JP5927302B2 - 建設機械用優先制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、建設機械用優先制御システムに係り、さらに詳しくは、掘削機の旋回装置とアームなどの作業装置を同時に操作するとき、油圧アクチュエータに発生する負荷量に応じて優先制御弁を絞縮状態または絞縮解放状態に切り換えて不要な圧力ロスを防ぐようにした建設機械用優先制御システムに関する。
図1に示す従来の技術による建設機械用優先制御システムは、
エンジン1に接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ(以下、第1及び第2油圧ポンプと称する)2、3並びにパイロットポンプ4と、
第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11と、
第2油圧ポンプ3の第2センターバイパス通路12に配設され、並列流路12aを介して接続され、旋回モータ13の駆動を制御する旋回制御弁14と、アームシリンダ15の駆動を制御するアーム制御弁16及び右側走行モータ17の駆動を制御する走行制御弁18と、
操作量に対応する制御信号を出力する第1及び第2圧力発生装置19、20と、
第1圧力発生装置(旋回用操作レバーをいう)19の操作に応じて左側方向への旋回または右側方向への旋回が行われるように、旋回制御弁14に印加されるパイロット信号圧のうち大きな方のパイロット信号圧力を出力するシャトル弁23と、
第2油圧ポンプ3側並列流路12aとアーム制御弁16の入口ポートとの間の流路29に配設され、旋回モータ13とアームシリンダ15を同時に操作するときに、シャトル弁23から出力されるパイロット信号圧によって絞縮状態と絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁21と、を備える。
上述した第1圧力発生装置19を操作しない結果、旋回制御弁14にパイロット信号圧が印加されていないとき、優先制御弁21は弁ばね21aの弾性力によって絞縮解放状態を維持するため(図示の状態である)、スプールの開口量を最大に切り換える。これに対し、第1圧力発生装置19の操作によってパイロット信号圧が流路22を介して優先制御弁21に印加されるときには、内部スプールを図中の上方向に切り換えて絞縮状態に切り換えられる。
上述した第1及び第2圧力発生装置19、20を操作して高負荷が発生する旋回モータ13の駆動と低負荷が発生するアーム−イン駆動を同時に操作するとき、旋回モータ13に発生する負荷よりはアームシリンダ15に発生する負荷の方が相対的に小さくなる。このため、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、負荷の大きな旋回モータ13側よりは、相対的に負荷の小さなアームシリンダ15側に一層多くの量が供給される。
これを防ぐために、旋回モータ13の駆動とアーム−イン駆動を同時に操作するとき、上述した優先制御弁21を絞縮状態に切り換えることにより、第2油圧ポンプ3からアーム制御弁16に供給される流量は減少し、減少した流量に見合う分だけ旋回制御弁14に供給される流量は増大する。
これにより、高負荷が発生する旋回モータの駆動13と相対的に低負荷が発生するアーム−イン駆動の同時操作性を維持することが可能になる。
一方、高負荷が発生する旋回モータ13の駆動と高負荷が発生するアーム−アウト駆動を同時に操作するときにも、第1圧力発生装置19の操作によって印加されるパイロット信号圧によって、優先制御弁21が絞縮状態を維持することになる。これにより、アーム制御弁16に接続される優先制御弁21の流路を縮小させるためアームシリンダ15の作動速度が低下し、不要な圧力ロスを発生して油圧エネルギーロスを招くという問題点を有する。
本発明の実施形態は、作動圧力が大きな旋回装置の駆動と駆動方向に応じて作動圧力が大きくなったり小さくなったりするアームシリンダなどを同時に操作するとき、負荷の発生量に応じて優先制御弁を絞縮状態に切り換えて同時操作性を維持するか、あるいは、絞縮解放状態に切り換えて不要な圧力ロスを防ぎ、アクチュエータの作動速度を確保して流量の分配を最適に制御できるようにした建設機械用優先制御システムに関する。
本発明の第1実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジンと、
エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁及び左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁及び右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置と、
第1圧力発生装置の操作に応じて旋回モータが左側または右側方向に旋回できるように、旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一つのパイロット信号圧を出力するシャトル弁と、
第2油圧ポンプ側並列流路とアーム制御弁の入口ポートとの間の流路に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するとき、印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに印加されるパイロット信号圧及び弁ばねの弾性力によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁と、を備える。
本発明の第2実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジンと、
エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁及び左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁及び右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置と、
第1圧力発生装置の操作に応じて旋回モータが左側または右側方向に旋回できるように、旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一種のパイロット信号圧を出力するシャトル弁と、
第2油圧ポンプ側並列流路とアーム制御弁の入口ポートとの間の流路に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、流路を介して印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁と、
シャトル弁と優先制御弁との間の流路に配設され、第2圧力発生装置の操作に応じてアーム−アウト駆動させるようにアーム制御弁に印加されるパイロット信号圧によってのみ流路を遮断する信号ライン遮断弁と、を備える。
本発明の第3実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジンと、
エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁及び左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁及び右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置と、
第1圧力発生装置の操作に応じて旋回モータが左側または右側方向に旋回できるように、旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一種のパイロット信号圧を出力するシャトル弁と、
第2油圧ポンプ側並列流路とアーム制御弁の入口ポートとの間の流路に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁と、
シャトル弁と優先制御弁との間の流路に配設され、外部からの電気的な制御信号によって切り換えられて流路を遮断する信号ライン遮断弁と、
第2圧力発生装置の操作に応じてアーム−アウト駆動させるように、アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧を検出して検出信号を出力する第1圧力検出手段と、
第1圧力検出手段から入力される検出信号に基づいてアーム−アウト駆動するパイロット信号圧が設定値に達するときに、信号ライン遮断弁にこれを切り換えるように電気的な制御信号を出力する制御器と、を備える。
本発明の第4実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジンと、
エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁及び左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁及び右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置と、
第1圧力発生装置の操作に応じて旋回モータが左側または右側方向に旋回できるように旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一種のパイロット信号圧を出力するシャトル弁と、
第2油圧ポンプ側並列流路とアーム制御弁の入口ポートとの間の流路に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁と、
パイロットポンプと優先制御弁との間の流路に配設される減圧弁と、
第2圧力発生装置の操作に応じてアーム−アウト駆動するようにアーム制御弁に印加されるパイロット信号圧を検出して検出信号を出力する第1圧力検出手段と、
第1圧力発生装置の操作に応じて旋回モータを左側または右側方向に駆動するように旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一種を出力するシャトル弁から出力されるパイロット信号圧を検出して検出信号を出力する第2圧力検出手段と、
第2圧力検出手段から入力される検出信号による旋回用パイロット信号圧の増加によって減圧弁から出力される2次信号圧を増大させ、第1圧力検出手段から入力される検出信号によってアーム−アウト駆動するパイロット信号圧が入力されるときに減圧弁から出力される2次信号圧を減少させるように制御信号を減圧弁に出力する制御器と、を備える。
本発明の好適な実施形態によれば、上述した優先制御弁は、旋回とアーム−イン駆動を同時に操作するときに、シャトル弁から出力されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するときに、優先制御弁の弁ばねの弾性力及びアーム−アウト駆動するようにアーム制御弁に印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる。
上述した第1アクチュエータは旋回モータであり、第2アクチュエータはアームシリンダである。
上述した信号ライン遮断弁としては、制御器から入力される電気的制御信号によって切り換えられるソレノイド弁が用いられる。
上述した第1圧力検出手段としては、アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧を検出して検出信号を制御器に伝送する圧力センサが用いられる。
