JPH0540601U - 油圧機器に於ける慣性体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建設機械の上部旋回体を減速させる際の油圧
装置の衝撃と、停止する際のハンチングを防止して操作
性を改善する。 【構成】 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によって接続す
る。２本の主管路３４，３５に夫々圧力センサ４１，４
２を設け、制御装置４４へ接続する。制御装置４４は、
低圧側の主管路の圧力上昇速度を基準速度と比較し、基
準速度以上のときは電磁切換弁４３を一定時間開く。こ
れにより、減速操作開始時と停止時に電磁切換弁４３が
開き、減速時の衝撃と停止時のハンチングが解消され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、油圧機器の慣性体制御装置に関するものであり、特に慣性体の動 作を停止させる際の衝撃及びハンチングを防止した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８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、例えばクレ ーン等の慣性体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と２個の反転防止弁１１，１２を設けて 夫々２本の主管路２，３へ接続し、バイパス管路１３，１４，１５，１６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】 このとき、慣性体８は減速しつつ停止するまで慣性によって回転し、油圧モー タ５を回転させるので、油圧モータ５のポンプ作用によって他方の主管路３の圧 力が上昇し、２本の主管路２，３の内圧に不均衡を生じる。ここで、反転防止弁 １１，１２を設けていない場合の動作を説明すれば、慣性体８は、一端停止した 後に２本の主管路２，３の差圧によって反転し、このときの慣性運動によって主 管路２，３の圧力差が逆転して再び反転する。この揺れは、圧力差が解消される まで慣性体８をハンチングさせて静止するまでの時間がかかり、操作性を悪化さ せることになる。

【０００５】 反転防止弁１１，１２はこのハンチングを防止するために設けられている。例 えば、方向制御弁４をＢ位置から「閉」位置Ｃへ切換えた場合は、上述したよう に慣性体８の慣性によって他方の主管路３の圧力が上昇する。この制動圧力によ り慣性体８は一端停止した後に、２本の主管路２，３の差圧によって反転し、一 方の主管路２の圧力が上昇する。同図中右側の反転防止弁１２の両端のパイロッ トポート１７，１８はパイロット管路１９，２０によって一方の主管路２へ接続 されているが、一方のパイロット管路２０に絞り２１が設けられている。従って 、主管路２の圧力が上昇したときに２つのパイロットポート１７，１８に加わる 圧力の上昇に時間差が生じ、弁をＯ位置に切換えて２つの主管路２，３を連通し た後に、即座に「閉」位置Ｃへ復帰する。これにより主管路２，３の圧力を同圧 としてその後の慣性体８のハンチングを防止するものである。

【０００６】

【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従 動し、圧油が帰還側主管路へ圧送されて圧力が急激に上昇し、衝撃が発生して操 作者に不快感を与え疲労度も大きい。

【０００７】 また、停止時に作用する反転防止弁は、慣性体が停止すべき位置を越えて旋回 したときに生じる主管路の圧力上昇を捉えて極めて短時間開くものである。従っ て、バイパス作用が十分でない場合があり、設定値以下では動作せず微少なハン チングを解消できない。また、反転防止弁を動作させる絞りの設定も容易ではな く、満足すべき効果を得ることが困難である。

【０００８】 そこで、停止操作の際の衝撃及びハンチングの発生を解消し、操作感覚の改善 並びに作業性を向上させるために解決すべき技術的課題が生じている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は上記課題を解決するために提案するものであり、慣性体を油圧アク チュエータによって駆動する油圧機器に於て、前記油圧アクチュエータの二つの 圧油ポートに夫々接続した２本の主管路を電磁切換弁を介して連結し、前記２本 の主管路の夫々の圧力を検出する二つの圧力センサと、前記圧力センサの検出値 に基づいて前記電磁切換弁を制御する制御装置を設け、該制御装置に圧力上昇の 基準速度を設定し、前記２本の主管路の圧力比較手段と、低圧側の主管路の圧力 上昇速度と前記基準速度とを比較する速度比較手段と、その比較結果に応じて前 記電磁切換弁へ制御信号を出力する出力手段とを備え、前記圧力上昇速度が前記 基準速度以上のときは、前記電磁切換弁を一定時間開くように構成したことを特 徴とす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。

