JP4215409B2 - 油圧駆動制御装置 - Google Patents

油圧駆動制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4215409B2
JP4215409B2 JP2001068534A JP2001068534A JP4215409B2 JP 4215409 B2 JP4215409 B2 JP 4215409B2 JP 2001068534 A JP2001068534 A JP 2001068534A JP 2001068534 A JP2001068534 A JP 2001068534A JP 4215409 B2 JP4215409 B2 JP 4215409B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pilot
pressure
valve
pressure reducing
prime mover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001068534A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002266807A (ja
Inventor
孝利 大木
Original Assignee
日立建機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立建機株式会社 filed Critical 日立建機株式会社
Priority to JP2001068534A priority Critical patent/JP4215409B2/ja
Publication of JP2002266807A publication Critical patent/JP2002266807A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4215409B2 publication Critical patent/JP4215409B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧駆動制御装置に係わり、特に上部旋回体に多関節フロント作業機を支持してなる油圧ショベル等の上部旋回式建設機械でクレーン作業に適した操作特性を供し得る上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械で微操作モードにおける作業機の作動時に作業機の作動速度を減じるようにしたものとして、特開平7−248004公報に記載の作業機用油圧回路装置がある。この作業機用油圧回路装置では、パイロットポンプと操作手段のリモコン弁(パイロット弁)とを接続するメインのパイロット油路にモード切換弁を配置し、このモード切換弁の出力側に、モード切換弁とリモコン弁とを接続する微操作パイロット油路をメインのパイロット油路に対して並列に設け、この微操作パイロット油路に減圧弁を配置し、モード切換弁を切り換えてメインのパイロット油路か微操作パイロット油路かを選択することによってリモコン弁の元圧(一次圧)を変化させ、通常操作モードと微操作モードとを切り換え可能としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上部旋回式建設機械、例えば油圧ショベルで行う作業の1つとしてクレーン作業がある。クレーン作業は、油圧ショベルの多関節フロント作業機の先端で荷を吊り上げ、旋回体や多関節フロント作業機を駆動して吊り荷を移動する作業である。このようなクレーン作業を行う場合、高速なアクチュエータ速度を持つ油圧ショベルでは通常作業時と同じように運転した場合、荷ぶれを起こし易いという問題がある。このため、油圧ショベルでクレーン作業を行うときは、通常作業時よりもアクチュエータ速度を下げる必要がある。従来、このアクチュエータ速度の調整は、オペレータが油圧ポンプを回転駆動する原動機の回転数を通常の定格回転数(最大回転数)から低速回転数に下げ、油圧ポンプの最大吐出流量を減らすことで行うのが一般的である。しかし、通常作業時の作業効率を考え合わせると、油圧ショベルで行うクレーン作業では、簡単な操作でクレーン作業モード(微操作モード)を設定し、通常作業時よりもアクチュエータ速度を下げる機能を持たせることが望ましい。
【0004】
上記特開平7−248004公報に記載の従来技術は、モード切換弁により減圧弁を経由する微操作パイロット油路を選択し、リモコン弁(パイロット弁)の元圧(一次圧)を下げることによってリモコン弁のパイロット二次圧(出力圧)の最高値を制限し、微操作モードを可能としている。従って、この従来技術の微操作モードをクレーン作業モードに適用すれば、簡単な操作でクレーン作業モード(微操作モード)を設定し、微操作モードでアクチュエータの最高速度を安全な領域まで下げることが可能となる。しかし、この従来技術には次のような問題がある。
【0005】
この従来技術では、微操作モードを設定した場合、リモコン弁の元圧を減圧弁で下げることによってリモコン弁の出力圧の最高値を制限するため、操作手段の操作レバーを操作したとき、リモコン弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になる前に頭打ちになり、レバー操作に応じてリモコン弁出力圧を可変とする操作域、つまりアクチュエータへの供給流量を可変とする実質的な操作域が減少する。
【0006】
