JPH06280806A

JPH06280806A - 油圧駆動機械の制御装置

Info

Publication number: JPH06280806A
Application number: JP5068609A
Authority: JP
Inventors: Fujitoshi Takamura; 藤寿高村; Tetsuya Nakayama; 徹矢中山; Hideki Akushichi; 秀樹悪七
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-07
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JP3175992B2

Abstract

(57)【要約】【目的】油圧駆動機械における操作レバーの操作性の向
上を図る。【構成】作業機アクチュエータ３、４にかかる負荷Ｐp
に応じて油圧ポンプ２の吐出圧Ｐpと作業機アクチュエ
ータの負荷圧ＰLSとの差圧を変化させるようにしたの
で、現在の作業状態に適合した最適なレバー操作性が得
られ、作業効率を飛躍的に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパワーショベル等の建設
機械を含む油圧駆動機械の制御装置に関し、特に流量操
作弁の操作量の一定操作量当たりの作業機アクチュエー
タの駆動速度の変化量を、油圧駆動機械の運転状態に応
じて変化させることができる制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来にあって、建設機械の作業内容に応
じた操作レバーの操作性を得るべく、油圧ポンプの吐出
圧と作業機アクチュエータの負荷圧との差圧を、外部よ
り指示された作業種類を示す作業モードに応じて変化さ
せるよう制御する技術が、たとえば特開平２−７６９０
４号公報に開示されている。

【０００３】この公報記載の技術は、「通常作業」モー
ドから「微操作」モードに作業モードの変更がなされる
と、上記差圧が「通常作業」時よりも小さくなり、操作
レバーの一定操作量当たりの作業機アクチュエータの駆
動速度の変化量が「通常作業」時よりも小さくなり、
「微操作」モードに適合した、より細やかな作業をなし
得ることができるというものである。

【０００４】また、この種の制御方式として、また特開
平２−１６４９４１号公報に開示されたものがあり、エ
ンジンの回転数の低下に応じて上記差圧を小さくするよ
う制御することにより、エンジン回転の低下に応じて小
さくなるいわゆるメータリング領域を大きくしてやり、
（逆にいうと回転数低下に応じて大きくなるデッドバン
ドを小さくしてやり、操作レバーの操作性の向上を図ら
んとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、これら従
来技術は、作業モードあるいはエンジン回転に応じて差
圧を変化させ、これにより操作レバー操作量対作業機ア
クチュエータ速度の関係（以下「操作特性」という）を
変化させ、操作レバーの操作性を改善しようとする制御
方式ではあるが、これら従来技術は、作業モードあるい
はエンジン回転に応じて一義的に差圧が変化するのみで
あり、作業機アクチュエータにかかっている実際の負荷
との関連において制御するものではない。

【０００６】しかし、一般的に、油圧パワーショベル等
においては、油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力
トルクとマッチングするよう（図７（ｃ）参照）等馬力
制御等することが行われており、このマッチングした点
における吸収トルク値が得られるように油圧ポンプの吐
出量を図７（ｂ）のいわゆるＰＱカーブにしたがい制御
する装置が設けられている。なお、かかる装置はたとえ
ばＴＶＣ弁を中心として構成される公知のものである。

【０００７】しかし、このようにトルクを一定値以下に
制限するよう制御する場合には、図７（ｂ）のＰ2（＞
Ｐ1）に示すように油圧ポンプ吐出圧Ｐp、つまり作業機
アクチュエータの負荷が大きいときに逆に油圧ポンプの
吐出量Ｑpが小さくなる。このため、図７（ａ）に示す
ように、負荷圧ＰpがＰ1と小さい場合に較べて、負荷圧
ＰpがＰ2と大きい場合には、作業機の駆動速度ｖは吐出
量Ｑp小による影響を受けて破線のごとく小さく制限さ
れるとともに、デッドバンドが大きくなり、レバー操作
性がきわめて悪化することになる。

【０００８】また、従来技術では、作業モードに応じて
差圧を制御するとはいっても作業機による実際の作業機
の駆動状態に応じて制御するものではない。すなわち、
作業機が複数ある場合には、各作業機ごとに要求する操
作特性は異なり、作業モードに応じて一義的に差圧を決
定したのでは、この要求に対応できない。たとえば堀削
用の作業機アクチュエータは「通常作業」として駆動し
たいが、地形凹凸のため走行用の作業機アクチュエータ
は「微操作」として駆動したいがごとく要求が異なる場
合である。この場合、従来にあっては、堀削作業から走
行作業に移行するごとに、またその逆に移行するごと
に、作業モードの指示を手動にて変更させなくてはなら
ず、操作が煩雑となり、オペレータにかかる負担も大き
くなるという不都合が招来することになっている。

