ
（中立に切換えた瞬間にも弱いピーク圧が立つ）ため
（図７参照）、その応答性に優れた起動圧でもって作動
検出させ、その後の動きはポテンショメータを見て確認
するという２段構えで制御することにより、確実な作動
検出が行えるものである。

【００１３】〔効果〕その結果、請求項１〜３のいずれ
に記載の油圧回路でも、掬い物重量の影響を受けるブー
ムの自重下降移動状態をも的確に検出することができ、
油圧アクチュエータの作動検出を正確に行える状態で、
エネルギー節約と操作のし易さとが図れるＬＳ／Ｓに、
燃費改善と騒音低減とが図れるＡＩ／Ｓを合体させて合
理的な建機の操縦システムを構成することができた。

【００１４】請求項２に記載の油圧回路では、ポンプ圧
変動で判断する手段によって、差圧変動で判断する場合
に比べて油圧アクチュエータの作動判断の確実さに優れ
るので、ブーム動検出手段との総合的な判断の確実さに
優れる利点がある。

【００１５】請求項３に記載の油圧回路では、本来的に
備わっているブーム角検出用ポテンショメータをブーム
動検出手段に兼用でき、経済的に上記効果が得られる利
点がある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１に建機の一例である小旋回
型のバックホウが示され、１は掘削作業装置、２は旋回
台、３は走行機台、４はクローラ走行装置、２８はドー
ザであり、掘削作業装置１は、ブーム５、アーム６、バ
ケット７等を備えるとともに、ブーム５は、基端側ブー
ム５ｘと先端側ブーム５ｚとを、中間ブーム５ｙで連結
した平行オフセット構造に構成されている。

【００１７】図３に油圧回路の概略が示され、ドーザシ
リンダ用制御弁２９、バケットシリンダ７ｃ用制御弁３
０、左走行モータ３１用制御弁３２、ブームシリンダ５
ｃ用制御弁９、アームシリンダ６ｃ用制御弁１０、右走
行モータ３３用制御弁３４、旋回モータ用制御弁３５、
オフセットシリンダ３６用制御弁３７、サービス用制御
弁３８が備えられている。運転部４４における座席４６
の両脇夫々に、十字操作型の操作レバー４７，４８が配
置されている。

【００１８】一方がブーム−バケット用であり、他方は
アーム−旋回用であり、各ポテンショメータ４９，５
０，５１，５２が制御装置２６に接続され、電気的に各
パイロット弁９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，３０ａ，３
０ｂ，３５ａ，３５ｂを操作する構造である。そして、
各制御弁に対して、負荷圧よりも僅かに高い圧力でもっ
て吐出される可変容量型の油圧ポンプ８を備えたＬＳ／
Ｓ（ロードセンシングシステム）と、騒音や省エネルギ
ーの点で好ましいＡＩ／Ｓ（オートアイドルシステム）
とを備えてあり、以下に説明する。

【００１９】図３における仮想線で囲まれたブームシリ
ンダ５ｃとアームシリンダ６ｃとに関する部分を抜粋し
た主要部の原理回路図が図４に示され、８はエンジン１
９で駆動される前述した可変容量型の油圧ポンプ、１３
は油圧ポンプ８の単位時間当たりの吐出油量を可変設定
する流量調節機構である。流量調節機構１３は、メイン
ポンプ８の吐出圧で作動する馬力制御シリンダ１３Ａ
と、調節ポンプ１８で駆動される流量制御シリンダ１３
Ｂとで構成されている。

【００２０】又、調節シリンダ１３に対する圧力補償型
の流量調節弁１４が設けてある。１１はブーム用で１２
はアーム用の各コンペンセータ（圧力補償弁）であり、
ブーム用制御弁９とアーム用制御弁１０における供給側
油路に絞り弁９ｓ，１０ｓが装備されている。尚、ブー
ム用及びアーム用の制御弁９，１０以外の各制御弁２
９，３０，３２，３４，３５，３７，３８の弁構造（操
作構造は除く）は全てブーム用及びアーム用の制御弁
９，１０と基本的には同様のものである。