また、油圧ショベルの油圧駆動制御装置ではオープンセンタ型の方向制御弁を用いるもの(オープンセンタシステム)が一般的である。このオープンセンタ型の方向制御弁はメータイン絞りとセンタバイパス絞りを備え、ストロークに応じて2つの絞りの開口面積を調整することで油圧ポンプの吐出流量を分配し、アクチュエータに圧油を供給するものである。このタイプの方向制御弁にあっては、センタバイパス絞りの開口面積が減少し油圧ポンプの吐出圧力がアクチュエータの負荷圧よりも高くなると、油圧ポンプの吐出流量がメータイン絞りを介してアクチュエータに流れ始めるため、あるストロークまでの操作域が不感帯となり、それ以降がアクチュエータ供給流量を制御できる操作域となる。
【0007】
ところで、油圧ショベルでは、原動機の回転数を定格回転数よりも下げて作業を行う場合があり、原動機の回転数を下げると油圧ポンプの最大吐出流量が減少する。このため、オープンセンタシステムの油圧駆動制御装置で原動機の回転数を下げた場合、油圧ポンプの最大吐出流量の減少に応じて定格回転数のときに比べアクチュエータ供給流量を制御できる操作域が減少する。従って、もし、上記特開平7−248004公報に記載の従来技術の微操作モードで原動機の回転数を下げ、その微操作モードでクレーン作業を行った場合は、リモコン弁の元圧を減圧弁で下げることによる操作域の減少に加え、原動機の回転数の低下によっても操作域が減少し、アクチュエータ供給流量を制御できる実質的な操作域が極端に小さくなり操作性が著しく悪化する。このため、オペレータは、原動機の回転数が低いときはその都度定格回転数に設定し直す必要があり、煩わしかった。
【0008】
本発明の第1の目的は、減圧弁により微操作モードを設定することができ、かつ微操作モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる油圧駆動制御装置を提供することである。
【0009】
本発明の第2の目的は、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(1)上記第1及び第2の目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータに対して設けられた操作手段と、この操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、前記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記操作手段に設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめるパイロット弁とを有する油圧駆動制御装置において、前記パイロットポンプと前記パイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えるものとする。
【0011】
このようにパイロット圧供給油路に減圧弁を配置することにより、減圧弁でパイロット弁の元圧を下げ、微操作モード或いはクレーン作業モードを設定することができる。
【0012】
また、原動機の回転数検出手段と減圧弁制御手段を設け、回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御することにより、操作手段の操作レバーを操作したとき、原動機が定格回転数にあるときはパイロット弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になる前に頭打ちになるが、原動機の回転数を下げるに従ってパイロット弁の出力圧の頭打ちの度合いが減るようになり、原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一体に保ち、操作性の低下を防止できる。
【0013】
(2)また、上記第2の目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えるものとする。
【0014】
これにより上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、上記(1)で述べたように、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる。
【0015】
(3)更に、上記第2の目的を達成するために、本発明は、旋回モータによって駆動される上部旋回体と、この上部旋回体に支持され、先端に吊り具を備えた多関節フロント作業機とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置であって、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えるものとする。
【0016】
これによりフロント作業機先端に吊り具を備えた上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、上記(1)で述べたように、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる。
【0017】
(4)上記(1)〜(3)において、好ましくは、油圧駆動装置は通常モードかクレーン作業モードかを選択するモード選択スイッチを更に備え、前記減圧弁制御手段は、前記モード選択スイッチが通常モードにあるときは前記減圧弁による減圧を行わず、前記モード選択スイッチがクレーン作業モードにあるときに前記減圧弁による減圧を行う。
【0018】
これによりモード選択スイッチで通常モードを選択したときは、通常通り方向制御弁を切り換え操作して高速動作を行うことができ、クレーン作業モードを選択したときは、上記(1)で述べたように、クレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0020】
