JPH0656028B2 - 土木建設機械の油圧駆動装置 - 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の油圧駆動装置
に係り、特に油圧アクチユエータに加わる負荷の方向が
差動途中で変化しうる油圧駆動装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、土木建設機械例えば油圧シヨベルにあつては、可
変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出
される油圧によつて駆動する油圧シリンダ等の油圧アク
チユエータと、この油圧アクチユエータと可変容量油圧
ポンプ間に設けられ、タンクに連通するバイパス部を有
する切換弁とを備えた油圧駆動装置が具備されている。

このような油圧駆動装置にあつては、切換弁の操作によ
り油圧アクチユエータに供給される圧油の量が調整され
るが、切換弁は通常、油圧ポンプからの油圧の一部をタ
ンクにバイパスさせ、残りの圧油を油圧アクチユエータ
へ供給するようになつており、また、切換弁はほとんど
フルストロークとなつてからバイパス部を全閉するよう
な駆動モードで駆動されるようになつている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 したがつて、上述した従来技術にあつては、切換弁に対
して例えば異なる時期に同一の操作量を与えても、バイ
パス部が開口している限り油圧アクチユエータに供給さ
れる流量は、当該油圧アクチユエータに加わる負荷の大
小に伴つて変化してしまう。このことは、油圧アクチユ
エータによつて駆動されるブーム、アーム、バケット等
の作動体を自動的に作動させる掘削等をおこなう場合な
どにおいて、油圧アクチユエータの目標位置と実際の位
置との間に大幅なずれを生じ、それ故、自動掘削性能の
低下を招くことになる。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、油圧アクチユエータにかかる
負荷の変化による影響を受けることなく当該油圧アクチ
ユエータを駆動することができる土木建設機械の油圧駆
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本発明は、可変容量油圧ポン
プと、この可変容量油圧ポンプから吐出される油圧によ
つて駆動する油圧アクチユエータと、この油圧アクチユ
エータと可変容量油圧ポンプ間に設けられ、油圧アクチ
ユエータとバイパス部と連なるタンクとに分流可能な切
換弁手段とを備えたものにおいて、油圧アクチユエータ
の駆動を指令する操作指令信号を出力する操作指令手段
と、油圧アクチユエータに加わる負荷圧力を検出し、圧
力信号を出力する圧力検出手段を備えるとともに、操作
指令手段から出力される操作指令信号および圧力検出手
段から出力される圧力信号に応じて、可変容量油圧ポン
プの吐出し量を指令する吐出し量指令信号および切換弁
手段を駆動する切換指令信号を出力する制御装置とを備
え、この制御装置が、油圧アクチユエータに加わる負荷
の方向を判定する判定手段と、上述のバイパス部が徐々
に閉となる駆動形態をあらかじめ設定する通常動作モー
ド設定手段と、バイパス部が急速に閉となる駆動形態を
あらかじめ設定するバイパス閉モード設定手段とを有
し、該判定手段の結果に応じて通常動作モード設定手段
で設定される通常動作モードおよびバイパス閉モード設
定手段で設定されるバイパス閉モードのいずれかを選択
する構成にしてある。

〈作用〉 本発明は、上記のように構成してあることから、制御装
置の判定手段で、油圧アクチユエータに加わる負荷の方
向と当該油圧アクチユエータの作動方向とが対抗すると
判定された場合にはバイパス閉モード設定手段で設定さ
れるバイパス閉モードが選択され、これによりバイパス
部が急速に閉じられ、可変容量油圧ポンプからの圧油が
タンクに導かれることなく油圧アクチユエータに供給さ
れ、これによつて油圧アクチユエータにかかる負荷の変
化による影響を受けることなくこの油圧アクチユエータ
を駆動でき、良好な負荷補償を実現させることができ
る。

〈実施例〉 以下、本発明の土木建設機械の油圧駆動装置を図に基づ
いて説明する。

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す説明図で、第
１図は要部の構成を示す回路図、第２図はこの実施例に
備えられる制御装置で実行される処理手順を示すフロー
チヤート、第３図はこの実施例の制御装置で設定される
通常動作モード設定手段の設定内容を例示する特性図、
第４図はこの実施例の制御装置で設定されるバイパス閉
モード設定手段の設定内容を例示する特性図、第５図は
この実施例に備えられるポンプ吐出し量操作手段の特性
を示す説明図である。

この実施例にあつては、第１図に示すように可変容量油
圧ポンプ１と、油圧アクチユエータ例えば油圧シリンダ
２とを備えており、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリン
ダ２との間に切換弁手段、例えばセンタバイパス型の電
磁切換弁３を配置してある。この切換弁３のセンタバイ
パス部はタンクに連通可能になつている。また、上記し
た可変容量油圧ポンプ１の吐出し容積および吐出し方向
はポンプ吐出し量操作手段４によつて制御される。そし
て、油圧シリンダ２のロツド側は、このロツド側の圧力
を検出し圧力信号６ａを出力する圧力検出手段６を設け
てあり、油圧シリンダ２のヘツド側には、このヘツド側
の圧力を検出し圧力信号７ａを出力する圧力検出手段７
を設けてある。また、油圧シリンダ２の駆動を指令する
操作指令信号５ａを出力する操作指令手段５を設けてあ
り、この操作指令手段５、および前述した圧力検出手段
６、７、ポンプ吐出し量操作手段４は制御装置８に接続
してある。