上述した第1圧力検出手段として、アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧が設定された圧力に達するときにオン、オフになって信号を発生する圧力スイッチが用いられる。
上述した減圧弁としては、入力される電気的な制御信号値に対応して出力される2次信号圧を可変にする電磁比例制御弁が用いられる。
上述した第1及び第2圧力検出手段として、アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧を検出して検出信号を制御器に伝送する圧力センサが用いられる。
上述した第1及び第2圧力検出手段として、アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧が設定された圧力に達するときにオン、オフになって信号を発生する圧力スイッチが用いられる。
上述したように構成される本発明の一実施形態による建設機械用優先制御システムは、下記のメリットを有する。
作動圧力が大きな旋回装置と駆動方向に応じて作動圧力が大きくなったり小さくなったりするアームシリンダなどを同時に操作するとき、負荷発生量に応じて優先制御弁を絞縮状態または絞縮解放状態に切り換えて同時操作性を維持するか、あるいは、不要な圧力ロスを防ぎ、アクチュエータの作動速度を確保して作業性を向上させ、流量の分配を最適に制御して油圧システムの効率を増大させることができる。
従来の技術による建設機械用優先制御システムの油圧回路図である。 本発明の第1実施形態による建設機械用優先制御システムの油圧回路図である。 本発明の第2実施形態による建設機械用優先制御システムの油圧回路図である。 本発明の第3実施形態による建設機械用優先制御システムの油圧回路図である。 本発明の第4実施形態による建設機械用優先制御システムの油圧回路図である。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述するが、これは本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることはない。
図2に示す本発明の第1実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジン1と、
エンジン1に接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ(以下、第1及び第2油圧ポンプと称する)2、3並びにパイロットポンプ4と、
第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11と、
第2油圧ポンプ3の第2センターバイパス通路12に配設され、並列流路12aを介して接続され、旋回モータ13の駆動を制御する旋回制御弁14と、アームシリンダ15の駆動を制御するアーム制御弁16及び右側走行モータ17の駆動を制御する走行制御弁18と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置19、20と、
第1圧力発生装置19の操作に応じて旋回モータ13が左側または右側方向に旋回できるように、旋回制御弁14に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一つのパイロット信号圧を出力するシャトル弁23と、
第2油圧ポンプ3側並列流路12aとアーム制御弁16の入口ポートとの間の流路29に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータ(例えば、旋回モータをいう)と、駆動方向(例えば、アーム−イン駆動をいう)に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータ(例えば、アームシリンダをいう)を同時に操作するとき、流路22を介して印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向(例えば、アーム−アウト駆動をいう)に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに印加されるパイロット信号圧及び弁ばね21aの弾性力によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁21と、を備える。
このとき、上述した優先制御弁21は、旋回とアーム−イン駆動を同時に操作するときに、シャトル弁23から出力されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するときに、優先制御弁21の弁ばね21aの弾性力及びアーム−アウト駆動するように、アーム制御弁1に印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる。
このとき、上述した第2油圧ポンプ3側並列流路12aとアーム制御弁16の入口ポートとの間の流路29に配設され、旋回とアーム−イン駆動を同時に操作するときに、絞縮状態に切り換えられて第2油圧ポンプ3からアーム制御弁16に供給される作動油を制限して、旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するときに、絞縮解放状態に切り換えられて第2圧力発生装置20の操作量に応じてアーム制御弁16に供給される作動油を制御する優先制御弁21を除く構成は、図1に示建設機械用優先制御システムの構成と同様であるため、これらの構成および作動についての詳細な説明は省略し、重複する構成に対しては同じ図面符号を附する。
以下、添付図面に基づき、本発明の第1実施形態による建設機械用優先制御システムの使用例について詳細に説明する。
