JPH04151008A - 油圧作動回路の油圧制御装置 - Google Patents

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 この発明は、単一・の油圧源で発生する圧油でもって、
これに連なる複数のアクチュエータを並列的に作動させ
る油圧回路において、超アクチュエータを貼独または同
時に、それぞれ所望の速度でも−）で作動させることの
できる油圧制＠装置に関するものである。

従　　来　　の　　技　　術 従来から、単一の油圧源により複数の油圧アクチュエー
タを作動させる油圧作動回路の多（は、油圧源と並列回
路で連通する複数の各油圧アクチュエータ用の油圧切換
弁からなる油圧切換弁を設け、それぞれの油圧切換弁の
１または複数の操作開度を種々に変えることにより、そ
れぞれの油圧アクチュエータの作動速度、複数の油圧ア
クチュエータ間の相対速度を適宜決定していた。

このような油圧作動回路の代表例として、汎用壇ａｉｗ
である油圧ショベルの場合における油圧回路のｌ！Ｅ要
と作動を以下に述べる。

第５図の油圧系統図にδいて、２．２′はエンジンｌに
より駆仙される油圧ポンプで、該油圧ポンプ２．２′が
吐出する圧油は、それぞれ並列回路で連通した複数の油
圧切換弁からなる油圧切換弁群Ａ、Ｂへと別個に供給さ
ね、上記油圧切換弁は。

それぞれ専用の油圧アクチュエータｔ１と接緒している
。例えば、その１部の実施例を第５図、第６図により説
明すると、油圧ポンプ２の吐出圧油は油圧切換弁群Ａに
法人し、これに属する複数の油圧切換弁のうちの１つで
分配され、上部旋回体の旋回用油圧アクチコ、エータ（
旋回モータン８を作動させる圧油となり、他の１つでは
アーム４１を回動させる油圧アクチュエータ（アームシ
リンダ）１０を伸縮させる圧油として分配される。

また、油圧ポンプ２′からの圧油は油圧切換弁群Ｂに流
入し、これに属するｉｎの油圧切換弁のうちの１つで分
配され、ブーム４０を上下に回動さぜる油圧アクチュエ
ータ（ブームシリンダ）９を伸縮させる圧油となり、他
の１つでは、パケット４２を回動させる油圧アクチュエ
ータ（パケットシリンダ）１１を伸縮させる圧油として
分配される。

上記のような油圧作動回路を有する油圧ショベルにより
、第６図に示すよう、パケット４２の爪先で地面を掘削
した土砂を運搬車に積んだり、他の場所へ盛土したりす
るようなときは、先ず、各シリンダを適宜伸縮させ、パ
ケット４２の爪先が適切な角度と位置でもって作業対象
物に負い込むようにあてがったう久で、アームシリンダ
ｌＯを伸長させてアーム４１によりバケツ１−４２を引
き寄せるとともに、爪先が過度に食い込んだり、浅過ぎ
たりしないようにブームシリンダ９を伸縮調整してブー
ム４０を上下に回動させ、さらには、その間、パケット
４２に掬い込まれた土砂がこぼれないよう、パケットシ
リンダ１１を伸長させてゆき、掘削が完了すると、ブー
ム４０を上方に回動させてバケツ１−４２を完全に地切
りさせ、同時に旋回子〜り８を作動させて、掘削した土
砂を所定の位置へと移動して放出し、元の姿勢にｔＭ帰
させる。

このような一連の動作を反復して掘削作業をするのであ
るが、第５図の油圧系統図においても明らかなように、
油圧アクチュエータ８，９，１０．１１など、それぞれ
の相対的な作動速度１作動ストロークなどの組合わせに
より、上述のような掘削作業が円滑に行なわれるもので
あり、ブーム４０、アーム４１、パケット４２を所望の
位置、形態へと作動させるには５それぞれの油圧切換弁
を微妙に操作して、その切換開度をきめ細かく調整する
ことにより、油圧ポンプ２．２′の圧油を、各油圧アク
チュエータへ、適量、７時に分配して始めて得られるも
のであり、運転換作の熟練には相当の日時を要すること
は当然であった。

