JP5124243B2 - 掘削機のブーム衝撃緩和装置及び該制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、オペレータにより掘削機のブームを駆動せしめるブームシリンダの駆動が急停止した場合、ブームに生じ得る衝撃及び振動を最小限に止めることができるようにした掘削機のブーム衝撃緩和装置及びその制御方法に関する。
さらに詳しくは、オペレータが作業装置用操作レバー(ＲＣＶ)を急激に操作し、ブームシリンダの駆動を急停止させる場合、ブームシリンダに対する作動油供給量を能動的に制御することによって、ブームシリンダに生ずる衝撃から振動を最小化することができるようにした掘削機のブーム衝撃緩和装置及びその制御方法に関する。
一般に、掘削機のブームのような作業装置は、操作レバーを操作することにより駆動させられるものの、熟練したオペレータは操作レバーを高精度に操作することができるから、作業装置をスムーズに駆動させ、アクチュエータ(一例として、ブームシリンダをいう)の衝撃を緩和することが可能である。しかし、未熟な運転員は、操作レバーを微細に操作し得ないため、操作レバーを急に操作することによって、作業装置の慣性に起因する衝撃が生じ、作業能率が劣るという問題点があった。
一方、作業能率を向上させるべく、作業装置用操作レバーを急操作すると、作業装置の起動又は作動停止時の衝撃により振動が生じてしまう。こうした振動は、オペレータの作業疲労度を加重させるばかりでなく、作業効率も劣り、装備の耐久性が悪くなることから、使用寿命が短縮するという問題点をも抱えていた。
図１に示すように、従来技術による掘削機のブーム衝撃緩和装置は、油圧ポンプ５０及びパイロットポンプ５３と、油圧ポンプ５０に連結され、作動油供給時に駆動されるブームシリンダ５１と、油圧ポンプ５０とブームシリンダ５１との間の流路に設けられ、切換時、ブームシリンダ５１の起動、停止及び方向切換を制御するメインコントロールバルブ５２と、パイロットポンプ５３とメインコントロールバルブ５２との間の流路に設けられ、外部より電気的信号の入力時、切り換えられ、メインコントロールバルブ５２に供給される信号圧を制御する制御弁５４と、ブームシリンダ５１のラージチャンバー５１ａ及びスモールチャンバー５１ｂの作動圧力を検出する圧力センサー５５、５６と、制御弁５４のスプールを切り換えさせるべく、電気的信号を入力するリレースイッチ５７と、圧力センサー５５、５６からの入力信号によりブームシリンダ５１の急停止有無を判断し、ブームシリンダ５１の急停止と判断した場合、リレースイッチ５７に駆動信号を出力する制御器５８とを含める。
前述した制御器５８で、圧力センサー５５、５６からのブームシリンダ５１のラージチャンバー５１ａ及びスモールチャンバー５１ｂの作動圧力値によってブームシリンダ５１の急停止有無を判断する。ブームシリンダ５１の急停止状態と判断した場合、制御器５８からリレースイッチ５７に駆動信号を出力する。
リレースイッチ５７からの電気的信号入力により制御弁５４のスプールを、図において上向きに切り換えさせる。この際、パイロットポンプ５３から吐き出されるパイロット信号圧が切り換えられた制御弁５４を経てメインコントロールバルブ５２のスプールを、図において、右側方向に切り換えさせる。
したがって、油圧ポンプ５０から吐き出される作動油は、切り換えられたメインコントロールバルブ５２を経てブームシリンダのラージチャンバー５１ａに供給される。この際、ブームシリンダ５１のスモールチャンバー５１ｂからの作動油はメインコントロールバルブ５２を経て油圧タンクに戻る。
従来技術によるブーム衝撃緩和装置は、制御器５８でブームシリンダ５１の急停止と判断した場合、制御弁５４のスプールを切り換えさせることができるように電気的信号を入力させる別度のリレースイッチ５７を用いることによって、当該部品点数が多くなり、付随してコスト上昇を招く。
本発明の一実施例は、作業装置用操作レバーを急激に操作し、掘削機のブームシリンダの駆動を急停止させる場合、衝撃による振動を最小化し、装備の使用寿命を延長し、かつ、オペレータの作業疲労を軽減させることができるようにした掘削機のブーム衝撃緩和装置及びその制御方法に係わる。
また、本発明の一実施例は、運転経験が少ないオペレータであっても、作業装置を容易に操作することができ、作業能率を向上させることができるようにした掘削機のブーム衝撃緩和装置及びその制御方法に係わる。
