JPH0257703A

JPH0257703A - 油圧シリンダの制御方法

Info

Publication number: JPH0257703A
Application number: JP20496488A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Saotome; 吉美早乙女
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-08-18
Filing date: 1988-08-18
Publication date: 1990-02-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、たとえば高所作業車のブーム起伏用油ローシ
リンダ、油圧ショベルや油圧クレーン等の建設機械およ
び産業機械等に用いられている油ローシリンダの制御方
法に関するものである。

（従来の技術〕油ローシリンダを高速または高負荷で使用する場合、ピ
ストンがそのストロークエンドでシリンダ端に衝突して
大きなショックが発生し、油ローシリンダを破損するお
それがある。とくに高所作業車において、作業パケット
内での操作によりブーム起伏用油ローシリンダを伸ばす
場合に、上記のようなショックが発生すると、作業パケ
ット内のオペレータに大きな恐怖感を与えることになり
、また、油ローシリンダが破損すれば作業パケットが急
降下する危険もある。

そのために従来、シリンダデユープの両端にクツション
室を設けたり、あるいはピストンの両端にクツションシ
ール（たとえば特開昭６２−１７４０６号公報参照）を
設けたものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の方法ではシリンダチューブもしくはピストン
等、油ローシリンダ自身にクツションのための細工を施
すので、シリンダ長さを一定とすれば、シリンダ容積が
小さくなってシリンダの有効ストロークが短くなり、ま
た、所定の有効ストロークを得ようとすれば、シリンダ
全体の長さが長くなり、重量も重くなる。しかも、従来
の方法では、クツション効果が発揮される直前の油ロー
シリンダの伸縮速度およびブーム等の作動物の慣性、質
♀の大きさ等、油ローシリンダの使用条件によってはク
ツション効果およびサージ圧力が大きく変化するため、
全ての使用条件に対して適正な効果を発揮させることは
楊めて困難である等の問題がある。

本発明は、このような問題を解消するためになされたも
のであり、シリンダチューブやピストンを長くせずに、
有効ストロークを十分に確保した上で、ストロークエン
ドでのショックの発生ならびに油ローシリンダの不測の
破損を確実に防止し、たとえば高所作業車における作業
パケット内のオペレータに対する恐怖感を軽減できると
ともに、安全性を向上でき、かつ、油ローシリンダの使
用条件に左右されずに常に適正に制御できる油ローシリ
ンダの制御方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のために、本発明は、エンジンにより駆動
される油圧ポンプの吐出油を方向切換弁を介して油ロー
シリンダのヘッド側油室とロッド側油室とに切換自在に
給排することによって油ローシリンダを伸縮させるよう
にした油ローシリンダの制御装置において、油ローシリ
ンダの伸縮長さを検出し、その伸縮長さがストロークエ
ンド近くの危険域に達したときに、油ローシリンダをス
トロークエンドに近付けようとする動力を低減して油ロ
ーシリンダの伸縮速度を遅くするようにしている。

この方法において、油ローシリンダの伸縮速度を遅くす
る手段として、エンジン回転数を下げたり、可変ポンプ
の傾転を小さくしたりすることによってポンプ吐出量を
少なくしたり、方向切換弁を中立側に戻して油ローシリ
ンダへの流入流量を少なくしたりする方法がある。

〔作　用〕

上記の方法により、油ローシリンダの使用条件に関係な
く、油ローシリンダがストロークエンド近くの危険域に
達すると、自動的にシリンダの伸縮速度が遅くなり、ス
トロークエンドでのショックが緩和され、油ローシリン
ダの不測の破損も防止され、安全性が向上される。

〔実施例〕

本発明方法を高所作業車に適用した場合を例にとって説
明する。

高所作業車は、第１図に示すように車両１の上に上下軸
まわりに旋回自在の旋回体２が設けられ、旋回体２にブ
ーム３を介して作業パケット４が設けられて構成されて
いる。ブーム３は多段伸縮ブームで構成され、旋回体２
上でブーム起伏用油ローシリンダ５により水平軸まわり
に起伏され、ブーム伸縮用油ローシリンダ６によりテレ
スコープ状に伸縮され、これによって作業パケット４が
昇降される。作業パケット４はブーム３の先端に水平軸
まわりに回動自在に設けられ、ブーム３の起伏に応じて
水平に調節され、かつ、水平面上で上下軸まわりに所定
の角度範囲で回動（首振り）される。