上述した第1及び第2圧力発生装置19、20を同時に操作して掘削機の旋回とアーム−イン駆動を同時に操作するとき、旋回モータ13を左側または右側方向に駆動するように第1圧力発生装置19を操作することにより、シャトル弁23から出力されるパイロット信号圧が流路22に沿って優先制御弁21の圧力室に供給されて、内部スプールを図中の上方向に移動させて優先制御弁21を絞縮状態に切り換える。
これにより、上述した第1圧力発生装置19の操作によって旋回モータ13を左側または右側方向に回転させるように旋回制御弁14を切り換えることにより、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、第2センターバイパス通路12に沿って旋回制御弁14を経て旋回モータ13に供給されてこれを駆動する。
これと同時に、上述した第2圧力発生装置20の操作によってアーム−イン駆動するようにアーム制御弁16を図中の左側方向に切り換えることにより、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、第2センターバイパス通路12−並列流路12a−絞縮状態の優先制御弁21−流路29−アーム制御弁16を経てアームシリンダ15の大チャンバに供給されてこれを伸張駆動する。
一方、掘削機の下部走行体に対する上部旋回体の旋回駆動時に発生する負荷値がアーム−イン駆動時に発生する負荷値よりも相対的に大きくなるので、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、旋回制御弁14側よりもアーム制御弁16側の方に一層多量供給される。
このとき、優先制御弁21の内部スプールが絞縮状態に切り換えられた状態であるため、並列流路12aからアーム制御弁16の入口ポートに接続される流路29の入口を縮めることにより、第2油圧ポンプ3からアーム制御弁16側に供給される流量を制限することになる。
したがって、旋回とアーム−イン駆動を同時に操作するとき、優先制御弁21のスプールが絞縮状態に切り換えられてアーム制御弁16側に供給される流量を制限するので、同時作業性を維持することが可能になる。
一方、上述した第1及び第2圧力発生装置19、20を同時に操作して、掘削機の旋回とアーム−アウト駆動を同時に作動するとき、旋回駆動時に高負荷が発生し、アーム−アウト駆動時にも高負荷が発生するので、優先制御弁21はその絞縮が解放される初期状態(図2に示す状態をいう)を維持する。
このため、第1圧力発生装置19の操作によって旋回制御弁14を左側または右側方向に切り換えることにより、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、第2センターバイパス通路12−旋回制御弁14を経て、旋回モータ13に供給されるのでこれを駆動する。
これと同時に、第2圧力発生装置20の操作によってパイロット信号圧がアーム制御弁16の圧力室に供給されて、内部スプールを図中の右側方向に切り換える。また、アーム制御弁16に供給されるパイロット信号圧の一部が、優先制御弁21の弁ばね21a側に印加されて優先制御弁21を絞縮状態に維持することになる(すなわち、優先制御弁21の弁ばね21aの弾性力とアーム−アウト駆動時に、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧とを加算した値は、シャトル弁23から優先制御弁21の圧力室に印加されるパイロット信号圧よりも大きくなる)。
したがって、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−旋回制御弁14を経て、旋回モータ13に供給されて、これを駆動する。これと同時に、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−並列流路12a−絞縮解放状態の優先制御弁21−流路29−アーム制御弁16を順に経て、アームシリンダ15の小チャンバに供給されるので、これを収縮駆動する。
上述したように、本発明の第1実施形態による優先制御システムによれば、旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するとき、優先制御弁21のスプールが絞縮解放状態に切り換えられて絞縮装置の流路の開口量を最大に切り換えるので、不要な圧力ロスを防ぐことができる。
図3に示す本発明の第2実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジン1と、
エンジン1に接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ2、3並びにパイロットポンプ4と、
第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11と、
第2油圧ポンプ3の第2センターバイパス通路12に配設され、並列流路12aを介して接続され、旋回モータ13の駆動を制御する旋回制御弁14と、アームシリンダ15の駆動を制御するアーム制御弁16及び右側走行モータ17の駆動を制御する走行制御弁18と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置19、20と、
第1圧力発生装置19の操作に応じて旋回モータ13が左側または右側方向に旋回できるように、旋回制御弁14に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一種のパイロット信号圧を出力するシャトル弁23と、
第2油圧ポンプ3側並列流路12aとアーム制御弁16の入口ポートとの間の流路に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、流路22を介して印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁21と、
