JPH09151906A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メータインとメータアウトの流量および圧力
制御を、三方制御弁により行う油圧制御装置において、
油圧アクチュエータが駆動状態からの停止状態に移行す
るときの揺れ戻りを防止し、油圧アクチュエータを旋回
状態から旋回停止状態にスムーズに移行させ得るものを
提供する。 【解決手段】 油圧アクチュエータＡの駆動状態からの
停止を検出するため、負荷の旋回速度を検出する回転計
４４、またはメータイン側の演算流量を同定する手段を
設け、油圧アクチュエータＡの停止後、一定時間経過す
るか、または圧力センサ３２で検出されるメータアウト
側の負荷圧が所定値以下となるまで、メータアウト側の
三方制御弁１２をリリーフ用の弁ポジションｃ′に切り
換える手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーショベルの
上部車体等、慣性の大きな負荷を駆動させる油圧アクチ
ュエータのメータインおよびメータアウトの圧力または
流量制御を、三方制御弁により行う油圧制御装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧アクチュエータ側に接続するＣポー
トに対して、タンクＴ側に接続するＴポートとポンプＰ
側に接続するＰポートとを、三方向流量圧力三方制御弁
により選択的に切換接続し、メータインおよびメータア
ウトの圧力または流量制御を行う油圧制御装置として
は、図１１に示すようなものがある。

【０００３】これに図示されるとおり、この油圧制御装
置においては、ポンプＰから油圧アクチュエータＡへの
作動油の供給回路１０１と、作動油の戻り回路１０２に
は、それぞれ、第１の三方制御弁１１１と第２の三方制
御弁１１２とが介装される。

【０００４】ここで、第１、第２の三方制御弁１１１と
１１２は同一に構成されているもので、これらは、スプ
ール１１５の摺動位置により弁ポジションａ、ｂ、ｃ、
ｄを取り得るようになっている。

【０００５】これらの弁ポジションについて具体的に説
明すると、まず、弁ポジションａは電源オフ時に選択さ
れるポジションであり、Ｃポート１０３、Ｔポート１０
４、Ｐポート１０５すべてがブロック状態となる。

【０００６】また、弁ポジションｂはメータアウト側で
選択されるポジションであり、Ｐポート１０５をブロッ
クしつつ、Ｃポート１０３をＴポート１０４に連通し、
圧力制御を行い得るようになっている。

【０００７】また、弁ポジションｃは油圧アクチュエー
タＡの中立状態における弁ポジションであり、電源オフ
ではないものの油圧アクチュエータＡを一時的に停止さ
せるようなときに用いられる。ここでは、Ｐポート１０
５はブロックされると同時に、Ｃポート１０３とＴポー
ト１０４の間にチェック弁１６が介装され、Ｃポート１
０３からＴポート１０４への作動油の逆流が防止され
る。この結果、負荷圧は保持され、油圧アクチュエータ
Ａは停止状態が保たれる。

【０００８】さらに、弁ポジションｄはメータイン側で
選択される弁ポジションであり、作動油はＰポート１０
５からＣポート１０３へとチェック弁１６を押し開いて
流入するとともに、作動油の一部はオリフィスを介して
ブリード流量としてタンクＴへ逃がされ、メータイン側
でも流量制御のみならず、圧力制御をも可能としてい
る。

【０００９】一方、スプール１１５は、小受圧面積室１
１２に導入されるポンプ吐出圧と、大受圧面積室１１３
にパイロットバルブ１２０により選択的に導入される調
整圧と、スプリング１２５の作用力とのバランスに応じ
て、左右に変位するようになっている。さらに、コント
ローラ１４２が駆動回路１４１を介してパイロットバル
ブ１２０を駆動しスプール１１５の位置を決定すること
により、油圧アクチュエータＡの作動状態に合わせて三
方制御弁１１１、１１２の適切な弁ポジションを選択
し、Ｃポート１０３を、Ｐポート１０５およびＴポート
１０４に選択的に接続する。

【００１０】このコントローラ１４２による圧力または
流量制御は、操作器１４３からコントローラ１４２に入
力される圧力指令値が実際のＣポート１０３の圧力と一
致するように、または流量指令値が、Ｃポート１０３の
負荷圧、ポンプＰの吐出圧およびスプール１１５の摺動
位置によるＣポート１０３とＰポート１０５間の連通開
口面積より同定されるＣポート１０３の演算流量と一致
するように、フィードバック制御される。

【００１１】なお、ポンプＰの吐出圧は第１の圧力セン
サ１３１により、アクチュエータＡの負荷圧力は第２の
圧力センサ１３２により、スプール１１５の摺動位置は
ストロークセンサ１３３により、それぞれ検出できるよ
うになっている。

【００１２】このような構成により、この油圧制御装置
は以下のように作用する。

【００１３】まず、電源オフの状態では、三方制御弁１
１１および１１２は、ともに弁ポジションａをとるよう
に制御されている。ここで、図１２に示すように操作器
１４３を中立位置から操作し油圧アクチュエータＡを駆
動させると、図中破線で示されるメータイン側の圧力は
上昇し、油圧アクチュエータＡの負荷である慣性体の旋
回速度は加速される。やがて、油圧アクチュエータＡが
定常運転を始め、慣性体が定常速度となると、メータイ
ン側の圧力は加速中よりも下がった所で安定する。

【００１４】この間、コントローラ１４２からの指令に
より、メータイン側の三方制御弁１１１は弁ポジション
ｄを、メータアウト側の三方制御弁１１２は弁ポジショ
ンｂをそれぞれ選択しており、メータイン側またはメー
タアウト側の圧力または演算流量が三方制御弁１１１ま
たは１１２の弁開度を用いてフィードバック制御され
る。

【００１５】さて、油圧アクチュエータＡの定常旋回状
態から操作器１４３を中立位置に操作し、油圧アクチュ
エータＡを一時停止させるときには、三方制御弁１１１
および１１２はともに弁ポジションｃをとるように制御
される。これにより、Ｃポート１０３からＴポート１０
４への作動油の流れに対してはチェック弁１１６が機能
し、作動油の流れが阻止される。

【００１６】この場合、特に油圧アクチュエータＡによ
り駆動される負荷（慣性体）の慣性が大きなものである
ならば、このメータイン側とメータアウト側双方のＣポ
ート１０３のブロック後にも慣性体の慣性は残り、その
慣性によりメータアウト側の作動油に圧力がかかること
となる。

【００１７】したがって、Ｔポート１０４への逃げ場を
失ったメータアウト側の圧力は、図１１に実線で示すよ
うに瞬間的に上昇するが、このメータアウト側の高圧は
リリーフ弁１２２を押し開いてメータイン側に逃がさ
れ、作動油は戻り回路１０２側から供給回路１０１側に
還流し、油圧アクチュエータＡを旋回させつつ流れ、こ
れに伴う抵抗により油圧アクチュエータＡは減速して行
く。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように油圧アクチ
ュエータＡが減速され、メータイン側とメータアウト側
の圧力差がリリーフ弁１２２のリリーフ圧を下回ると、
リリーフ弁１２２は閉鎖され、油圧アクチュエータＡの
旋回速度はゼロとなる。

【００１９】ところで、この場合でも、メータアウト側
には負荷の慣性に基づくリリーフ圧以下の圧力が残留し
ており、この圧力は油圧アクチュエータＡを反転方向に
押し返すように働く。このため、油圧アクチュエータＡ
は反転方向に中立位置を超えて動き、今度はメータイン
側の作動油に圧力を与え、この圧力で再びメータアウト
側に押し返される結果、中立位置付近で揺れ戻りを起こ
すこととなる。この様子は、図１２において反転状態の
領域として示した。

【００２０】結局、この揺れ戻りにおけるエネルギー損
失で油圧アクチュエータＡは停止するものの、熟練作業
者によらなければ、このような反転動作により油圧アク
チュエータＡの滑らかな停止は阻害され、油圧制御装置
の作業性が低下してしまうという問題点があった。

【００２１】本発明は、このような問題点に着目し、メ
ータインとメータアウトの流量および圧力制御を、三方
制御弁により行う油圧制御装置において、油圧アクチュ
エータが駆動状態から停止状態に移行するときの揺れ戻
りを防止し、油圧アクチュエータを旋回状態から旋回停
止状態にスムーズに移行させ得るものを提供することを
目的をする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、油圧アク
チュエータに対する作動油の供給回路側と戻り回路側と
に介装され油圧アクチュエータ側に接続するＣポートに
対してポンプ側に接続するＰポートとタンク側に接続す
るＴポートとを選択的に切り換え接続する三方制御弁
と、前記供給回路側と戻り回路側の圧力の上限値を規制
するリリーフ弁と、三方制御弁の弁ポジションの切り換
えを指令する手段とを備え、油圧アクチュエータの旋回
時には、メータイン側の三方制御弁をＣポートとＰポー
トとを連通する弁ポジションに切り換えるとともに、メ
ータアウト側の三方制御弁をＣポートとＴポートとを連
通する弁ポジションに切り換え、また油圧アクチュエー
タの停止時には、メータイン側とメータアウト側の両方
の三方制御弁を共にＣポートをＰポートおよびＴポート
のいずれとも遮断する弁ポジションに切り換える油圧制
御装置において、三方制御弁にＣポートとＰポートとを
遮断した状態でＣポートをオリフィスを介してＴポート
に連通するように形成したリリーフ用の弁ポジション
と、前記切り換え指令手段に入力される油圧アクチュエ
ータの停止信号を検出する手段と、油圧アクチュエータ
の負荷の旋回速度を検出する手段と、前記停止信号の出
力時に油圧アクチュエータの負荷の旋回速度がゼロに変
化してから一定時間メータアウト側の三方制御弁の弁ポ
ジションを前記リリーフ用の弁ポジションに切り換える
手段とを備えた。

【００２３】第２の発明は、油圧アクチュエータに対す
る作動油の供給回路側と戻り回路側とに介装され油圧ア
クチュエータ側に接続するＣポートに対してポンプ側に
接続するＰポートとタンク側に接続するＴポートとを選
択的に切り換え接続する三方制御弁と、前記供給回路側
と戻り回路側の圧力の上限値を規制するリリーフ弁と、
三方制御弁の弁ポジションの切り換えを指令する手段と
を備え、油圧アクチュエータの旋回時には、メータイン
側の三方制御弁をＣポートとＰポートとを連通する弁ポ
ジションに切り換えるとともに、メータアウト側の三方
制御弁をＣポートとＴポートとを連通する弁ポジション
に切り換え、また油圧アクチュエータの停止時には、メ
ータイン側とメータアウト側の両方の三方制御弁を共に
ＣポートをＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断す
る弁ポジションに切り換える油圧制御装置において、三
方制御弁にＣポートとＰポートとを遮断した状態でＣポ
ートをオリフィスを介してＴポートに連通するように形
成したリリーフ用の弁ポジションと、前記切り換え指令
手段に入力される油圧アクチュエータの停止信号を検出
する手段と、油圧アクチュエータの負荷の旋回速度を検
出する手段と、油圧アクチュエータの負荷圧を検出する
手段と、前記停止信号の出力時に油圧アクチュエータの
負荷の旋回速度がゼロに変化してからメータアウト側の
負荷圧が所定値以下となるまでの間メータアウト側の三
方制御弁の弁ポジションを前記リリーフ用の弁ポジショ
ンに切り換える手段とを備えた。

【００２４】第３の発明は、油圧アクチュエータに対す
る作動油の供給回路側と戻り回路側とに介装され油圧ア
クチュエータ側に接続するＣポートに対してポンプ側に
接続するＰポートとタンク側に接続するＴポートとを選
択的に切り換え接続する三方制御弁と 前記供給回路側
と戻り回路側の圧力の上限値を規制するリリーフ弁と、
三方制御弁の弁ポジションの切り換えを指令する手段と
を備え、油圧アクチュエータの旋回時には、メータイン
側の三方制御弁をＣポートとＰポートとを連通する弁ポ
ジションに切り換えるとともに、メータアウト側の三方
制御弁をＣポートとＴポートとを連通する弁ポジション
に切り換え、また油圧アクチュエータの停止時には、メ
ータイン側とメータアウト側の両方の三方制御弁を共に
ＣポートをＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断す
る弁ポジションに切り換える油圧制御装置において、三
方制御弁にＣポートとＰポートとを遮断した状態でＣポ
ートをオリフィスを介してＴポートに連通するように形
成したリリーフ用の弁ポジションと、ポンプ吐出圧を検
出する手段と、油圧アクチュエータの負荷圧を検出する
手段と、三方制御弁の弁開度を検出する手段と、これら
の検出手段の出力から三方制御弁のＣポートを流れる作
動油の演算流量または負荷圧を算出しこれが流量指令値
または圧力指令値に一致するように三方制御弁の弁開度
を制御する手段と、油圧アクチュエータの停止信号を検
出する手段と、この停止信号の出力時に、メータアウト
側の三方制御弁をＣポートをＰポートおよびＴポートの
いずれとも遮断する弁ポジションに切り換えるととも
に、メータイン側の三方制御弁ＣポートがＰポートとＴ
ポートに同時に連通する弁ポジションにし、かつ目標負
荷圧を所定の低圧にに保ち、その後にメータアウト側の
Ｃポートを流れる作動油の前記演算流量がゼロに変化し
てから一定時間、メータアウト側の三方制御弁の弁ポジ
ションを前記リリーフ用の弁ポジションに切り換える手
段とを備えた。

【００２５】第４の発明は、油圧アクチュエータに対す
る作動油の供給回路側と戻り回路側とに介装され油圧ア
クチュエータ側に接続するＣポートに対してポンプ側に
接続するＰポートとタンク側に接続するＴポートとを選
択的に切り換え接続する三方制御弁と 前記供給回路側
と戻り回路側の圧力の上限値を規制するリリーフ弁と、
三方制御弁の弁ポジションの切り換えを指令する手段と
を備え、油圧アクチュエータの旋回時には、メータイン
側の三方制御弁をＣポートとＰポートとを連通する弁ポ
ジションに切り換えるとともに、メータアウト側の三方
制御弁をＣポートとＴポートとを連通する弁ポジション
に切り換え、また油圧アクチュエータの停止時には、メ
ータイン側とメータアウト側の両方の三方制御弁を共に
ＣポートをＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断す
る弁ポジションに切り換える油圧制御装置において、三
方制御弁にＣポートとＰポートとを遮断した状態でＣポ
ートをオリフィスを介してＴポートに連通するように形
成したリリーフ用の弁ポジションと、ポンプ吐出圧を検
出する手段と、油圧アクチュエータの負荷圧を検出する
手段と、三方制御弁の弁開度を検出する手段と、これら
の検出手段の出力から三方制御弁のＣポートを流れる作
動油の演算流量または負荷圧を算出しこれが流量指令値
または圧力指令値に一致するように三方制御弁の弁開度
を制御する手段と、油圧アクチュエータの停止信号を検
出する手段と、この停止信号の出力時に、メータアウト
側の三方制御弁をＣポートをＰポートおよびＴポートの
いずれとも遮断する弁ポジションに切り換えるととも
に、メータイン側の三方制御弁ＣポートがＰポートとＴ
ポートに同時に連通する弁ポジションにし、かつ目標負
荷圧を所定の低圧に保ち、その後にメータアウト側のＣ
ポートを流れる作動油の前記演算流量がゼロに変化して
からメータアウト側の負荷圧が所定値以下となるまでの
間、メータアウト側の三方制御弁の弁ポジションを前記
リリーフ用の弁ポジションに切り換える手段とを備え
た。

【００２６】

【作用】第１の発明では、油圧アクチュエータの一時停
止時に、負荷の旋回速度がゼロになってから一定の時
間、メータアウト側の三方制御弁にリリーフ用の弁ポジ
ションを採らせることにより、メータアウト側に残留し
た圧力が一定時間タンクに逃がされるので、油圧アクチ
ュエータは揺れ戻りの状態に入ることなく、スムーズか
つ速やかに停止する。

【００２７】第２の発明では、油圧アクチュエータの一
時停止時に、負荷の旋回速度がゼロになってから、メー
タアウト側に残留した圧力がタンクに逃がされてメータ
アウト側の負荷圧が所定値以下となるまで、メータアウ
ト側の三方制御弁にリリーフ用の弁ポジションを採らせ
るので、メータアウト側の残留圧力の消滅が正確に把握
され、油圧アクチュエータの揺れ戻りが確実に防止でき
る。

【００２８】第３の発明では、油圧アクチュエータの負
荷の旋回速度をメータイン側の流量で制御し、メータイ
ン側の演算流量がゼロとなった時点から一定時間、メー
タアウト側の三方制御弁をリリーフ用の弁ポジションに
固定する。

【００２９】第４の発明では、油圧アクチュエータの負
荷の旋回速度をメータイン側の流量で制御し、メータイ
ン側のＣポート３の演算流量がゼロとなった時点からメ
ータアウト側の負荷圧が所定値となるまでの間、メータ
アウト側の三方制御弁をリリーフ用の弁ポジションに固
定する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００３１】図１には、本発明の実施の形態である油圧
回路構成を示す。

【００３２】図示されるとおり、油圧アクチュエータＡ
はポンプＰの作動油の供給を受けて作動し、この油圧ア
クチュエータＡへの作動油の供給回路１と、作動油の戻
り回路２には、それぞれ、第１の三方制御弁１１と第２
の三方制御弁１２とが介装される。ここで、第１、第２
の三方制御弁１１と１２は同一に構成されたものであ
る。なお、ここでは便宜上、供給回路１をメータイン側
とし、戻り回路２をメータアウト側としたが、油圧アク
チュエータＡの旋回方向を反転させ、供給回路１をメー
タアウト側とし、戻り回路２をメータイン側とすること
も当然可能である。

【００３３】三方制御弁１１、１２は、スプール１５の
摺動位置により選択される弁ポジションａ、ｂ、ｃ、
ｃ′、ｄを備え、このスプール１５がパイロットバルブ
２０により駆動されて、油圧アクチュエータＡの運転状
態に応じた弁ポジションが選択される結果、油圧アクチ
ュエータＡに接続するＣポート３に対する、タンクＴに
接続するＴポート４またはポンプＰに接続するＰポート
５の連通を制御し得るようになっている。ここで、この
三方制御弁１１、１２は、従来例の三方制御弁１１１、
１１２と弁ポジションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいては同様の
構成を有するとともに、新たに弁ポジションｃ′を設け
た構造のものである。

【００３４】すなわち、弁ポジションａは電源オフ時の
弁ポジションであり、この弁ポジションでは、Ｃポート
３、Ｔポート４、Ｐポート５はすべてブロックされる。
したがって、三方制御弁１１、１２を通じての作動油の
流れは生じず、Ｃポート３の負荷圧は保持され続ける。

【００３５】弁ポジションｂは、油圧アクチュエータＡ
の駆動時に、メータアウト側にある三方制御弁の弁ポジ
ションである。この弁ポジションでは、後述の弁ポジシ
ョンｃおよびｄでは機能するチェック弁１６は開放状態
にあり、作動油のＣポート３からＴポート４への流れは
阻止されることはない。さらに、この弁ポジションｂで
は、スプール１５の摺動位置によりＣポート３からＴポ
ート４への連通開口面積が調節され、Ｃポート３の圧力
を制御し得るようになっている。

【００３６】弁ポジションｃは、油圧アクチュエータＡ
の一時停止時等に選択されるポジションである。このポ
ジションにおいては、Ｐポート５が完全にブロックされ
るとともに、Ｃポート３からＴポート４への作動油の流
れには、Ｃポート３からＴポート４への逆流を阻止する
チェック弁１６が機能するようになっている。したがっ
て、Ｃポート３が高圧となっても、Ｔポート４への作動
油の流れは阻止され、Ｃポート３の負荷圧は保持され続
ける。

【００３７】さらに、本発明では特に三方制御弁１１、
１２には弁ポジションｃ′が設けられ、油圧アクチュエ
ータＡの駆動停止時にメータアウト側の三方制御弁が、
弁ポジションｃからこの弁ポジションｃ′に一時的に切
り換えられることにより、メータアウト側の戻り回路２
で余剰となった圧力を逃がし得るようになっている。こ
の弁ポジションｃ′は、弁ポジションｃにおいてＣポー
ト３とＴポート４の間に介装されたチェック弁１６を押
し広げて開放状態としたものである。したがって、この
弁ポジションでは、Ｐポート５は完全にブロックされる
とともに、高圧のＣポート３の作動油はオリフィス１７
を介してＴポート４へ逃がされるようになっている。

【００３８】弁ポジションｄは、油圧アクチュエータＡ
駆動時のメータイン側の三方制御弁の弁ポジションであ
る。この弁ポジションでは、Ｐポート５からの作動油が
チェック弁１６を押し広げてＴポート４へと流れ込み得
るようになっているとともに、Ｔポート４に対してもオ
リフィス１７を介してブリード流量が生じるようになっ
ており、メータイン側において、流量制御だけでなく圧
力制御も行い得るようになっている。

【００３９】さて、各ポートを選択的に連通する三方制
御弁１１、１２は以上のように構成されるが、この三方
制御弁１１、１２を用いての油圧アクチュエータＡの油
圧制御は、従来例と同様になされる。

【００４０】すなわち、Ｐポート５にはポンプＰの吐出
圧を検出するための第１の圧力センサ３１が設けられ
る。また、油圧アクチュエータＡの負荷圧を検出するた
めの第２の圧力センサ３２が設けられ、前述の弁ポジシ
ョンａ、ｂ、ｃ′においてはＣポート３の圧力を、ま
た、弁ポジションｄにおいても、チェック弁１６のよる
ロードチェック手前のＣポート３の負荷圧が検出できる
ようになっている。さらに、三方制御弁１１、１２の弁
ポジションを決定するスプール１５の摺動位置は、スト
ロークセンサ３３により検出される。

【００４１】これらのセンサ３１、３２からの検出信号
に基づいて、コントローラ４２は、コントローラ４２内
で同定されるＣポート３の演算流量または負荷圧が、操
作器４３からコントローラ４２へと入力された流量指令
値または圧力指令値と一致するように、制御補償量を演
算する。この制御補償量は変位指令信号として駆動回路
４１に入力され、最終的に三方制御弁１１、１２のスプ
ール１５の位置がストロークセンサ３３によりフィード
バック制御される。

【００４２】なお、この流量制御における演算流量の同
定は、三方制御弁１１、１２のスプール位置から決定さ
れる各ポート間の連通開口面積と、その上流と下流のポ
ートの圧力差から演算される。なお、このときＴポート
４の圧力は大気圧に開放されているものとすればよい。

【００４３】また、供給回路１の三方制御弁１１から油
圧アクチュエータＡに至る部分と、戻り回路２の三方制
御弁１２から油圧アクチュエータＡに至る部分は、相互
にリリーフ弁２１、２２を介して連通されている。これ
により、供給回路１と戻り回路１の圧力差が所定のリリ
ーフ圧以上になったとき、その高圧は他方の回路に逃が
されるようになっている。

【００４４】さて、本発明では、さらに油圧アクチュエ
ータＡの駆動状態を検出するため、例えば油圧アクチュ
エータＡにより負荷として旋回される慣性体の旋回速度
を検出する回転計４４が設けられ、この検出信号がコン
トローラ４２へと入力されるようになっている。

【００４５】コントローラ４２は、この回転計４４から
の検出信号と、操作器４３からの操作信号により、油圧
アクチュエータＡの駆動停止（慣性体の旋回停止）を判
断し、旋回速度がゼロになってから一定時間が経過する
まで、または、旋回速度がゼロになってから圧力センサ
３２から検出されるＣポート３の圧力が所定値以下にな
るまで、駆動回路４１およびパイロットバルブ２０を介
して三方制御弁の弁ポジションｃ′に調節し、戻り回路
２の余剰圧力による油圧アクチュエータＡの反転を解消
する。

【００４６】つぎに、油圧アクチュエータＡが駆動状態
から停止状態に至るときの、メータアウト側の三方制御
弁１２に対する制御の手順を図５のフローチャートに沿
って説明する。なお、このフローチャートに示される制
御は、コントローラにより所定のタイミング（タイマー
割り込みまたはタスク切り換え）で実行されるようにな
っている。

【００４７】ここでは、まず、ステップ１１において、
操作器４３が中立に操作されているかどうか、すなわち
操作者から油圧アクチュエータＡの一時停止の指示が出
ているかどうかが判定される。

【００４８】ステップ１１において操作器４３が中立で
あると判定されれば、ステップ１２に進み、油圧アクチ
ュエータＡの負荷である慣性体が直前まで回っていた
か、すなわちこのフローチャートによる前回の処理にお
いて、回転計４４により検出される慣性体の旋回速度が
ゼロでなかったかどうかが判定される。

【００４９】ステップ１２において慣性体が直前まで回
っていたと判定されたならば、ステップ１３に進み、慣
性体の旋回速度がゼロであるかどうかが判定される。す
なわち、このステップ１３において慣性体の旋回速度が
ゼロであると判定されたならば、このフローチャートの
今回の処理で初めて慣性体の旋回速度がゼロとなったと
いうことであるから、油圧アクチュエータＡが駆動状態
から停止の状態になった時点であると判断される。

【００５０】この場合、ステップ１４に進み、メータア
ウト側の三方制御弁１２の弁ポジションを、一定時間の
間、弁ポジションｃから弁ポジションｃ′に変更する。
このとき、この一定時間としては、戻り回路２側に残留
した圧力を逃がすのに十分な時間が設定される。

【００５１】このように、図５の制御では一定時間だけ
三方制御弁１２を弁ポジションｃ′に切り換えるのに対
して、図５のフローチャートに示すような別の制御を行
うことも可能である。ここでは、実際のメータアウト側
の圧力が所定値以下となるまで、弁ポジションｃ′が維
持される。

【００５２】これに対して、図６の制御では、ステップ
２１から２３までは、図５のステップ１１から１３まで
の制御と全く同様に、操作器が中立であるかと、慣性体
が直前まで回っていたかと、旋回速度がゼロであるかが
判定され、これらすべてが順次肯定的に判断されたなら
ば、ステップ２４に進む。

【００５３】このステップ２４では、さらに図５の制御
と同様に、メータアウト側の三方制御弁１２の弁ポジシ
ョンは弁ポジションｃからｃ′に変更されるが、この図
６の制御ではこの変更は一定時間続けられる訳ではな
く、ステップ２５において、メータアウト側の圧力、す
なわち戻り回路２側の圧力センサ３２によって検出され
る圧力が所定値ｐ（例えばｐ＝０〜数ｂａｒとする）以
下となるまで続けられる。これにより、メータアウト側
の残留圧力の放出が実際の計測により確認され、適確な
制御が行われる。

【００５４】つぎに作用を説明する。

【００５５】本発明の油圧制御装置は、例えばパワーシ
ョベルの上部車体等、質量の大きな負荷を旋回させる油
圧アクチュエータ等の制御に用いられ、この油圧アクチ
ュエータＡは、操作者が操作器４３を介して運転する。

【００５６】まず、操作者が電源オフの状態から電源を
入れて、さらに操作器４３のレバー角を中立位置から操
作して油圧アクチュエータＡを作動させると、電源オフ
時には弁ポジションａにあった三方制御弁１１および１
２が、メータイン側（供給回路１側）の三方制御弁１１
は弁ポジションｄに、メータアウト側（戻り回路２側）
の三方制御弁１２は弁ポジションｂにそれぞれ調整され
る。

【００５７】これにより、メータイン側のＣポート３に
はＰポート５から高圧が導入されるため、メータイン側
の圧力は図９に破線で示すように急激に上昇し、油圧ア
クチュエータＡの負荷である慣性体の旋回速度は加速さ
れて行く。

【００５８】その後、図９にの定常速度の状態として
示したように、慣性体の旋回速度が目標速度に達し定常
状態になると、加速時よりも小さな一定の負荷での運転
が可能となるので、メータイン側の圧力は下降する。こ
の結果、メータイン側の圧力は、図中実線で示されるメ
ータアウト側の圧力よりも油圧アクチュエータＡにおけ
る損失分だけ大きな値で安定する。

【００５９】なお、この間メータアウト側の三方制御弁
１２は、図１０に示すように弁ポジションｂに調整され
ており、圧力のメータアウト制御を行うときには、この
メータアウト側の圧力が所定の圧力指令値となるよう
に、コントローラ４２によりＣポート３とＴポート４間
の連通開口面積をフィードバック制御されている。

【００６０】さて、油圧アクチュエータＡを一時停止す
るためには、操作者が操作器４３のレバーを中立位置に
操作すると、この操作に伴いコントローラ４２が三方制
御弁１１および１２をともに弁ポジションｃへと変位さ
せる。これにより、メータイン側とメータアウト側の両
方で、Ｃポート３とＰポート５はブロックされ、またＣ
ポート３からＴポート４への作動油の流れも禁止され
る。

【００６１】このとき、ポンプＰからの吐出圧の供給が
途絶えたメータイン側の圧力が下降するのに対して、メ
ータアウト側には油圧アクチュエータＡで駆動される負
荷（慣性体）の慣性による運動が残るので、図９にの
減速の状態における実線で示したように、メータアウト
側の圧力は急激に上昇する。

【００６２】この場合、このメータアウト側の高圧がリ
リーフ圧以上である間はリリーフ弁２２を押し開いてメ
ータイン側に逃がされ、慣性体を旋回させながら油圧ア
クチュエータＡは減速して行くが、メータイン側とメー
タアウト側の圧力差がリリーフ圧を下回るとリリーフ弁
２２は閉鎖され、慣性体の旋回速度はゼロとなる。

【００６３】ところで、リリーフ弁２２閉鎖後もメータ
アウト側には負荷の慣性に基づくリリーフ圧以下の圧力
が残留しているが、本発明においては、このメータアウ
ト側の残留圧力を、図１０に示すようにメータアウト側
の三方制御弁１２を弁ポジションｃからリリーフ用の弁
ポジションｃ′に変化させ、オリフィス１７を介してタ
ンクＴに流出させる。

【００６４】すなわち、慣性体の旋回速度（油圧アクチ
ュエータＡの旋回速度）がゼロになってから所定の時間
が経過するまでの間、メータアウト側の三方制御弁１２
は弁ポジションｃ′に制御され、これによりメータアウ
ト側の残留圧力はオリフィス１７を介してタンクＴに逃
がされる。

【００６５】また、他の制御方法として、メータアウト
側の負荷圧（戻り回路２側のＣポート３の圧力）を検出
して、慣性体の旋回速度がゼロになってからメータアウ
ト側の負荷圧が所定値（例えばゼロ）となるまでの間、
三方制御弁１２を弁ポジションｃ′にしてもよい。この
場合は、メータアウト側の残留圧力の消滅が正確に把握
され、油圧アクチュエータＡの反転が確実に防止でき
る。

【００６６】以上のように、本発明によれば、油圧アク
チュエータＡの一時停止後しばらくの間、メータアウト
側の残留圧力をタンクＴに逃がすことにより、このメー
タアウト側の残留圧力はスムーズに減少し、慣性体は揺
れ戻りの状態に入ることなく、スムーズかつ速やかに停
止することとなる。したがって、油圧制御装置の操作者
が熟練作業者でなくとも、油圧アクチュエータＡの一時
停止の操作をスムーズに行うことができ、この油圧制御
装置を搭載した機器の作業性および乗り心地が大幅に向
上する。

【００６７】一方、図２には、本発明の他の実施の形態
を示す油圧回路構成が示される。

【００６８】図２の回路は図１の回路と概略同様の構成
のものであるので相違点のみを説明すると、この図２の
回路では、供給回路１および戻り回路２のリリーフ弁２
１、２２は、他方の回路ではなくタンクＴに連通してお
り、供給回路１または戻り回路２の高圧を直接タンクＴ
に逃がすようになっている。

【００６９】また、図２の回路においては、回転計４４
は設けられておらず、油圧アクチュエータＡの駆動停止
は、三方制御弁１１を介して流れるＣポート３の演算流
量によって判断されるようになっている。

【００７０】すなわち、油圧アクチュエータＡを停止さ
せるために減速するときには、メータアウト側の三方制
御弁１２を弁ポジションｃにするとともに、メータイン
側の三方制御弁１１は弁ポジションｄとし、圧力センサ
３２を使用して、メータイン側をブレーキ動作を妨げな
い所定の低圧（０〜数ｂａｒ程度）の目標値とする減圧
制御を行う。

【００７１】この減圧制御時に負荷は慣性により旋回す
るが、戻り回路２側の作動油はリリーフ弁２２からタン
クＴ側へと逃げる一方、供給回路１側の作動油はチェッ
ク弁１６を押し開いてＰポート５からＣポート３へと流
れ込むと同時に、Ｃポート３からＴポート４へとブリー
ド流量として逃がされる。このため、メータイン側の三
方制御弁１１のＣポート３の圧力が低下するとともに、
このＣポート３の演算流量も低下して行く。

【００７２】この場合、このＣポート３の流量は戻り回
路２のリリーフ弁２２により逃がされる流量と一致し、
この演算流量は、Ｐポート５からＣポート３に流れ込む
流量から、Ｔポート４に逃げるブリード流量を差し引い
たものとして同定される。ここで、Ｐポート５からＣポ
ート３に流れ込む流量、およびＴポート４に逃げるブリ
ード流量は、圧力センサ３１で検出されるＰポート５の
圧力、圧力センサ３２で検出されるＣポート３の圧力、
およびスプール１５の位置から計算されるＣポート３と
Ｐポート５間またはＣポート３とＴポート４間の連通開
口面積から演算される。

【００７３】リリーフ弁２２のリリーフ量が減少してや
がてゼロとなった時点で、すなわちＣポート３の演算流
量がゼロとなった時点で油圧アクチュエータＡの駆動停
止と判断する。これにより、油圧アクチュエータＡの負
荷（慣性体）に回転計４４を備え付けずとも油圧アクチ
ュエータＡの一時停止の判断が可能となる。

【００７４】演算流量がゼロと判定された後、メータア
ウト側の三方制御弁１２を弁ポジションｃから弁ポジシ
ョンｃ′に、一定時間だけ、またはメータアウト側のＣ
ポート３の圧力がゼロとなるまで切り換える。これによ
り、戻り回路２に余剰となっている圧力を逃がすことと
なる。

【００７５】この制御動作を図７および図８のフローチ
ャートに示す。

【００７６】図７の制御では、ステップ３１において、
図４におけるステップ１１と同様に、操作器４３が中立
であるかどうかが判断され、中立であるならばステップ
３２に進む。

【００７７】つぎにステップ３２、３３において、メー
タイン側の演算流量がゼロであるか否かで、油圧アクチ
ュエータＡの一時停止の判定が行われる。すなわち、演
算流量が減少する結果、ステップ３２においてこのフロ
ーチャートによる前回の処理において演算流量がゼロで
なく、ステップ３３において今回の処理において初めて
演算流量がゼロとなったと判定されたときには、油圧ア
クチュエータＡが減速状態から停止状態に移行したと判
断されるので、ステップ３４に進み、三方制御弁１２が
一定時間だけ弁ポジションｃ′とされる。

【００７８】一方、図８の制御では、図７のステップ３
１、と同様に、ステップ４１において操作器４３が中立
であるか否かが判定された後、ステップ４２、４３に進
み、図７のステップ３２、３３におけるのと同様に、油
圧アクチュエータＡの減速状態から停止状態への移行
を、メータイン側の演算流量によって判断する。

【００７９】油圧アクチュエータＡの減速停止が判断さ
れたら、ステップ４４、４５に進み、今度は、メータア
ウト側の圧力が所定値ｐ（例えばｐ＝０〜数ｂａｒとす
る）以下となるまで、三方制御弁１２が弁ポジション
ｃ′に保持される。これにより、メータアウト側の残留
圧力の放出が実際の計測により確認され、適確な制御が
行われる。

【００８０】図３には、本発明のさらに他の実施の形態
を示す。

【００８１】図３の回路は、図１の回路において三方制
御弁１１、１２内に設けられていたオリフィス１７を三
方制御弁１１、１２の外部にオリフィス２７として設
け、このオリフィス２７をこれらの三方制御弁１１、１
２の負荷圧測定ポートを連通する油路の間に介装させた
ものである。

【００８２】したがって、この図３の回路は、油圧制御
に関しては図１の回路と全く同様の作用をなすが、図１
のようにオリフィス１７が三方制御弁１１、１２内にあ
るのと比べて、オリフィス２７の交換が容易となり、絞
り量の変更および調節に便利である。

【００８３】また、図４の回路のように、図３の回路に
おいて、三方制御弁１１の負荷圧測定ポートからの経路
をオリフィス２８を介してタンクＴに連通し、また、三
方制御弁１２の負荷圧測定ポートからの経路をオリフィ
ス２９を介してタンクＴに連通する構成でも、図３の回
路と同様の作用効果を得ることができる。

【００８４】なお、このようなオリフィス２７、２８、
２９を三方制御弁１１、１２の外部に設ける構成を図２
の回路においても行い得ることは当然である。

【００８５】

【発明の効果】第１の発明によれば、油圧アクチュエー
タの一時停止時に、負荷の旋回速度がゼロになってから
一定の時間、メータアウト側の三方制御弁にリリーフ用
の弁ポジションを採らせることにより、メータアウト側
に残留した圧力が一定時間タンクに逃がされるので、油
圧アクチュエータは揺れ戻りの状態に入ることなく、ス
ムーズかつ速やかに停止する。したがって、油圧制御装
置の操作者が熟練作業者でなくとも、油圧アクチュエー
タＡの一時停止の操作をスムーズに行うことができ、こ
の油圧制御装置を搭載した機器の作業性および乗り心地
が大幅に向上する。

【００８６】第２の発明によれば、油圧アクチュエータ
の一時停止時に、負荷の旋回速度がゼロになってから、
メータアウト側に残留した圧力がタンクに逃がされてメ
ータアウト側の負荷圧が所定値以下となるまで、メータ
アウト側の三方制御弁にリリーフ用の弁ポジションを採
らせるので、メータアウト側の残留圧力の消滅が正確に
把握され、油圧アクチュエータの揺れ戻りが確実に防止
できる。

【００８７】第３の発明によれば、油圧アクチュエータ
の負荷の旋回速度をメータイン側の流量で制御し、メー
タイン側の演算流量がゼロとなった時点から一定時間、
メータアウト側の三方制御弁をリリーフ用の弁ポジショ
ンに固定する。これにより、油圧アクチュエータの旋回
状態を直接検出しなくとも、揺れ戻り防止の制御を行い
得る。

【００８８】第４の発明によれば、油圧アクチュエータ
を減速させ、メータイン側のＣポート３の演算流量がゼ
ロとなった時点からメータアウト側の負荷圧が所定値と
なるまでの間、メータアウト側の三方制御弁をリリーフ
用の弁ポジションに固定する。これにより、油圧アクチ
ュエータの旋回状態を直接検出しなくとも、揺れ戻り防
止の制御を行い得るとともに、メータアウト側の残留圧
力の消滅が正確に把握され、油圧アクチュエータの揺れ
戻りが確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す油圧回路図である。

【図２】同じく他の実施の形態を示す油圧回路図であ
る。

【図３】同じくさらに他の実施の形態を示す油圧回路図
である。

【図４】同じくさらに他の実施の形態を示す油圧回路図
である。

【図５】同じく制御手順を示すフローチャートである。

【図６】同じく制御手順を示すフローチャートである。

【図７】同じく制御手順を示すフローチャートである。

【図８】同じく制御手順を示すフローチャートである。

【図９】本発明による油圧制御装置の動作を示す説明図
である。

【図１０】図９の各動作におけるメータアウト側の三方
制御弁の状態を示す説明図である。

【図１１】従来の油圧制御装置を示す油圧回路図であ
る。

【図１２】同じく油圧制御装置の動作を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 供給回路 ２ 戻り回路 ３ Ｃポート ４ Ｔポート ５ Ｐポート １１ 三方制御弁 １２ 三方制御弁 １５ スプール ３１ 圧力センサ ３２ 圧力センサ ３３ ストロークセンサ ４２ コントローラ ４３ 操作器 Ａ 油圧アクチュエータ Ｐ ポンプ Ｔ タンク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧アクチュエータに対する作動油の供給
   回路側と戻り回路側とに介装され油圧アクチュエータ側
   に接続するＣポートに対してポンプ側に接続するＰポー
   トとタンク側に接続するＴポートとを選択的に切り換え
   接続する三方制御弁と、 前記供給回路側と戻り回路側の圧力の上限値を規制する
   リリーフ弁と、 三方制御弁の弁ポジションの切り換えを指令する手段と
   を備え、 油圧アクチュエータの旋回時には、メータイン側の三方
   制御弁をＣポートとＰポートとを連通する弁ポジション
   に切り換えるとともに、メータアウト側の三方制御弁を
   ＣポートとＴポートとを連通する弁ポジションに切り換
   え、また油圧アクチュエータの停止時には、メータイン
   側とメータアウト側の両方の三方制御弁を共にＣポート
   をＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断する弁ポジ
   ションに切り換える油圧制御装置において、 三方制御弁にＣポートとＰポートとを遮断した状態でＣ
   ポートをオリフィスを介してＴポートに連通するように
   形成したリリーフ用の弁ポジションと、 前記切り換え指令手段に入力される油圧アクチュエータ
   の停止信号を検出する手段と、 油圧アクチュエータの負荷の旋回速度を検出する手段
   と、 前記停止信号の出力時に油圧アクチュエータの負荷の旋
   回速度がゼロに変化してから一定時間メータアウト側の
   三方制御弁の弁ポジションを前記リリーフ用の弁ポジシ
   ョンに切り換える手段と、 を備えたことを特徴とする油圧制御装置。
2. 【請求項２】油圧アクチュエータに対する作動油の供給
   回路側と戻り回路側とに介装され油圧アクチュエータ側
   に接続するＣポートに対してポンプ側に接続するＰポー
   トとタンク側に接続するＴポートとを選択的に切り換え
   接続する三方制御弁と、 前記供給回路側と戻り回路側の圧力の上限値を規制する
   リリーフ弁と、 三方制御弁の弁ポジションの切り換えを指令する手段と
   を備え、 油圧アクチュエータの旋回時には、メータイン側の三方
   制御弁をＣポートとＰポートとを連通する弁ポジション
   に切り換えるとともに、メータアウト側の三方制御弁を
   ＣポートとＴポートとを連通する弁ポジションに切り換
   え、また油圧アクチュエータの停止時には、メータイン
   側とメータアウト側の両方の三方制御弁を共にＣポート
   をＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断する弁ポジ
   ションに切り換える油圧制御装置において、 三方制御弁にＣポートとＰポートとを遮断した状態でＣ
   ポートをオリフィスを介してＴポートに連通するように
   形成したリリーフ用の弁ポジションと、 前記切り換え指令手段に入力される油圧アクチュエータ
   の停止信号を検出する手段と、 油圧アクチュエータの負荷の旋回速度を検出する手段
   と、 油圧アクチュエータの負荷圧を検出する手段と、 前記停止信号の出力時に油圧アクチュエータの負荷の旋
   回速度がゼロに変化してからメータアウト側の負荷圧が
   所定値以下となるまでの間メータアウト側の三方制御弁
   の弁ポジションを前記リリーフ用の弁ポジションに切り
   換える手段と、 を備えたことを特徴とする油圧制御装置。
3. 【請求項３】油圧アクチュエータに対する作動油の供給
   回路側と戻り回路側とに介装され油圧アクチュエータ側
   に接続するＣポートに対してポンプ側に接続するＰポー
   トとタンク側に接続するＴポートとを選択的に切り換え
   接続する三方制御弁と、 前記供給回路側と戻り回路側の圧力の上限値を規制する
   リリーフ弁と、 三方制御弁の弁ポジションの切り換えを指令する手段と
   を備え、 油圧アクチュエータの旋回時には、メータイン側の三方
   制御弁をＣポートとＰポートとを連通する弁ポジション
   に切り換えるとともに、メータアウト側の三方制御弁を
   ＣポートとＴポートとを連通する弁ポジションに切り換
   え、また油圧アクチュエータの停止時には、メータイン
   側とメータアウト側の両方の三方制御弁を共にＣポート
   をＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断する弁ポジ
   ションに切り換える油圧制御装置において、 三方制御弁にＣポートとＰポートとを遮断した状態でＣ
   ポートをオリフィスを介してＴポートに連通するように
   形成したリリーフ用の弁ポジションと、 ポンプ吐出圧を検出する手段と、 油圧アクチュエータの負荷圧を検出する手段と、 三方制御弁の弁開度を検出する手段と、 これらの検出手段の出力から三方制御弁のＣポートを流
   れる作動油の演算流量または負荷圧を算出しこれが流量
   指令値または圧力指令値に一致するように三方制御弁の
   弁開度を制御する手段と、 油圧アクチュエータの停止信号を検出する手段と、 この停止信号の出力時に、メータアウト側の三方制御弁
   をＣポートをＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断
   する弁ポジションに切り換えるとともに、メータイン側
   の三方制御弁ＣポートがＰポートとＴポートに同時に連
   通する弁ポジションにし、かつ目標負荷圧を所定の低圧
   にに保ち、その後にメータアウト側のＣポートを流れる
   作動油の前記演算流量がゼロに変化してから一定時間、
   メータアウト側の三方制御弁の弁ポジションを前記リリ
   ーフ用の弁ポジションに切り換える手段と、 を備えたことを特徴とする油圧制御装置。
4. 【請求項４】油圧アクチュエータに対する作動油の供給
   回路側と戻り回路側とに介装され油圧アクチュエータ側
   に接続するＣポートに対してポンプ側に接続するＰポー
   トとタンク側に接続するＴポートとを選択的に切り換え
   接続する三方制御弁と、 前記供給回路側と戻り回路側の圧力の上限値を規制する
   リリーフ弁と、 三方制御弁の弁ポジションの切り換えを指令する手段と
   を備え、 油圧アクチュエータの旋回時には、メータイン側の三方
   制御弁をＣポートとＰポートとを連通する弁ポジション
   に切り換えるとともに、メータアウト側の三方制御弁を
   ＣポートとＴポートとを連通する弁ポジションに切り換
   え、また油圧アクチュエータの停止時には、メータイン
   側とメータアウト側の両方の三方制御弁を共にＣポート
   をＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断する弁ポジ
   ションに切り換える油圧制御装置において、 三方制御弁にＣポートとＰポートとを遮断した状態でＣ
   ポートをオリフィスを介してＴポートに連通するように
   形成したリリーフ用の弁ポジションと、 ポンプ吐出圧を検出する手段と、 油圧アクチュエータの負荷圧を検出する手段と、 三方制御弁の弁開度を検出する手段と、 これらの検出手段の出力から三方制御弁のＣポートを流
   れる作動油の演算流量または負荷圧を算出しこれが流量
   指令値または圧力指令値に一致するように三方制御弁の
   弁開度を制御する手段と、 油圧アクチュエータの停止信号を検出する手段と、 この停止信号の出力時に、メータアウト側の三方制御弁
   をＣポートをＰポートおよびＴポートのいずれとも遮断
   する弁ポジションに切り換えるとともに、メータイン側
   の三方制御弁ＣポートがＰポートとＴポートに同時に連
   通する弁ポジションにし、かつ目標負荷圧を所定の低圧
   に保ち、その後にＣポートを流れる作動油の前記演算流
   量がゼロに変化してからメータアウト側の負荷圧が所定
   値以下となるまでの間、メータアウト側の三方制御弁の
   弁ポジションを前記リリーフ用の弁ポジションに切り換
   える手段と、 を備えたことを特徴とする油圧制御装置。