【０００９】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、作業機アクチュエータにかかっている負荷
または各作業機の駆動状態等に応じて上記差圧を制御す
ることにより、操作性を従来よりも向上させることがで
きる制御装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の第１
発明では、原動機により駆動される油圧ポンプと、該油
圧ポンプの吐出圧油が圧油供給路を介して供給されるこ
とにより駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記
圧油供給路に設けられ、前記複数の作業機アクチュエー
タに対して供給される圧油の流量を操作量に応じて制御
する複数の流量制御弁とを有し、前記油圧ポンプの吐出
圧力と前記複数の作業機アクチュエータの負荷圧力との
差圧が設定された値になるように前記油圧ポンプの吐出
流量を制御するようにした油圧駆動機械の制御装置にお
いて、前記油圧ポンプの吐出圧力または前記複数の作業
機アクチュエータの負荷圧力を検出する圧力検出手段
と、前記圧力検出手段によって検出された圧力が大きく
なるほど前記差圧設定値が小さくなるように当該差圧設
定値を変化させる手段とを具えている。

【００１１】また、この発明の第２発明では、第１発明
と同様な油圧駆動機械の制御装置において、前記油圧ポ
ンプの吐出圧力または前記複数の作業機アクチュエータ
の負荷圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の流量
制御弁の各操作量を検出する操作量検出手段と、圧力検
出手段によって検出された圧力が大きくなるほど前記差
圧設定値が小さくなるように当該差圧設定値を変化させ
るとともに、この圧力検出手段に応じて定まる差圧設定
値を最小値として前記操作量検出手段によって検出され
た各操作量が大きくなるほど前記差圧設定値が小さくな
るように当該差圧設定値を変化させる手段とを具えてい
る。

【００１２】また、この発明の第３発明では、上記第１
および第２発明と同様な装置において、前記油圧ポンプ
の吐出圧力または前記複数の作業機アクチュエータの負
荷圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の流量制御
弁の各操作量を検出する操作量検出手段と、前記複数の
作業機アクチュエータのうち現在駆動されている作業機
アクチュエータの種類を検出する作業機種類検出手段
と、圧力検出手段によって検出された圧力と前記操作量
検出手段によって検出された各操作量と前記作業機種類
検出手段によって検出された作業機アクチュエータの種
類に基づいて前記差圧設定値を変化させる手段とを具え
ている。

【００１３】

【作用】かかる第１発明の構成によれば、圧力検出手段
によって検出された圧力が大きくなるにつれて差圧設定
値が小さくなることで、作業機アクチュエータにかかる
負荷が大きくなることによる操作特性上のデッドバンド
の広がりを抑えることができ、レバー操作性を向上させ
ることができる。

【００１４】また、第２発明の構成によれば、圧力検出
手段によって検出された圧力に応じた差圧設定値を最小
値として操作量検出手段によって検出された各操作量が
大きくなるにつれて差圧設定値が小さくなる。すなわ
ち、負荷圧力のみで一義的に差圧を変化させた場合、操
作量が小さい作業機微速度域では、負荷圧の変動が生じ
やすく、この変動による作業機アクチュエータの駆動速
度の変動がオペレータに違和感を与える。そこで、操作
量が小さいときには上記駆動速度の変動が生じないよ
う、つまり差圧が変化しないようにすることでかかる違
和感を除去することができる。

【００１５】また、第３発明の構成によれば、圧力検出
手段によって検出された圧力と操作量検出手段によって
検出された各操作量と作業機種類検出手段によって検出
された作業機アクチュエータの種類に基づいて差圧設定
値が変化する。

【００１６】すなわち作業機の実際の作業状態によって
要求される操作特性は異なるが作業機種類に応じて差圧
を変化させることでこの要求に応えることができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る油圧駆動
機械の制御装置の実施例について説明する。なお、実施
例では油圧駆動機械としてパワーショベルを想定してい
る。

【００１８】図１はパワーショベルの作業機のうち各種
作業機（ブーム、アーム等）を駆動する作業機油圧回路
の構成を示している。なお、実施例では図面の煩雑を避
けるために２種類の作業機にそれぞれ対応する２つの操
作弁のみを示している。

