JPH09165792A

JPH09165792A - 油圧ショベルの制御回路

Info

Publication number: JPH09165792A
Application number: JP7328483A
Authority: JP
Inventors: Yoji Misaki; 陽二三崎
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ブームを下げ操作しバケットを接地させたと
きに、反動で本体が持ち上がることのないようにする。【解決手段】可変容量形の油圧ポンプ１と、油圧ポン
プ１の吐出油路２に接続されたブーム１０１上げ下げ用
のシリンダ５と、吐出油路２の途中に設けられた第１可
変絞り弁３と、第１可変絞り弁３の前後の圧力差が設定
圧力差となるように油圧ポンプ１の容量を制御するロー
ドセンシング手段２０と、ブーム１０１の下げ操作を検
出する手段５２と、ブームを下げ操作したときロードセ
ンシング手段２０の設定圧力差を定常値より小さくする
電磁比例制御弁４０及びコントローラ５０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルの制
御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルの制御回路には、ロードセ
ンシングシステムが設けられている場合がある。ロード
センシングシステムは、負荷圧によらずに、操作量に応
じた流量をアクチュエータに供給することで、操作量に
見合った動作をアクチュエータにさせるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロードセン
シングシステムを設けた制御回路では、負荷圧に関係な
く流量を制御するため基本的に圧力制御ができない。そ
のため、油圧ショベルのブームを下げ操作してバケット
を接地させようとした場合に、該バケットが急降下し、
その反動や、バケット接地時にブームにより、油圧ショ
ベルの本体が持ち上がってしまうことがあり、土羽操作
性が悪いという問題があった。

【０００４】また、ブームの上げ操作時には、ロードセ
ンシングシステムの働きによって操作量に応じた流量が
アクチュエータに供給されるため、ブーム上げの勢いが
良すぎて、アタッチメントの慣性によりブームがばたつ
く不具合が発生しやすい。

【０００５】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、ブーム下げ時の土羽操作性を良
くすると共に、ブーム上げ操作時のばたつきの問題を解
消し得る油圧ショベルの制御回路を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、可変
容量形の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油路に接
続されたブーム上げ下げ用のアクチュエータと、前記吐
出油路の途中に設けられた可変絞り弁と、前記可変絞り
弁の前後の圧力差が設定圧力差となるように前記油圧ポ
ンプの容量を制御するロードセンシング手段と、前記ブ
ームの下げ操作を検出する手段と、この検出手段よりの
信号に応答して前記ロードセンシング手段の設定圧力差
を定常値より小さくする設定圧力差可変手段とを備えた
により、上記課題を解決したものである。

【０００７】この発明では、ブーム下げ操作時にロード
センシング手段の設定圧力差が小さく設定されるので、
操作量（可変絞り弁の操作開度）に対するポンプ吐出量
が通常よりも減少し、それによりアクチュエータへの流
量が減少して、アクチュエータに、油圧ショベル本体が
持ち上がるほどの圧力が立ちにくくなる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、設
定圧力差可変手段によって定常値より小さくされた設定
圧力差を、所定時間経過後に徐々に定常値に復帰させる
第１の設定圧力差復帰手段を備えたにより、上記課題を
解決したものである。

【０００９】この発明では、設定圧力差を小さくしてか
ら所定時間経過後に、徐々に設定圧力差が定常値に復帰
する。従って、ブームを下げ操作してから所定時間経過
後に引き続いてブームを上げ操作する場合、ブームがゆ
っくり且つ円滑に上がることになる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２におい
て、設定圧力差可変手段によって設定圧力差が定常値よ
り小さく設定されている状態で、キャンセル信号が検出
されたとき、設定圧力差を徐々に定常値に復帰させる第
２の設定圧力差復帰手段を備えたことにより、上記課題
を解決したものである。