図1〜図5は、本発明の一実施の形態による油圧駆動制御装置を示すものである。本実施の形態の油圧駆動制御装置は油圧ショベルに搭載されるものとして示されている。
【0021】
図1において、110は油圧ショベルであり、油圧ショベル110は下部走行体100、上部旋回体101、多関節フロント作業機102を有し、上部旋回体101は下部走行体100上を旋回可能である。多関節フロント作業機102は上部旋回体101に支持され、ブーム103、アーム104、バケット105を上下方向に回動可能に連結して構成されている。バケット駆動用リンク部材とバケット105との回動連結ピンにはクレーン作業用の吊り具107が取り付けられている。
【0022】
また、図1において、1は原動機(例えばディーゼルエンジン)であり、この原動機1はメインの油圧ポンプ(以下メインポンプという)2とパイロットポンプ7を回転駆動する。メインポンプ2から吐出された圧油はポンプライン3及び複数の方向制御弁4a,4b,4cを介して複数のアクチュエータ5a,5b,5cに供給され、これらを駆動する。本実施形態において、アクチュエータ5aは上部旋回体101を旋回駆動する旋回モータであり、アクチュエータ5bはバケット105を前後方向に回動駆動するバケットシリンダであり、アクチュエータ5cはブーム103を上下方向に回動駆動するブームシリンダである。
【0023】
方向制御弁4a,4b,4cはポンプライン3に接続されタンク14に至るセンタバイパスライン15に接続され、かつ逆流を防ぐための逆止弁16a,16b,16cを設けたフィーダライン3a,3b,3c、タンクライン6a,6b,6c、アクチュエータ5a,5b,5cの給排ライン11a,11b,11c及び12a,12b,12cにそれぞれ接続されたオープンセンタ型の切換弁である。フィーダライン3aはポンプライン3に直接接続され、フィーダライン3b,3cはパラレルライン3dを介してポンプライン3に接続され、タンクライン6a,6b,6cは共通のタンクライン6を介してタンク14に接続されている。
【0024】
また、方向制御弁4a,4b,4cは切換位置A,B,Cを有し、切換位置Aではセンタバイパスライン15に介在するセンターバイパス絞り部を開き、フィーダライン3a,3b,3cと給排ライン11a,11b,11c及び12a,12b,12cとの間に介在するメータイン絞り部及びタンクライン6a,6b,6cと給排ライン11a,11b,11c及び12a,12b,12cとの間に介在するメータアウト絞り部を閉じ、切換位置Bではセンターバイパス絞り部を閉じ、フィーダライン3a,3b,3cと給排ライン11a,11b,11cとの間に介在するメータイン絞り部及びタンクライン6a,6b,6cと給排ライン12a,12b,12cとの間に介在するメータアウト絞り部を開き、切換位置Cではセンタバイパス絞り部を閉じ、フィーダライン3a,3b,3cと給排ライン12a,12b,12cとの間に介在するメータイン絞り部及びタンクライン6a,6b,6cと給排ライン11a,11b,11cの間に介在するメータアウト絞り部を開き、切換位置B,Cに応じてアクチュエータ5a,5b,5cに供給される圧油の方向(アクチュエータの駆動方向)を制御する。また、切換位置AとBの間及び切換位置AとCの間でその切換量(操作量)に応じてセンターバイパス絞り部、メータイン絞り部、メータアウト絞り部の開度を設定し、アクチュエータ5a,5b,5cに供給される圧油の流量(アクチュエータの駆動速度)を制御する。
【0025】
更に、方向制御弁4a,4b,4cは、パイロット駆動部30a,31a;30b,31b;30c,31cを有するパイロット駆動式であり、これらパイロット駆動部にパイロット圧の作用していない中立時には切換位置Aに位置し、パイロット駆動部30a,30b,30cにパイロット圧が作用すると切換位置B側へ、パイロット駆動部31a,31b,31cにパイロット圧が作用すると切換位置C側へと、それぞれパイロット圧のレベルに応じた位置に切り換え操作される。
【0026】
パイロットポンプ7の吐出ライン7aには、パイロットポンプ7の吐出圧を一定に保つパイロットリリーフ弁13が接続され、吐出ライン7aはパイロット圧力供給ライン8を介してパイロットバルブ9a,9b,9cに接続されている。パイロットバルブ9a,9b,9cは、それぞれ、旋回モータ5a、バケットシリンダ5b、ブームシリンダ5c用の操作レバー装置17a,17b,17cの一部を構成するものであり、操作レバー装置17a,17b,17cは油圧ショベルを運転するオペレータにより操作される操作レバー18a,18b,18cをそれぞれ備えている。各パイロットバルブ9a,9b,9cからパイロットラインa1,a2,b1,b2,c1,c2が引き出されており、これらパイロットラインa1,a2,b1,b2,c1,c2は、方向制御弁4a,4b,4cのパイロット駆動部30a,31a;30b,31b;30c,31cにそれぞれ接続されている。
【0027】
パイロットバルブ9a,9b,9cはそれぞれ1対の減圧弁を内蔵しており、操作レバー18a,18b,18cを操作すると、その操作方向に応じた側の減圧弁が作動し、パイロット圧力供給ライン8の圧力を元圧(一次圧)として操作量に応じたレベルのパイロット圧を操作方向に応じた側のパイロットラインa1又はa2,b1又はb2,c1又はc2に発生し、これらパイロット圧を方向制御弁4a,4b,4cのパイロット駆動部30a又は31a,30b又は31b,30c又は31cに導くことにより方向制御弁4a,4b,4cを操作レバー18a,18b,18cの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作する。