この制御装置８は、操作指令手段５から出力される操作
指令信号５ａおよび圧力検出手段６、７から出力される
圧力信号６ａ、７ａに応じて、可変容量油圧ポンプ１の
吐出し量を指令する吐出し量指令信号４ａおよび切換弁
３を駆動する切換弁指令信号３ａを出力する。

また、この制御装置８は、演算手段の他、油圧シリンダ
２の作動方向が矢印Ａ方向かどうか判定する第１の判定
手段と、油圧シリンダ２のヘツド側の面積をＡ_Ｈ、ロツ
ド側の面積をＡ_Ｒ、該油圧シリンダ２のヘツド側の圧力
をＰ_Ｈ、ロツド側の圧力をＰ_Ｒとした場合に、Ａ_Ｈ・Ｐ
_ＨがＡ_Ｒ・Ｐ_Ｒよりも大きいかどうか判定する第２の判
定手段と、第３図にその設定内容を示すように、切換弁
３のバイパス部が徐々に閉となる駆動形態をあらかじめ
設定する通常動作モード設定手段と、第４図にその設定
内容を示すように、切換弁３のバイパス部が急速に閉と
なる駆動形態をあらかじめ設定するバイパス閉モード設
定手段とを備えている。

なお、第３図、第４図に示す特性図において、それぞれ
横軸は操作指令信号を、縦軸は切換弁３のスプール位置
を示している。

このように構成した実施例における動作は以下のとおり
である。

すなわち、操作指令手段５が操作されて操作指令信号５
ａが制御装置８に入力すると、制御装置８で第２図に示
す処理がおこなわれる。この第２図の手順１００では、
上述の操作指令信号５ａの読込みの他、圧力信号６ａ、
７ａの読込みがおこなわれ、手順１０１に移る。この手
順１０１では、第１の判定手段で操作指令信号５ａに基
づいて油圧シリンダ２の駆動方向が第１図のＡ方向か、
すなわち伸長する方向かどうか判定される。この判定が
満足された場合は手順１０２に移る。この手順１０２で
は第２の設定手段で、圧力信号６ａ、７ａに基づいて演
算されたＡ_Ｈ・Ｐ_ＨとＡ_Ｒ・Ｐ_Ｒとの比較がおこなわれ
る。

Ａ_Ｈ・Ｐ_Ｈ＞Ａ_Ｒ・Ｐ_Ｒが満足された場合は油圧シリン
ダ２のヘツド側が高圧になつている状態、すなわち第１
図の矢印Ａ方向と対抗する方向の負荷がこの油圧シリン
ダに加わつている場合であり、手順１０３に移る。手順
１０３では、この制御装置８のバイパス閉モード設定手
段であらかじめ設定されるバイパス閉モードを選択する
処理がおこなわれ、第４図に例示するように、切換弁３
のバイパスを急速に閉じるような駆動形態で当該切換弁
３を第１図の左位置に駆動する駆動信号３ａが出力さ
れ、次いで手順１０７に移る。手順１０７では、操作指
令信号５ａの値に応じた吐出し量指令信号４ａがポンプ
吐出し量操作手段４に出力され、これにより当該ポンプ
吐出し量操作手段４の操作量が第５図に示す特性図のよ
うに制御され、可変容量油圧ポンプ１からポンプ吐出し
量操作手段４の操作量に応じた流量が方向切換弁３を介
してほとんどタンクに分流されることなく油圧シリンダ
２のヘツド側に供給される。

また、第２図の手順１０２の判定が満足されない場合
は、油圧シリンダ２のロツド側が高圧になつている状態
すなわち矢印Ａ方向に沿うように負荷が油圧シリンダ２
に加わつている場合であり、手順１０４に移る。この手
順１０４では、制御装置８の通常動作モードを選択する
処理がおこなわれ、第５図に例示するように、切換弁３
のバイパスを徐々に閉じるような駆動形態で当該切換弁
３を第１図の左位置に駆動する駆動信号３ａが出力さ
れ、前述の手順１０７に移る。