【００１０】

【作用】

制御装置は、慣性体を駆動する油圧アクチュエータと油圧ポンプとを接続する ２本の主管路の圧力を検出する。慣性体が停止しているときは、主管路の圧力は 平衡しており、２本の主管路を連通する電磁切換弁は閉じている。慣性体が運動 中は低圧側の主管路の圧力変化を監視し、その圧力上昇速度が基準速度を上回っ たときに一定時間電磁切換弁を開く。減速操作の際は、方向切換弁が閉じられる と、慣性体の慣性によって帰還側の主管路の圧力が急上昇する。この圧力上昇速 度を捉えて制御部が一定時間電磁切換弁を開き、急激な圧力上昇を抑止して制御 時の衝撃が軽減される。

【００１１】 また、制動された慣性体が停止した際に主管路の油圧の不平衡によって慣性体 が反転し、帰還側より低圧となった供給側の主管路の圧力が上昇するが、この圧 力上昇を捉えて電磁切換弁を開くので、圧力の不平衡が解消されて慣性体は静止 し、ハンチングは発生しない。

【００１２】

【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とは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の回動位置によって制御される。油圧モータ３３は、建設 機械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 ３４，３５間に２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から主管路３４へ油圧油をバイパスする。 慣性体制御装置は、主管路３４，３５の圧力を検出する圧力センサ４１，４２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。

【００１３】 制御装置４４は、後述する圧力上昇の基準速度Ｒを保持する記憶部４５と、圧 力センサ４１，４２の検出値から圧力上昇速度ｄＰ／ｄｔを求め、これを基準速 度Ｒと比較する演算部４６及び電磁切換弁４３への制御信号を出力する出力部４ ７と、上記各部を制御する制御部４８とから構成されている。制御装置４４は、 ２本の主管路３４，３５の一方の低圧力側の圧力上昇速度が基準速度Ｒを上回る 場合に、出力部４７から電磁切換弁４３へ制御信号を一定時間出力し、電磁切換 弁４３を開いて２本の主管路３４，３５を連通する。

【００１４】 次に、図２及び図３に従って慣性体制御装置の動作を説明する。図２は慣性体 ３８の起動から停止までのタイミングチャートである。操作レバー３７を中立位 置へ戻したときは、慣性体３８の速度は減速されて停止する（Ｆ→Ｊ）。この減 速区間の初期段階（Ｆ→Ｇ）で駆動側の主管路３４の圧力Ｐ₁ は低下し、帰還側 の主管路３５の圧力Ｐ₂ が上昇するが、同図に示すように、圧力Ｐ₂ がリリーフ 弁４０の設定圧に達するまでの時間（Ｆ→Ｉ）を遅延させれば減速操作時の衝撃 は軽減される。また、停止した時点（Ｊ→Ｋ）で主管路３４，３５の圧力差が解 消されれば、慣性体３８のハンチングは発生しない。そこで、低圧側の主管路の 圧力上昇を検出し、減速操作開始直後（Ｇ）と停止時（Ｊ）で電磁切換弁４３を 一定時間開き、主管路３４，３５を連通させている。

【００１５】 この制御手順を図３のフローチャートに従って説明する。先ず図４に示すよう な電磁切換弁４３の動作基準となる圧力上昇速度を制御装置４４の記憶部４５に 予め設定しておく。エンジンが始動されると（ステップ１０１）、制御装置４４ は圧力センサ４１，４２の検出値を読込む（ステップ１０２）。初期状態では圧 力Ｐ₁ ＝Ｐ₂ であるからステップ１０３からステップ１０４へ進み、制御信号ｉ ｃの出力をゼロとする。従って、電磁切換弁４３へ制御信号は出力されず（ステ ップ１０５）、ステップ１０２へ帰還する。

