JPH0565721B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は油圧シヨベル等の土木建設機械に備え
られ、油圧シリンダに加わる負荷の方向による当
該油圧シリンダの速度変化を防止し、油圧シリン
ダによつて駆動される駆動体の軌跡制御精度の向
上と、手動時の操作性の向上を図りうる油圧駆動
装置に関する。

＜従来の技術＞ 油圧シヨベル等にあつては、作業中に油圧シリ
ンダに加わる負荷の方向は頻繁に変化する。この
際、油圧シリンダの作動速度は、負荷の方向が油
圧シリンダの伸縮方向と対抗する場合には方向切
換弁を介して油圧シリンダに供給される流量、す
なわちメータイン流量により定まり、反対に負荷
の方向が油圧シリンダの伸縮方向と一致する場合
は、油圧シリンダから方向切換弁を介してタンク
へ排出される流量、すなわちメータアウト流量に
より定まる。そして、メータイン流量とメータア
ウト流量とは一般に異なる特性を持つので、結
局、油圧シリンダに加わる負荷の方向の変動によ
り油圧シリンダの速度が変化することになり、こ
れにより、アームの先端に装着したバケツトの刃
先の軌跡制御精度が低下したり、手動により油圧
シリンダを作動させる場合の操作性が損なわれ
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上述のような油圧シリンタに加わる負荷の方向
の変動に伴う油圧シリンダの速度変化を防止する
ために、従来、油圧ポンプと油圧シリンダとを連
絡する油圧回路中にカウンタバランス弁を配置し
た油圧駆動装置が提案されている。しかしなが
ら、この従来の油圧駆動装置にあつては、カウン
タバランス弁を設けることにより上述した油圧シ
リンダの速度変化を防止できるものの、圧力損失
が増加したり、カウンタバランスのハンチングが
発生したりする不具合がある。

本発明は、上記した従来の技術の実状に鑑みて
なされたもので、その目的は、カウンタバランス
弁を設けることなく油圧シリンダの加わる負荷の
方向の変動に伴う油圧シリンダの速度変化を防止
できる油圧駆動装置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ この目的を達成するためには本発明は、油圧シ
リンダに働く負荷圧力を検出し、負荷圧力信号を
出力する圧力検出手段と、油圧シリンダを作動さ
せる作動指令信号および負荷圧力信号を入力し、
油圧ポンプから油圧シリンダに供給される圧油の
流れを制御する方向切換弁の作動を制御する操作
信号を出力する制御手段とを備え、該制御手段
が、予め定められる上記作動指令信号と、上記操
作信号に対応する操作目標信号との関数関係に従
つて作動指令手段から出力される作動指令信号に
該当する操作目標信号を出力する第１の演算手段
と、上記の負荷圧力信号に応じて、第１の演算手
段から出力される操作目標信号の値を制限可能な
補正信号を出力する第２の演算手段とを含む構成
にしてある。

＜作用＞ 本発明は上記のように構成したことにより、油
圧シリンダに加わる負荷によつて、油圧ポンプか
ら圧油が供給される当該油圧シリンダの部分の圧
力が所定の圧力よりも低下したときには、圧力検
出手段から出力される負荷圧力信号に応じて第２
の演算手段から出力される操作目標信号を小さい
値に制限し、この小さく制限された値を有する操
作目標信号が方向切換弁の駆動部に出力され、し
たがつて、方向切換弁の開度が制限され、当該油
圧シリンダは、この油圧シリンダに加わる負荷の
変動にかかわらず油圧ポンプの吐出量に見合つた
速度で作動でき、しかも、何らカウンタバランス
弁を要することがない。

＜実施例＞ 以下、本発明の油圧駆動装置を図に基づいて説
明する。第１図は本発明の一実施例に全体構成を
示す概略図、第２図は第１図に示す実施例に備え
られる制御手段の基本構成要素を示すブロツク図
である。

