JPH06280281A - 建設機械のシリンダ制御装置 - Google Patents

建設機械のシリンダ制御装置

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JPH06280281A
JPH06280281A JP6979093A JP6979093A JPH06280281A JP H06280281 A JPH06280281 A JP H06280281A JP 6979093 A JP6979093 A JP 6979093A JP 6979093 A JP6979093 A JP 6979093A JP H06280281 A JPH06280281 A JP H06280281A
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JP
Japan
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cylinder
pressure
bottom side
boom
hydraulic
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Pending
Application number
JP6979093A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Sako
幸男 佐古
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd filed Critical Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP6979093A priority Critical patent/JPH06280281A/ja
Publication of JPH06280281A publication Critical patent/JPH06280281A/ja
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E02F9/2207Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧シリンダでフロント作業機を直接駆動す
る建設機械において操作停止後のシリンダの伸縮を素早
く収束させる。 【構成】 例えばブーム下降操作の停止を圧力スイッチ
20で感知し、ボトム側圧力がピークあるいはピーク付
近にあることを、圧力センサ22で感知し、コントロー
ラ28により、電磁切換弁26を作動させボトム側ライ
ン14とタンク15(あるいはロッド側ライン16)と
を短絡させることにより、ボトム側圧力を下げ、ブーム
18の上昇を抑えるという動作を数回繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フロント作業機のブー
ムを油圧シリンダで直接駆動する油圧ショベル等の、建
設機械のシリンダ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フロント作業機のブームを油圧シ
リンダで直接駆動する建設機械として、例えば、図4に
示すような油圧ショベルが広く使用されている。
【0003】この油圧ショベルは、制御弁10をA側に
切換えると、ポンプ12により油圧シリンダ11のボト
ム側ライン14に圧油が送られ、ロッド側ライン16の
油はタンクに戻るため、ボトム側の圧力が高くなり、ピ
ストン17を押し上げるので、ブーム18は上昇する。
【0004】又、制御弁10をB側に切換えると、ポン
プ12により、ロッド側ライン16に圧油が送られ、ボ
トム側ライン14の油はタンクに戻るため、ロッド側の
圧力が高くなり、ピストン17を押し下げ、ブーム18
は下降する。
【0005】なお、図4に示した状態では、制御弁10
は中立状態にあり、油圧の移動が阻止されるため、ブー
ム18はその位置のまま固定されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような、油圧シリンダでブームを直接駆動する油圧シ
ョベル等の建設機械においては、作業能率の向上を目指
してシリンダの作動速度を上げていくと、作動停止後、
フロント作業機の慣性や作動油の圧縮性等のためにシリ