【００１６】 次に、図２中の時点Ｄで操作レバーを、例えばＡ方向へ回動して慣性体３８を 旋回させると、供給側主管路３４の圧力Ｐ₁ が帰還側主管路３５の圧力Ｐ₂ より 高圧となり、ステップ１０３からステップ１０６へ進む。ここでは低圧側の圧力 Ｐ₂ の変化速度ｄＰ₂ ／ｄｔを求め、これを基準速度Ｒと比較する。慣性体３８ が加速中、定速運動中はｄＰ₂ ／ｄｔ＜Ｒであるから、ステップ１０４へ進んで ｉｃ＝０とする。

【００１７】 続いて慣性体３８を停止させるべく操作レバー３７を中立位置へ戻すと（Ｆ→ ）、方向切換弁３２が中立位置Ｃへ復帰して供給側の主管路３４の圧力Ｐ₁ は低 下する。然し、慣性体３８は慣性により運動を継続し、油圧モータ３３を強制的 に駆動して圧油を帰還側主管路３５へ圧送する。これにより主管路３５の圧力Ｐ ₂ が急上昇し、その変化速度ｄＰ₂ ／ｄｔが基準速度Ｒを上回ったことを検知し たとき（Ｇ）、ステップ１０６からステップ１０７へ進み、制御信号ｉｃの出力 をＸとして制御信号Ｘを予め設定した一定時間ｔ出力する（ステップ１０５）。 これにより、電磁切換弁４３が「開」位置Ｏとなり、２本の主管路３４，３５が 連通して帰還側主管路３５の圧力Ｐ₂ の上昇が抑制され（Ｇ→Ｈ）、リリーフ弁 ４０の設定圧に達するまでの時間（Ｆ→Ｉ）が延長される。

【００１８】 また、圧力Ｐ₂ の上昇によって圧力Ｐ₁ との圧力差が逆転する。この時点Ｇ以 後ステップ１０３からステップ１０８へ進み、低圧側の圧力Ｐ₁ の変化速度ｄＰ ₁ ／ｄｔと基準速度Ｒとを比較する。そしてＧ→Ｊの間はｄＰ₁ ／ｄｔ＜Ｒであ るからｉｃ＝０とする（ステップ１０４）。慣性体３８が停止し（Ｊ）、圧力Ｐ ₁ とＰ₂ の不平衡によって反転を開始したときに、圧力Ｐ₁ が上昇するが、この ときの圧力の上昇速度ｄＰ₁ ／ｄｔが基準速度Ｒを上回ったときにステップ１０ ８からステップ１０７へ進み、制御信号ｉｃ＝Ｘ(t) としてこれを出力する（ス テップ１０５）。従って電磁切換弁４３が一定時間開き、主管路３４，３５を連 通し、圧力差を解消して慣性体３８を静止させる。

【００１９】 また、他の実施例として減速操作開始時に、電磁切換弁４３の開口時間ととも に開口面積を一定時間制御して、図２に示したＦ→Ｉ間における圧力Ｐ₂ の上昇 度をより円滑なものにすることもできる。これには、図示は省略するが、操作レ バー３７の操作方向を検出するためのセンサ若しくはスイッチを装着して検出信 号を制御装置４４へ入力する。記憶部４５には前述した開口時間制御信号パター ンＸ（ｔ）とともに、図５に示すように電磁切換弁の開口面積を任意の面積に制 御する一定長の制御信号パターンＹ（ｔ）を設定し、減速操作開始時にはＹ（ｔ ）を出力し、停止時にはＸ（ｔ）を出力するように設定されている。これを図６ 及び図７の制御のフローチャートに従って説明する。

【００２０】 エンジンを始動（ステップ２０１）した後、主管路３４，３５の圧力Ｐ₁ ，Ｐ ₂ と操作レバー３７の操作方向Ａ，Ｂを読込む（ステップ２０２）。この操作方 向検出信号は、一旦入力されると次のＡ方向若しくはＢ方向の操作信号が入力さ れるまで記憶部４５に保持され、新たな操作信号入力によって更新される。 作業開始時は、操作レバー３７は中立位置であり、ステップ２０３からステッ プ２０４へ進み制御信号ｉｃ＝０とする。そして、操作レバー３７をＡ方向へ操 作して慣性体３８を駆動した場合は、前述した実施例のものと同様にステップ２ ０３から２０６，２０７，２０８，２０９へと進み、制御信号ｉｃ＝０として電 磁切換弁４３は閉じている。