第１図において、１は油圧シリンダ、３はこの
油圧シリンダ１に圧油を供給する可変容量油圧ポ
ンプ、２は可変容量油圧ポンプ３から油圧シリン
ダ１に供給される圧油の流れを制御する方向切換
弁、３ａは可変容量油圧ポンプ３の吐出量を制御
する吐出量制御手段である。４，５は油圧シリン
ダ１に働く負荷圧力を検出する圧力検出手段で、
このうち圧力検出手段４は油圧シリンダ１のヘツ
ド側の圧力を検出して負荷圧力信号P_Hを出力し、
圧力検出手段５は油圧シリンダ１のロツド側の圧
力を検出し負荷圧力信号P_Rを出力する。６は電
気信号を出力する操作レバー等からなる作動指令
手段で、油圧シリンダ１を作動させる作動指令信
号Ｘを出力する。

７は上記した圧力検出手段４，５、作動指令手
段６、吐出量制御手段３ａ、および方向切換弁２
の駆動部が接続され、論理判断、演算機能等を有
する制御手段で、作動指令信号Ｘ、負荷圧力信号
P_H，P_Rを入力して、方向切換弁２の駆動部に操
作信号Ｙを出力し、吐出量制御手段３ａに目標吐
出量信号Ｚを出力するようになつており、第２図
に示す基本構成要素を備えている。すわわち、こ
の第２図において８は予め定められる作動指令信
号Ｘと、上述を操作信号Ｙに対応する操作目標信
号Y′との関数関係に従つて、現実に出力されて
いる作動指令信号Ｘに該当する操作目標信号
Y′を出力する第１の演算手段、９は作動指令信
号Ｘに応じて負荷圧力信号P_H，P_Rのうちのいず
れかを負荷圧力信号Ｐに応じて、第１の演算手段
８から出力される操作目標信号Y′の値を制限可
能な補正信号Ｋを出力する第２の演算手段であ
る。この第２の演算手段１０は負荷圧力信号Ｐの
値が、油圧シリンダ１の作動速度に影響を与える
所定の圧力値P₀より小さいときに「１」より小
さい値の補正信号Ｋを出力し、所定の圧力値P₀
より大きいときに「１」の値の補正信号Ｋを出力
する。そして、１１は操作目標信号Y′と補正信
号Ｋとの積を求めて、これを操作信号Ｙとして方
向切換弁２の駆動部に出力する乗算器、１２は予
め定められる作動指令信号Ｘと、油圧ポンプ３の
吐出量を制御する目標吐出量信号Ｚとの関数関係
に従つて、作動指令手段６から出力される作動指
令信号Ｘに該当する目標吐出量信号Ｚを出力する
第３の演算手段である。

このように構成してある実施例にあつては、例
えば油圧シリンダ１のロツドが第１の左方に移動
して伸長する場合、作動指令手段６から出力され
る作動指令信号Ｘに応じて第１の演算手段８から
乗算器１１に作動指令信号Ｘに該当する操作目標
信号Y′が出力される。一方、作動指令信号Ｘは
選択手段９と第３の演算手段１２にも出力され
る。そして、第３の演算手段１２から吐出量制御
手段３ａには、作動指令信号Ｘに該当する目標吐
出量信号Ｚが出力され、これによつて可変容量油
圧ポンプ３の吐出量が制約される。また、上記の
選択手段９では作動指令信号Ｘに応じて負荷圧力
信号P_H，P_Rのうちの油圧シリンダ１の伸長動作
時の方向切換弁２から圧油を供給される側、すな
わちヘツド側の負荷圧応力信号P_Hが選択され、
これが負荷圧力信号Ｐとして第２の演算手段１０
では負荷圧力信号Ｐに該当する補正信号Ｋを乗算
器１１に出力する。この乗算器１１では操作目標
信号Y′と補正信号Ｋとが乗算され、その積であ
る操作信号Ｙが方向切換弁２の駆動部に出力され
る。このことから、方向切換弁２に対する操作信
号Ｙは、油圧シリンダ１のヘツド側圧力が所定の
圧力値P₀より小さい時は「１」より小さい値を
有する補正信号Ｋにより制限された小さい値とな
る。したがつて、上記のように油圧シリンダ１の
ヘツド側に可変容量油圧ポンプ３からの吐出油が
供給されて、この油圧シリンダ１が伸長する方向
に動作している場合で、油圧シリンダ１に働く外
力が当該油圧シリンダ１の伸長方向である場合
に、上述の外力によつてヘツド側に供給される流
量に応じた速度よりも大きい速度で油圧シリンダ
１が伸長しようとしてヘツド側圧力（負荷圧力信
号P_H）が所定の圧力値P₀よりも小さくなつたと
きには、方向切換弁２の開度が制限されて、油圧
シリンダ１の作動速度が低下し、結局、ヘツド側
に供給される流量に見合つた速度でバランスす
る。