ンダが僅かに伸縮を繰り返し、そのためフロント作業機
の先端を位置決めするような作業では、その能率が妨げ
られるという不具合が起こる。従来は、フロント作業機
を駆動する各油圧シリンダの作動速度がさほど速くなか
ったため、作動停止時の慣性力があまり大きくならず、
前記不具合は目立たず、特にこれに対応した技術はなか
った。
【0007】ところが、近年、油圧ショベル等の建設機
械は、作業能率の向上を目指して、シリンダの作動速度
を向上させる傾向にある。そのため、特に慣性の大きい
ブームを駆動するシリンダがその作動停止後、伸縮を繰
り返す現象が顕著になってきた。
【0008】この現象の発生原因を以下、図5を参照し
ながら詳しく説明する。
【0009】図5は、ブーム下げ停止時における、ブー
ム先端の変位、ボトム側圧力、ロッド側圧力の時間経過
に伴う変化を示したグラフである。
【0010】操作中立状態(図5の)においては、油
圧シリンダのロッド側(以下単にロッド側と称する)は
無負荷状態となり、油圧シリンダのボトム側(以下単に
ボトム側と称する)は、ブームの保持圧が作用してい
る。
【0011】又、定常状態でのブーム下げ操作時(図5
の)においては、該ブームの自重落下状態のため、ロ
ッド側は、ほぼ無負荷状態となり、ボトム側は落下速度
制御圧が作用している。
【0012】更に、操作停止時(図5の)において
は、操作量を中立に戻す過程においてブームは、その慣
性力により更に降下しようとする。このとき、ブームの
動きを止める十分な力(圧力)がボトム側にないため、
該ボトム側の容積が減少し、ブームは更に降下する。こ
れに伴い、次に示す、油圧容器の容積変化に伴う容器内
の圧力変化を示す式(1)により明らかなように、ボト
ム側の圧力が増加する。
【0013】又、同じく、(1)式より明らかなよう
に、ロッド側は容積が増加し圧力が減少する(但し、操
作停止直後は、もともと無負荷状態である)。
【0014】ΔP=−ΔV/(β×V) …(1) ΔP:圧力変化量 β :圧縮率 V :容器の容積 ΔV:容積変化量
【0015】なお、作動油の圧縮率βは、理論上、圧力
とは無関係に一定値で、小さな値であるが、実際は、作
動油中に僅かながら気泡が混入し、理論値よりも大きな
値となる。
【0016】ボトム側の圧力(力)がブームの慣性力と
等しくなると、ブームの動きは一旦止まる。ブームが一
旦止まった状態(図5の)において、ボトム側には保
持圧以上の圧力が蓄圧されているので、この圧力(力)
により、該ブームは上昇しようとするが、このとき、ロ
ッド側に、その動きを止める力(圧力)がないため、ブ
ームは今度は上昇を開始する。これに伴い、ボトム側は
容積が増加し、圧力は減少する((1)式参照)。
【0017】この圧力が中立時の保持圧まで低下して
も、ブームは、その慣性力で更に上昇し、ボトム側の圧
力は更に低下する。又、このときロッド側は逆に容積が
減少し、圧力が増加する((1)式参照)。この圧力
(力)がブームの慣性力と等しくなると、その動きは一
旦止まる。
【0018】ブームが再度一旦止まった状態(図5の
)では、ボトム側の圧力が保持圧以下になっているの
で、ブームは降下する。これに伴い、ボトム側の圧力が
中立時の保持圧まで上昇するが、ブームは、その慣性力
により更に降下する。
【0019】以下、上に述べた図5の、、の状態
を繰り返し、シリンダは伸縮を繰り返しながらエネルギ
・ロスに伴って収束する。
【0020】なお、ブーム上げ操作停止後も同様の現象
でシリンダは、収束するまで伸縮を繰り返す。
【0021】従って、作業能率の向上のために、なるべ
く早く、このシリンダの伸縮を収束させる必要が生じて
きた。
【0022】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、操作停止後のシリンダの伸縮を素早
く収束させることができる、建設機械のシリンダ制御装
置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明は、フロント作業
機のブームを、油圧シリンダのボトム側あるいはロッド
側に油圧を供給することにより直接駆動する建設機械の
シリンダ制御装置において、操作の有無を示すブーム制
御弁切換用パイロット圧力を検出するパイロット圧検出
手段と、前記シリンダのボトム側又はロッド側の少なく