【００１９】同図に示すように可変容量型油圧ポンプ２
はエンジン１によって駆動され、斜板駆動用のレギュレ
ータ１２のピストン１２ａの移動に応じてその斜板２ａ
の傾転角が変化される。そして、この斜板２ａの傾転角
の変化に応じて油圧ポンプ２の１回転当たりの吐出流量
Ｄ（ｃｃ／ｒｅｖ）が変化される。エンジン１には該エ
ンジン１の回転数（ｒ・ｐ・ｍ）ωEを検出する回転セ
ンサ３２が付設されており、この回転センサ３２の検出
信号ωEはコントローラ３３に加えられる。

【００２０】油圧ポンプ２の吐出圧油は、管路９および
該管路９を分岐する管路９ａ、９ｂを介して操作弁７、
８にそれぞれ供給される。操作弁７、８は図示せぬ操作
レバーの操作量Ｓ1、Ｓ2に応じてスプールが駆動され、
このスプールの移動量に応じて各操作弁の開口面積Ａ
1、Ａ2が変化し、その変化に応じた流量の圧油が作業機
アクチュエータたる油圧シリンダ３、４にそれぞれ供給
される。このとき操作弁７から流出される圧油は管路３
ａ、３ｂを介して油圧シリンダ３の伸張側のシリンダ
室、縮退側のシリンダ室にそれぞれ供給され、油圧シリ
ンダ３をそれぞれ伸張、縮退させる。

【００２１】同様に操作弁８から流出される圧油は管路
４ａ、４ｂを介して油圧シリンダ４の伸張側のシリンダ
室、縮退側のシリンダ室に供給され、油圧シリンダ４を
それぞれ伸張、縮退させる。

【００２２】操作弁７、８は位置Ｎ、Ｍ、Ｌからなり、
中立位置Ｎではポンプ２から吐出される圧油が流入する
ポンプポートはクローズ状態であり、切換位置Ｎから切
換位置Ｌ、Ｍまでの途中の状態では操作弁を流れる圧油
はスプールに設けられたロットリングの可変の絞り２０
で絞られる。また、切換位置Ｌ、Ｍでは絞り２０は一定
の面積になっているとともに、各位置で油圧シリンダ
３、４の負荷圧、つまり管路３ａ、３ｂ、４ａおよび４
ｂにそれぞれ配設された減圧弁２５ａ、２５ｂ、２６ａ
および２６ｂの出口側の圧力がポートＲを介してチェッ
ク弁２１、２２にそれぞれ導かれる。

【００２３】チェック弁２１はパイロット管路２３ａに
接続され、このパイロット管路２３ａはパイロット管路
２３ｂに接続されている。パイロット管路２３ｂにはチ
ェック弁２２が接続されている。そして、パイロット管
路２３ｂはパイロット管路２４に接続されている。よっ
てパイロット管路２４には、油圧シリンダ３、４のうち
高圧ＰLS側の圧油がチェック弁２１、２２のいずれかを
通過して導かれることになる。パイロット管路２４は減
圧弁２５ａ、２５ｂ、２６ａおよび２６ｂのバネ位置側
に接続されており、結局、減圧弁２５ａ、２５ｂ、２６
ａおよび２６ｂのバネ位置側には油圧シリンダ３、４の
高圧側の負荷圧ＰLSが加えられることになる。バネに対
向する側には減圧弁の入口側の圧油、つまり操作弁７、
８の出口側の圧力がパイロット圧として加えられてい
る。なお、管路１０は操作弁７、８の圧油をタンク１１
にリリーフすべく設けられている。

【００２４】定容量型油圧ポンプ３４は所定圧力の圧油
を吐出するものであり、この吐出圧油は管路３５、制御
弁３６（いわゆる「ＬＳ−ＥＰＣ弁」と称されるもの）
を介して制御弁３７のパイロットポート３７ａに制御圧
Ｐcの圧油として供給される。ここで、制御弁３６は、
電磁ソレノイド３６ａに対してコントローラ３３から加
えられる制御信号に応じて弁位置が変化され、これによ
って上記パイロットポート３６ａに供給される圧油の流
量が変化される。

【００２５】なお、管路３５には、リリーフ弁３８が配
設されていて、油圧ポンプ３４の吐出圧油の圧力がリリ
ーフ弁３８で設定された圧力以上の圧力になると、リリ
ーフ弁３８によりリリーフされる。