また、第２図の手順１０１の判定が満足されない場合は
例えば油圧シリンダ２が第１図の矢印Ｂ方向に収縮して
いる場合であり、手順１０５に移る。この手順１０５で
は、第２の判定手段でＡ_Ｈ・Ｐ_Ｈ＞Ａ_Ｒ・Ｐ_Ｒかどうか
判定される。この判定が満足されない場合は、油圧シリ
ンダ２のロツド側が高圧になつている状態、すなわち第
１図の矢印Ｂ方向と対抗する方向の負荷がこの油圧シリ
ンダ２に加わつている場合であり、前述したバイパス閉
モードを選択する手順１０３に移り、ここで第１図に示
す切換弁３が右位置に切換えられて、可変容量油圧ポン
プ１の圧油の全てが油圧シリンダ２のロツド側に供給さ
れ、その後前述した手順１０７のポンプ吐出し量指令が
おこなわれる。また、手順１０５の判定が満足された場
合は、油圧シリンダ２のヘッド側が高圧になつている状
態すなわち矢印Ｂ方向に沿うように負荷が油圧シリンダ
２に加わつている場合であり、前述した通常動作モード
を選択する手順１０４に移り、さらに前述した手順１０
７に移る。

このように構成してある実施例にあつては、操作指令手
段５ａと圧力検出手段６、７の圧力信号６ａ、７ａの読
込みによつて、負荷に伴つて油圧シリンダ２のヘツド側
およびロツド側のいずれかに高圧が生じているかを検出
でき、すなわち負荷の方向を検出でき、この負荷の方向
と油圧シリンダ２の作動方向が対向する場合には切換弁
３のバイパスを速やかに閉じてタンクに分流される流量
をなくし、この流量の全てを高圧を生じている油圧シリ
ンダのヘツド側、ロツド側のいずれかに供給でき、これ
により、負荷の変化による影響を受けることなく油圧シ
リンダ２を駆動することができ、したがつて、操作指令
手段５の指令に追従させてポンプ１の吐出し量によつて
定まる流量を油圧シリンダ２に供給でき、精度よく油圧
シリンダ２を駆動することができる。

なお、上記実施例では、切換弁３としてタンクへのバイ
パス部と油圧シリンダ２への絞り部が同一スプールに設
けられたセンタバイパス形の切換弁を挙げたが、本発明
はこれに限らず、バイパス部のみ独立した構成であつて
もよい。

また、制御装置８に接続してバイパス閉モード指令をお
こなわない指令手段を別に設け、この指令手段から制御
装置８に指令信号が出力されるときは通常動作モードが
常に選択される構成とすることもできる。

〈発明の効果〉 本発明の土木建設機械の油圧駆動装置は、以上のように
構成してあることから、油圧アクチユエータにかかる負
荷の変化による影響を受けることなく油圧アクチユエー
タを駆動することができ、したがつて油圧アクチユエー
タを介しておこなわれる自動作業を可変容量油圧ポンプ
の吐出し量のみに応じて高精度に実施することができ、
かつ動力損失も少なくすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の土木建設機械の油圧駆動装置
の一実施例を示す説明図で、第１図は要部の構成を示す
回路図、第２図はこの実施例に備えられる制御装置で実
行される処理手順を示すフローチヤート、第３図はこの
実施例の制御装置で設定される通常動作モード設定手段
の設定内容を例示する特性図、第４図はこの実施例の制
御装置で設定されるバイパス閉モード設定手段の設定内
容を例示する特性図、第５図はこの実施例に備えられる
ポンプ吐出し量操作手段の特性を示す説明図である。 １……可変容量油圧ポンプ、２……油圧シリンダ（油圧
アクチユエータ）、３……電磁切換弁、４……ポンプ吐
出し量操作手段、５……操作指令手段、６、７……圧力
検出手段、８……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧
   ポンプから吐出される油圧によつて駆動する油圧アクチ
   ユエータと、この油圧アクチユエータと上記可変容量油
   圧ポンプ間に設けられ、該油圧アクチユエータとバイパ
   ス部に連なるタンクとに分流可能な切換弁手段とを備え
   た土木建設機械の油圧駆動装置において、上記油圧アク
   チユエータの駆動を指令する操作指令信号を出力する操
   作指令手段と、上記油圧アクチユエータに加わる負荷圧
   力を検出し、圧力信号を出力する圧力検出手段とを備え
   るとともに、上記操作指令手段から出力される操作指令
   信号および圧力検出手段から出力される圧力信号に応じ
   て、上記可変容量油圧ポンプの吐出し量を指令する信号
   および上記切換弁手段を駆動する信号を出力する制御装
   置とを備え、この制御装置が、上記油圧アクチユエータ
   に加わる負荷の方向を判定する判定手段と、上記バイパ
   ス部が徐々に閉となる駆動形態をあらかじめ設定する通
   常動作モード設定手段と、上記バイパス部が急速に閉と
   なる駆動形態をあらかじめ設定するバイパス閉モード設
   定手段とを有し、該判定手段の結果に応じて上記通常動
   作モード設定手段で設定される通常動作モードおよびバ
   イパス閉モード設定手段で設定されるバイパス閉モード
   のいずれかを選択することを特徴とする土木建設機械の
   油圧駆動装置。