本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置は、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、第１油圧ポンプに連結されかつ駆動されるブームシリンダと、第１油圧ポンプとブームシリンダとの間の流路に設けられ、外部からの信号圧が供給されると切り換えられ、ブームシリンダの起動、停止及び方向切換を制御するメインコントールバルブと、オペレータによる操作時、第２油圧ポンプからのパイロット信号圧をメインコントロールバルブのスプールに供給する操作レバーと、操作レバーの操作量に応じるブーム上昇及びブーム下降信号圧力を検出する操作レバー検出手段と、ブームシリンダのラージチャンバー及びスモールチャンバーに生じる圧力をそれぞれ検出するブームシリンダ圧力検出手段と、ブームシリンダ圧力検出手段及び操作レバー検出手段からの検出信号を入力され、入力信号によってブームシリンダの急停止と判断した場合、ブームシリンダの制御信号を演算及び出力する制御器と、第２油圧ポンプと操作レバーとの間のパイロット流路に制御器からの入力信号によって切換可能に設けられ、切換時、第２油圧ポンプからメインコントロールバルブのブーム上昇スプール側に供給される信号圧力を制御するブーム振動防止手段とを含める。
そこで、前述したブーム振動防止手段として、操作レバーの操作によりブーム上昇中、ブームシリンダの急停止と判断された場合、制御器から電気的信号が入力されると切り換えられ、第２油圧ポンプからメインコントロールバルブのブーム上昇側スプールに信号圧力の供給有無を制御するソレノイド弁が用いられる。
また、前述したブーム振動防止手段として、操作レバーの操作によりブーム下降中、ブームシリンダの急停止と判断された場合、制御器から電気的信号が入力されると切り換えられ、第２油圧ポンプからメインコントロールバルブのブーム下降側スプールに信号圧力の供給有無を制御するソレノイド弁が用いられる。
また、前述したブーム振動防止手段として、操作レバーの操作によりブーム上昇中、ブームシリンダの急停止と判断された場合、制御器から電気的信号が入力されると切り換えられ、第２油圧ポンプからメインコントロールバルブのブーム上昇側スプールに供給される信号圧力を可変調節する電磁比例減圧弁が用いられる。
また、前述したブーム振動防止手段として、操作レバーの操作によりブーム下降中、ブームシリンダの急停止と判断された場合、制御器から電気的信号が入力されると切り換えられ、第２油圧ポンプからメインコントロールバルブのブーム下降側スプールに供給される信号圧力を可変調節する電磁比例減圧弁が用いられる。
前述した操作レバーと電磁比例減圧弁との間のパイロット流路に設けられ、操作レバーを通過した信号圧力と、電磁比例減圧弁を通過した信号圧力のうち、相対的に大きい信号圧力を選択するシャトル弁を含める。
本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置の制御方法は、油圧ポンプに連結されるブームシリンダと、ブームシリンダに供給される作動油を制御するメインコントロールバルブと、ブームシリンダを駆動させる操作信号を発する操作レバーと、操作レバーの操作量に応じるブーム上昇及びブーム下降信号圧力を検出する操作レバー検出手段と、ブームシリンダのラージチャンバー及びスモールチャンバーに生ずる圧力を検出するブームシリンダ圧力検出手段と、ブームシリンダ圧力検出手段及び操作レバー検出手段からの検出信号を入力される制御器と、切換時にメインコントロールバルブに供給される信号圧力を制御する電磁比例減圧弁とを含める掘削機のブーム衝撃緩和装置の制御方法において、操作レバー検出手段からブーム上昇及びブーム下降信号圧力と、ブームシンリンダ圧力検出手段からブームシリンダの作動圧力を入力される段階(Ｓ１０参照)と、ブーム上昇及びブーム下降信号圧力を入力され、所定時間の間、減少比(Ｒ)を求め(Ｓ５０参照)、減少比(Ｒ)が所定設定値(Ｒｃｒ)より小さい場合、操作レバーの急停止と判断する段階(Ｓ６０参照)と、ブームの停止時、ブームシリンダの圧縮側チャンバーの圧力値を入力され、所定設定値との比較後、設定値より大きい場合、ブーム振動を予測する段階(Ｓ８０参照)と、操作レバーの急停止及びブーム振動が予測される場合、当該操作レバー側のメインコントロールバルブのスプールを駆動させるべく、電磁比例減圧弁の制御値を演算して出力する段階(Ｓ１１０参照)と、ブームの停止時、ブームシリンダの圧縮側チャンバー圧力と伸張側チャンバー圧力との差を、所定設定値と比較して、ブーム振動終了を予測し(Ｓ９０参照)、電磁比例減圧弁に出力を停止する段階(Ｓ１００参照)とを含める。