【００２１】 操作レバー３７を中立位置へ戻して慣性体３８を制動する場合は、前述したよ うにＡ方向への操作信号が保持されているのでステップ２０３から２０６，２０ ７へ進み、帰還側の主管路３５の圧力上昇速度ｄＰ₂ ／ｄｔが基準速度Ｒを上回 ったときに、制御信号ｉｃ＝Ｙ(t) として（ステップ２１０）、これを出力する 。Ｙ(t) は、制動開始時に帰還側の主管路の圧力が円滑に上昇する値として任意 に設定しておく。

【００２２】 停止時には、第１の実施例と同様にステップ２０６から２１１，２１２と進み 、慣性体３８を速やかに停止させ、完全に静止したときはステップ２０６から２ ０８へと進み、電磁切換弁４３を閉じる。 図７は操作レバーをＢ方向へ操作した場合の制御の流れを示し、慣性体３８の 回転方向が逆転しているので、Ａ方向とは逆に供給側圧力をＰ₂ 、帰還側圧力を Ｐ₁ としている点が相違するのみであり、減速開始時にはステップ３０１、３０ ４、３０５へと進んで制御信号ｉｃ＝Ｙ（ｔ）とし、停止時にはステップ３０１ から３０６、３０７へ進み、ｉｃ＝Ｘ（ｔ）として減速時の衝撃及び停止時のハ ンチングが軽減されることはＡ，Ｂ両方向とも全く同一である。

【００２３】 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。

【００２４】

【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、慣性体の制動開始を検知し て電磁切換弁が開き、２本の主管路を一定時間連通するので減速時の衝撃が低下 して操作感覚が改善され、操作者の肉体的な負担を軽減し、作業性が著しく向上 する。

【００２５】 また、停止時にも電磁切換弁が開き、主管路の圧力差を解消するのでハンチン グを起こすことなく慣性体を円滑に静止させることができ、従来困難であった微 少量の操作が容易に行え、油圧機器の操作性及び作業性の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】慣性体制御装置の回路構成図。

【図２】油圧機器の動作のタイミングチャート。

【図３】慣性体制御装置の制御フローチャート。

【図４】基準速度Ｒを示すグラフ。

【図５】制御信号Ｙ（ｔ）を示すグラフ。

【図６】他の実施例の制御フローチャートその１。

【図７】他の実施例の制御フローチャートその２。

【図８】従来の慣性体制御装置の構成図。

【符号の説明】

３３ 油圧モータ ３４，３５ 主管路 ３８ 慣性体 ４１，４２ 圧力センサ ４３ 電磁切換弁 ４４ 制御装置 ４５ 記憶部 ４６ 演算部 ４７ 出力部 ４８ 制御部 Ｒ 基準速度

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 慣性体を油圧アクチュエータによって駆
   動する油圧機器に於て、前記油圧アクチュエータの二つ
   の圧油ポートに夫々接続した２本の主管路を電磁切換弁
   を介して連結し、前記２本の主管路の夫々の圧力を検出
   する二つの圧力センサと、前記圧力センサの検出値に基
   づいて前記電磁切換弁を制御する制御装置を設け、該制
   御装置に圧力上昇の基準速度を設定し、前記２本の主管
   路の圧力比較手段と、低圧側の主管路の圧力上昇速度と
   前記基準速度とを比較する速度比較手段と、その比較結
   果に応じて前記電磁切換弁へ制御信号を出力する出力手
   段とを備え、前記圧力上昇速度が前記基準速度以上のと
   きは、前記電磁切換弁を一定時間開くように構成したこ
   とを特徴とする油圧機器に於ける慣性体制御装置。