発明が解決しようとする課題 油圧作動回路の１例とした前述の油圧ショベルのそれに
よって５通常の一般掘削、積込、盛土などの作業をする
ときは上述の通り勿論であるが、更には１例えば、第７
図、第８図６．二示す如き水平掘削（表土はぎ作１）、
斜面掘削（法面整形作業〕などにおいては、−層、きめ
細かに、同時作勅、一定速度側合でブームシリンダ９．
アームシリンダ１０．パケットシリンダ１１を伸縮させ
て、爪先が直線運動をすると共に、掘削面に対し、おお
むね所定の角度を保つようにすることが好ましいが、同
−油圧切換弁群内に並列に配置された油圧切換弁を同時
に操作し、その開度の調整のみで、このような作業を実
現しようとしても、それぞれの油圧アクチュエータに発
生する負荷圧力は時々刻々変化するものであるから、油
圧切換弁の開度調節操作は非常に複雑であり、その習熟
は容易ではない。

この発明は、このような困難な操作をなくすることによ
り、不馴れな運転者にとっても、容易に経験者並の作業
ができるよう、その作業内容に適した操作装置の設定の
下で、操作装置の操作量または操作継続時間に応じて、
１つの油圧源からの圧油を、複数の油圧アクチュエータ
へ、所望量を所望速度でもって供給できるような油圧制
御装置を実現することを課題とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は上記課題を解決するため、次のような手段を
講じた。すなわち、 イ、）１つの油圧ポンプの吐出圧油を複数の油圧アクチ
ュエータへ並列的に導く管路の、それぞれの中間に、 口、）入力軸の回転方向、回転数、回転速度に応じて上
記油圧ポンプに通じる管路の吐出圧油を、当該油圧アク
チュエータへ分配する圧油吐出流量制御手段と ハ、）上記圧油吐出流量制御手段の入力軸に接続され、
操作手段からの出力信号に応じて、正逆回転、緩速回転
、持続回転などをする回動手段と。

二、）操作装置の操作方向、操作速度、操作量、操作持
続時間を検出して直接、または、他の操作装置と異る比
率で変換して信号を出力する操作手段、 とを設ける。

作　　　　　　　用 操作手段を操作すると、操作手段を構成する。

それぞれの操作装置は、その操作方向を特定する信号と
、操作量、速度、または操作継続時間を検出する信号と
を、それぞれの回動手段へ入力するので、その回動手段
は、信号に応する方向、速度１回動数、回動持続時間で
もって圧油吐出流量制御手段の入力軸を回動させる。

その結果、油圧ポンプの吐出圧油は、上記回動手段の回
動に対応して、圧油吐出流量制御手段を介して、それぞ
れの油圧アクチュエータへと供給されるので、該油圧ア
クチュエータは、その負荷圧力には関係なく、操作装置
の操作形態、すなわち、操作手段からの出力信号通りの
方向、速度。

作動量にて作動をする。

実　　　施　　　例 以下に、この発明の芙施例を図に基づいて説明する。第
１図は、この発明にかかる装置の応用例を示す電気・油
圧系統図であるが、図において。

■は油圧ポンプ２などを駆動するエンジン、３は油圧ポ
ンプ２の吐出圧油管路２３の一端と、タンク２５に通じ
る管路とを、常時は開路しであるが、受信部に信号が作
用すると閉路するカット弁、４，５．６．７は、それぞ
れ油圧アクチュエータ８．９．１０．１１専用に設けた
圧油吐出流量制御手段で、その概略構成、！１１能の１
例は後述する。