【００２６】油圧ポンプ２の吐出側の管路９はパイロッ
ト管路１４に分岐され、このパイロット管路１４はレギ
ュレータ１２の小径側のシリンダ室に接続されるととも
に、制御弁３７のパイロットポート３７ｂに接続されて
いる。パイロット管路２３ｂは延長されて制御弁３７の
バネ３７ｄが位置されている側のパイロットポート３７
ｃに接続されている。このため、制御弁３７のバネ３７
ｄが無い側の端部には油圧ポンプ２の吐出圧Ｐpおよび
制御弁３６からの制御圧Ｐcが、また制御弁３７の他方
のバネ３７ｄがある側の端部には油圧シリンダ３、４の
負荷圧のうち高圧側の圧力ＰLSがパイロット圧として、
またバネ３７ｄの付勢力がオフセット圧として加えられ
る。そして制御弁３７では、該制御弁３７の各端部に加
えられる圧力の差圧に応じて弁位置が切り換えられ、切
換位置に応じた吐出量の圧油がレギュレータ１２の大径
側のシリンダ室に供給または排出され、斜板２ａの傾転
角が制御される。

【００２７】この場合、油圧ポンプ圧Ｐpとシリンダ負
荷圧ＰLSとの差圧ΔＰLSが、後述するような設定値に保
持されるように斜板２ａの傾転角が制御されることにな
る。この場合、差圧ΔＰLSの設定値は、上記制御圧Ｐ
c、つまりコントローラ３３から電磁ソレノイド３６ａ
に加えられる制御信号に応じて変化される。

【００２８】このとき圧力Ｐp、ＰLSと油圧ポンプ２の
吐出量（容積）Ｄの関係は下記（１）式で表される。

【００２９】Ｄ＝Ｃ・Ａ・√（Ｐp−ＰLS） …（１）ここでＣは定数であり、Ａは絞り２０の開口面積であ
る。

【００３０】さて、エンジン１には燃料噴射ポンプ３８
とガバナ３９が併設されている。ガバナ３９の燃料コン
トロールレバー３９ａはモータ４０で駆動され、該レバ
ー３９ａの駆動位置は位置センサ４１で検出される。位
置センサ４１の検出信号はモータ４０を駆動制御する際
のフィードバック位置信号としてコントローラ３３に加
えられる。

【００３１】ストットルダイヤル４２はエンジン１の目
標回転数を設定するものであり、目標回転数ωTHに応じ
たスロットル信号はコントローラ３３に加えられる。ま
た、モニタパネル４３はパワーショベルで行われる作業
モードＭ、つまり「重堀削」モードＭ1、「堀削」モー
ドＭ2、「整正」モードＭ3、「微操作」モードＭ4を選
択、指示するものであり、選択された作業モードＭ1、
Ｍ2、Ｍ3、Ｍ4を示す信号がコントローラ３３に加えら
れる。

【００３２】また、管路１４にはポンプ圧力センサ４４
が配設されており、このセンサ４４によって管路１４内
の圧油の圧力、つまり油圧ポンプ２の吐出圧油Ｐpが検
出される。この検出値Ｐpはコントローラ３３に加えら
れる。

【００３３】また、操作弁７、８には、それぞれ操作ス
トローク量（以下「操作量」という）Ｓ1、Ｓ2を検出す
る操作量センサ４５、４６が配設されており、検出値Ｓ
1、Ｓ2はコントローラ３３に加えられる。

【００３４】コントローラ３３は、入力された各種信号
に基づいてモータ４０に対して駆動制御信号を出力し、
エンジン１の出力トルクを制御する。すなわち、図７
（ｃ）に示すように、入力された目標回転数ωTHとエン
ジン回転センサ３２で検出された現在のエンジン回転数
ωEとに応じたレギュレーションラインｌ1、ｌ2、ｌ3…
が設定されるようモータ４０に駆動制御信号が加えら
れ、燃料コントロールレバー３９ａが作動されることに
なる。

【００３５】一方、コントローラ３３は、入力された各
種信号に基づいて後述するような演算処理を実行して、
その結果得られた制御信号を制御弁３６のソレノイド３
６ａに出力し、制御弁３７、レギュレータ１２を介して
油圧ポンプ２の斜板２ａの傾転角、つまり油圧ポンプ２
の吐出量Ｄ（ｃｃ／ｒｅｖ）を制御する。この場合、コ
ントローラ３３は油圧ポンプ２の吸収馬力を一定値にす
る制御信号を出力している。すなわち、油圧ポンプ２
が、入力された作業モードＭ1…に応じた一定馬力が得
られるような制御信号を制御弁３６に出力し、制御弁３
７を介して油圧ポンプ２の斜板２ａを制御する。このよ
うにして、現在の負荷状態に応じて、最も効率のよい点
にマッチング点が移動することになる（図７（ｃ）のＦ
参照）。