そこで、前述したブームシリンダの急停止判断は、ブーム上昇信号圧力がブームシリンダが停止する際の圧力値(Ｐｃｒ)より小さく、操作レバーの操作減少量(Ｒ)が設定値(Ｐｃｒ)より小さい場合に、ブームシリンダの急停止と判断する。
以上で述べたように、本発明の実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置及びその制御方法は、次のような効果を奏する。
作業装置用操作レバーを急激に操作し、ブームシリンダの駆動を急停止させる場合でも、衝撃による振動を最小化し、建設装備の耐久性を高めると共に、振動に起因するオペレータの作業疲労を軽減し、作業性を向上させることができる。また、オペレータの運転経験の多少にかかわらず、作業装置を容易に操作することができる。
以下では、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて説明するが、これは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が発明を容易に実施し得る程度に詳細に説明するためのものであって、これにより本発明の技術的思想及び範疇が限定されることを意味するものではない。
図２に示すように、本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置は、図示されていないエンジンに連結される第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２と、第１油圧ポンプ１に連結され、作動油が供給されることで駆動するブームシリンダ３と、第１油圧ポンプ１とブームシリンダ３との間の流路に設けられ、外部よりの信号圧の供給時に切り換えられ、ブームシリンダ３の起動、停止及び方向切換を制御するメインコントロールバルブ(ＭＣＶ)４と、オペレータによる操作時、第２油圧ポンプ２からのパイロット信号圧をメインコントロールバルブ４のスプールに供給する操作レバー５(ＲＣＶ)と、操作レバー５の操作量によるブーム上昇信号圧力及びブーム下降信号圧力をそれぞれ検出する操作レバー検出手段６、７(ブーム上昇側圧力センサー、ブーム下降側圧力センサーをいう)と、ブームシリンダ３のラージチャンバー３ａ及びスモールチャンバー３ｂに生ずる作動圧力をそれぞれ検出するブームシリンダ圧力検出手段８、９(ラージチャンバー３ａとメインコントロールバルブ４との間の流路に設けられる圧力センサーと、スモールチャンバー３ｂとメインコントロールバルブ４との間の流路に設けられる圧力センサーをいう)と、ブームシリンダ圧力検出手段８、９及び操作レバー検出手段６、７からの検出信号を入力され、入力信号によってブームシリンダ３の急停止と判断された場合、ブームシリンダ３の制御信号を演算及び出力する制御器１０と、第２油圧ポンプ２と操作レバー５との間のパイロット流路に制御器１０からの入力信号によって切換可能に設けられ、切換時、第２油圧ポンプ２からメインコントロールバルブ４のブーム上昇側スプールに供給される信号圧力を制御するブーム振動防止手段とを含める。
前述したブーム振動防止手段として、操作レバー５の操作によりブーム上昇中、ブームシリンダ３の急停止と判断された場合、制御器１０から電気的信号が入力されると切り換えられ、且つ、第２油圧ポンプ２からメインコントロールバルブ４のブーム上昇側スプールに供給される信号圧力を可変調節(スプールの変位を調整することをいう)する電磁比例減圧弁１１(ＰＰＲＶ；Ｐｒｏｐｏｔｉｏｎａｌ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｖａｌｖｅｓ)が用いる。
前述したブーム振動防止手段として、操作レバー５の操作によりブーム下降中、ブームシリンダ３の急停止と判断された場合、制御器１０から電気的信号が入力されると切り換えられ、且つ、第２油圧ポンプ２からメインコントロールバルブ４のブーム下降側スプールに供給される信号圧力を可変調節する電磁比例減圧弁１２(ＰＰＲＶ)が用いられる。
この際、前述した操作レバー５と電磁比例減圧弁１１、１２との間のパイロット流路に設けられ、操作レバー５を通過した信号圧力と、電磁比例減圧弁１１、１２を通過した信号圧力のうち、相対的に大きい信号圧力を選択するシャトル弁１３、１４を含める。