１２．１３，１４．１５は、それぞれ、上記圧油吐出流
量制御手段４．５，６．７作動用の入力軸に、正逆、遅
速、連続の回転動力を与える回動手段であり、その回動
動作はコントローラ１６から信号回路２８，２９，３０
．３１を介して発信される信号によりＩＩＪ　ｌされる
。また、上記コントローラ１６からは、信号回路２７が
カット弁３の受信部へと通じ、信号回路２８，２９．３
０．３１のうちの何れか１つにでも信号が出力される状
態に、コントローラ１６がなっているときは、該コント
ローラ１６は信号を上記カット弁３の受信部へ供給し、
該カット弁３をＣ位置からＤ位置へと切換える。さらに
、信号回路５０は油圧ポンプ２の吐出油量を加減する流
量Ｍｉｌ！弁の受信部へ接続され、すべての回動手段が
停止状態にあるときは油圧ポンプ２の吐串油量を最小と
し、信号回路２８．２９．３０．３１へ信号が供給され
、圧油吐出流量制御手段の１または複数が作動すると。

それに必要な合計量の吐出油量となるよう、上記流星調
整弁に作用する。なお５図示は省略したが、上記流量調
整弁、この受信部に通じる信号回路５０、該信号回路に
信号を発するコントローラ１６内部の発信素子に変え、
油圧ポンプ２の吐出側に、既知技術のプライオリティバ
ルブ（圧油管路２３へ油圧ポンプ２の吐出圧油を優先的
に配分し、該管路２３に、その必要のないときは、圧油
を他の作動回路またはタンクへ戻す優先升）を用いるこ
ともある。

１９．２０．２１．２２は油圧アクチュエータ８．９．
１０．１１を作動させる操作装置であり、これらを中立
位置から操作すると、その方向を検出し、また、その操
作量、操作速度などの大小を検出してコントローラ１６
へ信号として入力され、コントローラ１６内で、それら
の信号が演算処理されて信号回路２７．２ｇ、２９．３
０゜３１．５０を通り、それぞれ出力信号か発信される
ようになっており、上記、操作装置、コントローラ、信
号回路などでもって操作手段を形成している。

なお、圧油管路２３にはリリーフ弁２６を備えるととも
に、分岐してそれぞれ圧油吐出流量制御手段４．５．６
．７の油圧源として圧油ボートＥに接続し、それらのタ
ンクボートＦは戻り油管路２４に通じ、アクチュエータ
ボートＧ、Ｈに接続する管路３２，３３．３４．３５．
３６，３７゜３８．３９は、それぞれ油圧アクチュエー
タ８゜９、ｔｏ、１１に通じている。

次に、第９図ないし第１２図は、先に述べた圧油吐出流
量制御手段４，５，６．７の代表例として、既知技術の
、通称オービットロールと云われる回転追随機構弁の構
成と機能について説明するものである。第９．１０図に
示すように本体５７内にはスリーブ５２が、その内側に
はスプール５１が、何れも回動自在、かつ、油密的に挿
入してあり、スプール５１の端部は、回動手段１３と直
結され、このスプール５１とスリーブ５２の相対する位
置のそれぞれにはスリットが切ってあり、このスリット
にセンタリングスプリング５５が組込んであり１回動手
段１３の回転力が作用しない中立時においては、上記セ
ンタリングスプリング５５のばね力でスプール５１とス
リーブ５２とは所定の相対的に中立な位置を保持し続け
る。本体５７の端部にはモータ部５３があり、圧油がこ
れに流入すると、その流入方向に応じた回転をなし、そ
の回転角度はドライブシャフト５４、ビン５６を介して
スリーブ５２を回動させる構造となっている。スプール
５１、スリーブ５２、本体５７の内面には、ｉ！９図な
いしは第１１図に示す如く、それぞれ油溝、袖穴が設け
てあり、スプール５１とスリーブ５２とが中立位置で組
合わされているときは、スプール５１の油溝とスリーブ
５２の袖穴が、すべてずれた状態の位置にあって、本体
５７の圧油ボートＥからの圧油通路は閉止され、また、
タンクボートＦも閉止され、従って。