【００１１】この発明では、ブームの下げ操作後に、例
えば、即座にブームを上げ操作すると（このとき、キャ
ンセル信号が検出される）、設定圧力差が徐々に定常値
に復帰する。そのためブームがゆっくり上がることにな
り、ショックが小さくなる。又、ブームを下げ操作して
いる状態で、例えば、他のアクチュエータを操作した場
合（このとき、キャンセル信号が検出される）、設定圧
力差が徐々に定常値に復帰する。このため、ブームを下
げ操作しながらアームを同時操作するような場合、アー
ムの動作が遅くなることがない。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かにおいて、キャンセル信号が予め検出された状態で、
ブームの下げ操作を検出する手段より信号が出力された
とき、設定圧力差可変手段による動作をキャンセルする
手段を備えたことにより、上記課題を解決したものであ
る。

【００１３】この発明では、ブーム下げ操作を単独に行
っている場合にのみ、ロードセンシング手段の設定圧力
差を小さくする制御が有効となる。つまり、アームを操
作しながらブームを下げ操作するような場合には、設定
圧力差の可変制御が行われず、従ってアームの動作が遅
くなることはない。

【００１４】請求項５の発明は、請求項３のキャンセル
信号が、ブームの上げ操作を検出する信号であることに
より、上記課題を解決したものである。

【００１５】請求項６の発明は、請求項３又は４のキャ
ンセル信号が、他のアクチュエータの操作を検出する信
号であることにより、上記課題を解決したものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。

【００１７】図１は、本発明の実施形態としての油圧シ
ョベルの制御回路を示す。図において、１０１は油圧シ
ョベルのブーム、１０２はアーム、１０３はバケット
（アタッチメント）である。

【００１８】この制御回路では、可変容量形の油圧ポン
プ１の吐出油路２の途中に、第１可変絞り弁３及び圧力
補償弁４が設けられ、第１可変絞り弁３及び圧力補償弁
４を介してブーム１０１を上げ下げするシリンダ（アク
チュエータ）５へポンプ吐出油を導入するようになって
いる。又、シリンダ５からの排出油路（戻り油路）６の
途中には、第２可変絞り弁７が挿入されている。そし
て、シリンダ５に対する吐出油路２と排出油路６の接続
切換えを行うべく、ブーム１０１の操作方向を切換える
方向切換弁８が設けられている。

【００１９】油圧ポンプ１には、該ポンプ１の容量を制
御するためのポンプレギュレータピストン機構１０が付
設されている。ポンプレギュレータピストン機構１０
は、内蔵したピストン１１の両側に、第１作動圧室１１
ａと第２作動圧室１１ｂとを持つ。ポンプレギュレータ
ピストン機構１０は、第１作動圧室１１ａ側の力が第２
作動圧室１１ｂ側の力に勝るとき、ピストン１１を第２
作動圧室１１ｂ側（図中右方）に移動して、油圧ポンプ
１の傾転（斜板式の場合）を小にし、それにより吐出容
量を減少側に調節する。一方、第２作動圧室１１ｂ側の
力が第１作動圧室１１ａ側の力に勝るとき、ピストン１
１を第１作動圧室１１ａ側（図中左方）に移動して、油
圧ポンプ１の傾転を大にし、それにより吐出容量を増加
側に調節する。

【００２０】ポンプレギュレータピストン機構１０の第
１作動圧室１１ａは、ロードセンシング弁３０のＡポー
トに接続されている。又、第２作動圧室１１ｂは、油圧
ポンプ１の吐出油路２に接続されている。

【００２１】ロードセンシング弁３０は２位置制御弁で
あり、Ａポート、Ｐポート、Ｔポート（ドレンポート）
の３つの切換え用ポートを有し、スプール３１が図示の
第１位置３１ａにあるとき、ＡポートとＴポートとを連
通すると共に、Ｐポートを閉鎖する。又、スプール３１
が第２位置３１ｂにあるとき、ＡポートとＰポートとを
連通すると共に、Ｔポートを閉鎖する。更に、スプール
３１が中間位置にあるときには、上記の中間状態でバラ
ンスする。このロードセンシング弁３０のＡポートは、
前述したようにポンプレギュレータピストン機構１０の
第１作動圧室１１ａに接続され、Ｐポートは吐出油路２
に接続され、Ｔポートはタンク３５に接続されている。