【００２１】各コンペンセータ１１，１２は、各供給側
絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側に位置し、
かつ、各アクチュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上
手側に配置されている。そして、各コンペンセータ１
１，１２に対する圧油供給下手側であり、かつ、各アク
チュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上手側部分と各
コンペンセータ１１，１２のバネ側油室とを連通する低
圧側油路１１ｔ，１２ｔを設けてある。

【００２２】各コンペンセータ１１，１２に対する圧油
供給上手側であり、かつ、各供給側油路の絞り弁９ｓ，
１０ｓに対する圧油供給下手側部分と、各コンペンセー
タ１１，１２の反バネ側油室とを連通する高圧側油路１
１ｋ，１２ｋを設けてある。各コンペンセータ１１，１
２に、流路断絶側に付勢する圧縮バネ１７が備えられた
定差減圧弁に構成され、これによってアフターオリフィ
ス型のロードセンシング回路を構成してある。

【００２３】流量制御弁１４のバネ側油室１４ｘと各供
給側絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側部分と
を連通する第１低圧側油路１４ｔを設けてあり、各低圧
側油路１１ｔ，１２ｔに、後述の高速応答弁２８を介し
て第１低圧側油路１４ｔが連通している。各制御弁９，
１０の供給ポート９ｐ，１０ｐに連通される第２油路１
５と、流量制御弁１４におけるバネ側油室１４ｘと反対
側の油室とを専用の接続油路１６で連通してある。又、
流量制御弁１４の切換わり時における調節シリンダ１３
に対する圧は、油圧ポンプ８とともにエンジン駆動され
る専用の調節ポンプ１８で賄うように構成してある。つ
まり、第１油路１４ｔと、制御弁９，１０の各供給ポー
ト９ｐ，１０ｐに連通する第２油路１５との差圧を所定
値に維持するように調節シリンダ１３を操作する流量制
御弁１４を設けて負荷制御手段Ａが構成されている。

【００２４】そして、エンジン回転数を人為操作によっ
て調節設定するアクセルレバー（アクセル操作具の一
例）２４の操作量を電気的に検出する第１ポテンショメ
ータ（操作検出手段の一例）２５と、ガバナー（エンジ
ン回転数調節手段の一例）２０のガバナレバー２１を駆
動操作するギヤードモータ（電気アクチュエータの一
例）２２と、ブームシリンダ５ｃ等の油圧アクチュエー
タが作動しているか否かを検出する作動検出手段Ｄとを
備え、油圧アクチュエータの停止時にはエンジン回転数
をアイドリング側に変更操作するとともに、油圧アクチ
ュエータの作動時にはエンジン回転数をアクセルレバー
２４による設定値に操作するように、第１ポテンショメ
ータ２５とギヤードモータ２２とを連係するアクセル制
御手段Ｃを備えてある。

【００２５】すなわち、アクセル制御手段Ｃは、ガバナ
レバー２１の操作位置を検出するフィードバック用の第
２ポテンショメータ２７、ギヤードモータ２２、前述し
た第１低圧側油路（第１油路に相当）１４ｔの圧を検出
する第１圧力スイッチ２３、及び、第１ポテンショメー
タ２５を連係するものとして制御装置２６に備えてあ
る。作動検出手段Ｄは、第１油路１４ｔの圧変動によっ
て油圧アクチュエータが作動しているか否かを検出する
ものである。

【００２６】つまり、アイドリング位置ｉにあるハンド
アクセルレバー２４を操作して、作業状態におけるエン
ジン回転数（通常はフルアクセル位置ｍにセットするこ
とが多い）を設定し、作業状態であればその設定回転数
が維持され、非作業時（無負荷時）にはアクセルレバー
２４が位置ｍにセットされたままとしながらエンジン回
転数をアイドリング状態に落とすのである。この場合で
は、第１圧力スイッチ２３によって作動検出手段Ｄが構
成されている。

【００２７】又、絞り弁９ｓ，１０ｓの絞り量を変更調
節可能な調節手段Ｂを設け、エンジン回転数が高められ
るとブームシリンダ５ｃ等の油圧アクチュエータの駆動
速度が速くなり、エンジン回転数が低められると油圧ア
クチュエータの駆動速度が遅くなるように、第２ポテン
ショメータ２７と調節手段Ｂとを連係する速度制御手段
Ｅを制御装置２６に備えてある。