【0028】
また、パイロット圧力供給ライン8のパイロットリリーフ弁13の接続点よりパイロットバルブ9a,9b,9c側の位置に電磁比例式減圧弁19が接続されている。この電磁比例式減圧弁19はパイロットバルブ9a,9b,9cに元圧(一次圧)として供給される圧力を調整するためのものであり、電磁比例式減圧弁19が全開しているときはパイロットリリーフ弁13で設定した圧力をそのままパイロットバルブ9a,9b,9cに供給し、それ以外のときは電磁比例式減圧弁19で減圧した圧力をパイロットバルブ9a,9b,9cに供給する。
【0029】
旋回モータ5a用の操作レバー装置17aの操作レバー18aのグリップ頂部には、オペレータの指で操作される作業モード選択スイッチ20が設けられ、原動機1に原動機1の回転数(以下、適宜原動機回転数という)を検出する回転数センサ21が設けられ、これら作業モード選択スイッチ20、回転数センサ21からの信号はコントローラ22に入力される。コントローラ22はそれらの信号を基に所定の演算処理を行い、演算処理結果に応じて電磁比例式減圧弁19に制御信号(電気信号)を出力する。
【0030】
作業モード選択スイッチ20は、例えば、通常作業モードでは操作されずOFF位置にあり、クレーン作業モードでは操作されてON位置に押され、電気信号を出力するスイッチである。
【0031】
コントローラ22の処理機能を図2〜図5により説明する。
【0032】
図2はコントローラ22の処理機能をブロック線図で示したものであり、コントローラ22は、最大ポンプ吐出流量演算部51と出力演算部54の各機能を有している。
【0033】
ポンプ最大吐出流量演算部51は、回転数センサ20からの原動機回転数信号nにポンプ最大押しのけ容量qmaxを乗ずる演算を行い、その回転数におけるポンプ最大吐出流量Qmaxを算出する。出力演算部54は、操作モード選択スイッチ20の信号に応じて、ポンプ最大吐出流量演算部51で演算したポンプ最大吐出流量Qmaxを予め設定したテーブルに参照させ、電磁比例式減圧弁19に制御信号Icを出力する。
【0034】
図3はコントローラ22の処理機能を示すフローチャートであり、以下、これを基に出力演算部54の詳細を説明する。
【0035】
まず、作業モード選択スイッチ20及び回転数センサ21の信号データを読み込む(ステップ111)。次いで、読み込まれたデータのうち、作業モード選択スイッチ20の信号xの判定が行われ(ステップ112)、通常作業モードであると判定されると、減圧弁19への出力値を最大(減圧無し)とする処理を行い(ステップ114)、対応する信号を減圧弁19に出力する(ステップ116)。クレーン作業モードであると判定されると、回転数センサ20からの原動機回転数信号nにポンプ最大押しのけ容量qmaxを乗じてその回転数におけるポンプ最大吐出流量Qmaxを演算し(ステップ113)、このポンプ最大吐出流量Qmaxを下記の如く減圧弁19への出力値に変換し(ステップ115)、対応する信号を減圧弁19に出力する(ステップ116)。
【0036】
図4に、ステップ115における減圧弁19への出力値の演算例を示す。この演算例は、クレーン作業モードにおけるアクチュエータ(旋回モータ5a)の最大速度VmaxをV0以下にする場合のものである。アクチュエータ速度はアクチュエータに流入する流量、つまり油圧ポンプ2の吐出流量に比例する。従って、アクチュエータの最大速度VmaxをV0以下にすることは油圧ポンプ2の最大吐出流量QmaxをQ0以下にすることと置き換えることができる。油圧ポンプ2の最大吐出流量QmaxがQ0のときの原動機1の回転数をN0とする。
【0037】
図4において、横軸はポンプ最大吐出流量Qmaxであり、縦軸は減圧弁19への出力信号Icである。横軸のQ0はアクチュエータの最大速度VmaxがV0のときのポンプ最大吐出流量であり、QReは原動機1が定格回転数(最大回転数)NReにあるときの油圧ポンプ2の最大吐出流量である。縦軸のIcmaxは減圧弁19を全開にする出力信号である。ポンプ最大吐出流量QmaxがQReのとき(原動機1が定格回転数NReにあるとき)は、減圧弁19への出力信号IcはIcmaxより小さいIc1であり、ポンプ最大吐出流量QmaxがQReから減少するに従って(原動機1の回転数が定格回転数NReから低下するに従って)減圧弁19への出力信号IcはIc1から増大し、ポンプ最大吐出流量QmaxがQ0に達する(原動機1の回転数がN0に達する)と減圧弁19への出力信号Icは最大のIcmaxとなり、以後減圧弁19への出力信号IcはIcmaxで一定となる。コントローラ22の記憶装置(図示せず)にはこのようなポンプ最大吐出流量Qmaxと出力信号Icとの関係を予め設定しテーブルとして記憶してある。ここで、ポンプ最大吐出流量QmaxがQ0以上の領域におけるポンプ最大吐出流量Qmaxと制御信号Icの関係は、対象アクチュエータを制御する方向切換弁の各絞りの開口面積特性に依存し、実験的、計算的に求められる。
【0038】
図4のステップ115では、以上のようなテーブルにポンプ最大吐出流量Qmaxを参照させ、出力信号Icに換算する。この出力信号Icは制御信号として減圧弁19に出力される。
【0039】
図5に減圧弁19の制御信号(出力信号)Icに対する二次圧出力特性を示す。減圧弁23はパイロットポンプ7の圧力に基づき制御信号Icに比例して上昇する二次圧を生成する。
【0040】