また上記と反対に、油圧シリンダ１が収縮動作
をする場合でも、圧油が供給されるロツド側の圧
力（負荷圧力信号P_R）が油圧シリンダ１に加え
られる外力に伴つて所定の圧力値P₀より低下す
ると、補正信号Ｋの値が「１」より小さくなつ
て、小さい値に制限された操作信号Ｙが方向切換
弁２に出力され、これにより方向切換弁２の開度
が制限され、結局、油圧シリンダ１の作動速度は
ロツド側に供給される流量に見合つた速度に制御
される。

そして、油圧シリンダ１のロツド側あるいはヘ
ツド側に供給される流量は、可変容量油圧ポンプ
３の吐出量を制御する吐出量制御手段３ａの動
作、すなわち目標操作信号Ｚにより定まるので、
この実施例では結局、作動指令信号Ｚに応じた可
変容量油圧ポンプ３の吐出量に見合つた油圧シリ
ンダ１の速度が得られる。

このように構成してある実施例にあつては、上
述のようにカウンタバランス弁を設けことなく、
油圧シリンダ１に加えられる負荷の変動による当
該油圧シリンダ１の作動速度の変化を防止でき、
軌跡制御をする際の精度向上、あるいは手動操作
時の操作性の向上を実現でき、したがつて、カウ
ンタバランス弁を設けることに伴う圧力損失の増
加を抑制でき、ハンチングを抑えることができ
る。

なお、上記実施例では可変容量油圧ポンプ３と
油圧シリンダ１との間に一般的な３位置４ポート
の構造を有する方向切換弁２を設けてあるが、本
発明はこれに限らず、油圧シリンダ１と可変容量
油圧ポンプ３とを接続する部分と、油圧シリンダ
１とタンクとを接続する部分とをそれぞれ独立に
制御できる切換弁構造にし、タンクとの接続部分
の開度を制限する一方、ポンプとの接続部分の開
度は大きな値に保持するようにしてもよく、この
ようにすると動力損失を低減できる。

また、公知の補償要素を設けて方向切換弁２へ
の操作信号Ｙを補償して方向切換弁２の切換えに
伴うハンチングを防止する構成とすることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧駆動装置の一実施例の全
体構成を示す概略図、第２図は第１図に示す実施
例に備えられる制御手段の基本構成要素を示すブ
ロツク図である。 １……油圧シリンダ、２……方向切換弁、３…
…可変容量油圧ポンプ、３ａ……吐出量制御手
段、４，５……圧力検出手段、６……作動指令手
段、７……制御手段、８……第１の演算手段、９
……選択手段、１０……第２の演算手段、１１…
…乗算器、１２……第３の演算手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 土木建設機械に備えられ、油圧シリンダと、
   この油圧シリンダを駆動する圧油を供給する油圧
   ポンプと、この油圧ポンプから油圧シリンダに供
   給される圧油の流れを制御する方向切換弁と、上
   記油圧シリンダを作動させる作動指令信号を出力
   する作動指令手段とを備えた油圧駆動装置におい
   て、上記油圧シリンダに働く負荷圧力を検出し、
   負荷圧力信号を出力する圧力検出手段と、上記作
   動指令信号および負荷圧力信号を入力し、上記方
   向切換弁の作動を制御する操作信号を出力する制
   御手段とを備え、該制御手段が、予め定められる
   上記作動指令信号と上記操作信号に対応する操作
   目標信号との関数関係に従つて上記作動指令手段
   から出力される作動指令信号に該当する操作目標
   信号を出力する第１の演算手段と、上記負荷圧力
   信号に応じて、上記第１の演算手段から出力され
   る操作目標信号の値を制限可能な補正信号を出力
   する第２の演算手段を含むことを特徴とする油圧
   駆動装置。 ２ 制御手段が、予め定められる作動指令信号と
   油圧ポンプの吐出量を制御する目標吐出量信号と
   の関数関係に従つて、上記作動指令手段から出力
   される作動指令信号に該当する目標吐出量信号を
   出力する第３の演算手段を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の油圧駆動装置。