【００２８】調節手段Ｂは、各コンペンセータ１１，１
２がわの各低圧油路１１ｔ，１２ｔと第１低圧油路１４
ｔとを電磁高速応答弁２８を介して接続させることから
構成されている。そして、電磁高速応答弁２８は、通常
位置ｂでは各低圧側油路１４ｔ，１１ｔ，１２ｔを連通
し、高圧位置ａではコンペンセータがわの両低圧側油路
１１ｔ，１２ｔと高圧がわの第２油路１５とが連通油路
２１ａによって連通される２位置切換弁構造に構成され
ている。

【００２９】電磁高速応答弁２８の作動によってコンペ
ンセータ１１，１２の低圧側油路１１ｔ，１２ｔに作用
する油圧をアクチュエータ５ｃ，６ｃの負荷圧とポンプ
の吐出圧との中間値に設定できて、コンペンセータ１
１，１２による差圧維持作用によってコンペンセータ１
１，１２への供給圧を、電磁高速応答弁２８が通常位置
ｂにある場合よりも高めるようになる。すると、第１低
圧側油路１４ｔと油圧ポンプ１８の吐出圧との差圧を一
定に維持する機能上、コンペンセータ１１，１２の上手
側にある絞り弁９ｓ，１０ｓでの差圧低めるように、す
なわち絞り弁９ｓ，１０ｓの絞り量を小さく、つまりは
制御弁９，１０の開度を小さくするように制御され、そ
の結果、アクチュエータ５ｃ，６ｃへの供給油量が減じ
られて駆動速度が遅くなるのである。この作用は、負荷
圧とポンプ差圧との差圧に基づく制御構造上、負荷が変
動しても維持される。

【００３０】逆に、コンペンセータ１１，１２への供給
圧を低くすると、絞り弁９ｓ，１０ｓでの差圧高めるよ
うに、すなわち絞り弁９ｓ，１０ｓの絞り量を大きく、
すなわち制御弁９，１０の開度を大きくするように制御
され、アクチュエータ５ｃ，６ｃへの供給油量が増大し
て駆動速度が速くなる。

【００３１】そして、エンジン１９の回転数を検出する
第２ポテンショメータ２７と、電磁高速応答弁２８と、
間欠作動時間のデューティー比を可変調節する設定器３
９と、自動制御モードと手動制御モードとの切換スイッ
チ４０とを制御装置２６に接続して、コンペンセータ１
１，１２での分圧を変更設定するように構成されてい
る。つまり、前記分圧の変更によって、絞り弁９ｓ，１
０ｓの開度を変更調節可能な調節手段Ｂが構成されてい
るのである。調節手段Ｂは、高圧位置ａに復帰付勢され
る電磁高速応答弁２８を、油圧ポンプ８の吐出油路であ
る高圧油路に接続させる通常位置ｂに操作するための通
電を間欠的に行う間欠作動と、その間欠時間を可変設定
する間欠制御を行う機能を有している。

【００３２】速度制御手段Ｅの作用を説明すれば、先
ず、切換スイッチ４０を自動制御モードに操作して電磁
高速応答弁２８への通電を間欠的に行わせるとともに、
その間欠時間の１サイクル中における通電時間割合、す
なわちデューティー比をエンジン１９の回転数が低いと
小にするように連係される。これにより、掘削作業中に
旋回速度を遅くしたいといった場合にはアクセルレバー
２４を操作してエンジン回転数を低くすれば良く、逆に
駆動速度を速くしたい場合にはエンジン回転数を高くす
れば良い。

【００３３】又、アクチュエータの駆動速度を意図的に
変更したい場合には、切換スイッチ４０を手動操作モー
ドに操作して、第２ポテンショメータ２７と制御装置２
６との連係を絶つ。すると、デューティー比が設定器３
９によって決定される状態になり、その設定器３９の人
為操作によってコンペンセータ１１，１２への供給圧
を、アクチュエータ５ｃ，６ｃの負荷圧とポンプ吐出圧
との間の任意の値に設定でき、アクチュエータ５ｃ，８
ｃの駆動速度をエンジン回転数とは無関係に調節するこ
とができる。