シャトル弁23と優先制御弁21との間の流路22に配設され、第2圧力発生装置20の操作に応じてアーム−アウト駆動させるように、アーム制御弁14に印加されるパイロット信号圧によってのみ流路22を遮断する信号ライン遮断弁24と、を備える。
このとき、第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11の構成は、図2に示これらの構成と同様であるためその詳細な説明を省略する。
一方、上述したシャトル弁23と優先制御弁21との間の流路22に配設され、アーム−アウト駆動させるようにアーム制御弁14に印加されるパイロット信号圧によってのみ、流路22を遮断させるように配設される信号ライン遮断弁24を除く構成は、図2に示建設機械用優先制御システムの構成と同様であるため、これらの構成および作動についての詳細な説明は省略し、重複する構成に対しては同じ図面符号を附する。
このため、上述した第1及び第2圧力発生装置19、20を同時に操作して掘削機の旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するとき、旋回駆動時に高負荷が発生し、アーム−アウト駆動時にも高負荷が発生するため、優先制御弁21はその絞縮が解放される初期状態(図3に示す状態をいう)を維持する。
上述した第2圧力発生装置20の操作によってパイロット信号圧がアーム制御弁16の圧力室に供給されて、内部スプールを図中の右側方向に切り換える。これと同時に、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧の一部が、信号ライン遮断弁24に印加されて内部スプールを図中の上方向に切り換える。これにより、第1圧力発生装置19を操作するときに、優先制御弁21の圧力室にパイロット信号圧供給が遮断されるので、優先制御弁21は弁ばね21aの弾性力によって絞縮が解放される初期状態を維持することが可能になる。
このため、上述した第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−旋回制御弁14を経て旋回モータ13に供給されるので、これを駆動する。これと同時に、第2油圧ポンプ3からの作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−並列流路12a−絞縮解放状態の優先制御弁21−流路29−アーム制御弁16をこの順に経てアームシリンダ15に供給される。
上述したように、本発明の第2実施形態による優先制御システムによれば、旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するとき、信号ライン遮断弁24によって、優先制御弁21のスプールが絞縮解放状態に切り換えられて、絞縮装置の流路の開口量を最大に切り換えるので不要な圧力ロスが防がれる。
図4に示本発明の第3実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジン1と、
エンジン1に接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ2、3並びにパイロットポンプ4と、
第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11と、
第2油圧ポンプ3の第2センターバイパス通路12に配設され、並列流路12aを介して接続され、旋回モータ13の駆動を制御する旋回制御弁14と、アームシリンダ15の駆動を制御するアーム制御弁16及び右側走行モータ17の駆動を制御する走行制御弁18と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置19、20と、
第1圧力発生装置19の操作に応じて旋回モータが左側または右側方向に旋回できるように、旋回制御弁14に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一種のパイロット信号圧を出力するシャトル弁23と、
第2油圧ポンプ3側並列流路12aとアーム制御弁14の入口ポートとの間の流路29に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁21と、
シャトル弁23と優先制御弁21との間の流路22に配設され、外部からの電気的な制御信号によって切り換えられて流路22を遮断する信号ライン遮断弁24と、
第2圧力発生装置20の操作に応じてアーム−アウト駆動させるように、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧を検出して検出信号を出力する第1圧力検出手段26と、
第1圧力検出手段26から入力される検出信号に基づいてアーム−アウト駆動するパイロット信号圧が、設定値に達するときに、信号ライン遮断弁24にこれを切り換えるように電気的な制御信号を出力する制御器27と、を備える。
上述した信号ライン遮断弁24としては、制御器27から入力される電気的制御信号によって切り換えられるソレノイド弁が用いられる。
上述した第1圧力検出手段26としては、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧を検出して、検出信号を制御器27に伝送する圧力センサが用いられる。
上述した第1圧力検出手段26として、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧が設定された圧力に達するときに、オン、オフになって信号を発生する圧力スイッチが用いられる。
このとき、第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11の構成は、図2に示これらの構成と同様であるためその詳細な説明を省略する。
