JPH0536104U - 油圧機器に於ける慣性体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧ショベル等の慣性体を駆動する油圧機構
に於て、慣性体の減速操作速度に減速度を対応させて操
作感覚を改善する。 【構成】 操作レバー３７の操作量を検出する変位セン
サ４１と、油圧モータ３３の回転数を検出する回転数セ
ンサ４２を設ける。方向制御弁３２と油圧モータ３３と
を結ぶ２本の主管路３４，３５を電磁切換弁４３を介し
て接続する。変位センサ４１と回転数センサ４２の出力
は制御装置４４へ入力される。制御装置４４は、操作レ
バー３７の操作速度を検出する。減速操作時の操作速度
が基準操作速度より低速の場合は、電磁切換弁４３の開
口面積を制御し、操作量に対応するブレーキ圧力を得
る。操作レバー３７が中立位置では電磁切換弁４３を閉
じ、操作レバー３７の操作量に慣性体３８の減速度を対
応させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、油圧機器に於ける慣性体制御装置に関するものであり、特に、慣 性体を減速させる際の衝撃を軽減する慣性体制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

油圧ショベル等の大型油圧機器に使用される従来の慣性体制御装置を図１０に 従って説明する。同図に示すように油圧ポンプ１と２本の主管路２，３は方向制 御弁４を介して接続され、２本の主管路２，３は油圧モータ５へ接続されている 。方向制御弁４の切換えは、操作部６の操作レバー７によって行われ、慣性体８ を駆動する油圧モータ５を正転、逆転及び停止させることができる。また、２個 のリリーフ弁９，１０を設けて夫々２本の主管路２，３へ接続し、バイパス管路 １１，１２を形成している。

【０００３】 同図に於て、操作レバー７を矢印Ａ方向へ回動すると方向制御弁４が中立の「 閉」位置ＣからＢ位置に切り換わり、一方の主管路２と油圧ポンプ１とが連通し て油圧モータ５を一方向へ回転し、慣性体８を駆動する。操作レバー７を中立位 置へ戻すと方向制御弁４が「閉」位置Ｃへ復帰して油圧モータ５の駆動を停止す る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前述した従来の慣性体制御装置は、駆動中の慣性体を停止させるために、操作 レバーを中立位置へ戻し、方向制御弁が「閉」位置へ切り換わると、慣性体は減 速しつつ停止するまで慣性によって回転する。この回転によって油圧モータが回 転され、圧油が一方の主管路へ圧送されて圧力が急激に上昇し、衝撃が発生する 。

【０００５】 また、衝撃の発生を防止するためには、慣性体の慣性に対応させて操作レバー を極めて徐々に操作し、帰還側主管路の圧力上昇を抑えなければならず、停止ま でに長時間を要し、作業現場に於て実行できるものではない。 従って、通常の停止操作時に於ては、操作レバーの回動速度に係わらず、帰還 側主管路の圧力が急上昇してリリーフ弁の設定圧に達するまでの時間に殆ど変化 がなく、操作レバーの動きと慣性体の停止までの時間とが対応しないので、操作 感覚に問題がある。

【０００６】 そこで、操作レバーの動きに慣性体の動作を対応させて急減速や緩やかな減速 操作を可能として操作性を向上するために解決すべき技術的課題が生じてくるの であり、本考案はこの課題を解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は上記目的を達成するために提案するものであり、慣性体を油圧モー タによって駆動する油圧機器に於て、前記油圧モータの二つの圧油ポートへ夫々 接続した２本の主管路を電磁切換弁を介して連結し、操作部の駆動操作量を検出 する変位センサと、前記油圧モータの回転数を検出する回転数センサと、操作部 の操作速度と減速方向に設定した基準操作速度とを比較する比較手段と、減速操 作量に対応した制動力を得るための主管路の所要背圧を算出し、前記回転数セン サの出力から帰還側主管路の圧油流量を算出し、操作部の操作量と操作部に連動 する方向制御弁の帰還側開口面積及び前記圧油流量とから前記所要背圧を得るた めの電磁切換弁の開口面積を演算する演算手段と、前記演算結果を制御信号とし て前記電磁切換弁へ出力する出力手段とからなる油圧機器に於ける慣性体制御装 置を提供するものである。

【０００８】

【作用】

この考案は、変位センサによって操作レバー等の操作部の慣性体操作量を検出 する。比較手段は操作量及びその変化速度から操作部が中立位置、加速、定常速 度、減速の何れかの状態であるかを判断する。減速操作を行った場合は、予め設 定した基準操作速度と操作速度を比較する。操作速度が基準操作速度より低速の 場合は、回転数センサによって油圧モータの帰還側主管路の流量が算出される。 また慣性体の速度に対する適切なブレーキ圧力、即ち帰還側主管路の所要背圧が 操作量から求められる。そして、操作に連動する方向制御弁の帰還側開口面積と 、前記流量と所要背圧とから、２本の主管路を結ぶ電磁切換弁の所要開口面積が 演算され、電磁切換弁へ制御信号が出力される。