図面には示されていないが、前述したブーム振動防止手段として、操作レバー５の操作によりブーム上昇中、ブームシリンダ３の急停止と判断された場合、制御器１０から電気的信号が入力されると切り換えられ、且つ、第２油圧ポンプ２からメインコントロールバルブ４のブーム上昇側スプールに信号圧力の供給有無を制御するソレノイド弁が用いられる。
図面には示されていないが、前述したブーム振動防止手段として、操作レバー５の操作によりブーム下降中、ブームシリンダ３の急停止と判断された場合、制御器１０から電気的信号が入力されると切り換えられ、第２油圧ポンプ２からメインコントロールバルブ４のブーム下降側スプールに信号圧力の供給有無を制御する(スプールの切換可否(オン/オフ)を制御するという意味)ソレノイド弁が用いられる。
以下では、本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置の使用例を添付図面に基づいて詳しく説明する。
図２に示したように、オペレータによりブームを上昇させるように操作レバー５(ＲＣＶ)を操作する場合、操作レバー５の操作量に応じて第２油圧ポンプ２から操作レバー５を通過するブーム上昇信号圧力は、操作レバー検出手段６(圧力センサーをいう)により検出され、且つ制御器１０に入力される。制御器１０に入力される信号圧力は電磁比例減圧弁１１を駆動させるような制御信号に変わる。
前述した操作レバー５の操作量による信号圧力は、シャトル弁１３を通過し、メインコントロールバルブ４のブーム上昇側スプールに供給されるため、内部スプールが、図において左側方向に切り換えられる。これにより、第１油圧ポンプ１から吐き出される作動圧は、切り換えられたメインコントロールバルブ４を経てブームシリンダ３のラージチャンバー３ａに供給される。この際、ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂからの作動油は、メインコントロールバルブ４を経て油圧タンク１５に戻る。
前述したラージチャンバー３ａの流路と、スモールチャンバー３ｂの流路とに設けられるブームシリンダ圧力検出手段８、９によりそれぞれ検出されるラージチャンバー３ａとスモールチャンバー３ｂ側の作動圧力は、制御器１０に入力される。制御器１０に入力される作動圧力は、電磁比例減圧弁１１を駆動させるような制御信号に変わる。
したがって、ブームシリンダ３の伸張駆動により、ブーム(図示せず)を上昇させることができる。
図２に示すように、オペレータによりブームを下降させるように操作レバー５を操作する場合、操作レバー５の操作量に応じて第２油圧ポンプ２から操作レバー５を通過するブーム下降信号圧力は、操作レバー検出手段７により検出され、制御器１０に入力される。制御器１０に入力される信号圧力は、電子比例減圧弁１２を駆動させることができる制御信号に変わる。
前述した操作レバー５の操作による信号圧力は、シャトル弁１４を通過してメインコントロールバルブ４のブーム下降側スプールに供給されるため、内部スプールが、図において右側方向に切り換えられる。これにより、第１油圧ポンプ１から吐き出される作動圧は、切り換えられたメインコントロールバルブ４を経てブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂに供給される。この際、ブームシリンダ３のラージチャンバー３ａからの作動油は、メインコントロールバルブ４を経て油圧タンク１５に戻る。
前述したブームシリンダ３のラージチャンバー３ａの流路と、スモールチャンバー３ｂの流路とに設けられるブームシリンダ圧力検出手段８、９により検出される作動圧力は、制御器１０に入力される。制御器１０に入力される作動圧力は、電磁比例減圧弁１２を駆動させることが可能な制御信号に変わる。
よって、ブームシリンダ３の収縮駆動によりブーム(図示せず)を下降させることができる。
一方、前述したブームシリンダ３の伸長駆動によりブームを上昇させる途中にブームシリンダ３の駆動を急停止させた場合、制御器１０からの制御信号によりブームシリンダ３に供給される作動圧力を能動的に調節することによって、ブームシリンダ３の急停止によるブーム振動発生を最小化することができる。
即ち、操作レバー検出手段６(一例として、圧力センサーをいう)から制御器１０に入力されるブーム上昇信号圧力と、ブームシリンダ圧力検出手段８から制御器１０に入力されるブームシリンダ３の作動圧力とを比較し、ブームシリンダ３の急停止有無を判断する。