一方、シャトル弁23と優先制御弁21との間の流路22に配設され、電気的な制御信号によって切り換えられて流路22を遮断する信号ライン遮断弁24と、アーム−アウト駆動させるように、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧を検出する第1圧力検出手段26と、アーム−アウト駆動するパイロット信号圧が設定値に達するときに、信号ライン遮断弁24にこれを切り換えるように制御する制御器27と、を除く構成は、図2に示す建設機械用優先制御システムの構成と同様であるため、これらの構成および作動についての詳細な説明は省略し、重複する構成に対しては同じ図面符号を附する。
このため、上述した第1及び第2圧力発生装置19、20を同時に操作して掘削機の旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するとき、第2圧力発生装置20の操作によって、パイロット信号圧がアーム制御弁16の圧力室に供給されて、内部スプールを図中の右側方向に切り換える。このとき、圧力検出手段26によってアーム−アウト駆動するように、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧を検出して、検出信号を制御器27に伝送する。制御器27は、アーム−アウト駆動するパイロット信号圧が設定値に達すると判断されるときに、信号ライン遮断弁24に電気的な制御信号を印加して内部スプールを図中の上方向に切り換えるため、優先制御弁21の圧力室にパイロット信号圧を供給する流路22を遮断する。したがって、優先制御弁21は、弁ばね21aの弾性力によって絞縮が解放される初期状態(図4に示す状態をいう)を維持することが可能になる。
このため、上述した第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−旋回制御弁14を経て、旋回モータ13に供給されるので、これを駆動する。これと同時に、第2油圧ポンプ3からの作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−並列流路12a−絞縮解放状態の優先制御弁21−流路29−アーム制御弁16を順に経て、アームシリンダ15に供給される。
上述したように、本発明の第3実施形態による優先制御システムによれば、旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するとき、信号ライン遮断弁24の切換によって、優先制御弁21のスプールが絞縮解放状態に切り換えられて、絞縮装置の流路の開口量を最大に切り換えるので不要な圧力ロスが防がれる。
図5に示す本発明の第3実施形態による建設機械用優先制御システムは、
エンジン1と、
エンジン1に接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ2、3並びにパイロットポンプ4と、
第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11と、
第2油圧ポンプ3の第2センターバイパス通路12に配設され、並列流路12aを介して接続され、旋回モータ13の駆動を制御する旋回制御弁14と、アームシリンダ15の駆動を制御するアーム制御弁16及び右側走行モータ17の駆動を制御する走行制御弁18と、
操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置19、20と、
第1圧力発生装置19の操作に応じて旋回モータ13が左側または右側方向に旋回できるように、旋回制御弁14に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一つのパイロット信号圧を出力するシャトル弁23と、
第2油圧ポンプ3側並列流路12aとアーム制御弁16の入口ポートとの間の流路29に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁21と、
パイロットポンプ4と優先制御弁21との間の流路30に配設される減圧弁25と、
第2圧力発生装置20の操作に応じてアーム−アウト駆動するようにアーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧を検出して、検出信号を出力する第1圧力検出手段26と、
第1圧力発生装置19の操作に応じて旋回モータ13を左側または右側方向に駆動するように、旋回制御弁14に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一つを出力するシャトル弁23から出力されるパイロット信号圧を検出して検出信号を出力する第2圧力検出手段28と、
第2圧力検出手段28から入力される検出信号による旋回用パイロット信号圧の増加によって、減圧弁25から出力される2次信号圧を増大させ、第1圧力検出手段26から入力される検出信号によって、アーム−アウト駆動するパイロット信号圧が入力されるときに、減圧弁25から出力される2次信号圧を減少させるように制御信号を減圧弁25に出力する制御器27と、を備える。
上述した減圧弁25としては、入力される電気的な制御信号値に対応して出力される2次信号圧を可変にする電磁比例制御弁が用いられる。
上述した第1及び第2圧力検出手段26、28として、アーム制御弁14に印加されるパイロット信号圧を検出して検出信号を制御器17に伝送する圧力センサが用いられる。
上述した第1及び第2圧力検出手段26、28として、アーム制御弁14に印加されるパイロット信号圧が設定された圧力に達するときに、オン、オフになって信号を発生する圧力スイッチが用いられる。
