JPH0960047A

JPH0960047A - 油圧駆動装置

Info

Publication number: JPH0960047A
Application number: JP21049095A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yasuda; 元安田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧ショベルの旋回ブーム上げ動作における、
オペレータによるバケット移動軌跡調整の操作負担を低
減できる油圧駆動装置を提供する。【解決手段】バケット内重量が重くなると、ｋ×Ｑ_bmの
ほうがＱ_boよりも小さくなるので、制御部１５が手順２
９でＱ_b＝ｋ×Ｑ_bmとする。レギュレータ３ｂは、通常
の目標吐出流量Ｑ_boよりも小さいｋ×Ｑ_bm及び馬力制御
の目標吐出流量Ｑ_b2によるポンプ制御を行い、油圧ポン
プ２ｂの吐出流量Ｑ_bは等馬力線図上をａ→ｂ→ｄのよ
うに変化する。このとき、油圧ポンプ２ａはポジティブ
コントロール及び馬力制御による通常の制御が行われて
いるので、ポジティブコントロールの目標吐出流量Ｑ_a1
か若しくは馬力制御の目標吐出流量Ｑ_a2を吐出するが、
重負荷のためブームはあまり上がらない。そこでそのあ
まりあがらない分、油圧ポンプ２ｂからの吐出流量を小
さくして旋回モータ８ｂの速度を遅くすることで、ブー
ム上げ量ｌ_bと旋回量_swとのバランスは負荷に関係なく
良好に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧駆動の作業機
を駆動する油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ショベル
を駆動する油圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧駆動装置に係わる従来技術
としては、例えば国際公開番号ＷＯ９２／１８７１０に
記載のものがある。この公知技術においては、制御装置
のＲＯＭに記憶された３種類のポンプ流量特性をオペレ
ータが選択装置を介して選択し、油圧ポンプの吐出流量
がこの選択されたポンプ流量特性に応じて制御される。
これにより、作業内容に応じて方向切換弁の制御特性
（ネガコン特性）を切り換え、異なる種類の作業に対し
て良好な操作性を確保するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、油圧ショベル
の作業動作の中で、旋回ブーム上げ動作は頻繁に行なわ
れる動作であり、しかもバケットが同じ軌跡を通るよう
に繰り返し行なわれることの多い動作である。ここで、
上記公知技術においては、作業種類に応じたポンプ流量
特性を選択することにより、すべての作業を同一のポン
プ流量特性で行う場合に比し、少ないエネルギーで効率
よく作業を行うことができるようになっている。例え
ば、掘削積み込み作業等、作業量を要求される場合に好
適なポンプ流量特性として第１のポンプ流量特性が備え
られており、旋回ブーム上げ動作を行おうとする場合に
はこの第１のポンプ流量特性を選択することになる。し
かしながら、上記公知技術においては、この旋回ブーム
上げ動作中における、バケット内の積載物重量変化によ
るブームシリンダの油圧負荷変動には配慮されていない
ことから、動作中にバケット内の積載物重量が変化する
とポンプの吐出可能な最大流量が変化する。よって、こ
のような場合には、オペレータが、バケット内の積載物
の重量に応じてレバー操作を加減しバケットが同じ移動
軌跡を通るように調整しなければならなかったので、操
作が煩雑となってオペレータの調整操作負担が大きかっ
た。