【００３４】図２、図５に示すように、旋回台２の旋回
中心Ｑに対するバケット７位置を検出可能なバケット位
置検出手段Ｈを設け、バケット７の旋回中心Ｑに接近す
る方向への移動時に、旋回中心Ｑとバケット７との間隔
（以下、旋−バ間隔と略称する）が所定距離に到達する
と、その所定距離よりも小なる第２所定距離に到達する
までの間は旋回台２の旋回速度を漸減し、かつ、バケッ
ト７の旋回中心Ｑから遠ざかる方向への移動時に旋−バ
間隔が第２所定距離に到達すると、旋回速度を増速して
減速前の速度に戻すとともに、その増速における加速度
の絶対値を旋回速度の漸減時における減速度の絶対値よ
りは大きくなる状態に制御される増減速制御手段Ｆを設
けてある。

【００３５】すなわち、図１に示すように、先端ブーム
５ｚとアーム６との枢支連結点、基端ブーム５ｘと中間
ブーム５ｙとの枢支連結点、基端ブーム５ｘの旋回台２
への枢支連結点の夫々にポテンショメータ４１，４２，
４３を装備してあり、アーム長さやオフセット角度に対
するバケットの左右への移動距離等の掘削作業装置３の
各要素が予め記憶してあることから、アーム角、オフセ
ット角、及びブーム角検出用の３個のポテンショメータ
４１，４２，４３の角度検出から旋回中心Ｑに対するバ
ケット７の位置を演算して検出するバケット位置検出手
段Ｈが設けてある。バケット７の位置は、アーム６とバ
ケット７とを連結するバケットピン７ａの位置として求
められ、バケット位置検出手段Ｈは、そのバケットピン
７ａの旋回中心Ｑとの対地水平面上での距離を旋−バ間
隔として常時算出するように機能するのである。

【００３６】増減速制御手段Ｆの機能を説明する。前記
所定距離ｄ1 及び第２所定距離ｄ2 は、図２のバックホ
ウ平面図に示すように規定されている。すなわち、前減
速領域Ｂ1 の外側ラインにほぼ合致するように、旋回台
２に対する左右向きのラインとなる状態に所定距離ｄ1
が設定されるとともに、バケット７の旋回台２に対する
後方限界位置（格納位置）Ｓにほど近い箇所において、
やはり旋回台２に対する左右向きのラインとして第２所
定距離ｄ2 が設定されている。

【００３７】先ず、掘削作業装置３を折り畳み駆動させ
てバケット７を旋回中心Ｑに接近するように引き寄せて
いるときに、バケットピン７ａが所定位置ｄ1 に到達す
ると、そのときに旋回台２を旋回させているときにはそ
の旋回速度の漸減が開始されることになる。そして、引
き続きバケット７を引き寄せてバケットピン７ａが第２
所定距離ｄ2 に到達するまでは旋回速度の漸減が行わ
れ、第２所定距離ｄ2 以下になればその漸減された低速
旋回速度に維持される。つまり、図９に示すバケット位
置と旋回速度との関係グラフにおいて、ライン（イ）→
（ロ）→（ハ）を辿るように変化するのである。

【００３８】次に、掘削作業装置３を伸展駆動させてバ
ケット７を後方限界位置Ｓから旋回中心Ｑに対して遠ざ
かる方向に移動させているときに、バケットピン７ａが
第２所定位置ｄ2 に到達すると、そのときに旋回台２を
旋回させているときにはその旋回速度の急増が開始され
ることになる。そして、バケットピン７ａが所定位置ｄ
1 と第２所定位置ｄ2 との中間に位置する速度復帰位置
ｄ3 に到達すると減速前の速い旋回速度に戻るようにな
り、その速度復帰位置ｄ3 より遠い位置では元の旋回速
度に維持される。この伸展駆動時における旋回速度の加
速度の絶対値は、折り畳み駆動時における減速度の絶対
値よりも大きくしてあり、迅速に元の旋回速度に戻るよ
うに設定してある。つまり、図９に示すバケット位置と
旋回速度との関係グラフにおいて、ライン（ハ）→
（ニ）→（イ）を辿るように変化するのであり、旋回速
度の減速と増速とにはヒステリシスが設けられている。