以上のように構成した本実施の形態において、通常作業を行う場合は、オペレータはモード選択スイッチ20をOFFにし通常作業モードを設定する。このとき、減圧弁19への出力信号は最大(減圧無し)となり(ステップ114)、電磁比例式減圧弁19は全開し、パイロットリリーフ弁13で設定した圧力がそのままパイロットバルブ9a,9b,9cに供給される。このため、オペレータは、通常通り操作レバー18a,18b,18cの操作方向と操作量に応じて方向制御弁4a,4b,4cを切り換え操作し、アクチュエータ5a〜5cを高速で駆動することができる。
【0041】
クレーン作業を行う場合は、オペレータはモード選択スイッチ20をONにしクレーン作業モードを設定する。このとき、原動機1の回転数がN0以下の低速回転数にあるときは、減圧弁19への出力信号は最大のIcmaxとなり(ステップ115)、電磁比例式減圧弁19は全開し、パイロットリリーフ弁13で設定した圧力がそのままパイロットバルブ9a,9b,9cに供給される。このため、オペレータは、旋回時に旋回モータ5aの最大速度VmaxをV0以下の低速にすることができる。
【0042】
また、原動機1の回転数がN0より高いときは、減圧弁19への出力信号はそのときのポンプ最大吐出流量Qmaxに対応したIcmaxより小さい値となり(ステップ115)、電磁比例式減圧弁19はそれに応じてパイロットリリーフ弁13で設定した圧力を減圧して出力する。例えば、原動機1の回転数が最大の定格回転数NReにあるときは、減圧弁19への出力信号はIc1となり、電磁比例式減圧弁19はパイロットリリーフ弁13で設定した圧力を最も減圧して出力する。また、原動機1の回転数が最大の定格回転数NReとN0の中間にあるときは、減圧弁19への出力信号はIc1とIcmaxとの中間となり、電磁比例式減圧弁19はパイロットリリーフ弁13で設定した圧力をそれに応じて減圧して出力する。このため、オペレータは、パイロットバルブ9a,9b,9cの元圧(一次圧)を減圧することにより、この場合も旋回時に旋回モータ5aの最大速度を低速にすることができる。
【0043】
本実施の形態の効果を従来技術と比較して説明する。
【0044】
図6は特開平7−248004公報に記載の従来技術によるリモコン弁(パイロット弁)の出力特性を示す図である。
【0045】
従来技術では、モード切換弁を微操作モード位置に切り換えることで減圧弁を経由する微操作パイロット油路を選択し、リモコン弁の元圧(一次圧)を下げることによりリモコン弁のパイロット二次圧(出力圧)の最高値を制限し、微操作モードを可能としている。これは、本実施の形態で、モード選択スイッチ20をONにしクレーン作業モードを設定したとき、原動機1の回転数に係わらず、常に減圧弁19にIcmaxより小さいIc1の制御信号を出力し、パイロットリリーフ弁13で設定した圧力を減圧して出力することと実質的に等価である。このような場合、図6に示すように、操作手段の操作レバーを操作したとき、通常作業モードではパイロット弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になるまで上昇するが、微操作モードではパイロット弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になる前に頭打ちになり、レバー操作に応じてリモコン弁出力圧を可変とする操作域、つまりアクチュエータへの供給流量を制御できる実質的な操作域がX1からX2へ減少する。
【0046】
図7はオープンセンタ型の方向制御弁の特性を示す等価回路図であり、図8はメータアウト絞りの開口面積特性に基づく原動機1の回転数と操作域の関係の一例を示す図である。
【0047】
本実施の形態において、方向制御弁4a〜4cはオープンセンタ型の切換弁である。このオープンセンタ型の方向制御弁は、図6に模式的に示すように、メータイン絞り61とセンタバイパス絞り62を備え、ストロークに応じて2つの絞り61,62の開口面積A1,A2を調整することで油圧ポンプ62の吐出流量を分配し、アクチュエータに圧油を供給するものである。
【0048】
つまり、オープンセンタ型の方向制御弁では、方向制御弁のストロークが小さいあるストローク以下では、メータイン絞り61の開口面積A1が小さく、センタバイパス絞り62の開口面積A2が大きいため、油圧ポンプの吐出圧力がアクチュエータの負荷圧よりも高くならず、油圧ポンプの吐出流量はその全量がセンタバイパス絞り62を介してタンクに流出する。方向制御弁のストロークが増大するに従ってメータイン絞り61の開口面積A1が増大し、センタバイパス絞り62の開口面積A2が減少するため、油圧ポンプの吐出圧力がアクチュエータの負荷圧よりも高くなり、油圧ポンプの吐出流量の一部がメータイン絞り61を介してアクチュエータに供給され、アクチュエータが駆動し始める。方向制御弁のストロークが更に増大すると、それに応じてメータイン絞り61の開口面積A1が増大し、センタバイパス絞り62の開口面積A2が減少するため、メータイン絞り61を介してアクチュエータに供給される圧油の流量が増大し、アクチュエータ速度も増大する。
【0049】
図8において、横軸のS1が、原動機1の回転数が最高の定格回転数NReにあるとき、油圧ポンプ2の吐出圧力がアクチュエータの負荷圧より高くなり、ポンプ吐出流量の一部がメータイン絞り61を介してアクチュエータに供給され始める方向制御弁のストロークに対応する操作手段の操作レバーの操作量であり、このときのセンタバイパス絞り62の開口面積はA21である。つまり、このタイプの方向制御弁の操作に際しては、あるストロークまでの操作域が不感帯となり、それ以降のX3がアクチュエータ供給流量を制御できる操作域となる。