油圧ポンプ２の圧油は流入しないのは勿論であるが、第
１図、第１２図におけるアクチュエータボートＧ、Ｈも
それぞれ独立して閉止状態となる。

次いで、第１１図に示オ回動手段１３が作動し。

スプール５１が矢印方向へと回動力が加えられると、ス
リーブ５２はその位置を保持しようとするので、その回
転力はセンタリングスプリング５５のばね力に抗してス
プール５１のみを先行して回動させ、両者の間に変位角
θが生じてゆき、前述の油溝と袖穴が次第に一致し、そ
の結果、本体５７の内周に設けられた油溝に通じる圧油
ボートＥからの圧油は、モータ部５３に流入し、これを
回動せしめた後１本体５７のアクチュエータボートＨま
たはＧから出てゆ（のであるが、このとき。

モータ部５３の回動は、ドライブシャフト５４、ビン５
６を介してスリーブ５２に伝達され、該スリーブ５２は
スプール５１の回動に追随し１両者の相対回転位置が中
立に復帰するまで続き、また、その追随速度は第１１図
の変位角θが大きい程早い。

上述の回転追随の作動状況の一部を模式図的に示したの
が第１２図であり、回動手段Ｉ３の回動方向、回動量、
速度に対応する油圧ポンプ２からの圧油が、圧油吐出流
量制御手段５を介して油圧アクチュエータ９に流入して
、これを作動させ、その戻り油は再び上記圧油吐出流量
制御手段の内部の油溝、袖穴を経てタンクボートＦから
戻り油管路２４を通りタンク２５へ戻る。

次に以上の構成からなるこの発明の作動について説明す
る。

油圧アクチュエータのすべてを作動させないとき、すな
わち、操作装置１９，２０，２１．２２の何れもが中立
位置にあるときは、信号回路２８．２９，３０．３１へ
、コントローラ１６から信号は入力されないので、回動
手段１２．１３゜１４．１５は何れも静止状態を保持し
、圧油吐出流量制御手段４，５，６．７は何れも中立状
態となっているのは勿論であるが、カット弁３の受信部
、油圧ポンプ２の流量調整弁の受信部にも信号は入力さ
れず、カット弁３はＣ位置を保持し、油圧ポンプ２の吐
出油量は最小の吐出流量となり、その吐出圧油は、上記
カット弁３を通りタンク２５に戻る。

次いで、油圧アクチュエータ８．９．１０．１１のうち
の１または複数同時に作動させる場合番ごついて考察す
るのであるが、便宜上、油圧アクチュエータ８，９を同
時に作動させようとするときの手順と作動を述べる。

このときは、操作量！ｉ１９，２０をそれぞれ任意の方
向へ、任意の皿、任意の操作速度で操作したとする。こ
れにより、操作装置１９．２０の操作方向を検出して得
られる信号がコントローラ１６に人力し、次いで、操作
量、操作速度を検出した結果が得られる信号も、時々刻
々とコントローラ１６へと入力される。コントローラ１
６はこれらの信号を受信処理し、信号回路２８．２９を
介して回動手段１２．１３に対し、それぞれ、操作装置
の操作方向に対応する回動方向へ、また、操作量、操作
速度に対応する回動量、回動速度となるような信号を供
給し、同時に、信号回路２７を介してカット弁３がＣ位
置から０位置へと切換るような信号をその受信部へ、信
号回路５０を介して、油圧ポンプ２の圧油吐出量が圧油
吐出流量制御手段４．５で必要とする油量に匹敵するよ
うに該油圧ポンプ用の流ＷＥＡＮ弁が作動するような信
号を、７その受信部へと供給する１、か（して、油圧ア
クチュエータ８は圧油吐出流量制御手段４のアクチュエ
ータボートＧまたはＨ１管路３２または３３を経由して
流入する圧油により、操作量ＷＬｔ９の操作方向、操作
量、操作速度に比例して作動し、同様に油圧アクチュエ
ータ９は圧油吐出流量制御手段５のアクチュエータボー
トＧまたはＨ１管路３４または３５を経由して流入する
圧油により、操作装置２０の操作方向、操作量、操作速
度に比例して作動する。第１図における系統図において
も明らかな如く、油圧アクチュエータ８．９は同一の油
圧ポンプ２の吐出圧油を並列回路でもって供給され１分
配されるのであるが、この回路構成が上述の如くなって
いることから、両油圧アクチュエータの負荷圧力、作動
の加減には全く関係なく、それぞれに専用の操作装置の
操作状態に忠実に従って作動するものであり、油圧アク
チュエータ８，９，１０．１１の何れか１つ、または複
数組合わせ使用のときも、上述の特性は全く変らないも
のであるほか、油圧アクチュエータの配置数が更に増加
しても一向に差支えない。