とも一方側の圧力を検出するシリンダ圧力検出手段と、
シリンダボトム側ラインとタンクを短絡可能とするよう
に設けた、油路及び該油路中に配置した電磁切換弁と、
前記パイロット圧検出手段及びシリンダ圧力検出手段に
よって、それぞれ検出されるパイロット圧力及びシリン
ダ圧力から、操作停止後のシリンダの伸縮状態を判断
し、該シリンダの伸縮を収束させるように前記電磁切換
弁を短絡・制御するコントローラとを備えたことによ
り、前記目的を達成したものである。
【0024】又、本発明は、前記電磁切換弁を、シリン
ダボトム側ラインとタンクと間に代え、シリンダボトム
側ラインとロッド側ラインとの間を短絡可能とするよう
に設けることにより、同様に前記目的を達成したもので
ある。
【0025】
【作用】本発明によれば、フロント作業機のブームを油
圧シリンダで直接駆動する建設機械のシリンダ制御装置
において、ブーム操作がOFFになったことを、パイロ
ット圧検出手段で検出し、その後、ブームが慣性によっ
て行き過ぎたためにボトム側(あるいはロッド側)の圧
力がピークあるいはピーク付近になったことをシリンダ
圧力検出手段での油圧検出によって判定すると、コント
ローラにより短時間電磁切換弁を作動させ、ボトム側ラ
インとタンクを、あるいはボトム側ラインとロッド側ラ
インを短絡させることにより、ボトム側及びロッド側の
圧力の平衡化を図り、シリンダの伸縮を抑制してブーム
の振動を抑える。以上の動作を数回繰り返すことによ
り、操作停止後のシリンダの伸縮を素早く収束させる。
【0026】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0027】図1は、本発明の第1実施例に係るフロン
ト作業機(油圧ショベル)の構成を示す油圧回路図であ
る。
【0028】図1において、符号10は油圧パイロット
式制御弁、11は油圧シリンダ、12はポンプ、14は
ボトム側ライン、16はロッド側ライン、17はピスト
ン、18はブームであり、これらの基本構成について
は、既に説明した従来の油圧ショベルの構成と特に異な
るところはない。
【0029】これに対し、符号20は操作の有無を示す
ブーム制御弁切換用パイロット圧力を検出する圧力スイ
ッチ(パイロット圧検出手段)、22はブームの揺れを
示すブーム用シリンダのボトム側圧力を検出する圧力セ
ンサ(シリンダ圧力検出手段)、24はシリンダボトム
側ライン14とタンク15を短絡可能とするために設け
た油路、26は該油路24中に配置した電磁切換弁、2
8は該電磁切換弁26を短絡・制御するコントローラで
あり、本発明実施のために設けられたものである。
【0030】以下、本実施例の作用を、ブーム下げ停止
時について説明する。
【0031】図1の油圧回路において、油圧パイロット
式制御弁10は、ポンプ12からの油圧を、油圧シリン
ダ11のボトム側ライン14及びロッド側ライン16に
送り、ブーム18を駆動する。
【0032】操作ONからOFFへの切換途中からボト
ム側14にはサージ圧が発生する。この後、完全に操作
OFFになったことを圧力スイッチ20で検出する。こ
れ以降、ボトム側14の圧力がピークあるいはピーク付
近(図2のa 部)にあることを圧力センサ22で検出す
ると、コントローラ28により、短時間、電磁切換弁2
6を作動させ、ボトム側14の圧油をタンク15に放出
する。これにより、ボトム側14に蓄えられた圧力、即
ちブーム18を押し上げる力が減少するので、ブーム1
8の上昇を従来より低く抑えることができる。
【0033】ブーム18が上昇した後、再び下降してボ
トム側14の圧力が再びピークあるいはピーク付近にな
ったら、再度コントローラ28により電磁切換弁26を
作動させ、ボトム側14の圧油をタンク15に放出し、
ボトム側14の圧力を減少させ、ブーム18の上昇を低
く抑える。以上の動作を数回繰り返す。
【0034】本実施例によれば、図2及び図5の比較か
ら明らかなように、従来と比べ、操作停止後のシリンダ
の伸縮を素早く収束させることができる。
【0035】又図3は、本発明の第2実施例の構成を示
す油圧回路図である。
【0036】第2実施例においては、油路30がシリン
ダボトム側ライン14とロッド側ライン16を短絡可能
とするように設けられ、電磁切換弁26は該油路30中
に設けられている。その他の構成は第1実施例と同じで
ある。