前述した制御器１０で、ブームシリンダ３の駆動を急停止(この際、ラージチャンバー３ａ側の作動圧力は下降し、スモールチャンバー３ｂ側の作動圧力は上昇する)させたものと判断した場合(ブーム上昇信号圧力が、ブームシリンダ３の停止時の圧力値Ｐｃｒより小さく、且つ、操作レバー５の操作減少量Ｒが設定値Ｒｃｒより小さい場合に、ブームシリンダ３の急停止と判断する)、制御器１０から出力される電気的制御信号により電磁比例減圧弁１１を、図において、上方向に切り換えさせる。
これにより、第２油圧ポンプ２から吐き出されるパイロット信号圧力が、切り換えられた電磁比例減圧弁１１を通過し、シャトル弁１３に供給される。同時に、操作レバー５の操作量に対応するブーム上昇信号圧力がシャトル弁１３に供給される。
即ち、電磁比例減圧弁１１を経由したパイロット信号圧力と、操作レバー５を経由したブーム上昇信号圧力のうち、相対的に大きい信号圧力がシャトル弁１３を経てメインコントロールバルブ４のブーム上昇側スプールに供給される。これにより、メインコントロールバルブ４のスプールを、図において、左側方向に切り換えさせる。
したがって、第１油圧ポンプ１からの作動圧力は、切り換えられたメインコントロールバルブ４を経てブームシリンダ３のラージチャンバー３ａに供給される。この際、ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂからの作動油は、メインコントロールバルブ４を経て油圧タンク１５に戻る。
即ち、メインコントロールバルブ４のスプール移動によって、ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂ側の圧力が減少する。これにより、ブーム振動を引き起すブームシリンダ３のラージチャンバー３ａとスモールチャンバー３ｂとの圧力差が減るようになるから、ブームを上昇させる途中にブームシリンダ３の急停止により生じ得るブーム振動を抑えることができる。
一方、操作レバー５の操作により、ブームを下降させる途中にブームシリンダ３の駆動を急停止させる場合、操作レバー検出手段７(一例として、圧力センサーをいう)によるブーム下降信号圧力と、ブームシリンダ圧力検出手段９によるブームシリンダ３の作動圧力を比較することによって、ブームシリンダ３の急停止有無を判断する。
ブーム下降中、ブームシリンダ３の急停止と判断された場合、制御器１０から出力される制御信号によりメインコントロールバルブ４のスプール切換量を調節し、ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂに供給される作動圧力を能動的に調節する。これにより、ブームシリンダ３の急停止によるブーム振動発生を抑えることは、ブームを上昇させる途中、ブームシリンダ３の急停止時、ブームシリンダ３に作動油供給量を調節する制御方法と実質的に同様に適用されるため、これらの詳しい説明は省略する。
以下では、本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置の制御方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、前述した操作レバー５の操作量に応じるブーム上昇信号圧力を操作レバー検出手段６により検出する。ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂの作動圧力とラージチャンバー３ａの作動圧力とを、ブームシリンダ圧力検出手段８、９により検出する(Ｓ１０参照)。ブーム上昇信号圧力とブームシリンダ３の作動圧力の検出信号が制御器１０にそれぞれ入力される。
制御器１０では、入力されるブーム上昇信号圧力と、ブームシリンダ３の作動圧力を、電子比例減圧弁１１を駆動させることができる制御信号に変えて保存する(Ｓ２０参照)。
Ｐｉ＿ＢＵ［ｉ＋１］＝Ｐｉ＿ＢＵ［ｉ］
Ｐ＿Ｓ［ｉ＋１］＝Ｐ＿Ｓ［ｉ］
ｉ＝（Ｎ−２）〜０
Ｐ＿Ｓ［０］＝ＰＳ
ブーム上昇信号圧力値と、ブームシリンダ３の駆動が停止される状態での圧力値Ｐｃｒとを比較するが、ブーム上昇信号圧力値が所定圧力値Ｐｃｒより相対的に大きい場合、Ｓ１００(制御器１０からの制御信号Ｉｃを電磁比例減圧弁１１に出力しなかった場合)の段階に進み、ループを終了する(Ｓ３０参照)。
ブーム上昇信号圧力値が所定圧力値Ｐｃｒより相対的に小さい場合、以前の制御値が出力(ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｌａｇ＝１)されているか否かを判断し、制御値が出力されなかった場合は、次の段階に進む(Ｓ４０参照)。