次に、第２図はこの発明における操作手段、すなわち、
操作装置、コントローラの機能が異なる発明である８図
において、操作装置１９’、２０”。

２１’、２２″は１例えば、自動中立復帰形の２位置選
択式レバースイッチの類であり、必要に応じては、これ
らのうちの２個づつを組合わせてレジイスティック形ス
イッチとすることでもよ（、これらの操作装置はコント
ローラ４３へ、その選択した操作方向の信号と、操作継
続中である旨の信号のみを入力するものであり、該コン
トローラ４３は１回動手段１２，１３．１４．１５に対
し、操作装置毎の出力信号に従って１回動の方向、所定
の回転速度での回動継続時間のみを指令する信号を出力
するほかは、前述の第１図の場合と全く同様である。従
って、この操作手段によるときは、各油圧アクチュエー
タは、操作装置の操作された方向に作動するが、その作
動速度は、それぞれσ油圧アクチュエータの負荷の大小
にかかわらずば定の関係速度で作動する。

１３図もこの発明における操作手段が異なる費明である
０図において、４４，４５，４６．４７は中立位置から
その操作方向の検出信号と、操作量、操作速度の検出信
号とを発信し、コントローラ４８へ入力する操作装置で
あり、５８は、人大軸の回動手段１２，１３，１４．１
５の自動制復をしようとするとき、コントローラ４８を
してそれをなさしめるための作業プログラム設定手段。

５９は切換手段であり、該切換手段５９を切換えること
により、操作装置４４，４５，４６．４７による自動制
御と、作業プログラム設定手段４８による自動制御の指
令信号を、それぞれの回動手段１２，１３，１４．１５
へ出力することができる。

１１４図も上述と同様、他の操作手段に関する発明であ
り、図の操縦装置４４，４５，４６．４７は第３図と同
様の機能を有しているが、該操縦装置とコントローラ４
８との間には、切換手段１８、信号加減手段４９を有す
る信号変換手段１７を介在せしめである。そうして、こ
の信号加減手段４９は操作装置４４，４５，４６．４７
からコントローラ１７へ人力する信号の大小を相対的に
加減するよう設定可能となっているので、同一操作量ま
たは操作速度であっても各油圧アクチュエータの関係作
動状態を一定に保つことができる。

従って、作業種類、例えば、油圧ショベルの作業時にお
いて、第６図に示す一般掘削作業、第７．８図に示す直
線掘削作業のおのおのの場合ごとに最も有効な、油圧ア
クチュエータ間の相対速度などを得ることも可能であり
、容易に緻密な作業を、それほど特別の運転経験もなく
実行できるものである。

以上の各実施例において、入力軸の回動手段を駆動する
作動媒体として、電電信号をそのまま便用したが、機器
の種類、組合わせではコントローラとの間に増巾手段を
設けることがあるのは勿論であるが、このほか５作動媒
体として油圧、空電圧、その他、その作動装置にふされ
しい既知技術による媒体を選定し使用することは一向に
差支えないのは当然である。

発明の効果 この発明にかかる油圧制御回路を、１つの油圧源からの
圧油を分岐して複数の油圧アクチュエータのうち、その
ｌまたは複数個を同時に作動させ、或いは、同時に作動
させる複数の油圧アクチュエータ相互に一定の関係作動
をなさしめたり、または、所定の作動プログラムに従っ
て複数の油圧アクチュエータを順次ないし同時に作動さ
せる油圧作動回路に応用すると、作動させようとする油
圧アクチュエータ間に負荷圧力の差があるときも、操作
装置の操作方向、操作量、Ｊ１１作速度に比例する作動
をなさしめることができ、また、別途設定した相互の作
動速度割合に従い、あるいは、予め設定した作動プログ
ラムに従った自動、半自動運転などの作動操作が、不馴
れな運転者にとっても容易であり、従来の如く、長時間
の体験から得る以外に方法がないといった熟練のみに頼
ることなく、安全作業を円滑、迅速に施工することがで
き、さらには、この回路を構成する機器類は。