このとき、第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設され、並列流路5aを介して接続され、ブームシリンダ6の駆動を制御するブーム制御弁7と、バケットシリンダ8の駆動を制御するバケット制御弁9及び左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11の構成は、図2に示これらの構成と同様であるためその詳細な説明を省略する。
一方、パイロットポンプ4と優先制御弁21との間の流路30に配設される減圧弁25と、アーム−アウト駆動するようにアーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧を検出する第1圧力検出手段26と、旋回制御弁14に印加されるパイロット信号圧を検出する第2圧力検出手段28と、旋回用パイロット信号圧の増加によって減圧弁25から出力される2次信号圧を増大させ、アーム−アウト駆動するパイロット信号圧が入力されるときに、減圧弁25から出力される2次信号圧を減少させるように制御する制御器27と、を除く構成は、図2に示建設機械用優先制御システムの構成と同様であるため、これらの構成および作動についての詳細な説明は省略し、重複する構成に対しては同じ図面符号を附する。
このため、上述した第1及び第2圧力発生装置19、20を同時に操作して掘削機の旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するとき、第2圧力発生装置20の操作によってパイロット信号圧がアーム制御弁16の圧力室に供給されて、内部スプールを図中の右側方向に切り換える。このとき、第1圧力検出手段26によってアーム−アウト駆動するように、アーム制御弁16に印加されるパイロット信号圧を検出して検出信号を制御器27に伝送する。
また、第1圧力発生装置19の操作に応じて旋回モータ13を左側または右側方向に駆動するように、旋回制御弁14にパイロット信号圧が印加されて旋回モータ13を駆動する。このとき、第2圧力検出手段28によってシャトル弁23から出力されるパイロット信号圧を検出して検出信号を制御器27に伝送する。
制御器27は、第2圧力検出手段28から入力される検出信号による旋回用パイロット信号圧の増加によって、減圧弁25から出力される2次信号圧を増大させる。また、制御器27には、第1圧力検出手段26から入力される検出信号によってアーム−アウト駆動するパイロット信号圧が入力されるときに、減圧弁25から出力される2次信号圧を減少させるように電気的制御信号を減圧弁25に出力する。
このため、旋回用パイロット信号圧が増大されるときに、制御器27によって減圧弁25から出力される2次信号圧を増大させるように制御することにより、優先制御弁21を絞縮状態に切り換えて、第2油圧ポンプ3からアーム制御弁16への流量供給を制限することが可能になる。一方、アーム−アウト駆動するようにアーム制御弁16にパイロット信号圧が入力されるときに、制御器27によって減圧弁25から出力される2次信号圧を減少させるように制御することにより、優先制御弁21を絞縮解放状態に切り換えて、第2油圧ポンプ3からアーム制御弁16に作動油を供給する流路29の開口量を最大に切り換える。
したがって、上述した第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−旋回制御弁14を経て、旋回モータ13に供給されるので、これを駆動する。これと同時に、第2油圧ポンプ3からの作動油の一部は、第2センターバイパス通路12−並列流路12a−絞縮解放状態の優先制御弁21−流路29−アーム制御弁16を順に経て、アームシリンダ15に供給される。
このため、本発明の第4実施形態による優先制御システムによれば、旋回とアーム−アウト駆動を同時に操作するとき、減圧弁25によって優先制御弁21のスプールを絞縮解放状態または絞縮状態に切り換えることができる。
上述したように、本発明の実施形態による建設機械用優先制御システムによれば、旋回装置とアームシリンダなどの作業装置を同時に操作するとき、負荷の発生量に応じて優先制御弁を絞縮状態または絞縮解放状態に切り換えて同時操作性を維持するか、あるいは、不要な圧力ロスを防ぐ。なお、アクチュエータの作動速度を確保して流量の分配を最適に制御することができる。
1 エンジン
2 可変容量型第1油圧ポンプ
3 可変容量型第2油圧ポンプ
4 パイロットポンプ
5 第1センターバイパス通路
6 ブームシリンダ
7 ブーム制御弁
8 バケットシリンダ
9 バケット制御弁
10、17 走行モータ
11、18 走行制御弁
12 第2センターバイパス通路
13 旋回モータ
14 旋回制御弁
15 アームシリンダ
16 アーム制御弁
19 第1圧力発生装置
20 第2圧力発生装置
21 優先制御弁
22、 29, 30 流路
23 シャトル弁
24 信号ライン遮断弁
25 減圧弁
26 第1圧力検出手段
27 制御器
28 第2圧力検出手段

Claims (8)

  1. エンジンと、
    前記エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
    前記第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁及び左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
    前記第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁及び右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
    操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置と、