上記高所作業車において、ブーム起伏用油ローシリンダ
５の伸縮作動を制御するために次のような制御方法が採
用される。

第２図は第１実施例を示すものであり、この図において
、油圧ポンプ１０はエンジン１１によって駆動され、そ
の吐出油が方向切換弁１２を介してブーム起伏用油ロー
シリンダ５のヘッド側油室５１および０ツド側油室５２
に給排され、同シリンダ５が伸縮され、第１図のブーム
３が起伏される。

方向切換弁１２は手動切換弁・、またはレバー操作によ
って二次圧力が制御されるパイロット操作弁からの二次
圧力で切換えられるパイロット式切換弁、あるいはレバ
ーの操作量を電気信号（電流）に変換し、その電気信号
により切換えられる電磁比例式切換弁等、任意のものを
使用できる。方向切換弁１２の下流に導かれたキャリオ
ーバ回路はその下流に設けられた、たとえばブーム伸縮
用油ローシリンダ（第１図）に対する方向切換弁等に接
続される。１３はメインリリーフ弁を示している。

上記ブーム３の起伏作業時において、油ローシリンダ５
の長さΩが長さ検出装置１４により検出される。長さ検
出装置！１１４にはたとえば］−ド式で、そのコードを
巻取り方向に付勢して巻取ったリールをシリンダチュー
ブ側に取付け、リールから導出したコードの先端をシリ
ンダ５のロッド先端付近に連結し、油ローシリンダ５の
伸縮長さに応じて変化するコードの導出長さを、リール
の回転量でもってポテンショメータ等により検出する装
置が用いられる。

油ローシリンダ５の長さ設定器１５にはシリンダ５の全
伸ストロークエンドＱ　１ｌａＸより少し手前の長さρ
ｅ（危険域の始まり）と、それよりもさらにストローク
エンドに近付いた長ざＱｏ　　（危険域の中間）とが設
定されている。

コントローラ１５にはＦ記長さ検出装置１４による検出
信号（長さ桑）が入力され、その長さρが長さ設定器１
５に設定された、ストロークエンドに近い長さ０６以上
か否かが判別される。また、コントローラ１６にはエン
ジン回転数指令１１１７から指令信号が入力されている
とともに、回転数検出装置１８により検出されたエンジ
ン１１の回転数Ｎが入力されており、これらの入力信号
に基づいてコントローラ１６からエンジン回転数制御装
置１９に制御信号Ｎｔが出力され、エンジン１１の回転
数Ｎが制御される。

そして、第３図の実線に示すように油ローシリンダ５の
長さａが安全域つまり上記設定長さ９８未満のときは、
エンジン回転数指令装置１７からの信号に基づいて処理
されたコントローラ１６からの制御信号Ｎｔによりエン
ジン１１が最高回転数たとえば４速で回転し、ポンプ１
０の吐出部が最大（一定）となり、油ローシリンダ５が
方向切換弁１２のスプール開度によって決まる速度で伸
縮作動される。

次に、油ローシリンダ５の長さａが危険域つまりストロ
ークエンドに近い長さ０６以上になると、エンジン１１
の回転数Ｎが２速に減速され、さらに、ストロークエン
ドにより近い長さｎｏ以上になると、エンジン１１の回
転数Ｎが１速に減速される。このエンジン１１の回転数
制御装置１９としては、たとえばエンジン１１の調速機
のコントロールレバーに連結したコントロールケーブル
を揺動リンクに連結し、そのリンクの１！動角度を２〜
３個のソレノイドにより段階的に変更する等によって上
記コントロールレバーの角度を段階的に変更し、エンジ
ン１１の回転数Ｎを段階的に変更するように構成するこ
とができる。なお、サーボモータを用いて上記エンジン
１１の調速機のコントロールレバーを無段階で角度変更
すれば、第３図の破線に示すようにエンジン回転数Ｎを
連続的に滑らかに制御することができる。

このようにブーム３の起伏作業時、とくにブーム上げの
作業時に、ブーム起伏用油ローシリンダ５の長さａが危
険域＜ｘｅ以上）になると、自動的にエンジン１１が減
速され、これに伴ってポンプ１０の回転数が低くなると
ともに、吐出量が少なくなる。このため、たとえ方向切
換弁１２をブーム伸長位置側にフルストローク切換えた
状態であっても、油ローシリンダ５のヘッド側油室５１
に対する流入流量が少なくなり、油ローシリンダ５の伸
長速度が遅くなり、ブーム３の上げ速度が遅くなる。こ
れによってオペレータは作業パケット４内に居ながら油
ローシリンダ５がストロークエンドに近付いたことを身
体で感知できる。