比較的汎用品に近いものから選定できるので経済的な構
成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの種の請求項（１）に対応する全体の電気・
油圧系統図、第２図ないし第４図はこの発明における異
なる操作手段の実施例を示す要部電気系統図であり、第
２図は請求項（２）に、第３図は請求項（３）に、′ｌ
Ａ４図は請求項（４）に対応する図、第５図は油圧ショ
ベルにおける従来の油圧系統図、第６図は油圧ショベル
で一般掘削作業をするときの側面図、第７図は油圧ショ
ベルで表土はぎ作業をするときの側面図、第８図は油圧
ショベルで法面整形作業をするときの側面図、第９図な
いし！１２図は圧油吐出流量制御手段の構造と作動の１
例を示す図で、第９図は全体縦断面図、第１Ｏ図はスプ
ールとスリーブの回動関係を示す斜視図、第１１はスプ
ールとスリーブの間に変位角が生じたときの油溝、袖穴
の関係を示す斜視図、第１２図は作用説明用の模式図で
ある。 ３　・・・・・・・・・・・・・・　カット弁４．５，
６．７ ・・・・・・・・・・　圧油吐出流量制御手段８．９．
ｔｏ、１．１ ・・・・・・・・・・　油圧アクチュエータ１２．１３
，１４．１５ ・・−・・・・・・・　回動手段 １６．４３．４８ ・・・・・・・・・・　コントローラ １８．５９　　・・・・・・　切換手段４９　・・・・
・・・・・・・・　信号加減手段５８　・・・・・・・
・・・・・　作業プログラム設定手段以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧ポンプからの吐出圧油を１または複数の油圧
   アクチュエータへ並列分配し、該アクチュエータの作動
   により所定の作業を行う油圧作動回路において、上記油
   圧アクチュエータのそれぞれに専用的に通じる圧油管路
   上に設けられ、入力軸の回転数、回転速度およびその方
   向に応じて、前記油圧ポンプからの吐出圧油を、圧油管
   路を介して当該油圧アクチュエータへ分配する圧油吐出
   流量制御手段と、操作手段からの信号に応じて、該圧油
   吐出流量制御手段の入力軸を回動せしめる回動手段とか
   ら構成してなる油圧作動回路の油圧制御装置。
2. （２）操作装置の操作の有無とその方向とを検出して、
   それらの信号を発する操作手段と、該信号の有無、方向
   とから吐出流量制御手段の入力軸回動手段の回転方向と
   、所定の回転速度を持続する信号を出力する変換機能を
   有するコントローラを備えたことを特徴とする上記特許
   請求範囲第（１）項記載の油圧作動回路の油圧制御装置
   。
3. （３）操作装置の操作方向を示す信号と操作量、速度に
   比例する信号とを発信する操作手段と、作業プログラム
   を設定し、その記憶したプログラムを信号として出力す
   ることのできる作業プログラム設定手段と、上記操作手
   段または作業プログラム設定手段の何れかからの信号を
   選択して出力する切換手段と、該切換手段を介して入力
   された信号に従い、吐出流量制御手段の入力軸回動手段
   へ指令信号を出力するコントローラからなる上記特許請
   求範囲第（１）項記載の油圧作動回路の油圧制御装置。
4. （４）それぞれの操作手段から出力する信号のうち、そ
   の操作量、速度に比例する信号を、任意に調整可能の信
   号変換手段を介してコントローラに入力する如くしたこ
   とを特徴とする上記特許請求範囲第（１）項記載の油圧
   作動回路の油圧制御装置。