【００２２】このロードセンシング弁３０は、スプール
３１を第１位置３１ａ側（図中右方）に付勢するための
バネ（圧力差設定バネ）３２を有すると共に、スプール
３１を第１位置３１ａ側（図中右方）に押圧するための
パイロットポートＦ１を有する。又、スプール３１を第
２位置３１ｂ側（図中左方）に押圧するための２つのパ
イロットポートＦ２、Ｆ３を有する。パイロットポート
Ｆ１には、負荷圧検出油路１４を介してシリンダ５の負
荷圧Ｐｂが導入され、パイロットポートＦ２には、吐出
油路２からのポンプ吐出圧Ｐａが導入されている。又、
パイロットポートＦ３には、電磁比例減圧弁（設定圧力
差可変手段）４０からのパイロット圧Ｐｃが導入されて
いる。従って、このロードセンシング弁３０のスプール
３１の位置は、シリンダ５の負荷圧Ｐｂとポンプ１の吐
出圧Ｐａとパイロット圧Ｐｃの圧力差が、前記バネ３２
の力とバランスする位置に制御される。

【００２３】ロードセンシング弁３０のバランスの条件
式は、（１）式のようになる。

【００２４】Ｐｂ・Ｓ１＋Ｋａ＝Ｐａ・Ｓ１＋Ｐｃ・Ｓ２ …（１）（但し、Ｓ１＝吐出圧と負荷圧を受けるピストン部の受
圧面積Ｓ２＝パイロット圧を受けるピストン部の受圧面積）

【００２５】そして、この例においては、ポンプレギュ
レータピストン機構１０とロードセンシング弁３０とに
よりロードセンシング手段２０が構成され、このロード
センシング手段２０によって、吐出圧Ｐａと負荷圧Ｐｂ
の圧力差（ΔＰ＝Ｐａ−Ｐｂ）が、電磁比例減圧弁４０
からのパイロット圧Ｐｃと、バネ３２のバネ定数Ｋａに
よって決まる設定圧力差となるよう、油圧ポンプ１の容
量を制御するようになっている。

【００２６】つまり、上記式（１）より、圧力差ΔＰは
（２）式のようになる。

【００２７】 ΔＰ＝（Ｋａ−Ｐｃ・Ｓ２）／Ｓ１ …（２）

【００２８】この（２）式から分かるように、ΔＰは、
電磁比例減圧弁４０の２次圧Ｐｃに応じて変わる。よっ
て、電磁比例減圧弁４０を制御して、第１可変絞り弁３
の前後の圧力差ΔＰを変えることにより、第１可変絞り
弁３の通過流量つまりシリンダ５への供給流量を変える
ことができ、シリンダ５の圧力を変えることができる。

【００２９】又、第１可変絞り弁３と第２可変絞り弁７
はパイロット弁４５によって開度調節され、電磁比例減
圧弁４０はコントローラ５０によって制御されるように
なっている。コントローラ５０には、ブーム１０１の操
作方向が上げ方向か下げ方向かを検出する検出手段５２
の信号と、他のセクションのアクチュエータ、例えばア
ーム１０２を開閉するシリンダが操作されているかどう
かを検出する検出手段５４の信号が入力されている。

【００３０】これら検出手段５２、５４としては、具体
的には各操作に応じて圧力の発生する油路に接続された
プレッシャスイッチを用いることができる。又、それ以
外に、各操作レバーの位置を電気的に検出する手段で代
用することもできる。

【００３１】コントローラ５２は、上記の各入力信号に
応じて次のように条件判断を行い、電磁比例減圧弁３を
制御する。その動作の一例を図２のタイムチャートに示
す。

【００３２】（Ａ）ブーム１０１が下げ操作されたとき
（このとき、ブーム下げ検出用のプレッシャスイッチが
ＯＮ）、ロードセンシング手段２０の設定圧力差を定常
値より小さくするように、電磁比例減圧弁４０を制御す
る。

【００３３】（Ｂ）設定圧力差が定常値より小さく設定
されている状態で、ブーム１０１の上げ操作を検出する
信号や、他のアクチュエータの操作を検出する信号（キ
ャンセル信号）が入力された場合（このとき、ブーム上
げ又は他のセクションのプレッシャスイッチがＯＮ）、
設定圧力差を徐々に定常値に復帰させる（請求項３の第
２の設定圧力差復帰手段）。