【００３６】一方、コントローラ３３は後述するように
して設定された差圧ΔＰLSが得られるような制御信号を
出力している。すなわち、コントローラ３３は上記ポン
プ吸収馬力の制御とともに差圧の制御も同一の制御信号
により行っており、この場合、制御弁３６のソレノイド
３６ａに加える制御信号に応じて制御弁３７のパイロッ
トポート３７ａに加えられる制御圧Ｐcが変化し、これ
によって差圧ΔＰLSが変化される。この実施例では、こ
の差圧ΔＰLSを後述するような各種制御に応じて変化さ
せることで、操作弁７、８の図示せぬ操作レバーの操作
性向上を図っている。以下、かかる差圧ΔＰLSの可変制
御の内容について詳述する。

【００３７】・第１の制御この第１の制御では、差圧ΔＰLSを作業機アクチュエー
タに現在かかっている負荷に応じて変化させることで操
作性向上を図ろうとするものである。

【００３８】すなわち、一般的には、図１に示すシステ
ムにおいては、図７（ｃ）に示すようにエンジン１の出
力トルクと油圧ポンプ２の吸収トルクとをマッチング点
でマッチングさせており、このときの吸収トルクが得ら
れるように同図（ｂ）に示すようなＰＱカーブにしたが
いポンプ２の吐出量Ｑ（ｃｃ／ｍｉｎ）を制御してい
る。このように等馬力制御をすることによってエンジン
１のエンストが防止される。しかし、一方で同図（ｂ）
に示すように、作業機アクチュエータ３、４にかかる負
荷ＰLS、つまり油圧ポンプ２の吐出圧Ｐpが大きくなる
につれてポンプ吐出量Ｑは小さくなる。このため、負荷
が大きい場合には、かかるエンスト防止機能は、ポンプ
吐出量（容積）（ｃｃ／ｒｅｖ）のリミッタとして作用
する。

【００３９】図７（ａ）は操作レバーの操作量Ｓ（Ｓ
1、Ｓ2）と作業機アクチュエータ３、４の駆動速度ｖ
（ｖ1、ｖ2）との関係を一般的に示したものであり、負
荷の大きい作業機アクチュエータが駆動され、吐出圧Ｐ
pがＰ1からＰ2へと大きくなると（図７（ｂ）参照）、
それにしたがい破線で示すように、吐出量が制限され、
これにより駆動速度が制限されてしまい、いわゆるデッ
ドバンド（デッドストローク）が大きくなってしまう。

【００４０】そこで、この実施例では、ポンプ圧力セン
サ４４で検出された吐出圧Ｐp、つまり作業機アクチュ
エータ３、４の負荷ＰLSが大きくなるほど、差圧ΔＰLS
が小さくなるような制御信号を制御弁３６に対して出力
するようにしている。

【００４１】すなわち、図２はこの「第１の制御」によ
る操作量Ｓ1、Ｓ2と作業機アクチュエータ駆動速度ｖ
1、ｖ2との関係を示したものであり、負荷Ｐpが大きく
なるほど差圧ΔＰLSを小さくすることで、負荷Ｐpが大
きくなったとしてもデッドバンドの大きい特性（ｂ）に
移行することなく、傾きの小さい特性（ｃ）に移行さ
れ、これにより負荷Ｐpが小さい場合の特性（ａ）と同
様にデッドバンドは小さいままであり、良好なレバー操
作性が維持される。

【００４２】・第２の制御上述した第１の制御では、ポンプ吐出圧力Ｐpに応じて
差圧ΔＰLSを変化させるようにしているが、ポンプ吐出
圧Ｐpのみで一義的に差圧ΔＰLSを変化させた場合に
は、操作量が小さい作業機アクチュエータ微速度領域で
は、負荷の変動が生じやすく、この負荷変動による速度
ｖ1、ｖ2の変動のために、オペレータに違和感を与え
る。そこで、この実施例では、操作量センサ４５、４６
でそれぞれ検出された操作量Ｓ1、Ｓ2が大きくなるほ
ど、上記ポンプ吐出圧Ｐpで定まる差圧を最小値として
差圧ΔＰLSが小さくなるような制御信号を制御弁３６に
対して出力することで上記違和感を解消させている。