【0050】
ところで、オペレータが意図的に原動機1の回転数を下げている場合があり、原動機1の回転数が最高の定格回転数NReにあるときのポンプ吐出流量をQ1とし、原動機1の回転数を下げたときのポンプ吐出流量Q2とすると、オペレータが原動機1の回転数を下げた場合は、ポンプ吐出流量はQ1からQ2に減少する。また、ポンプ吐出圧をP0、アクチュエータの負荷圧(メータイン絞り61の出側圧力)をP1、タンク圧(センタバイパス絞り62の出側圧力)をP2とすると、ポンプ吐出圧P0がメータイン絞り後ろ圧P1より高くならないとアクチュエータは動き出さず、全流量がセンタバイパス絞り62を通過する。
【0051】
今、Q1=2×Q2,P1=10MPa,P2=0MPaとすると、流量Qと絞り前後差圧△P、開口面積Aの関係は、オリフィスの式を用いて、
Q=CA√△P (C:定数)
と表せるので、P0=P1となるセンタバイパス絞り62の開口面積A21(定格回転数時),A22(低速回転数時)は、
Q1=A21・C√10
Q2=A22・C√10
より、
A21=Q1/C√10
A22=Q2/C√10=(Q1/2)/C√10
=(1/2)×(Q1/C√10)
=A21/2
となる。つまり、原動機1の回転数を下げたとき、P0=P1となるセンタバイパス絞り62の開口面積A22は、定格回転数時のA21の半分となる。
【0052】
図8に開口面積A22を示す。センタバイパス絞り62が開口面積A22になるときのレバー操作量はS2であり、操作域はX4となる。このようにP0=P1となるセンタバイパス絞り62の開口面積A22が減少すると、それに応じてアクチュエータへの供給流量を制御できる操作域がX3からX4へ減少する。
【0053】
図9に、従来技術における方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す。図中、M1は、モード切換弁が微操作パイロット油路を選択しない通常操作モードにありかつ原動機が最高の定格回転数にあるときの特性であり、M2は、モード切換弁を微操作パイロット油路を選択する微操作モードに切り換えかつ原動機が最高の定格回転数にあるときの特性であり、M3は、モード切換弁を微操作パイロット油路を選択する微操作モードに切り換えかつ原動機の回転数を下げた場合の特性である。横軸に、上述した操作域X1〜X4を併記してある。この図から分かるように、従来技術で原動機の回転数を下げた場合は、リモコン弁の元圧を減圧弁で下げることによる操作域の減少(X1→X2)に加え、原動機1の回転数の低下によっても操作域が減少し(X3→X4)、アクチュエータへの供給流量を可変とする操作レバーの実質的な操作域がX5へと極端に小さくなり、操作性が著しく悪化する。このため、オペレータは、原動機1の回転数が低いときはその都度定格回転数に設定し直す必要がある。
【0054】
図10に、本実施の形態によるパイロット弁9aの出力特性を示す。本実施の形態では、前述したようにクレーン作業モードでは、回転数センサ21で原動機1の回転数を検出し、原動機1の回転数が低くなるに従って減圧弁19による減圧度合いを小さくするよう制御するため、操作レバー装置17aの操作レバー18aを操作したとき、原動機1が定格回転数にあるときはパイロット弁9aの出力圧は操作レバー18aの操作量がフル操作になる前に頭打ちになるが、原動機1の回転数を下げるに従ってパイロット弁9aの出力圧の頭打ちの度合いが減り、クレーン作業モードでの最大速度をV0とする原動機回転数N0では減圧弁19は全開し、パイロット弁9aの出力圧の頭打ちは無くなる。
【0055】
図11に、上記のようにパイロット弁9aの出力圧が制御される場合の方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す。図中、M4は、モード選択スイッチ20をOFFにして通常作業モードにありかつ原動機1が最高の定格回転数にあるときの特性であり、M5は、モード選択スイッチ20をONにしてクレーン作業モードに切り換えかつ原動機が最高の定格回転数にあるときの特性であり、それぞれ従来技術のM1,M2と同じである。M6は、モード選択スイッチ20をONにしクレーン作業モードに切り換えかつ原動機の回転数を下げた場合の特性である。横軸に、上述した操作域X1〜X4を併記してあるる。この図から分かるように、本実施の形態では、原動機1の回転数を下げた場合でも操作域の減少は原動機1の回転数の低下による減少分(X3→X4)だけであり、アクチュエータへの供給流量を可変とする操作レバーの実質的な操作域はX4のままである。
【0056】
以上のように本実施の形態によれば、減圧弁19によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機1の回転数に係わらずアクチュエータへの供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、常に安全な旋回速度が得られ、かつ操作性の低下を最小限に止めることができる。
【0057】
また、作業モード選択スイッチ20をONしたとき、旋回モータ5a以外のアクチュエータ5b,5cに対しても同様に微操作モードを設定することができ、かつ微操作モードで原動機1の回転数に係わらずアクチュエータへの供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、常に安全な微操作速度が得られ、かつ操作性の低下を最小限に止めることができる。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧弁により微操作モードを設定することができ、かつ微操作モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止することができる。