【0037】第1実施例と同様に、ブーム下げ停止時の
作用について説明すると、操作OFF後、ブーム18が
降下し、ボトム側14の圧力が高くなったことを圧力セ
ンサ22で検出すると、コントローラ28により、短時
間、電磁切換弁26を作動させ、ボトム側14の圧力を
ロッド側16に放出する。
【0038】これによりボトム側14に蓄えられた圧力
が減少し、逆にロッド側16の圧力が増加するので、ブ
ーム18の上昇が低く抑えられる。
【0039】この動作を数回繰り返すことにより、第1
実施例と同様に、操作停止後のシリンダの伸縮を素早く
収束させることができる。
【0040】なお、圧力スイッチ20は圧力センサでも
よい。又圧力センサ22の設置位置は、上記実施例のよ
うにボトム側の方が好ましいが、ロッド側に設けられて
いても同様の効果を得ることができる。
【0041】
【発明の効果】以上、説明した通り、本発明によれば、
作業速度が速い場合であっても操作停止後のシリンダの
伸縮を素早く収束させることができ、その結果フロント
作業機のブーム先端の位置決め等も簡単にでき、作業能
率の向上が達成できるという優れた効果が得られる。
【0042】又、運転中のフロント作業機全体の振動発
生を抑制できるので、作業機の可動部等の耐久性向上が
図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1実施例の構成を示す油圧回路
【図2】本発明の効果を示す、フロント作業機先端の変
位、ボトム側圧力、ロッド側圧力の時間変化を示す線図
【図3】本発明による第2実施例の構成を示す油圧回路
【図4】従来の、建設機械の構成を示す油圧回路図
【図5】従来の問題点を示す、ブーム先端の変位、ボト
ム側圧力、ロッド側圧力の時間変化を示す線図
【符号の説明】
10…油圧パイロット式制御弁 11…油圧シリンダ 12…ポンプ 14…ボトム側ライン 15…タンク 16…ロッド側ライン 18…フロント作業機(ブーム) 20…圧力スイッチ 22…圧力センサ 24、30…油路 26…電磁切換弁 28…コントローラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フロント作業機のブームを、油圧シリンダ
    のボトム側あるいはロッド側に油圧を供給することによ
    り直接駆動する建設機械のシリンダ制御装置において、 操作の有無を示すブーム制御弁切換用パイロット圧力を
    検出するパイロット圧検出手段と、 前記油圧シリンダのボトム側又はロッド側の少なくとも
    一方側の圧力を検出するシリンダ圧力検出手段と、 シリンダボトム側ラインとタンクを短絡可能とするよう
    に設けた、油路及び該油路中に配置した電磁切換弁と、 前記パイロット圧検出手段及びシリンダ圧力検出手段に
    よって、それぞれ検出されるパイロット圧力及びシリン
    ダ圧力から、操作停止後のシリンダの伸縮状態を判断
    し、該シリンダの伸縮を収束させるように前記電磁切換
    弁を短絡・制御するコントローラと、 を備えたことを特徴とする建設機械のシリンダ制御装
    置。
  2. 【請求項2】フロント作業機のブームを、油圧シリンダ
    のボトム側あるいはロッド側に油圧を供給することによ
    り直接駆動する建設機械のシリンダ制御装置において、 操作の有無を示すブーム制御弁切換用パイロット圧力を
    検出するパイロット圧検出手段と、 前記油圧シリンダのボトム側又はロッド側の少なくとも
    一方側の圧力を検出するシリンダ圧力検出手段と、 シリンダボトム側ラインとロッド側ラインを短絡可能と
    するように設けた、油路及び該油路中に配置した電磁切
    換弁と、 前記パイロット圧検出手段及びシリンダ圧力検出手段に
    よって、それぞれ検出されるパイロット圧力及びシリン
    ダ圧力から、操作停止後のシリンダの伸縮状態を判断
    し、該シリンダの伸縮を収束させるように前記電磁切換
    弁を短絡・制御するコントローラと、 を備えたことを特徴とする建設機械のシリンダ制御装
    置。
JP6979093A 1993-03-29 1993-03-29 建設機械のシリンダ制御装置 Pending JPH06280281A (ja)

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