【００４３】図３に示す操作特性（ｃ）´は、この「第
２の制御」による操作量Ｓ1、Ｓ2と作業機アクチュエー
タ駆動速度ｖ1、ｖ2との関係を示したものであり、操作
量Ｓ1、Ｓ2が大きくなるほど差圧ΔＰLSが小さくなるよ
うにすることで、特性（ｂ）に示すように操作量Ｓ1、
Ｓ2上昇時に急に駆動速度ｖ1、ｖ2が制限されることな
く、操作量Ｓ1、Ｓ2上昇に応じて徐々に駆動速度ｖ1、
ｖ2の制限値に近づいていくよう駆動速度ｖ1、ｖ2が変
化する。この場合、作業機アクチュエータの操作量Ｓ
1、Ｓ2が小さい場合は差圧ΔＰLSは大きくなり、たとえ
負荷が大きい場合であっても特性上は負荷が小さいとき
の特性（ａ）とほとんど変わらない。つまり、微速度領
域では、差圧は負荷の変動に対してほとんど変化せず、
駆動速度ｖ1、ｖ2変動による違和感を感じさせない良好
な操作性を得ることができる。やがて、操作量Ｓ1、Ｓ2
が大きくなるにつれて差圧ΔＰLSが小さくなり（特性上
傾きは小さくなり）、最終的にポンプ吐出圧で定まる差
圧（最小値）に達して、デッドストローク状態となる。

【００４４】なお、差圧ΔＰLSは操作弁７、８の操作量
Ｓ1、Ｓ2のうちの大きい方の操作量に応じて変化させる
ようにしている。また、操作量Ｓ1、Ｓ2は操作弁の開口
面積Ａ1、Ａ2を意味するのでこれを検出するようにして
もよい。

【００４５】・第３の制御上述した第１および第２の制御では、ポンプ吐出圧Ｐp
または操作量Ｓ1、Ｓ2（いずれか操作量の大きい方）に
応じて所定の操作特性が一義的に得られるよう差圧ΔＰ
LSを変化させるものであるが、複数の作業機を具えたパ
ワーショベルにあっては、いずれの作業機が駆動されて
いるかによって要求する操作特性は異なってくる。そこ
で、この第３の制御では、いずれの作業機がいずれの方
向に駆動されたかを操作量センサ４５、４６で検出し、
この検出された作業機（ブーム、アーム等）に応じて操
作特性を選択し、この選択された操作特性が得られるよ
うに制御することで上記要求に応えるようにしている。
この場合、各種操作特性は、駆動されている作業機の種
類ｉごとに、レバー操作量Ｓｉ（あるいは操作弁の開口
面積Ａi）とポンプ吐出圧Ｐpと差圧ΔＰLSとの関係を示
す３次元マップとして図４のごとくコントローラ３３内
の図示せぬメモリに予め記憶されている。なお、図４の
３次元マップＥの形状は、実際には作業機の駆動状態ご
とに異なっており、図４は単に例示したものにすぎな
い。

【００４６】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図４の示す
ような３次元マップＥを、２次元的に示すものであり、
負荷Ｐpが小さい場合（図５（ａ））、負荷Ｐpが中間値
をとる場合（図５（ｂ））、負荷Ｐpが大きい場合（図
５（ｃ））に分けて示すとともに、作業機の駆動状態、
つまりブーム上昇時（破線Ｃ）、整正モードＭ3時のア
ーム堀削時（一点鎖線Ｂ）、それ以外の場合（実線Ａ）
ごとに示したものである。

【００４７】この図より明かなように作業機の駆動状態
が「ブーム上昇時」であると検出された場合には、負荷
Ｐpの検出値にかかわらずに差圧ΔＰLSが一定となって
いる。これは、ブーム上昇時は負荷が常に大きいので、
負荷Ｐpの検出値によらずに作業機の駆動状態のみで操
作特性を決定しても操作性上何等問題はない、という理
由によるものである。

【００４８】さらに、油圧ポンプの吸収トルクの大きさ
に応じて選択されるべき操作特性（差圧）を変化させる
ようにしてもよい。

【００４９】たとえば、油圧ポンプ２の吸収トルクが小
さく設定されていることがコントローラ３３によって明
らかにされると、図５に示す特性Ａ、Ｂ、Ｃの特性をそ
れぞれ図６に示す特性Ａ´、Ｂ´、Ｃ´に変更する。こ
の場合、図６（ａ）において特性Ａ´をレバー操作量Ｓ
ｉが大きくなるにつれて差圧ΔＰLSを小さくしているの
はレバーのフル操作時はエンジン１のパワー制限にかか
るという理由によるものである。