【0059】
また、本発明によれば、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止することができる。
【0060】
更に、本発明によれば、オペレータが任意に通常作業モードと微操作モード或いはクレーン作業モードの切替が可能となり、通常作業モードでは高速な動作が行え、微操作モード或いはクレーン作業モードでは原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による油圧駆動制御装置の全体構成を示す図である。
【図2】図1に示したコントローラの処理機能を示すフローチャートである。
【図3】図1に示したコントローラの処理機能を示すブロック線図である。
【図4】減圧弁の出力値の演算例を示す図である。
【図5】減圧弁の制御信号に対する二次圧出力特性を示す図である。
【図6】従来技術によるリモコン弁(パイロット弁)の出力特性を示す図である。
【図7】オープンセンタ型の方向制御弁の特性を示す等価回路図である。
【図8】メータアウト絞りの開口面積特性に基づく原動機回転数と操作域の関係の一例を示す図である。
【図9】従来技術による方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す図である。
【図10】本実施の形態におけるパイロット弁の出力特性を示す図である。
【図11】本実施の形態による方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す図である。
【符号の説明】
1 原動機
2 油圧ポンプ
3 ポンプライン
4a〜4c 方向制御弁
5a 旋回モータ
5b バケットシリンダ
5c ブームシリンダ
6 共通のタンクライン
6a〜6c タンクライン
7 パイロットポンプ
8 パイロット圧力供給ライン
9a〜9c パイロットバルブ
14 タンク
15 センターバイパスライン
17a,17b,17c 操作レバー装置
18a,18b,18c 操作レバー
19 電磁比例式減圧弁
20 作業モード選択スイッチ
21 回転数センサ
22 コントローラ
30a,31a;30b,31b;30c,31c パイロット駆動部
51 ポンプ最大吐出流量演算部
54 出力演算部
107 吊り具

Claims (4)

  1. 原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータに対して設けられた操作手段と、この操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、前記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記操作手段に設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめるパイロット弁とを有する油圧駆動制御装置において、
    前記パイロットポンプと前記パイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、
    前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
    前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えることを特徴とする油圧駆動制御装置。
  2. 原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、
    前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、
    前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
    前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えることを特徴とする上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置。
  3. 旋回モータによって駆動される上部旋回体と、この上部旋回体に支持され、先端に吊り具を備えた多関節フロント作業機とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置であって、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、
    前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、
    前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
    前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えることを特徴とする上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項記載の油圧駆動制御装置において、
    通常モードかクレーン作業モードかを選択するモード選択スイッチを更に備え、
    前記減圧弁制御手段は、前記モード選択スイッチが通常モードにあるときは前記減圧弁による減圧を行わず、前記モード選択スイッチがクレーン作業モードにあるときに前記減圧弁による減圧を行うことを特徴とする油圧駆動制御装置。