制御値が出力されなかった場合、操作レバー５の操作減少量Ｒ、
Ｒ＝Ｐｉ＿ＢＵ［Ｎ−１］−Ｐｉ＿ＢＵ［０］を演算する(Ｓ５０参照)。Ｔｓ＝０.５秒と仮定する場合、０.５秒前のブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂの作動圧力と、現在のスモールチャンバー３ｂの作動圧力との差異を比較して操作レバー５の減少量Ｒを演算する。
前述した操作レバー５の操作減少量Ｒと設定値Ｒｃｒとの大小を比較し、ブームシリンダ３の急停止有無を判断する(Ｓ６０参照)。つまり、操作レバー５の操作減少量Ｒが設定値Ｒｃｒより小さい場合(Ｒ〈Ｒｃｒの場合)に、ブームシリンダ３の急停止と判断し、次の段階に進む。
しかし、操作レバー５の操作減少量Ｒが設定値Ｒｃｒより大きい場合(Ｒ〉Ｒｃｒの場合)、ブームシリン３の駆動が急停止されなかったものと判断し、Ｓ１００の段階に進み、ループを終了する。
ブーム上昇中、ブームシリンダ３の急停止と判断された場合、操作レバー５の操作急減速による電磁比例減圧弁１１を制御し得る制御信号(Ｉｃ＝ｆ(Ｒ))を演算する(Ｓ７０参照)。この際、制御信号Ｉｃは、ブームの様々な作業姿勢から実験的に求め、平均値を得る関数として具現し得る(図５に示す)。または、制御信号Ｉｃは、予めテーブル化した電子比例減圧信号に保存され得る。
前述したブームの作業姿勢とは、ブームとアームを最大限に全開させたフルリーチ状態、ブームに対してアームを９０°の角度で直立させたアーム９０°状態、ブームに対してアームを縮めたアームイン状態をいう。また、制御信号Ｉｃは、ブームに荷重が加わる負荷状態と、荷重が加えられない無負荷状態とで実験値を求めることができる。
ブームシリンダ３の急停止の条件下で、ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂ側の作動圧力が設定値より大きい場合(Ｐ＿Ｓ[０]−Ｐ＿Ｓ[Ｎ−１] > ＯＮ＿ＰＳ)、ブーム振動を予測し、次の段階(Ｓ９０参照)に進む。
反面、ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂ側の作動圧力が設定値より小さい場合(Ｐ＿Ｓ[０]−Ｐ＿Ｓ[Ｎ−１] < ＯＮ＿ＰＳ)、Ｓ１００段階に進み、ループを終了する(Ｓ８０参照)。
ブームシリンダ３の急停止の条件下で、ブームシリンダ３のラージチャンバー３ａとスモールチャンバー３ｂの作動圧力差(ＰＬ−ＰＳ)と、所定の設定値(ＯＦＦ＿ＰＬ)との大小を比較する(Ｓ９０参照)。
即ち、ブームシリンダ３の作動圧力差(ＰＬ−ＰＳ)が、設定値(ＯＦＦ＿ＰＬ)より小さい場合(ＰＬ−ＰＳ < ＯＦＦ＿ＰＬ)、次の段階(Ｓ１１０参照)に進む。
その反面、ブームシリンダ３の作動圧力差(ＰＬ−ＰＳ)が、設定値(ＯＦＦ＿ＰＬ)より大きい場合、Ｓ１００段階に進み、ループを終了する。
ブームシリンダ３の作動圧力差異値が、所定設定値より小さい場合、制御器１０からの制御信号Ｉｃを電磁比例減圧弁１１に出力する(Ｓ１１０参照)。
即ち、制御器１０からの制御信号Ｉｃにより、電磁比例減圧弁１１のスプールを、図において上向きに切り換えさせる。これにより、第２油圧ポンプ２から吐き出される信号圧力が切り換えられた電磁比例減圧弁１１を経てシャトルバルブ１３に供給される。同時に、操作レバー５の操作量に応じるブーム上昇信号圧力がシャトル弁１３に供給される。
したがって、シャトル弁１３に供給される操作レバー５を通過した信号圧力と、電磁比例減圧弁１１を通過した信号圧力のうち、相対的に大きい信号圧力がメインコントロールバルブ４のブーム上昇側スプールに供給されることによって、内部スプールが、図において、左側方向に切り換えられる。
これにより、第１油圧ポンプ１から吐き出される作動油は、切り換えられたメインコントロールバルブ４を経てブームシリンダ３のラージチャンバー３ａに供給される。
Ｓ４０段階で、以前の制御値が出力される場合、Ｓ９０の段階に直ぐ進み、制御値を継続して出力する。これにより、ブームシリンダ３のスモールチャンバー３ｂからの作動油がメインコントロールバルブ４を通過して油圧タンク１５に戻る。よって、スモールチャンバー３ｂに保存されるエネルギーが消耗されるようになる。
しかし、ブームシリンダ３のラージチャンバー３ａには、第１油圧ポンプ１から作動油が供給される。つまり、ブームが自重により下降するに際し、変位が最小化となるように、ラージチャンバー３ａに作動油が満たされる。