【００３４】（Ｃ）予め他のアクチュエータの操作を検
出する信号（キャンセル信号）が入力された状態で、ブ
ーム１０１の下げ操作を検出する信号が入力された場
合、設定圧力差を定常値より小さくする制御をキャンセ
ルする（請求項４のキャンセル手段）。

【００３５】（Ｄ）設定圧力差を定常値より小さく制御
した場合には、自動的に、所定時間（例えば数秒）経過
したら、徐々に定常値に復帰させる（請求項２の第１の
設定圧力差復帰手段）。

【００３６】次に、上記回路の作用を説明する。

【００３７】可変絞り弁３を開くと、油圧ポンプ１から
の油圧が圧力補償弁４を介してシリンダ５に供給され、
シリンダ５が動作する。同時に負荷圧検出油路１４に、
そのときのシリンダ５の負荷圧が生じる。

【００３８】ロードセンシング弁３０においては、スプ
ール３１に次の力が作用している。即ち、スプール３１
の図中右端には吐出圧Ｐａとパイロット圧Ｐｃが作用
し、左端には負荷圧Ｐｂとバネ３２による力Ｋａとが作
用している。

【００３９】そして、上記式（１）の左辺の値（Ｐｂ・
Ｓ１＋Ｋａ）が右辺の値（Ｐａ・Ｓ１＋Ｐｃ・Ｓ２）よ
り小さくなると、スプール３１が第２位置３１ｂ方向へ
変位し、吐出圧Ｐａがポンプレギュレータピストン機構
１０の第１作動圧室１１ａに導入され、ピストン１１が
右へ変位し、傾転小となる（従って吐出圧Ｐａは低くな
る）。

【００４０】又、上記式（１）の右辺の値（Ｐａ・Ｓ１
＋Ｐｃ・Ｓ２）が左辺の値（Ｐｂ・Ｓ１＋Ｋａ）より小
さくなると、スプール３１が第１位置３１ａ方向へ変位
し、ポンプレギュレータピストン機構１０の第１作動圧
室１１ａの圧力がタンク３５に抜けて、ピストン１１が
左へ変位し、傾転大となる（従って吐出圧Ｐａは高くな
る）。

【００４１】この結果、第１可変絞り弁３の前後の圧力
差Ｐａ−Ｐｂが，バネ３２とパイロット圧Ｐｃにより設
定された圧力差となるようにポンプ容量が制御され、そ
れにより可変絞り弁３の開度にほぼ比例するよう流量が
制御される。

【００４２】又、特に、土羽作業時にブーム１０１の下
げ操作を行うと、ブーム下げ操作検出手段５２がそれを
検出し、コントローラ５０がそれに応答して電磁比例減
圧弁４０の２次圧を昇圧させるように制御し、ロードセ
ンシング弁３０の設定圧力差を小さくする。従って、ブ
ーム下げ操作量（第１可変絞り弁３、第２可変絞り弁７
の操作開度）に対して、通常よりも油圧ポンプ１の吐出
量が減少し、油圧ショベルの本体が持ち上がるほどの圧
力がシリンダ５に立ちにくくなり、土羽作業性が向上す
る。

【００４３】又、その後、ブーム１０１を上げ操作する
と、徐々に設定圧力差が定常値に復帰することにより、
ブーム１０１の上り方がゆっくりとなるため、ショック
が小さくなり、上げ操作時のばたつきの問題も解消され
る。

【００４４】更に、上記のロードセンシング弁３０の設
定圧力差を小さくする制御は、ブーム１０１の下げ操作
を単独で行っているときだけ行われれるので、例えばブ
ーム１０１とアーム１０２を同時に操作する場合など
に、アーム１０２の動作が遅くなるようなことはない。
又、ロードセンシング弁３０の設定圧力差を小さくする
制御が行われた場合、所定時間経過すると自動的に、設
定圧力差が徐々に定常値に復帰するため、その後の操作
を支障なく実行できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
油圧ショベルの制御回路によれば、ブーム下げ操作時
に、ロードセンシング手段の設定圧力差を定常値よりも
小さく設定するようにしたので、操作量に対するポンプ
吐出量を通常よりも減少させることができ、アクチュエ
ータに、本体が持ち上がるほどの圧力が立ちにくくする
ことができる。従って、油圧ショベルの土羽操作性が向
上する。