その後、オペレータが方向切換弁１２を徐々に中立に戻
すことにより油ローシリンダ５の伸長作動をさらに減速
し、ゆっくりと停止させることができ、ショックが小さ
く、オペレータに与える恐怖感も少なくできる。また、
仮にオペレータが方向切換弁１２を中立に戻す操作が遅
れたとしても、上記油ローシリンダ５の伸長速度が上記
の作用により自動的に減速されるので、そのシリンダ５
がストロークエンドに達したときのショックは小さく、
オペレータに与える恐怖感は小さくなり、かつ、油ロー
シリンダ５を破損するおそれも少なくなる。

第４図は第２実施例を示し、この実施例では馬力制御機
構２１を備えた可変ポンプ２０と、電磁比例減圧弁２４
とを用いている。電磁比例減圧弁２４はパイロットポン
プ２２からパイロットリリーフ弁２３により制御された
一次圧力を入力し、コントローラ１６から入力される電
気信号に応じて二次側に出力される二次圧力が制御され
るもので、その二次側が上記馬力制ｔ［Ｉｌｌ構２１の
減馬力ボートに接続されている。なお、馬力制御機構２
１は周知につき、その具体的説明は省略する。また、上
記以外の構成は第１実施例と実質的に同一である。

この第２実施例において、ブーム起伏作業時にブーム起
伏用油ローシリンダ５の長さρが安全域（２０未満）の
ときは、コントローラ１６からの信号により電磁比例減
圧弁２４の二次圧力が低圧で、可変ポンプ１１の傾転が
大きく、ポンプ容量が大きくなるように制御され、ポン
プ吐出量が最大となり、油ローシリンダ５は方向切換弁
１２のスプール開度によって決まる速度で伸縮される。

そして、上記長さρが危険域（ρｅ以上）になると、コ
ントローラ１６からの信号により電磁比例減圧弁２４の
二次圧力が高くなり、これによって可変ポンプ２０の傾
転が小さくなり、ポンプ容量が小さくなってその吐出量
が少なくなるように制御される。以下、上記第１実施例
と同様に、油ローシリンダ５の伸長速度が遅くなり、ス
トロークエンドでのショックが小さく、オペレータに与
える恐怖感も少なくなる。この場合、可変ポンプ２０の
容量の制御を第５図実線のように階段状にυｊ御しても
よいが、同図破線のように曲線状に無段階で制御すれば
、伸縮速度の変化が滑かになり、ストロークエンドでの
ショックが一層小さくなる。

第６図は第３実施例を示し、この実施例は上記第１実施
例（第２図）と第２実施例（第４図）とを合併したもの
である。第６図において、第２図および第４図と同一部
分には同一符号を付している。この第３実施例では、ブ
ーム起伏用油ローシリンダ５の長さＱが危険域＜０６以
上）になったときに、可変ポンプ２０の傾転（容量）を
小さくしてその吐出はを少なくし、その後、第１実施例
と同様の作用によりエンジン１１を減速し、油ローシリ
ンダ５の伸縮速度を小さくするようにしている。

こうすればエンジン１１および可変ポンプ２０が過負荷
になったり、キャビテーションが生じたりすることなく
、制御が円滑に行われ、かつ、省エネルギー効果も高め
られる。

第７図は第４実施例を示し、操作レバーの操作量（角度
）をポテンショメータ等により検出し操作信号を出力す
る操作装置２５と、電磁比例式の方向切換弁２６とを用
い、ブーム起伏用油ローシリンダ５の長さｇに応じて方
向切換弁２５のスプール開度を自動的に制御できるよう
にしている。

すなわちコントローラ１６には操作装置２６からの信号
と、長さ検出装回１４からの信号と、長さ関１５からの
信号が入力され、これらの信号に基づいて電磁比例式方
向切換弁２６に切換え信号が出力され、方向切換弁２６
が切換えられ、油ローシリンダ５が伸縮され、ブーム起
伏作業が行われる。

そして、油ローシリンダ５の長さａが安全域（２０未満
）のときは、操作装置２５からの信号に基づいてコント
ローラ１６からの切換え信号が出力され、その信号によ
り方向切換弁２６が切換えられ、そのスプール開度に応
じた速度で油ローシリンダ５が伸縮される。次いで、上
記長さＱが危険域（Ｑｅ以上）になると、コントローラ
１６から上記方向切換弁２６を中立側に戻す信号が出力
され、方向切換弁２６のブリードオフ通路が開かれある
いはブリードオフ通路の開口面積が大きくなるように制
御される。これによって油ローシリンダ５のヘッド側油
室への流入流量が少なくなり、油ローシリンダ５の伸長
速度が遅くなり、ストロークエンドでのショックが小さ
く、オペレータに与える恐怖感も少なくなる。