【０００９】 徐々に減速操作を行う場合は、操作量に対応して電磁切換弁が開いて２本の主 管路を連通し、帰還側主管路の圧力を制御して急激な圧力上昇を抑止するので、 減速操作時に於ける衝撃の発生が防止される。また、電磁切換弁の開口面積は操 作量に対応する帰還側主管路の背圧、即ちブレーキ圧力を発生させるべく変化し 、操作レバー等が停止位置ではブレーキ圧力を１００％にすべく電磁切換弁は閉 じて慣性体を静止させる。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図に従って詳述する。図１に於て３１は油圧ポン プである。油圧ポンプ３１は３位置４ポートの方向制御弁３２へ接続され、方向 制御弁３２と油圧モータ３３は２本の主管路３４，３５によって接続し、油圧モ ータ３３の正転、逆転及び停止を制御する。方向制御弁３２は、操作部３６に設 けた操作レバー３７によって制御される。油圧モータ３３は、油圧ショベルの旋 回体等の慣性体３８へ連結されて慣性体３８を駆動する。また、主管路３４，３ ５間に二つのリリーフ弁３９，４０を配置して主管路３４，３５を接続し、一方 のリリーフ弁３９は主管路３４の油圧が設定値以上になったときに主管路３４か ら他方の主管路３５へ油圧油をバイパスし、他方のリリーフ弁４０は圧力差が逆 の場合に他方の主管路３５から一方の主管路３４へ油圧油をバイパスする。

【００１１】 慣性体制御装置は、操作レバー３７の操作量を検出する変位センサ４１と、油 圧モータ３３若しくは慣性体３８の回転数を検出する回転数センサ４２と、２ポ ート２位置の常閉形電磁切換弁４３及び制御装置４４とから構成され、電磁切換 弁４３のポートは、夫々主管路３４，３５へ接続している。電磁切換弁４３は、 操作レバー３７を徐々に中立位置へ戻す所謂インチング操作時に主管路３４，３ ５を連通して帰還側主管路の急激な圧力上昇を抑止して衝撃の発生を防ぐもので ある。

【００１２】 図２は、操作レバー３７の操作量変化を示したものであり、Ｃは急減速時の変 化速度を示し、Ｄは徐々に中立位置へ戻す変化速度を示している。従って、前述 した電磁切換弁４３を動作させるための基準操作速度Ｘ₀ は、急減速時の変化速 度Ｃより低速に設定し、この基準操作速度Ｘ₀ を制御装置４４の記憶部４５へ格 納しておく。

【００１３】 また、記憶部４５には、図３乃至図５に示す演算プログラムデータが入力され ている。図３は、操作レバー３７の操作量θと慣性体３８を停止させるためのブ レーキ圧力Ｐ₀ 、即ち、電磁切換弁４３の開度による主管路３４，３５の背圧の 相関を示し、操作レバー３７が中立位置では電磁切換弁４３は閉じてブレーキ圧 力Ｐ₀ は１００％になり、主管路３４，３５の油圧平衡によって慣性体３８の遊 転が防止される。

【００１４】 図４は、操作レバー３７の操作量θと、これに連動する方向制御弁３２の帰還 側開口面積Ａ₁ との対応表であり、図５は制御装置４４の制御信号ｉｃに対する 電磁切換弁４３の開口面積Ａ₂ の対応表である。 続いて、図６のタイミングチャート及び図７，図８のフローチャートに従って 慣性体制御装置の動作を説明する。先ず、油圧機器が起動されると（ステップ１ ０１）、変位センサ４１と回転数センサ４２の出力から操作レバー３７の操作量 θと、油圧モータ３３の回転数Ｎが読み込まれる（ステップ１０１）。操作レバ ー３７が中立位置の場合はステップ１０３からステップ１１１へ進み、制御信号 ｉｃをゼロとし、電磁切換弁４３は「閉」位置Ｃでブレーキ圧力は１００％であ る。

【００１５】 次に、図６中の時点Ｅ→Ｆに示すように操作レバー３７を回動して慣性体３８ を駆動すると、操作レバー３７の操作量変化速度ｄθ／ｄｔ≧０であるからステ ップ１０４からステップ１１１へ進み、制御信号ｉｃ＝０とする。続いて、操作 量３７を中立位置方向へ戻すと、ｄθ／ｄｔ＜０となりステップ１０４からステ ップ１０５へ進む。ここではｄθ／ｄｔの絶対値と前述した基準操作速度Ｘ₀ と が比較され、図２のＣに示すような基準操作速度Ｘ₀ 以上の急減速操作時はステ ップ１１１へ進み、制御信号ｉｃをゼロとしてブレーキ圧力を１００％にする。

【００１６】 一方、図６に示すように操作レバー３７を基準操作速度Ｘ₀ 以下の速度で緩や かに中立位置へ戻す場合は（Ｆ→Ｇ）、ステップ１０５からステップ１０６へ進 む。ステップ１０６では演算部４６が油圧モータ３３の回転数Ｎと油圧モータ３ ３の圧油吸収量ｇとを乗算して流量Ｑ₀ が算出される。次段のステップ１０７に 於ては、図３及び図４に示した対応表に基づいて操作レバー３７の操作量θから 方向制御弁３２の帰還側開口面積Ａ₁ と、所要のブレーキ圧力Ｐ₀ が読み出され る。そして、流量Ｑ₀ 、開口面積Ａ₁ 及びブレーキ圧力Ｐ₀ の値から電磁切換弁 ４３の必要開口面積Ａ₂ を演算する。この演算は以下の式によって表わされる。