【００３９】尚、図２に示すＡ1,Ａ2,Ｂ1,Ｂ2 は夫々バ
ケットピン７ａの位置を示し、Ａ1は前停止面、Ａ2 は
横停止面、Ｂ1 は前減速領域、Ｂ2 は横減速領域のこと
であり、各停止面Ａ1,Ａ2 は、それ以上のバケット７の
キャビン４４側への移動が自動的に阻止制御されるライ
ンであり、各減速領域Ｂ1,Ｂ2 は、この領域においてバ
ケット７の移動速度が増減速制御されるものである。
又、Ｃ1,Ｃ2 は夫々バケットピン７ａが前及び横停止面
Ａ1,Ａ2 上に存在するときのバケット７の先端が最もキ
ャビン（運転部）４４に寄った軌跡を示しており、これ
らの技術は、特開平４‐３３３７３１号公報等において
周知のため、これ以上の詳細な説明は省略する。但し、
前記公報においては、本願にいう停止面が「危険面」と
表現されている。

【００４０】各減速領域Ｂ1,Ｂ2 における掘削作業装置
３の減速、及び各停止面Ａ1,Ａ2 における掘削作業装置
３の停止は、夫々、ブーム用、アーム用、バケット用、
及び旋回用の各制御弁９，１０，３０，３５操作用のパ
イロット弁９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，３０ａ，３０
ｂ，３５ａ，３５ｂを操作して行わせる公知技術（特開
平４−３３３７３１号公報参照）であるに対し、増減速
制御手段Ｆは速度制御手段Ｅと同様に、ＬＳ／Ｓのゲイ
ン（差圧）制御によって旋回速度を変化させるものであ
る。

【００４１】すなわち、バケット位置検出手段Ｈによる
検出値が所定位置ｄ1 や第２所定位置ｄ2 になると、調
節手段Ｂが作動して旋回用制御弁３５の開度を絞り、旋
回モータ（旋回用油圧アクチュエータの一例）４５の速
度を変更するように連係される。このゲイン変更制御
は、旋回用制御弁３５だけでなく、全ての制御弁に作用
するものであるから、実際には旋回速度が増減されると
きには、同時に掘削作業装置３の各油圧アクチュエータ
５ｃ，６ｃ，７ｃ，３６の駆動速度、及び走行用モータ
３１，３３の駆動速度も増減されるようになる。

【００４２】図５に示すように、ブームシリンダ５ｃが
動いているか否かを検出するブーム動検出手段Ｇを備
え、このブーム動検出手段Ｇが検出作動しているときに
は、エンジン回転数をアクセルレバー２４による設定値
に操作するように連係するブーム動連係手段Ｉを設けて
ある。前述したブーム角検出用ポテンショメータ４３で
ブーム動検出手段Ｇが構成されており、このブーム角検
出用ポテンショメータ４３が動いているときには、例
え、第１圧力スイッチ２３が圧検出していなくてもエン
ジン回転数はアクセルレバー２４の操作通りの状態に操
作されるようにブーム動連係手段Ｉが機能する。

【００４３】つまり、第１圧力スイッチ２３のみでは、
ブーム５の下げ移動時に生じるブームシリンダの負圧駆
動状態が検出できないことを、ブーム角検出用ポテンシ
ョメータ４３で補わせるようにしてあり、確実に各油圧
アクチュエータの作動及び非作動状態の検出が可能とさ
れている。図７に示すように、ブーム下げ移動のときに
は、制御弁９を中立位置から下げ位置に切換えた瞬間に
ピーク圧が立ち、その後の中立操作時の弱いピーク圧ま
での間は零圧となることがあるので、応答性のの良い起
動時のピーク圧検出と、ポテンショメータ４３の動き検
出との双方によってブーム下げ駆動状態を正確に検出で
きるのである。実際には、レバー操作されてエンジン回
転数が上昇した時点でのブーム角検出用ポテンショメー
タ４３の角度を記憶し、その状態から移動しているかど
うかを制御上で判断することになる（図８のフローチャ
ートを参照）。