    前記第1圧力発生装置の操作に応じて前記旋回モータが左側または右側方向に旋回できるように、前記旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一種のパイロット信号圧を出力するシャトル弁と、
    前記第2油圧ポンプ側並列流路と前記アーム制御弁の入口ポートとの間の流路に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、
    駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁と、
    前記シャトル弁と前記優先制御弁との間の流路に配設され、外部からの電気的な制御信号によって切り換えられて流路を遮断する信号ライン遮断弁と、
    前記第2圧力発生装置の操作に応じてアーム−アウト駆動させるように、前記アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧を検出して、検出信号を出力する第1圧力検出手段と、
    前記第1圧力検出手段から入力される検出信号に基づいて、アーム−アウト駆動するパイロット信号圧が設定値に達するときに、前記信号ライン遮断弁にこれを切り換えるように電気的な制御信号を出力する制御器と、を備えることを特徴とする建設機械用優先制御システム。
  2. 前記信号ライン遮断弁として、前記制御器から入力される電気的制御信号によって切り換えられるソレノイド弁が用いられることを特徴とする請求項に記載の建設機械用優先制御システム。
  3. 前記第1圧力検出手段として、前記アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧を検出して、検出信号を前記制御器に伝送する圧力センサが用いられることを特徴とする請求項に記載の建設機械用優先制御システム。
  4. 前記第1圧力検出手段として、前記アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧が設定された圧力に達するときに、オン、オフになって信号を発生する圧力スイッチが用いられることを特徴とする請求項に記載の建設機械用優先制御システム。
  5. エンジンと、
    前記エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
    前記第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁及び左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
    前記第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設され、並列流路を介して接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁及び右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
    操作量に対応する制御信号をそれぞれ出力する第1及び第2圧力発生装置と、
    前記第1圧力発生装置の操作に応じて前記旋回モータが左側または右側方向に旋回できるように、前記旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一つのパイロット信号圧を出力するシャトル弁と、
    前記第2油圧ポンプ側並列流路と前記アーム制御弁の入口ポートとの間の流路に配設され、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて低負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮状態に切り換えられ、高負荷の作動圧力が発生する第1アクチュエータと、駆動方向に応じて高負荷の作動圧力が発生する第2アクチュエータを同時に操作するときに、印加されるパイロット信号圧によって絞縮解放状態に切り換えられる優先制御弁と、
    前記パイロットポンプと前記優先制御弁との間の流路に配設される減圧弁と、
    前記第2圧力発生装置の操作に応じてアーム−アウト駆動するように、前記アーム制御弁に印加されるパイロット信号圧を検出して、検出信号を出力する第1圧力検出手段と、
    前記第1圧力発生装置の操作に応じて前記旋回モータを左側または右側方向に駆動するように、前記旋回制御弁に印加されるパイロット信号圧の中から選ばれたいずれか一つを出力する前記シャトル弁から出力されるパイロット信号圧を検出して、検出信号を出力する第2圧力検出手段と、
    前記第2圧力検出手段から入力される検出信号による旋回用パイロット信号圧の増加によって前記減圧弁から出力される2次信号圧を増大させ、前記第1圧力検出手段から入力される検出信号によって、アーム−アウト駆動するパイロット信号圧が入力されるときに、前記減圧弁から出力される2次信号圧を減少させるように制御信号を前記減圧弁に出力する制御器と、を備えることを特徴とする建設機械用優先制御システム。
  6. 前記減圧弁として、入力される電気的な制御信号値に対応して出力される2次信号圧を可変にする電磁比例制御弁が用いられることを特徴とする請求項に記載の建設機械用優先制御システム。
  7. 前記第1及び第2圧力検出手段は、それぞれパイロット信号圧を検出して、検出信号を前記制御器に伝送する圧力センサから構成されることを特徴とする請求項に記載の建設機械用優先制御システム。
  8. 前記第1及び第2圧力検出手段は、それぞれパイロット信号圧が設定された圧力に達するときに、オン、オフになって信号を発生する圧力スイッチから構成されることを特徴とする請求項に記載の建設機械用優先制御システム。
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