したがって、ブームシリンダ３のラージチャンバー３ａとスモールチャンバー３ｂとの作動圧力差が上昇する場合、Ｓ９０の段階からＳ１００の段階に進み、電磁比例減圧弁１１に制御信号Ｉｃの出力を停止する。
一方、Ｓ１１０の段階で、電磁比例減圧弁１１に制御信号Ｉｃが出力された後、Ｓ２０の段階で、操作レバー５の操作によりブーム上昇信号圧力が上昇し、Ｓ３０の段階に進められる場合、Ｓ１００の段階に進行し、制御出力を止め、制御フラッグを‘０’にする(ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｌａｇ＝０)。
従来技術による掘削機のブーム衝撃緩和装置の概略図である。 本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置の油圧回路図である。 本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置の制御方法を表すフローチャートである。 本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置において、ブーム上昇中、急停止時、ブームシリンダへの作動油供給時間を説明するための図面である。 本発明の一実施例による掘削機のブーム衝撃緩和装置において、ブーム振動防止用バルブを制御する制御信号を様々な作業姿勢で実験的に求めて平均値を得ることを説明するための図面である。
符号の説明
１ 第１油圧ポンプ
２ 第２油圧ポンプ
３ ブームシリンダ
４ メインコントロールバルブ(ＭＣＶ)
５ 操作レバー(ＲＣＶ)
６、７ 操作レバー検出手段
８、９ ブームシリンダ圧力検出手段
１０ 制御器
１１、１２ 電磁比例減圧弁(ＰＰＲＶ)
１３、１４ シャトル弁(ｓｈｕｔｔｌｅ ｖａｌｖｅ)

Claims (9)

  1. 第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、
    前記第１油圧ポンプに連結されかつ駆動されるブームシリンダと、
    前記第１油圧ポンプとブームシリンダとの間の流路に設けられ、外部よりの信号圧が供給されると切り換えられ、ブームシリンダの起動、停止及び方向切換を制御するメインコントールバルブと、
    オペレータによる操作時、前記第２油圧ポンプからのパイロット信号圧を前記メインコントロールバルブのスプールに供給する操作レバーと、
    前記操作レバーの操作量に応じるブーム上昇及びブーム下降信号圧力を検出する操作レバー検出手段と、
    前記ブームシリンダのラージチャンバー及びスモールチャンバーに生じる圧力をそれぞれ検出するブームシリンダ圧力検出手段と、
    前記ブームシリンダ圧力検出手段及び操作レバー検出手段からの検出信号を入力され、入力信号によってブームシリンダの急停止と判断する場合、ブームシリンダの制御信号を演算及び出力する制御器と、前記メインコントロールバルブに供給される圧力信号を制御する電磁比例減圧弁と、
    前記制御器は、前記操作レバー検出手段からブーム上昇及びブーム下降の信号圧力と、前記ブームシンリンダ圧力検出手段からブームシリンダの作動圧力を入力される段階と、
    前記ブーム上昇及びブーム下降信号圧力を入力され、所定時間の間、減少比を求め、減少比が所定設定値より小さい場合、操作レバーの急停止と判断する段階と、
    ブームの停止時、前記ブームシリンダの圧縮側チャンバーの圧力値を入力され、所定の設定値と比較した後、設定値より大きい場合、ブーム振動を予測する段階と、
    前記操作レバーの急停止及びブーム振動が予測される場合、当該操作レバー側のメインコントロールバルブのスプールを駆動させるように前記電磁比例減圧弁の制御値を演算して出力する段階と、
    ブーム停止時、ブームシリンダの圧縮側チャンバーの圧力と伸張側チャンバーの圧力差を所定の設定値と比較することによって、ブーム振動終了を予測し、前記電磁比例減圧弁の出力を停止する段階とを含むものとし、
    前記第２油圧ポンプと操作レバーとの間のパイロット流路に前記制御器からの入力信号によって切換可能に設けられ、切換時、前記第２油圧ポンプから前記メインコントロールバルブのブーム上昇側スプールに供給される信号圧力を制御するブーム振動防止手段とを含めることを特徴とする掘削機のブーム衝撃緩和装置。
  2. 前記ブーム振動防止手段として、