【００４６】請求項２の発明の制御回路によれば、ブー
ム下げ操作時に一旦定常値より小さくした設定圧力差
を、所定時間経過後に徐々に定常値に自動復帰させるよ
うにしたので、ブームを下げ操作してから所定時間経過
後に引き続いてブームを上げ操作する場合に、ブームを
ゆっくり且つ円滑に上げることができるようになる。

【００４７】請求項３、５、６の発明の制御回路によれ
ば、一旦設定圧力差を小さく制御している状態で、何ら
かのキャンセル信号、例えばブームの上げ操作を検出す
る信号、あるいは他のアーム等のアクチュエータを操作
する信号が発生した場合には、設定圧力差を徐々に定常
値に復帰させるようにしたので、ブームの上げ操作時の
ショックによるばたつきを防止することができ、又、ブ
ームを下げ操作しながらアーム等を同時操作する場合の
アームの動作遅れも防止することができる。

【００４８】請求項４、６の発明の油圧回路によれば、
何らかのキャンセル信号、例えばアームの操作を検出す
る信号が予め検出された状態で、ブームの下げ操作が行
われた場合には、設定圧力差を小さくする制御を行わな
いようにしたので、ブーム下げ操作を単独に行っている
場合のみ、ロードセンシング手段の設定圧力差を小さく
する制御が有効となる。従って、アーム等のの動作が遅
くなることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の回路図

【図２】同回路における制御動作のタイムチャート

【符号の説明】

１…油圧ポンプ２…吐出油路３第１可変絞り弁５…シリンダ（アクチュエータ）１０…レギュレータピストン機構２０…ロードセンシング手段３０…ロードセンシング弁４０…電磁比例減圧弁（設定圧力差可変手段）５２…ブームの操作方向検出手段５４他のアクチュエータの操作検出手段５０…コントローラ１０１…ブーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変容量形の油圧ポンプと、この油圧ポン
プの吐出油路に接続されたブーム上げ下げ用のアクチュ
エータと、前記吐出油路の途中に設けられた可変絞り弁
と、前記可変絞り弁の前後の圧力差が設定圧力差となる
ように前記油圧ポンプの容量を制御するロードセンシン
グ手段と、前記ブームの下げ操作を検出する手段と、こ
の検出手段よりの信号に応答して前記ロードセンシング
手段の設定圧力差を定常値より小さくする設定圧力差可
変手段とを備えたことを特徴とする油圧ショベルの制御
回路。
【請求項２】請求項１において、前記設定圧力差可変手
段によって定常値より小さくされた設定圧力差を、所定
時間経過後に徐々に前記定常値に復帰させる第１の設定
圧力差復帰手段を備えたことを特徴とする油圧ショベル
の制御回路。
【請求項３】請求項１又は２において、前記設定圧力差
可変手段によって設定圧力差が定常値より小さく設定さ
れている状態で、キャンセル信号が検出されたとき、前
記設定圧力差を徐々に定常値に復帰させる第２の設定圧
力差復帰手段を備えたことを特徴とする油圧ショベルの
制御回路。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、キャン
セル信号が予め検出された状態で、前記ブームの下げ操
作を検出する手段より信号が出力されたとき前記設定圧
力差可変手段による動作をキャンセルする手段を備えた
ことを特徴とする油圧ショベルの制御回路。
【請求項５】請求項３において、前記キャンセル信号
が、ブームの上げ操作を検出する信号であることを特徴
とする油圧ショベルの制御回路。
【請求項６】請求項３又は４において、前記キャンセル
信号が、他のアクチュエータの操作を検出する信号であ
ることを特徴とする油圧ショベルの制御回路。