JP2001068534A 2001-03-12 2001-03-12 油圧駆動制御装置 Expired - Fee Related JP4215409B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001068534A JP4215409B2 (ja) 2001-03-12 2001-03-12 油圧駆動制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001068534A JP4215409B2 (ja) 2001-03-12 2001-03-12 油圧駆動制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002266807A JP2002266807A (ja) 2002-09-18
JP4215409B2 true JP4215409B2 (ja) 2009-01-28

Family

ID=18926714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001068534A Expired - Fee Related JP4215409B2 (ja) 2001-03-12 2001-03-12 油圧駆動制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4215409B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103727076A (zh) * 2013-11-19 2014-04-16 徐州重型机械有限公司 一种液控回转控制装置及起重机回转系统
KR20190022780A (ko) 2017-03-31 2019-03-06 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 건설 기계

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103727076A (zh) * 2013-11-19 2014-04-16 徐州重型机械有限公司 一种液控回转控制装置及起重机回转系统
CN103727076B (zh) * 2013-11-19 2016-04-27 徐州重型机械有限公司 一种液控回转控制装置及起重机回转系统
KR20190022780A (ko) 2017-03-31 2019-03-06 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 건설 기계
US11098462B2 (en) 2017-03-31 2021-08-24 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Construction machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002266807A (ja) 2002-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4931955B2 (ja) 油圧ショベルの油圧回路装置
EP0795690B1 (en) Hydraulic driving device
EP2128453B1 (en) Hydraulic control circuit for construction machine
WO2016052541A1 (ja) 作業機械の油圧駆動システム
JP6474718B2 (ja) 建設機械の油圧制御装置
JP2010078035A (ja) 作業機械の油圧シリンダ制御回路
JPH11303809A (ja) 油圧駆動機械のポンプ制御装置
WO2017056199A1 (ja) 建設機械
JP6891079B2 (ja) 建設機械の油圧駆動システム
EP1172488A1 (en) Hydraulic circuit of working machine
WO2019220872A1 (ja) 作業機械の油圧駆動装置
JP2001323902A (ja) 油圧駆動装置
JP6860519B2 (ja) 建設機械
JP6317656B2 (ja) 作業機械の油圧駆動システム
JP5122906B2 (ja) 建設機械のロードセンシング式油圧制御装置
JP2009167659A (ja) 作業機械の油圧制御回路
JP4215409B2 (ja) 油圧駆動制御装置
JP2009179983A (ja) 作業機械の油圧制御回路
CN110392789B (zh) 挖土机
JP4732625B2 (ja) 建設機械の油圧制御装置
JP6989548B2 (ja) 建設機械
JP3643300B2 (ja) 油圧作業機械
JP3691323B2 (ja) 建設機械の油圧制御装置
CN110603384B (zh) 工程机械的液压驱动装置
JP2758335B2 (ja) 建機の油圧回路構造

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070305

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081031

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081104

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees