JPH08165680A - 油圧ショベルの発電機駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リフティングマグネット用の発電機を一定回
転で駆動する駆動装置と油圧ショベルの作業機等のアク
チュエータに用いる可変容量油圧ポンプ共有とし、装置
の簡素化と発電機の安定した駆動を行うことを目的とす
る。 【構成】 発電機５８を駆動する油圧モータ５７へ圧油
を供給する可変容量油圧ポンプ３の吐出容量を制御する
レギュレータ１６と、この可変容量油圧ポンプ３から油
圧モータ５７への圧油を制御する流量制御弁２８とを備
えて、発電機５８の出力検出手段５８ａからの信号に応
じて、流量制御弁２８の開口量を調整することにより発
電機５８を一定回転で駆動させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルのリフティ
ングマグネットの発電機駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６の従来のリフティングマグネットの
発電機駆動装置は、エンジン７０で駆動されるギャポン
プ７１からの吐出流量でモータ７２を駆動し、この油圧
モータ７２にて発電機７３が駆動するものがある。ま
た、図７に示すエンジン７０のクランク軸に直結するプ
ーリ７４と、発電機７３の駆動軸に直結するプーリ７５
とをベルト７６にて駆動するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す発電機駆動装置ではエンジンの動力を取り出す減速
機および専用のギヤポンプが必要となる。また、リフテ
ィングマグネットの磁力の大きいものに変更する時はギ
ヤポンプも吐出容積の大きいものを装着する必要があ
り、コスト高となっている。図７に示す発電機駆動装置
ではエンジンの動力をベルト駆動で取り出すために発電
機をエンジンの近くに配置する必要があり、この場合は
上部旋回体７７上のカウンタウエイト７８に発電機を収
納できるように改造を要するのでコスト高となると共
に、ベルト７６の切損による発電機が停止する問題があ
る。

【０００４】本発明は上記の問題点に着目し、油圧ショ
ベルの作業機等の各アクチュエータを駆動する油圧装置
を用いた発電機駆動装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る第１の油圧ショベルの発電機駆動装
置は、上部旋回体５１に発電機５８を配設し、この発電
機５８を駆動する油圧モータ５７と、この発電機５８か
ら給電されるリフティングマグネット６３を備えた油圧
ショベルの発電機駆動装置であって、この発電機５８を
駆動する油圧モータ５７へ圧油を供給する可変容量油圧
ポンプ３と、この可変容量油圧ポンプ３の吐出容量を制
御するレギュレータ１６と、前記可変容量油圧ポンプ３
から油圧モータ５７への圧油を制御する流量制御弁２８
と、前記発電機５８の出力検出手段５８ａとを備え、こ
の出力検出手段５８ａからの信号に応じて前記流量制御
弁２８の開口量を調整することにより発電機５８を一定
回転で駆動させる構成としたものである。

【０００６】本発明に係る第２の油圧ショベルの発電機
駆動装置は、上部旋回体５１に発電機５８を配設し、こ
の発電機５８を駆動する油圧モータ５７と、この発電機
５８から給電されるリフティングマグネット６３を備え
た油圧ショベルの発電機駆動装置であって、この発電機
５８を駆動する油圧モータ５７へ圧油を供給する可変容
量油圧ポンプ３と、この可変容量油圧ポンプ３の吐出容
量を制御するレギュレータ１６と、前記発電機５８の出
力検出手段５８ａと、この出力検出手段５８ａからの信
号に応じて前記可変容量油圧ポンプ３の斜板角を増減す
る制御信号をレギュレータ１６へ出力する制御装置５０
とを備え、前記発電機５８の出力信号に応じて発電機５
８を一定回転で駆動させる構成としたものである。

【０００７】また、上記構成において、前記出力検出手
段５８ａは、発電機５８の電圧を検出する手段あるいは
発電機５８または油圧モータ５７の回転パルス数を検出
する手段としてもの良い。

【０００８】本発明に係る第３の油圧ショベルの発電機
駆動装置は、上部旋回体５１に発電機５８を配設し、こ
の発電機５８を駆動する油圧モータ５７と、この発電機
５８から給電されるリフティングマグネット６３を備え
た油圧ショベルの発電機駆動装置であって、可変容量油
圧ポンプ３吐出容量を制御するレギュレータ１６と、こ
のレギュレータ１６へ油圧信号を出力する比例電磁弁９
とを有し、前記発電機５８を駆動する油圧モータ５７
と、可変容量油圧ポンプ３の吐出流量を流量制御弁２８
を介して油圧モータ５７へ流入させると共に、この可変
容量油圧ポンプ３の吐出圧力と流量制御弁２８の下流側
の圧力との差圧信号に応じて前記可変容量油圧ポンプ３
の斜板角を増減する制御信号をレギュレータ１６へ出力
する制御装置５０とを備え、前記差圧信号に応じて発電
機５８を一定回転で駆動させる構成としたものである。

【０００９】そして、上記構成において、前記可変容量
油圧ポンプ３の吐出流量を旋回モータ５６と、ブームシ
リンダ６０と、アームシリンダ６２へ供給するそれぞれ
の方向切換弁２５，２６，２７を設け、これらの方向切
換弁２５，２６，２７開口面積を制御するパイロット圧
力を増減する制御信号を電磁弁２０，２１，２２に出力
する制御装置５０を備え、前記発電機５８と旋回モータ
５６，ブームシリンダ６０，アームシリンダ６２のうち
のいずれかと同時駆動するときは、可変容量油圧ポンプ
３の吐出流量を発電機５８の油圧モータ５７へ優先して
供給して発電機５８を一定回転で駆動するために、前記
旋回モータ５６，ブームシリンダ６０，アームシリンダ
６２のうちのいずれかの方向切換弁２５，２６，２７の
開口面積を小さくするように前記電磁弁２０，２１，２
２を制御する指令信号を出力する制御装置５０を備えた
ものである。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、発電機と、油圧ショベル
の作業機シリンダ、旋回モータとを駆動する可変容量油
圧ポンプを共用とし、発電機のみ駆動してリフティング
マグネットを使用する時は発電機を駆動する油圧モータ
への流量を充分確保ができるので発電機を一定回転で駆
動することが可能となる。また、可変容量油圧ポンプを
共用としたのでコストが安価である。

【００１１】更に、この発電機の出力（電圧、回転パル
ス数等）に応じて流量制御弁の開口量を制御して油圧モ
ータへの流量を調整し発電機を一定回転に駆動すること
ができる。

【００１２】また、油圧ショベルの作業機（ブームシリ
ンダ、アームシリンダ）および旋回モータと、発電機を
同時に駆動するときも発電機の出力（電圧、回転パルス
数等）あるいは流量制御弁の前後の差圧を検出して、発
電機を一定回転に駆動するために可変容量油圧ポンプの
吐出流量を制御するようにして発電機駆動用油圧モータ
側への流量を確保し安定した発電機の駆動が可能とな
る。

【００１３】更に、油圧ショベルの作業機シリンダおよ
び旋回モータと、発電機を同時に駆動するときも発電機
を駆動するモータへの流量を制御する流量制御弁の下流
側圧力と可変容量油圧ポンプの吐出圧力との差圧を検出
して、この差圧信号に応じて発電機を一定回転で駆動す
るように可変容量油圧ポンプの吐出流量を増減する制御
を行い発電機側油圧モータを安定した駆動が可能とな
る。この場合、可変容量油圧ポンプの吐出圧力Ｐ1 と流
量制御弁の下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰ，流量係数Ｃ，開
口面積Ｓ，とした時の流量Ｑは、Ｑ＝ＣＳ√（ΔＰ）求
められるので、この差圧ΔＰの時の流量Ｑを制御装置で
演算させるようにしてある。

【００１４】また、油圧ショベルの作業機シリンダおよ
び旋回モータと、発電機を同時に駆動するときも発電機
を駆動するモータへの流量を制御する流量制御弁の下流
側圧力と可変容量油圧ポンプの吐出圧力との差圧を検出
して、この差圧信号に応じて発電機の回転を優先するよ
うに可変容量油圧ポンプの吐出流量を作業機シリンダお
よび旋回モータへの流入を制限するためにこれらの方向
切換弁の開口面積を減らすように制御したので発電機駆
動用油圧モータ側への流量を確保し安定した発電機の駆
動が可能となる。

【００１５】そして、リフティングマグネットの磁力が
大きいものに変更しても可変容量油圧ポンプにより発電
機駆動油圧モータへの流量も充分確保できるので発電機
を一定回転で駆動することができる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明に係る油圧ショベルの発電機駆
動装置の一実施例について、図１乃至図５を参照して詳
述する。

【００１７】図１に示す油圧ショベル５０は、上部旋回
体５１が設けられている。上部旋回体５１にエンジン５
４が取着されており、このエンジン５４により可変容量
油圧ポンプ３を駆動している。また、エンジン５４の後
方にカウンタウエイト５３が取着されている。この上部
旋回体５１は旋回モータ５６の図示しないギャと下部走
行体５２に固着した旋回ギャと噛み合って３６０°旋回
駆動可能となっている。上部旋回体５１に発電機５８が
設置されており、この発電機５８は油圧モータ５７によ
り駆動される。この上部旋回体５１の前部には図示しな
いブラケットにブーム５９の一端が取着されており、こ
のブーム５９はブームシリンダ６０により揺動自在にな
っている。このブーム６０の他端にアーム６１が取着さ
れており、アーム６１はアームシリンダ６２により回動
自在となっている。このアーム６１の先端部にリフティ
ングマグネット６３が取着されており、発電機５８から
ケーブル６４により給電されるようになっている。

【００１８】次に、本実施例の油圧ショベルの発電機駆
動装置について図２により説明する。先ず、本実施例に
係る可変容量油圧ポンプ制御回路は、図において、エン
ジン１により可変容量油圧ポンプ３（以下、ポンプ３と
いう。）が駆動されると共に、このポンプ３から吐出さ
れる流量は管路１０から流量制御弁２８を介して発電機
駆動用油圧モータ５７へ供給されている。また、ポンプ
３から吐出される流量は管路１０から分岐する管路１２
を通って第１方向切換弁２５を介して旋回モータ５６へ
供給されている。更にポンプ３から吐出される流量は分
岐管路１２を通って第２方向切換弁２６を介してアーム
シリンダ６２へ供給されている。またポンプ３から吐出
される流量は分岐管路１２を通って第３方向切換弁２７
を介してブームシリンダ６０へ供給されている。ポンプ
３の吐出管路１０には、回路の圧力を設定するリリーフ
弁１１が配設されている。

【００１９】ポンプ３はサーボピストン５により斜板角
が制御されるようになっており、このサーボピストン５
への制御圧を供給するサーボ制御弁８は、ポンプ３の吐
出管路１０から分岐する導管１０ａからの導管１０ｃ
と、ポンプ３の出力をほぼ等馬力に制御する電磁式制御
弁７を介して導管１４ａと接続している。また、サーボ
制御弁８の一端の操作部８ｃには、ポンプ３の吐出管路
１０から分岐する導管１０ａを介して導管１０ｂが、ま
た、この一端の操作部８ｃには、油圧ポンプ４の吐出管
路１３から比例電磁弁９を介して導管１３ａにも接続し
ている。

【００２０】比例電磁弁９は電気回路１２により後述す
る制御装置５０に接続している。更に、サーボ制御弁８
の他端の操作部８ｄには、前記流量制御弁２８と発電機
駆動用油圧モータの間で発生する負荷圧と、第１方向切
換弁２５と旋回モータ５６の間で発生する負荷圧と、第
２方向切換弁２６とアームシリンダ６２の間で発生する
負荷圧と、第３方向切換弁２７とブームシリンダ６０の
間で発生する負荷圧のうちの最高圧を導く管路は、流量
制御弁２８の負荷圧導管３０と第３方向切換弁２７の負
荷圧導管３２をシャトル弁３１を介して接続している。
このシャトル弁３１は負荷圧導管３３と接続している。
負荷圧導管３３は第２方向切換弁２６の負荷圧導管３５
とシャトル弁３４を介して接続している。このシャトル
弁３４は負荷圧導管３６と接続している。負荷圧導管３
６は第１方向切換弁２５の負荷圧導管３８とシャトル弁
３７を介して接続している。このシャトル弁３７は負荷
圧導管３９に接続している。

【００２１】前記、電磁式制御弁７の一端の操作部７ｃ
には、ポンプ３の吐出管路１０から分岐する導管１０ａ
から更に分岐した導管１０ｄが接続している。また、こ
の電磁式制御弁７の一端のソレノイド操作部７ｄは、制
御装置５０と電気回路１５を介して接続している。この
電磁式制御弁７の他端には、二つのバネ７ｅ、７ｆが配
設され、バネ７ｅ、７ｆは前記サーボピストン５のピス
トン５ｂと連結する押圧部材６に当接している。バネ７
ｅ、７ｆは電磁式制御弁７の図示しないピストンにより
押されて撓むとともに、押圧部材６を押してピストン５
ｂを作動し、ポンプ３の斜板を制御している。この制御
によりポンプ３の吐出容量は可変となっている。上記実
施例では、バネを２個使用して、ほぼ等馬力となるよう
に制御しているが、等馬力になるようにソレノイドを可
変にしても良い。

【００２２】また、図１に示す電磁式制御弁７の一端の
操作部７ｃにはポンプ３からの制御圧は導管１０ｄから
入力されていない時、すなわち、ポンプ３への負荷の圧
力が低圧のときには、バネ７ｅ、７ｆのバネ力により電
磁式制御弁７はドレーン位置７ａにあり、またサーボ制
御弁８の操作部８ｃにもポンプ３からの制御圧が導管１
０ｂから入力されていない時には、このサーボ制御弁８
もドレーン位置８ａにある。このため前記サーボピスト
ン５の圧力室５ａの制御圧は導管１４から導管１４ａを
介して導管１４ｂを通ってタンク２１へ接続されてい
る。このときには、ピストン５ｂはバネ５ｃにより図示
の左方向に押され、ポンプ３の斜板は吐出容量が大きく
なる方向に押されている。

【００２３】次に、電磁式制御弁７の操作部７ｃにポン
プ３からの制御圧が導管１０ｄから入力されている時に
はバネ７ｅ、７ｆに抗して位置７ｂとなり、またサーボ
制御弁８の操作部８ｃにもポンプ３からの制御圧が導管
１０ｂから入力されているのでバネ８ｅに抗して位置８
ｂとなり、前記ポンプ３からの制御圧は導管１０ａから
導管１０ｃ，１０ｅを介してサーボピストン５の圧力室
５ａに伝えられるようになっている。

【００２４】このようであるからポンプ３の吐出圧力が
増大すると、この吐出圧力により電磁式制御弁７と、サ
ーボ制御弁８を通った制御圧がサーボピストン５の圧力
室５ａに伝えられ、ピストン５ｂがバネ５ｃに抗して右
方向に移動しポンプ３の斜板角を減少して吐出容積ｑ
（ｃｃ／ｒｅｖ）を少なくするように制御されている。
また、ポンプ３の吐出圧力が減少するとサーボピストン
５は前述とは逆に作動するのでポンプ３の斜板角を増大
して吐出容積を増加するように制御されている。サーボ
ピストン５が右側に最大に押されるとポンプ３は最小斜
板位置となり、ポンプ３の吐出容積は最小容積ｑｍｉｎ
（ｃｃ／ｒｅｖ）となる。反対に、サーボピストン５が
左側に最大に押されるとポンプ３は最大斜板位置とな
り、ポンプ３の吐出容積は最大容積ｑｍａｘ（ｃｃ／ｒ
ｅｖ）となる。上記のサーボピストン５，電磁式制御弁
７，サーボ制御弁８からなるポンプ３の斜板角制御装置
を以下レギュレータ１６と言う。このようなポンプ吐出
容量制御装置を備えた油圧ショベルの発電機駆動装置に
ついて以下説明する。

【００２５】本実施例の油圧ショベルの発電機駆動装置
について詳述する。ポンプ３は吐出管路１０を介して流
量制御弁２８と接続している。流量制御弁２８は供給管
路２８ａを介して油圧モータ５７に接続している。この
油圧モータ５７は戻り管路２８ｂを通って流量制御弁２
８からタンクへ接続されている。この油圧モータ５７は
発電機５８を直結している。この発電機５８の出力検出
センサ５８ａを設けている。出力検出センサ５８ａは電
圧あるいは発電機または油圧モータの回転パルス数を検
出するもので良いが、以下電圧検出センサ５８ａとして
説明する。この電圧検出センサ５８ａと制御装置５０と
接続している。また、流量制御弁２８の下流側の圧力を
検出する圧力検出導管１０ｆを管路２８ａに接続し、ポ
ンプ３の吐出圧力を検出する圧力検出導管１０ｇを吐出
管路１０に接続している。

【００２６】前記制御装置５０は電磁式パイロット制御
弁２０，２１，２２，２３，および比例電磁弁９と接続
している。これらの電磁式パイロット制御弁２０，２
１，２２，２３は油圧源２４と接続し、比例電磁弁９は
油圧ポンプ４と接続している。電磁式パイロット制御弁
２０は下流側のパイロット管路２０ａ，２０ｂを介して
第１方向切換弁２５の操作部２５ａ，２５ｂと接続して
いる。電磁式パイロット制御弁２１は下流側のパイロッ
ト管路２１ａ，２１ｂを介して第２方向切換弁２６の操
作部２６ａ，２６ｂと接続している。電磁式パイロット
制御弁２２は下流側のパイロット管路２２ａ，２２ｂを
介して第３方向切換弁２７の操作部２７ａ，２７ｂと接
続している。比例電磁弁９は下流側のパイロット管路２
３ａを介して流量制御弁２８の操作部２８ａと接続して
いる。

【００２７】前記第１方向切換弁２５の下流側に管路５
６ａ，５６ｂを介して旋回モータ５６と接続している。
前記第２方向切換弁２６の下流側に管路６２ａを介して
アームシリンダ６２のボトム油室と接続し、管路６２ｂ
を介してアームシリンダ６２のヘッド油室に接続してい
る。前記第３方向切換弁２７の下流側に管路６０ａを介
してブームシリンダ６０のボトム油室に接続し、管路６
０ｂを介してブームシリンダ６０のへツド油室に接続し
ている。これらの第１方向切換弁２５と、第２方向切換
弁２６と、第３方向切換弁２７との下流側には図示しな
い圧力補償弁が設けてあって、これらの圧力補償弁は、
旋回モータ５６，アームシリンダ６２，ブームシリンダ
６０のうちのいずれかの負荷最高圧によって、同圧力に
制御されるようになっている。これにより旋回モータ５
６，アームシリンダ６２，ブームシリンダ６０へ供給す
る流量は、方向切換弁２５，２６，２７の開口量によっ
て一定に制御されるようになっている。（例えば、複数
のアクチュエータに用いる圧力補償弁を備えた油圧回路
として特公平２−４９４０５号公報参照）これらの圧力
補償弁は既に公知のものであり詳細説明は省略する。

【００２８】前記制御装置５０は電気回路１５を介して
前記電磁式制御弁７の操作部７ｄと接続している。制御
装置５０は電気回路１２を介して前記比例電磁弁９の操
作部９ｃと接続している。制御装置５０は電気回路４５
ａ，４５ｂを介して電磁式パイロット制御弁２０の操作
部２０ｃ，２０ｄと接続している。制御装置５０は電気
回路４６ａ，４６ｂを介して電磁式パイロット制御弁２
１の操作部２１ｃ，２１ｄと接続している。制御装置５
０は電気回路４７ａ，４７ｂを介して電磁式パイロット
制御弁２２の操作部２２ｃ，２２ｄと接続している。制
御装置５０は電気回路４８を介して電磁式パイロット制
御弁２３の操作部２３ｂと接続している。

【００２９】また、制御装置５０には前記発電機５８の
電圧検出センサ５８ａと、発電機スイッチ５１と、エン
ジン１の回転数センサ１ａと、サーボピストン５のスト
ロークセンサ５ｄと、ブームレバーセンサ５２と、アー
ムレバーセンサ５３と、旋回レバーセンサ５４から信号
が入力される。

【００３０】更に、制御装置５０は前記第１方向切換弁
２５のパイロット管路２０ａから分岐する導管４０およ
びパイロット管路２０ｂから分岐する導管４１と接続し
ている。また、制御装置５０は前記第２方向切換弁２６
のパイロット管路２１ａから分岐する導管４２およびパ
イロット管路２１ｂから分岐する導管４３と接続してい
る。更に、制御装置５０は前記第３方向切換弁２７のパ
イロット管路２２ａから分岐する導管４４およびパイロ
ット管路２２ｂから分岐する導管４５と接続している。
また、制御装置５０は前記流量制御弁２８のパイロット
管路２３ａから分岐する導管４６と接続している。

【００３１】次に発電機単独駆動の場合の作動について
説明する。発電機スイッチ５１をオン動作すると制御装
置５０から電気回路４８を介して指令信号が電磁式パイ
ロット制御弁２３の操作部に入力され、この電磁式パイ
ロット制御弁２３は図に示す閉位置から開位置に切換わ
る。パイロット油圧源２４からのパイロット圧は管路２
３ａを通って流量制御弁２８の操作部２８ａに入力さ
れ、この流量制御弁２８は図に示す閉位置から開位置に
切換わる。この時エンジン１により駆動されるポンプ３
からの吐出流量は管路１０から流量制御弁２８を通って
管路２８ａから油圧モータ５７に流入し回転駆動する。
この油圧モータ５７から排出される流量は戻り管路２８
ｂからタンクへドレーンされる。この油圧モータ５７の
回転駆動により発電機が回転可能となりリフティングマ
グネット１１へ給電するようになっている。

【００３２】この発電機５８の駆動中の電圧を検出する
センサ５８ａからの電圧信号が所定の範囲（リフティン
グマグネットの磁力が正常に起こる電圧の範囲は約２１
０〜２３０Ｖ）以下の時は、発電機の電圧を所定の範囲
内まで上げるために流量制御弁２８の開口面積を増やす
ように制御装置５０からの指令信号を電磁式パイロット
弁２３に送信する。これにより、油圧源２４からのパイ
ロット圧は電磁式パイロット弁２３にて調整した高パイ
ロット圧により流量制御弁２８の開口面積を大きくす
る。このためポンプ３からの吐出流量が増加し油圧モー
タ５７の回転がアップし発電機５８の電圧が所定の範囲
になるようになっている。また、電圧信号が所定の範囲
以上の時は、発電機の電圧を所定の範囲内まで下げるた
めに流量制御弁２８の開口面積を減らすように制御装置
５０からの指令信号を電磁式パイロット弁２３に送信す
る。これにより、油圧源２４からのパイロット圧は電磁
式パイロット弁２３にて調整した低パイロット圧により
流量制御弁２８の開口面積を小さくする。このためポン
プ３からの吐出流量が減少し油圧モータ５７の回転がダ
ウンし発電機５８の電圧が所定の範囲になるようになっ
ている。

【００３３】次に、発電機と作業機（ブーム、アーム）
あるいは旋回を同時に駆動するの場合の作動について説
明する。この発電機５８が駆動中のポンプ３の吐出容量
を調整するサーボ弁５の操作部８Ｃに管路１０から分岐
する管路１０ａを通って管路１０ｂからポンプ３の吐出
圧力が加わり、操作部８ｄには流量制御弁２８内に発生
する負荷圧が管路３０からシャトル弁３１，管路３３，
シャトル弁３４，管路３６，シャトル弁３７を介して管
路３９から加わっている。この操作部８ｄには負荷圧と
バネ８ｅのバネ力が加わっており、操作部８ｃにはポン
プ吐出圧が加わっているので、サーボ制御弁８は負荷圧
の大小によってドレーン位置８ａまたは開位置８ｂに制
御される。図はポンプ吐出圧に対して負荷圧が大きい場
合を示しており、サーボ制御弁８はドレーン位置８ａと
なってサーボピストン５の室５ａの流量を管路１４から
タンクへドレーンしておりサーボピストン５は左へ移動
しポンプ３の吐出容量を増大するようになっている。負
荷圧が小さい場合は、前述とは逆に作動しポンプ３の吐
出容量を減少するようになっている。

【００３４】この発電機５８の油圧モータ５７とブーム
シリンダ６０またはアームシリンダ６２あるいは旋回モ
ータ５６のうちのいずれかと同時に駆動する場合は、ポ
ンプ３の吐出流量が発電機側油圧モータ５７へ必要流量
が流れないときがある。このときはポンプ３の吐出管路
１０で検出する吐出圧力Ｐ1 と流量制御弁の下流側の管
路２８ａで検出する圧力Ｐ2 との差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ
２）により、Ｑ＝ＣＳ√（ΔＰ）の関係から流量Ｑが不
足しているか制御装置５０で演算する。これは流量制御
弁２８を通過する流量は圧損分のみ考慮すれば差圧ΔＰ
により求められる。

【００３５】この差圧ΔＰにより発電機側のモータ２３
への流量が不足しているときは、ポンプ３の最大吐出容
量は越えたか前記サーボピストン５のストロークセンサ
５ｄからの信号により制御装置５０で演算するようにな
っている。また、エンジン１の回転数センサ１ａからの
信号により、エンジン回転数Ｎｃ，ポンプ容積ｑ（ｃｃ
／ｒｅｖ）からＮｃ×ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）でポンプ３の
吐出容量は制御装置５０で演算する。

【００３６】ブームレバーの操作量を検出するブームレ
バーセンサ５２と、アームレバーの操作量を検出するア
ームレバーセンサ５３と、旋回レバーの操作量を検出す
る旋回レバーセンサ５４からの信号に応じて電磁式パイ
ロット制御弁２０，２１，２２を制御するパイロット圧
を前記パイロット管路４０，４１，４２，４３，４４，
４５から検出するようになっており、これらのパイロッ
ト圧力の増減に対する第１，第２，第３方向切換弁２
５，２６，２７の開口面積との関数を有して制御装置５
０に記憶させてある。

【００３７】ここで、作業機シリンダ（ブームシリンダ
６０，アームシリンダ６２）と旋回モータ５６へ供給す
る合計流量ＱＡと発電機駆動用油圧モータ５７へ供給す
る流量ＱＣとの合計流量（ＱＡ＋ＱＣ）からポンプ３の
吐出流量を制御装置５０で演算する。また、エンジン回
転数Ｎｃ×ポンプ容積ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）−（ＱＡ＋Ｑ
Ｃ）を制御装置５０で演算する。

【００３８】次に、アクチュエータ（旋回モータ５６，
ブームシリンダ６０，アームシリンダ６２，発電機駆動
用油圧モータ５７を言う）へ供給するポンプ吐出流量と
電磁弁パイロット圧力との関係を図３により説明する。
図の横軸に示す電磁弁２０，２１，２２，２３のパイロ
ット圧力に応じて、前記第１，第２，第３方向切換弁２
５，２６，２７および流量制御弁２８の開口面積を調整
して縦軸に示すアクチュエータへ供給流量の増減を制御
している。図の実線に示すように電磁弁パイロット圧力
の上昇に対応してアクチュエータ供給流量が増加する。

【００３９】図に示す、アクチュエータの中で旋回モー
タ５６と、ブームシリンダ６０と、アームシリンダ６２
とが必要とする供給流量の合計をＱＡ，発電機駆動用油
圧モータ５７が必要とする供給流量をＱＣとした時に、
前記アクチュエータのうちのすくなくとも二つ以上を同
時駆動するとＱＡ＋ＱＣの合計流量Ｑａが必要となり、
この時の電磁弁パイロット圧力はＰａとなっている。と
ころが、これらのアクチュエータが必要とする供給流量
が多くなりＱＡ＋ＱＣの合計流量Ｑａがポンプ３の最大
吐出流量ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）を越える場合は、旋回モー
タ５６と、ブームシリンダ６０と、アームシリンダ６２
とが必要とする供給流量の合計をＱＡを減ずるために第
１，第２，第３方向切換弁２５，２６，２７の開口面積
を減らすよう制御装置５０から電磁弁２０，２１，２２
へパイロット圧力を下げるよう指令信号が送られる。こ
のようになっており図に示す電磁弁パイロット圧力はＰ
ａからＰｂに低圧となり前記アクチュエータ（旋回モー
タ５６，ブームシリンダ６０，アームシリンダ６２）の
供給流量はＱａからＱｂに減じるように制御される。こ
のため発電機駆動用油圧モータ５７への供給流量ＱＣは
確保される。すなわちアクチュエータを同時駆動する時
は発電機駆動用油圧モータ５７への供給する流量ＱＣを
優先して安定した発電機の駆動を行うものである。後述
する制御動作フローチャートで詳しく説明する。

【００４０】このように構成した油圧ショベルの発電機
駆動装置によれば、発電機を一定に駆動させるために、
発電機駆動用油圧モータ５７，作業機シリンダ（ブーム
シリンダ６０，アームシリンダ６２），旋回モータ５６
とを同時に駆動する時のポンプ３の吐出流量制御は以下
のようになっている。上記の流量制御弁２８の上流側圧
力（ポンプ吐出圧力）Ｐ１と下流側圧力（油圧モータ供
給圧力）Ｐ２との差圧ΔＰ，エンジン回転数Ｎｃ，ポン
プ容積ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ），第１，第２，第３方向切換
弁２５，２６，２７のパイロット圧力Ｐａ，ポンプ斜板
角（サーボピストンのストロークで検出）θを制御装置
５０に入力し、これらの信号からポンプ吐出量が不足し
ている時は、制御装置５０からポンプ３の斜板角を減少
するように前記比例電磁弁９に指令信号を送る。この比
例電磁弁９を開位置９ｂに切換えて、油圧ポンプ４から
の制御圧を管路１３から管路１３ａを介して前記サーボ
制御弁８の操作部８ｃに加える。この時サーボ制御弁８
の操作部８ｃにはポンプ３の吐出圧力も管路１０から分
岐する管路１０ａ，１０ｂを介して加わっているので、
サーボ制御弁８の操作部８ｄに加わる負荷圧とバネ力に
抗してサーボ制御弁８は左へ移動し開位置８ｂとなる。
このためポンプ３の吐出流量が管路１０から分岐する管
路１０ａ，１０ｃを介してサーボ制御弁８の下流側管路
１４からサーボピストン５の室５ａに流入し、ピストン
５ｂが右へ移動するのでポンプ３の吐出容量を増大する
ようになっている。

【００４１】また、前記の信号からポンプ吐出量が多い
時は、制御装置５０からポンプ３の斜板角を減じるよう
に前記比例電磁弁９に指令信号を送る。この信号量に比
例してこの比例電磁弁９を開位置９ｂからドレーン位置
９ａに切換えるようになつている。この時サーボ制御弁
８の操作部８ｃに加わっていた油圧ポンプ４からの制御
圧が低下し、サーボ制御弁８は右へ移動しドレーン位置
８ａとなる。このためサーボピストン５の室５ａから流
量が管路１４を通って管路１４ａ，１４ｂからタンクへ
ドレーンされる。これによりサーボピストン５は左へ移
動しポンプ３の吐出容量を増大するようになっている。

【００４２】次に、発電機駆動装置の制御動作について
図３，図４に示すフローチャートにより説明する。先ず
第１の発電機駆動装置の制御動作は図３に示すようにス
テップ１において発電機の電圧データを読み込む。ステ
ツプ２において発電機の電圧は所定範囲内か判定してお
り、電圧が所定範囲内のときはステップ１に戻る。この
場合の電圧が所定の範囲（リフティングマグネットの磁
力が正常に起こる電圧の範囲は約２１０〜２３０Ｖ）か
ら外れたときはステップ３において発電機の電圧は所定
範囲内より高いか判定しており、電圧が所定範囲内より
低いときはステップ４において発電機の電圧を所定の範
囲内まで上げるために流量制御弁２８の開口面積を増や
すように電磁弁２３へ指示する。電圧が所定範囲内より
高いときはステップ５において発電機の電圧を所定の範
囲内まで下げるために流量制御弁２８の開口面積を減ら
すように電磁弁２３へ指示を行う。

【００４３】第２の発電機駆動装置の制御動作は図４に
示すようにステップ１においてポンプ３の吐出圧力Ｐ１
と流量制御弁２８の下流側圧力Ｐ２を測定し、Ｐ１−Ｐ
２の差圧ΔＰを演算する。ステップ２において差圧ΔＰ
は目標の範囲内か判定しており、差圧ΔＰが目標の範囲
内のときはステップ１に戻る。差圧ΔＰが目標の範囲内
から外れているときはステップ３においてポンプ３の最
大吐出量は越えたか判定しており、この最大吐出量はサ
ーボピストン５のストロークセンサ５ｄで測定し、吐出
量は演算するようになっている。この最大吐出量は越え
た時は、ステップ４において第１方向切換弁２５の操作
部２５ａ，２５ｂに加わるパイロット圧力と、第２方向
切換弁２６の操作部２６ａ，２６ｂに加わるパイロット
圧力と、第３方向切換弁２７の操作部２７ａ，２７ｂに
加わるパイロット圧力とを測定する。

【００４４】ステップ５において、各方向切換弁２５，
２６，２７のパイロット圧力からブームレバーセンサ
と、アームレバーセンサと、旋回レバーセンサからの信
号からの各レバーの操作量に対するアクチュエータ（ブ
ームシリンダ６０，アームシリンダ６２，旋回モータ５
６を言う）への供給流量ＱＡを求める。ステップ６にお
いて、発電機駆動用油圧モータ５７への供給流量ＱＣを
求める。ステップ７において、エンジン回転数Ｎｃ×ポ
ンプ容積ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）を求める。ステップ８にお
いて、Ｎｃ×ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）−（ＱＡ＋ＱＣ）を求
める。ステップ９において、ポンプ３の吐出量（ＱＡ＋
ＱＣ）が多いか判定しており、Ｎｃ×ｑ（ｃｃ／ｒｅ
ｖ）−（ＱＡ＋ＱＣ）からポンプ３の吐出量（ＱＡ＋Ｑ
Ｃ）多いか、または少ないか演算している。このポンプ
３の吐出量（ＱＡ＋ＱＣ）が多い時はステップ１０にお
いて、ポンプ吐出量の容積ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）を下げる
ために比例電磁弁９へ指令する。この指令により前述の
ようにポンプ吐出量を減ずるように制御される。

【００４５】ステップ９において、ポンプ吐出量の容積
ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）がアクチュエータが必要とする供給
流量（ＱＡ＋ＱＣ）より少ない時はステップ１１におい
て、アクチュエータ（作業機のブームシリンダ、アーム
シリンダ、旋回モータ）への供給流量ＱＡを減らすため
に前記第１，第２，第３方向切換弁２５，２６，２７の
開口面積を減らすよう電磁弁２０，２１，２２へ指令す
る。また、ポンプ吐出量の容積ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）とア
クチュエータが必要とする供給流量（ＱＡ＋ＱＣ）が等
しい場合はステップ４に戻る。この場合、アクチュエー
タを同時に操作し、かつ、ポンプの吐出量が不足してい
る時は同時操作したアクチュエータ（作業機のブームシ
リンダ、アームシリンダ、旋回モータ）を均等に減じる
と良い。更にはブームシリンダとアームシリンダの同時
操作の時にいずれかを優先して吐出量を供給するように
して同時操作のマッチングを良くすることも可能であ
る。ステップ３において、ポンプ３の最大吐出量が越え
ていない時はステップ１２において、ポンプ吐出量の容
積ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）を上げるために比例電磁弁９へ指
令する。この指令により前述のようにポンプ吐出量を増
大するように制御される。

【００４６】前述のように発電機駆動装置は、単独駆動
する場合と作業機（ブーム５９，アーム６１）および旋
回モータ５６との同時操作する場合について一実施例で
説明したが、これ以外に例えば、発電機を単独駆動する
時は流量制御弁の上流側の圧力（ポンプ吐出圧力）と下
流側の圧力との差圧のみで、発電機駆動用油圧モータへ
供給する必要流量を演算し、発電機駆動用油圧モータへ
のポンプ吐出量を制御することは可能である。

【００４７】

【発明の効果】上記の構成によれば、発電機と、油圧シ
ョベルの作業機シリンダ、旋回モータとを駆動する可変
容量油圧ポンプを共用とし、発電機のみ駆動してリフテ
ィングマグネットを使用する時は発電機を駆動する油圧
モータへの流量を充分確保ができるので発電機を一定回
転で駆動することが可能となり、リフティングマグネッ
トの作業性が向上すると共に、可変容量油圧ポンプを共
用としたのでコストが安価である。

【００４８】更に、この発電機の出力（電圧、回転パル
ス数等）に応じて流量制御弁の開口量を制御して油圧モ
ータへの流量を調整し発電機を一定回転に駆動すること
ができる。

【００４９】また、油圧ショベルの作業機（ブームシリ
ンダ、アームシリンダ）および旋回モータと、発電機を
同時に駆動するときも発電機の出力（電圧、回転パルス
数等）あるいは流量制御弁の前後の差圧を検出して、発
電機を一定回転に駆動するために可変容量油圧ポンプの
吐出流量を制御するようにして発電機駆動用油圧モータ
側への流量を確保し安定した発電機の駆動が可能とな
る。

【００５０】更に、油圧ショベルの作業機シリンダおよ
び旋回モータと、発電機を同時に駆動するときも発電機
を駆動するモータへの流量を制御する流量制御弁の下流
側圧力と可変容量油圧ポンプの吐出圧力との差圧を検出
して、この差圧信号に応じて発電機を一定回転で駆動す
るように可変容量油圧ポンプの吐出流量を増減する制御
を行い発電機側油圧モータを安定した駆動が可能とな
る。

【００５１】また、油圧ショベルの作業機シリンダおよ
び旋回モータと、発電機を同時に駆動するときも発電機
を駆動するモータへの流量を制御する流量制御弁の下流
側圧力と可変容量油圧ポンプの吐出圧力との差圧を検出
して、この差圧信号に応じて発電機の回転を優先するよ
うに可変容量油圧ポンプの吐出流量を作業機シリンダお
よび旋回モータへの流入を制限するためにこれらの方向
切換弁の開口面積を減らすように制御したので発電機駆
動用油圧モータ側への流量を確保し安定した発電機の駆
動が可能となる。