【００５０】ところで、同じ作業モードであっても、作
業機アクチュエータとして、ブーム等の堀削作業用の作
業機アクチュエータが駆動されている場合と走行用の作
業機アクチュエータが駆動されている場合とでは、それ
ぞれの作業機アクチュエータが要求する操作特性は異な
り、作業モードに応じて操作特性を一義的に決定したの
では不都合な場合がある。すなわち、「堀削モード」Ｍ
2で運転していても、ブーム、アーム用のアクチュエー
タの駆動速度としては、「堀削モード」に応じた通常の
駆動速度で駆動したいが、堀削作業をする間の移動中は
地形凹凸のため安全性を考慮して坂の登り下りのスピー
ド差を小さくしたく、走行用のアクチュエータの駆動速
度は遅くしたい、つまり「微操作モード」Ｍ4に応じた
駆動速度で駆動したいとの背反する要求がある。

【００５１】この場合、現在作業モードとして堀削モー
ドＭ2が選択されているものとすると、操作量センサ４
５、４６の検出値に基づいていずれの作業機アクチュエ
ータが現在駆動されているか否かを判断し、現在走行中
ならば微操作作業を行うべく図２の特性（ｃ）のように
傾きが小さく駆動速度の小さい操作特性（微操作モード
Ｍ4に相当するもの）が選択され、一方、現在ブーム等
が駆動され堀削中であると判断された場合には、現在選
択されている「堀削モード」Ｍ2に応じた、より傾きが
大きく駆動速度の大きい図２の特性（ａ）に示すような
操作特性が選択される。また、作業機アクチュエータと
して堀削用のアクチュエータと走行用のアクチュエータ
とが同時に駆動されていることが判断された場合には安
全のために駆動速度が遅くなる図２の特性（ｃ）に示す
ような操作特性が選択される。

【００５２】以上のような第３の制御の内容を一般化す
ると、下記のようにポンプ吐出圧Ｐpおよび操作量Ｓ1〜
Ｓn（１〜ｎは各種作業機を意味する）を変数とする関
数Ｇを予め決定しておき、それによって差圧ΔＰLSを決
定することとなる。

【００５３】ΔＰLS＝Ｇ（Ｐp、Ｓ1〜Ｓn） …（２）この場合、図４のマップＥは上記関数Ｇを３次元的に表
したものとなる。

【００５４】また、この関数Ｇで決定される差圧ΔＰLS
について下記（３）式に示すように低負荷時における予
め設定された最大差圧ΔＰLSmaxを越えてはならない、
との制限を付けることができる。

【００５５】 ΔＰLS＝ｍｉｎ（Ｇ（Ｐp、Ｓ1〜Ｓn）、ΔＰLSmax） …（３）この最大差圧ΔＰLSmaxはサイクルタイムを決定する差
圧のことであり、この値が小さいときにはサイクルタイ
ムが遅くなる。たとえば、作業モードに応じて最大差圧
ΔＰLSmaxを変更することでサイクルタイムを作業モー
ドに応じたものにすることができる。

【００５６】なお、実施例では油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ
pに基づき差圧を変化させるようにしているが、要は作
業機の負荷に基づき差圧を変化させることができればよ
く、作業機の負荷ＰLSに基づき差圧を変化させる実施も
当然可能である。

【００５７】なお、以上説明した第１〜第３の制御と差
圧制御に係る従来技術（たとえば前述の特開平２−７６
９０４号、特開平２−１６４９４１号）と適宜組み合わ
せる実施も当然可能である。この場合、たとえば図２に
示す特性（ｃ）が得られるよう負荷Ｐpに応じて差圧を
変化させる場合でも、その変化の度合いをモニタパネル
４３で選択された作業モードＭ1…に応じて異ならせる
ようにすることが考えられる。

【００５８】以上説明したようにこの実施例によれば、
作業機アクチュエータにかかる負荷Ｐp等に応じて差圧
ΔＰLSを変化させるようにしたので、現在の作業状態に
適合した最適なレバー操作性が得られ、従来よりも作業
効率を飛躍的に向上させることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
作業機アクチュエータにかかる負荷等に応じて差圧を変
化させるようにしたので、現在の作業状態に適合した最
適なレバー操作性が得られ、作業効率が従来よりも飛躍
的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る油圧駆動機械の制御装置の
実施例における作業機油圧回路の構成を示す回路図であ
る。