    前記操作レバーの操作によりブーム上昇中、前記ブームシリンダの急停止と判断された場合、前記制御器から電気的信号の入力時に切り換えられ、前記第２油圧ポンプより前記メインコントロールバルブのブーム上昇側スプールに信号圧力の供給有無を制御する前記ソレノイド弁が用いられることを特徴とする請求項１に記載の掘削機のブーム衝撃緩和装置。
  3. 前記ブーム振動防止手段として、
    前記操作レバーの操作によりブーム下降中、前記ブームシリンダの急停止と判断された場合、前記制御器から電気的信号の入力時に切り換えられ、前記第２油圧ポンプより前記メインコントロールバルブのブーム下降側スプールに信号圧力の供給有無を制御する前記ソレノイド弁が用いられることを特徴とする請求項１に記載の掘削機のブーム衝撃緩和装置。
  4. 前記ブーム振動防止手段として、
    前記操作レバーの操作によりブーム上昇中、前記ブームシリンダの急停止と判断された場合、前記制御器から電気的信号が入力されると切り換えられ、前記第２油圧ポンプから前記メインコントロールバルブのブーム上昇側スプールに供給される信号圧力を可変調節する電磁比例減圧弁が用いられることを特徴とする請求項１に記載の掘削機のブーム衝撃緩和装置。
  5. 前記ブーム振動防止手段として、
    前記操作レバーの操作によりブーム下降中、前記ブームシリンダの急停止と判断された場合、前記制御器から電気的信号が入力されると切り換えられ、前記第２油圧ポンプから前記メインコントロールバルブのブーム下降側スプールに供給される信号圧力を可変調節する前記電磁比例減圧弁が用いられることを特徴とする請求項１に記載の掘削機のブーム衝撃緩和装置。
  6. 前記操作レバーと前記電磁比例減圧弁との間の前記パイロット流路に設けられ、前記操作レバーを通過した信号圧力と、前記電磁比例減圧弁を通過した信号圧力のうち、相対的に大きい信号圧力を選択するシャトル弁を含めることを特徴とする請求項４に記載の掘削機のブーム衝撃緩和装置。
  7. 前記操作レバーと前記電磁比例減圧弁との間の前記パイロット流路に設けられ、前記操作レバーを通過した信号圧力と、前記電磁比例減圧弁を通過した信号圧力のうち、相対的に大きい信号圧力を選択する前記シャトル弁を含めることを特徴とする請求項５に記載の掘削機のブーム衝撃緩和装置。
  8. 油圧ポンプに連結されるブームシリンダと、前記ブームシリンダに供給される作動油を制御するメインコントロールバルブと、前記ブームシリンダを駆動させる操作信号を発する操作レバーと、操作レバーの操作量に応じるブーム上昇及びブーム下降信号圧力を検出する操作レバー検出手段と、前記ブームシリンダのラージチャンバー及びスモールチャンバーに生ずる圧力を検出するブームシリンダ圧力検出手段と、前記ブームシリンダ圧力検出手段及び操作レバー検出手段からの検出信号を入力される制御器と、切換時、メインコントロールバルブに供給される信号圧力を制御する電磁比例減圧弁とを含める掘削機のブーム衝撃緩和装置の制御方法において、
    前記操作レバー検出手段からブーム上昇及びブーム下降の信号圧力と、前記ブームシンリンダ圧力検出手段からブームシリンダの作動圧力を入力される段階と、
    前記ブーム上昇及びブーム下降信号圧力を入力され、所定時間の間、減少比を求め、減少比が所定設定値より小さい場合、操作レバーの急停止と判断する段階と、
    ブームの停止時、前記ブームシリンダの圧縮側チャンバーの圧力値を入力され、所定の設定値と比較した後、設定値より大きい場合、ブーム振動を予測する段階と、
    前記操作レバーの急停止及びブーム振動が予測される場合、当該操作レバー側のメインコントロールバルブのスプールを駆動させるように前記電磁比例減圧弁の制御値を演算して出力する段階と、
    ブーム停止時、ブームシリンダの圧縮側チャンバーの圧力と伸張側チャンバーの圧力差を所定の設定値と比較することによって、ブーム振動終了を予測し、前記電磁比例減圧弁の出力を停止する段階とを含めることを特徴とする掘削機のブーム衝撃緩和装置の制御方法。
  9. ブームシリンダの急停止判断は、前記ブーム上昇信号圧力がブームシリンダ停止時の圧力値より小さく、且つ、前記操作レバーの操作減少量が設定値より小さい場合に、ブームシリンダの急停止と判断することを特徴とする請求項８に記載の掘削機のブーム衝撃緩和装置の制御方法。
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