【００１７】

【数１】

【００１８】 尚、Ｑ₀ は図１に示す帰還側主管路３５へ流れる総油量、Ｑ₁ は方向制御弁３ ２へ帰還する油量、Ｑ₂ は電磁切換弁４３へ流れるべき油量、Ｐ₂ は帰還側主管 路３５の圧力である。 そして、上式から

【００１９】

【数２】

【００２０】 となる。 そして、帰還側主管路３５の圧力Ｐ₂ をブレーキ圧力Ｐ₀ とするのであるから

【００２１】

【数３】

【００２２】 となる。 次に、図５に示す対応表から算出された電磁切換弁の必要開口面積Ａ₂ に対応 する制御信号ｉｃを求め（ステップ１０９）、出力部４７が制御信号ｉｃを出力 する（ステップ１１０）。 従って、図６に示す時点Ｆ以後電磁切換弁４３は、ほぼ全開して帰還側主管路 ３５の圧力の急上昇を抑え、図３に示した操作レバー３７の操作量に対応したブ レーキ圧力Ｐ₀ を発生させるべく、中立位置へ戻す量に比例して閉じていき、中 立位置では完全に閉じてブレーキ圧力Ｐ₀ は１００％になる。

【００２３】 このように、基準操作速度Ｘ₀ 以下の速度で減速操作を行う場合は、２本の主 管路３４，３５を連通するので、帰還側の主管路の急激な圧力上昇が発生するこ とがなく、圧力上昇による衝撃が防止される。そして、操作量に連動して電磁切 換弁４３の開口面積が減少し、操作量に比例した制動力が得られ、操作レバー３ ７が中立位置では電磁切換弁４３が閉じて慣性体３８を円滑に静止させるもので ある。

【００２４】 また、図９は他の実施例を示し、方向制御弁３２の操作パイロット管路５１， ５２に圧力センサ５３，５４を設けて操作パイロット管路５１，５２の圧力変化 から操作レバー３７の操作量を検出するようにしたものである。 尚、この考案は、この考案の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことがで き、この考案がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２５】

【考案の効果】

この考案は、上記一実施例に於て詳述したように構成したので、徐々に減速操 作する場合は操作量に対応して慣性体へのブレーキ圧力が発生し、衝撃を生ずる ことなく円滑に減速させることが可能となり、作業者の疲労度を軽減することが できる。また、減速操作に対する慣性体の動作の相関性が向上して操作感覚が著 しく向上し、従来困難であった停止位置の微細な制御を行うことができ、油圧機 器の操作性の向上に効果を発揮する実用的価値ある考案である。

【図面の簡単な説明】

【図１】慣性体制御装置の構成図。

【図２】基準操作速度を示すグラフ。

【図３】減速操作量に対するブレーキ圧力の設定を示す
グラフ。

【図４】操作レバーの操作量と方向制御弁の開口面積の
関係を示すグラフ。

【図５】制御信号の出力と電磁切換弁の開口面積の関係
を示すグラフ。

【図６】慣性体操作時に於ける操作レバーの操作量と主
管路の圧力のタイミングチャート。

【図７】制御装置のフローチャートの前半部。

【図８】制御装置のフローチャートの後半部。

【図９】他の実施例を示す慣性体制御装置の構成図。

【図１０】従来の慣性体制御装置の構成図。

【符号の説明】

３１ 油圧ポンプ ３２ 方向制御弁 ３３ 油圧モータ ３４，３５ 主管路 ３６ 操作部 ３７ 操作レバー ３８ 慣性体 ４１ 変位センサ ４２ 回転数センサ ４３ 電磁切換弁 ４４ 制御装置 ４５ 記憶部 ４６ 演算部 ４７ 出力部 Ｘ₀ 基準操作速度

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 慣性体を油圧モータによって駆動する
   油圧機器に於て、前記油圧モータの二つの圧油ポートへ
   夫々接続した２本の主管路を電磁切換弁を介して連結
   し、操作部の駆動操作量を検出する変位センサと、前記
   油圧モータの回転数を検出する回転数センサと、操作部
   の操作速度と減速方向に設定した基準操作速度とを比較
   する比較手段と、減速操作量に対応した制動力を得るた
   めの主管路の所要背圧を算出し、前記回転数センサの出
   力から帰還側主管路の圧油流量を算出し、操作部の操作
   量と操作部に連動する方向制御弁の帰還側開口面積及び
   前記圧油流量とから前記所要背圧を得るための電磁切換
   弁の開口面積を演算する演算手段と、前記演算結果を制
   御信号として前記電磁切換弁へ出力する出力手段とから
   なる油圧機器に於ける慣性体制御装置。