【図２】図２は実施例における操作レバーの操作量と作
業機アクチュエータの駆動速度との関係を示すグラフで
ある。

【図３】図３は他の実施例における操作レバーの操作量
と作業機アクチュエータの駆動速度との関係を示すグラ
フである。

【図４】図４は図１のコントローラに記憶される内容を
３次元的に示す図である。

【図５】図５は図４の内容を２次元的に示した図であ
り、作業機の駆動状態に応じてレバー操作量とポンプ吐
出圧と差圧との関係が変化する様子を説明するために用
いた図である。

【図６】図６は油圧ポンプの吸収トルクが小さい場合の
関係を図５にそれぞれ対応して示す図である。

【図７】図７は従来の差圧制御に関する技術を説明する
ために用いたグラフである。

【符号の説明】

２油圧ポンプ３油圧シリンダ４油圧シリンダ７操作弁８操作弁１２レギュレータ３３コントローラ３６制御弁３７制御弁４４ポンプ圧力センサ４５操作量センサ４６操作量センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１５Ｂ 11/16 Ｚ 9026−3Ｈ (72)発明者悪七秀樹神奈川県平塚市四ノ宮2597 株式会社小松製作所エレクトロニクス事業本部電子システム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原動機により駆動される油圧ポンプ
と、該油圧ポンプの吐出圧油が圧油供給路を介して供給
されることにより駆動される複数の油圧アクチュエータ
と、前記圧油供給路に設けられ、前記複数の作業機アク
チュエータに対して供給される圧油の流量を操作量に応
じて制御する複数の流量制御弁とを有し、前記油圧ポン
プの吐出圧力と前記複数の作業機アクチュエータの負荷
圧力との差圧が設定された値になるように前記油圧ポン
プの吐出流量を制御するようにした油圧駆動機械の制御
装置において、前記油圧ポンプの吐出圧力または前記複数の作業機アク
チュエータの負荷圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によって検出された圧力が大きくなる
ほど前記差圧設定値が小さくなるように当該差圧設定値
を変化させる手段とを具えた油圧駆動機械の制御装置。
【請求項２】原動機により駆動される油圧ポンプ
と、該油圧ポンプの吐出圧油が圧油供給路を介して供給
されることにより駆動される複数の油圧アクチュエータ
と、前記圧油供給路に設けられ、前記複数の作業機アク
チュエータに対して供給される圧油の流量を操作量に応
じて制御する複数の流量制御弁とを有し、前記油圧ポン
プの吐出圧力と前記複数の作業機アクチュエータの負荷
圧力との差圧が設定された値になるように前記油圧ポン
プの吐出流量を制御するようにした油圧駆動機械の制御
装置において、前記油圧ポンプの吐出圧力または前記複数の作業機アク
チュエータの負荷圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の流量制御弁の各操作量を検出する操作量検出
手段と、前記圧力検出手段によって検出された圧力が大きくなる
ほど前記差圧設定値が小さくなるように当該差圧設定値
を変化させるとともに、この圧力検出手段に応じて定ま
る差圧設定値を最小値として前記操作量検出手段によっ
て検出された各操作量が大きくなるほど前記差圧設定値
が小さくなるように当該差圧設定値を変化させる手段と
を具えた油圧駆動機械の制御装置。
【請求項３】原動機により駆動される油圧ポンプ
と、該油圧ポンプの吐出圧油が圧油供給路を介して供給
されることにより駆動される複数の油圧アクチュエータ
と、前記圧油供給路に設けられ、前記複数の作業機アク
チュエータに対して供給される圧油の流量を操作量に応
じて制御する複数の流量制御弁とを有し、前記油圧ポン
プの吐出圧力と前記複数の作業機アクチュエータの負荷
圧力との差圧が設定された値になるように前記油圧ポン
プの吐出流量を制御するようにした油圧駆動機械の制御
装置において、前記油圧ポンプの吐出圧力または前記複数の作業機アク
チュエータの負荷圧力を検出する圧力検出手段と、前記複数の流量制御弁の各操作量を検出する操作量検出
手段と、前記複数の作業機アクチュエータのうち現在駆動されて
いる作業機アクチュエータの種類を検出する作業機種類
検出手段と、圧力検出手段によって検出された圧力と前記操作量検出
手段によって検出された各操作量と前記作業機種類検出
手段によって検出された作業機アクチュエータの種類に
基づいて前記差圧設定値を変化させる手段とを具えた油
圧駆動機械の制御装置。
【請求項４】前記作業機種類検出手段は、前記複
数の流量制御弁の各操作状態を検出することにより作業
機アクチュエータの種類を検出するものである請求項３
記載の油圧駆動機械の制御装置。