上記実施例では、ブーム起伏用油ローシリンダ５の伸長
側のストロークエンドでのショックを小さくするように
しているが、短縮側のストロークエンドでも上記の方法
によりショックを小さくすることができる。また、本発
明の方法は、ブーム起伏用油ローシリンダ５の制御のみ
に限らず、ブーム伸縮用油ローシリンダ６の制御にも適
用でき、油圧ショベルや油圧クレーン等の建設機械およ
び産業機械等に用いられている油ローシリンダの制御に
適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、シリンダチューブやピス
トンにクツション室やクツションシールを設ける必要が
ないので、油ローシリンダを長くする必要がなく、かつ
、重量も軽減でき、有効ストロークを十分に確保した上
で、ストロークエンドでのショックを小さくでき、油ロ
ーシリンダの不測の破損を確実に防止できる。しかも、
油ローシリンダでのサージ圧力の発生はなく、油ローシ
リンダの使用条件に左右されずにストロークエンドでの
ショックを確実に緩和できる。また、高所作業車におけ
るブーム起伏用油ローシリンダの制御に適用した場合に
は作業パケット内のオペレータに与える恐怖感を軽減で
き、安全性も向上できる等の作用効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は高所作業車の一例を示す側面図、第２図は本発
明方法を実施するための装置の第１実施例を示す油圧回
路図、第３図はその制御特性図、第４図は第２実施例を
示す油圧回路図、第５図はその制御特性図、第６図は第
３実施例を示す油圧回路図、第７図は第４実施例を示す
油圧回路図である。５・・・ブーム起伏用油ローシリンダ、１０・・・油圧
ポンプ、１１・・・エンジン、１２・・・方向切換弁、
１４・・・長さ検出装置、１５・・・長さ設定器、１６
・・・コントローラ、１７・・・エンジン回転数指令装
置、１８・・・回転数検出装置、１９・・・回転数制御
装置、２０・・・可変ポンプ、２４・・・電磁比例減圧
弁、２５・・・操作装置、２６・・・電磁比例式方向切
換弁。特許出願人　　　　株式会社神戸製鋼所代　理　人　　
　　弁理士　　小谷悦司同　　　　　　弁理士　　長１
）正向　　　　　　弁理士　　伊藤孝夫第図第図第図油ローシリンダ長５ｉ第図ｆｍｉｎ　　　　　　　　　　　　　Ｉｅ　　ノｏ　　
ｆｍａｘ油圧シリング長ごｌ

Claims

【特許請求の範囲】

１．エンジンにより駆動される油圧ポンプの吐出油を方
向切換弁を介して油圧シリンダのヘッド側油室とロッド
側油室とに切換自在に給排することによって油圧シリン
ダを伸縮させるようにした油圧シリンダの制御装置にお
いて、油圧シリンダの伸縮長さを検出し、その伸縮良さ
がストロークエンド近くの危険域に達したときに、油圧
シリンダをストロークエンドに近付けようとする動力を
低減して油圧シリンダの伸縮速度を遅くするようにした
ことを特徴とする油圧シリンダの制御方法。
２．油圧シリンダの伸縮長さがストロークエンド近くの
危険域に達したときに、エンジン回転数を低くすること
によりポンプの吐出量を少なくして油圧シリンダの伸縮
速度を遅くするようにしたことを特徴とする請求項１記
載の油ローシリンダの制御方法。
３．油圧ポンプを可変ポンプとし、油圧シリンダの伸縮
長さがストロークエンド近くの危険域に達したときに、
可変ポンプの傾転を小さくすることによりポンプの吐出
量を少なくして油圧シリンダの伸縮速度を遅くするよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダの
制御方法。
４．油圧ポンプを可変ポンプとし、油圧シリンダの伸縮
長さがストロークエンド近くの危険域に達したときに、
エンジン回転数を低くするとともに、可変ポンプの傾転
を小さくすることによりポンプの吐出口を少なくして油
圧シリンダの伸縮速度を遅くするようにしたことを特徴
とする請求項１記載の油圧シリンダの制御方法。
５．油圧シリンダの伸縮長さがストロークエンド近くの
危険域に達したときに、方向切換弁を中立側に戻して油
圧シリンダへの流入流量を少なくし、油圧シリンダの伸
縮速度を遅くするようにしたことを特徴とする請求項１
記載の油圧シリンダの制御方法。