【００４４】差圧検出用の第１油路１４ｔの圧は、いず
れかの油圧アクチュエータが作動していれば正圧とな
り、作動していないときは零となるから、図６に示すよ
うに、誤差を考慮した極低い正圧のしきい値を設け、そ
のしきい値圧より高いか低いかで油圧アクチュエータが
動いているか止まっているかを検出することができる。
しかしながら、前述したブームの自重下降の場合によっ
ては、ポンプ吐出量が最低に維持されて、第１油路１４
ｔに圧が立たない状態でブームシリンダ５ｃが駆動され
ていることがあるので、それをブーム角検出用ポテンシ
ョメータ４３で検出できるのである。尚、油圧装置Ｙ
は、ブームシリンダ５ｃの他、バケットシリンダ７ｃや
走行用油圧モータ３１，３３等、要するに油圧アクチュ
エータであれば良い。

【００４５】〔別実施形態〕図１０、図１１に示すよう
に、第１圧力スイッチ２３に代えて、ポンプ圧が作用す
る第２油路１５の圧を検出する第２スイッチ５４を作動
検出手段Ｄとして構成した油圧回路でも良い。この場合
でも、ブーム角検出用ポテンショメータ４３との協働に
より、総合的にブームシリンダ５ｃの作動状態を検出で
きるものである。

【００４６】第２油路１５の圧は、中立状態ではアンロ
ード弁５３を開通するアンロード圧（例えば、20kg/cm
）であり、油圧アクチュエータが作動すれば、通常、
そのアンロード圧よりも上昇するのであるが、前述した
ようにブームの自重下降時には、アンロード圧に対する
負圧となることがある。そこで、図１２に示すように、
アンロード圧に対する正及び負の夫々にしきい値ａｓ，
ｂｓを設ければ、ブームシリンダ５ｃのブームの下降駆
動の検出が行える利点がある。しかしながら、バケット
での掬い物重量によっては、ブーム自重下降時の第２油
路１５の圧が丁度アンロード圧付近となうような場合で
は、上記しきい値を２個設ける手段でも依然として作動
検出が不確実になる。従って、ブーム角検出用ポテンシ
ョメータ４３をブーム動検出手段に利用することによっ
て、油圧アクチュエータの正確な作動検出が行えるよう
になるから、そのような場合でも対処できるのである。

【００４７】ブーム動検出手段Ｇとしては、操作レバー
４７のブーム操作方向の動きで作動する手元スイッチで
あるとか、操作側のブーム用ポテンショメータ４９の動
きを見て判断するものに構成する手段、あるいはブーム
シリンダ５ｃの動きを直接検出する直線式ポテンショメ
ータ等、種々のものが考えられる。