【００５２】そして、リフティングマグネットの磁力が
大きいものに変更しても可変容量油圧ポンプにより発電
機駆動油圧モータへの流量も充分確保できるので発電機
を一定回転で駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧ショベルの側面図である。

【図２】本発明の油圧シヨベル発電機駆動装置説明図で
ある。

【図３】本発明のアクチュエータ供給流量と電磁弁パイ
ロット圧力との関係を示す図でる。

【図４】本発明の第１発電機駆動装置の制御動作フロー
チャート図である。

【図５】本発明の第２発電機駆動装置の制御動作フロー
チャート図である。

【図６】従来の発電機駆動装置の１例を示す説明図であ
る。

【図７】従来の発電機駆動装置の他の例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

３…可変容量油圧ポンプ、５７…油圧モータ、５…サー
ボピストン、７…電磁式制御弁、８…サーボ弁、９…比
例電磁弁、２８…流量制御弁、５０…制御装置、５８…
発電機、５８ａ…電圧検出センサ、６３…リフティング
マグネット。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部旋回体(51)に発電機(58)を配設し、
   この発電機(58)を駆動する油圧モータ(57)と、この発電
   機(58)から給電されるリフティングマグネット(63)を備
   えた油圧ショベルの発電機駆動装置において、この発電
   機(58)を駆動する油圧モータ(57)へ圧油を供給する可変
   容量油圧ポンプ(3) と、この可変容量油圧ポンプ(3) の
   吐出容量を制御するレギュレータ(16)と、前記可変容量
   油圧ポンプ(3) から油圧モータ(57)への圧油を制御する
   流量制御弁(28)と、前記発電機(58)の出力検出手段(58
   a) とを備え、この出力検出手段(58a) からの信号に応
   じて前記流量制御弁(28)の開口量を調整することにより
   発電機(58)を一定回転で駆動させることを特徴とする油
   圧ショベルの発電機駆動装置。
2. 【請求項２】 上部旋回体(51)に発電機(58)を配設し、
   この発電機(58)を駆動する油圧モータ(57)と、この発電
   機(58)から給電されるリフティングマグネット(63)を備
   えた油圧ショベルの発電機駆動装置において、この発電
   機(58)を駆動する油圧モータ(57)へ圧油を供給する可変
   容量油圧ポンプ(3) と、この可変容量油圧ポンプ(3) の
   吐出容量を制御するレギュレータ(16)と、前記発電機(5
   8)の出力検出手段(58a) と、この出力検出手段(58a) か
   らの信号に応じて前記可変容量油圧ポンプ(3) の斜板角
   を増減する制御信号をレギュレータ(16)へ出力する制御
   装置(50)とを備え、前記発電機(58)の出力信号に応じて
   発電機(58)を一定回転で駆動させることを特徴とする油
   圧ショベルの発電機駆動装置。
3. 【請求項３】 前記出力検出手段(58a) は、発電機(58)
   の電圧を検出する手段あるいは発電機(58)または油圧モ
   ータ(57)の回転パルス数を検出する手段であることを特
   徴とする請求項１または２に記載の油圧ショベルの発電
   機駆動装置。
4. 【請求項４】 上部旋回体(51)に発電機(58)を配設し、
   この発電機(58)を駆動する油圧モータ(57)と、この発電
   機(58)から給電されるリフティングマグネット(63)を備
   えた油圧ショベルの発電機駆動装置において、可変容量
   油圧ポンプ(3) 吐出容量を制御するレギュレータ(16)
   と、このレギュレータ(16)へ油圧信号を出力する比例電
   磁弁(9) とを有し、前記発電機(58)を駆動する油圧モー
   タ(57)と、可変容量油圧ポンプ(3) の吐出流量を流量制
   御弁(28)を介して油圧モータ(57)へ流入させると共に、
   この可変容量油圧ポンプ(3) の吐出圧力と流量制御弁(2
   8)の下流側の圧力との差圧信号に応じて前記可変容量油
   圧ポンプ(3) の斜板角を増減する制御信号をレギュレー
   タ(16)へ出力する制御装置(50 とを備え、前記差圧信号
   に応じて発電機(58)を一定回転で駆動させることを特徴
   とする油圧ショベルの発電機駆動装置。
5. 【請求項５】 前記可変容量油圧ポンプ(3) の吐出流量
   を旋回モータ(56)と、ブームシリンダ(60)と、アームシ
   リンダ(62)へ供給するそれぞれの方向切換弁(25,26,27)
   を設け、これらの方向切換弁(25,26,27)開口面積を制御
   するパイロット圧力を増減する制御信号を電磁弁(20,2
   1,22)に出力する制御装置(50)を備え、前記発電機(58)
   と旋回モータ(56)，ブームシリンダ(60)，アームシリン
   ダ(62)のうちのいずれかと同時駆動するときは、可変容
   量油圧ポンプ(3) の吐出流量を発電機(58)の油圧モータ
   (57)へ優先して供給して発電機(58)を一定回転で駆動す
   るために、前記旋回モータ(56)、ブームシリンダ(60)、
   アームシリンダ(62)のうちのいずれかの方向切換弁(25,
   26,27)の開口面積を小さくするように前記電磁弁(20,2
   1,22)を制御する指令信号を出力する制御装置(50)を備
   えたことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか
   に記載の油圧ショベルの発電機駆動装置。