【００４８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの側面図

【図２】バックホウの平面図

【図３】油圧回路の概略全体図

【図４】ＡＩ／Ｓ付きＬＳ／Ｓの原理を示す部分油圧回
路図

【図５】図４に基づく制御ブロック図

【図６】第１圧力スイッチの検出圧変動グラフの一例を
示す図

【図７】ブーム下げ操作時の検出圧変動を示すグラフ

【図８】ブーム下げ操作時の作動検出フローチャート

【図９】バケット位置と旋回速度との関係グラフ

【図１０】別作動検出手段を備えたＡＩ／Ｓ付きＬＳ／
Ｓの原理を示す部分油圧回路図

【図１１】図１０に基づく制御ブロック図

【図１２】第２圧力スイッチの検出圧変動グラフの一例
を示す図

【符号の説明】

５ｃ 油圧アクチュエータ ８ 油圧ポンプ ９ 制御弁 ９ｓ 絞り弁 ９ｐ 圧油供給ポート １３ 流量調節機構 １４ｔ 第１油路 １５ 第２油路 ２０ エンジン回転数調節手段 ２２ 電気アクチュエータ ２４ アクセル操作具 ２５ 操作検出手段 ４３ ポテンショメータ Ａ 負荷制御手段 Ｃ アクセル制御装置 Ｄ 作動検出手段 Ｇ ブーム動検出手段 Ｙ 油圧アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀井 啓司 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 平２−291436（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−3846（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203502（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−49503（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−197490（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/22 F15B 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧アクチュエータ（Ｙ）と、可変容量
   型の油圧ポンプ（８）と、前記アクチュエータ（Ｙ）へ
   の圧油供給経路に対する絞り弁（９ｓ）を内装した制御
   弁（９）と、前記油圧ポンプ（８）の単位時間当たりの
   吐出量を可変設定する流量調節機構（１３）とを備え、
   前記絞り弁（９ｓ）に対する圧油供給下手側部分に連通
   する第１油路（１４ｔ）と、前記制御弁（９）の圧油供
   給ポート（９ｐ）に連通する第２油路（１５）との差圧
   を所定値に維持するように前記流量調節機構（１３）を
   操作する負荷制御手段（Ａ）を備え、 人為操作されるアクセル操作具（２４）の操作量を電気
   的に検出する操作検出手段（２５）と、エンジン回転数
   調節手段（２０）を駆動操作する電気アクチュエータ
   （２２）と、前記油圧アクチュエータ（Ｙ）が作動して
   いるか否かを、前記第１油路（１４ｔ）の圧変動によっ
   て検出する作動検出手段（Ｄ）とを設け、前記油圧アク
   チュエータ（Ｙ）の停止時にはエンジン回転数をアイド
   リング側に変更操作するとともに、前記油圧アクチュエ
   ータ（Ｙ）の作動時にはエンジン回転数を前記アクセル
   操作具（２４）による設定値に操作する状態に連係する
   アクセル制御手段（Ｃ）を備え、 前記油圧アクチュエータ（Ｙ）のうちのブームシリンダ
   （５ｃ）が動いているか否かを検出するブーム動検出手
   段（Ｇ）を備え、このブーム動検出手段（Ｇ）が検出作
   動しているときには、エンジン回転数を前記アクセル操
   作具（２４）による設定値に操作するように連係されて
   いる建機の油圧回路。
2. 【請求項２】 油圧アクチュエータ（Ｙ）と、可変容量
   型の油圧ポンプ（８）と、前記アクチュエータ（Ｙ）へ
   の圧油供給経路に対する絞り弁（９ｓ）を内装した制御
   弁（９）と、前記油圧ポンプ（８）の単位時間当たりの
   吐出量を可変設定する流量調節機構（１３）とを備え、
   前記絞り弁（９ｓ）に対する圧油供給下手側部分に連通
   する第１油路（１４ｔ）と、前記制御弁（９）の圧油供
   給ポート（９ｐ）に連通する第２油路（１５）との差圧
   を所定値に維持するように前記流量調節機構（１３）を
   操作する負荷制御手段（Ａ）を備え、 人為操作されるアクセル操作具（２４）の操作量を電気
   的に検出する操作検出手段（２５）と、エンジン回転数
   調節手段（２０）を駆動操作する電気アクチュエータ
   （２２）と、前記油圧アクチュエータ（Ｙ）が作動して
   いるか否かを、前記第２油路（１５）の圧変動によって
   検出する作動検出手段（Ｄ）とを設け、前記油圧アクチ
   ュエータ（Ｙ）の停止時にはエンジン回転数をアイドリ
   ング側に変更操作するとともに、前記油圧アクチュエー
   タ（Ｙ）の作動時にはエンジン回転数を前記アクセル操
   作具（２４）による設定値に操作する状態に連係するア
   クセル制御手段（Ｃ）を備え、 前記油圧アクチュエータ（Ｙ）のうちのブームシリンダ
   （５ｃ）が動いているか否かを検出するブーム動検出手
   段（Ｇ）を備え、このブーム動検出手段（Ｇ）が検出作
   動しているときには、エンジン回転数を前記アクセル操
   作具（２４）による設定値に操作するように連係されて
   いる建機の油圧回路。
3. 【請求項３】 前記ブーム動検出手段（Ｇ）が、ブーム
   と旋回台側との相対角度を検出するブーム位置検出用の
   ポテンショメータ（４３）で構成されている請求項１又
   は２に記載の建機の油圧回路。