【０００４】本発明の目的は、油圧ショベルの旋回ブー
ム上げ動作における、オペレータによるバケット移動軌
跡調整の操作負担を低減できる油圧駆動装置を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、第１及び第２の可変容量油圧ポン
プと、前記第１及び第２の可変容量油圧ポンプから吐出
される圧油によって駆動され、旋回モータ及びブームシ
リンダを含む複数のアクチュエータと、前記第１の可変
容量油圧ポンプの吐出管路に接続され、前記旋回モータ
に供給される圧油の方向を切り換える第１の方向切換弁
を含む第１の弁グループと、前記第２の可変容量油圧ポ
ンプの吐出管路に接続され、前記ブームシリンダに供給
される圧油の方向を切り換える第２の方向切換弁を含む
第２の弁グループとを有する油圧駆動装置において、前
記旋回モータ及びブームシリンダが駆動されているかど
うかを検出する駆動検出手段と、前記ブームシリンダの
ボトム圧力を検出し対応する検出信号を出力するブーム
負荷検出手段と、前記駆動検出手段で前記旋回モータ及
びブームシリンダがともに駆動していることが検出され
たときには、ブーム負荷検出手段からの検出信号に応
じ、前記第１の可変容量油圧ポンプの吐出流量を制限す
る制限手段と、を有することを特徴とする油圧駆動装置
が提供される。

【０００６】好ましくは、前記油圧駆動装置において、
前記第１の方向切換弁のストローク量を制御する第１の
操作手段と、この第１の操作手段の操作量を検出し対応
する操作量信号を出力する第１の操作量検出手段と、前
記第２の方向切換弁のストローク量を制御する第２の操
作手段と、この第２の操作手段の操作量を検出し対応す
る操作量信号を出力する第２の操作量検出手段と、前記
第１の操作量検出手段からの操作量信号に応じて、前記
第１の可変容量油圧ポンプの第１の目標押しのけ容積を
設定する第１の設定手段と、この第１の目標押しのけ容
積に基づいて前記第１の可変容量油圧ポンプの押しのけ
容積を制御する第１のポンプ制御手段とをさらに有し、
かつ、前記駆動検出手段は、前記第１及び第２の操作量
検出手段からの操作量信号が所定の不感帯の値より大き
いかどうかを判定し、前記制限手段は、前記ブーム負荷
検出手段からの検出信号に応じて第２の目標押しのけ容
積を設定する第２の設定手段と、前記第１の目標押しの
け容積と前記第２の目標押しのけ容積とのうち小さい方
を選択し出力する第１の選択手段とを備えており、前記
第１のポンプ制御手段は、前記第１の選択手段から出力
された目標押しのけ容積に基づいて前記第１の可変容量
油圧ポンプの押しのけ容積を制御することを特徴とする
油圧駆動装置が提供される。

【０００７】また好ましくは、前記油圧駆動装置におい
て、前記第１の方向切換弁を通過するセンターバイパス
ラインの下流側に設置され、前記センターバイパスライ
ンの下流側に流れる圧油の流量に応じた制御圧力を発生
させる抵抗手段と、この抵抗手段で発生した制御圧力を
検出し対応する圧力検出信号を出力する圧力検出手段
と、この圧力検出手段からの圧力検出信号に応じて前記
第１の可変容量油圧ポンプの第３の目標押しのけ容積を
設定する第３の設定手段と、この第３の目標押しのけ容
積に基づいて前記第１の可変容量油圧ポンプの押しのけ
容積を制御する第２のポンプ制御手段と、前記第１の方
向切換弁のストローク量を制御する第１の操作手段と、
この第１の操作手段の操作量を検出し対応する操作量信
号を出力する第１の操作量検出手段と、前記第２の方向
切換弁のストローク量を制御する第２の操作手段と、こ
の第２の操作手段の操作量を検出し対応する操作量信号
を出力する第２の操作量検出手段とをさらに有し、か
つ、前記駆動検出手段は、前記第１及び第２の操作量検
出手段からの操作量信号が所定の不感帯の値より大きい
かどうかを判定し、前記制限手段は、前記ブーム負荷検
出手段からの検出信号に応じて第４の目標押しのけ容積
を設定する第４の設定手段と、前記第３の目標押しのけ
容積と前記第４の目標押しのけ容積とのうち小さい方を
選択し出力する第２の選択手段とを備えており、前記第
２のポンプ制御手段は、前記第２の選択手段から出力さ
れた目標押しのけ容積に基づいて前記第１の可変容量油
圧ポンプの押しのけ容積を制御することを特徴とする油
圧駆動装置が提供される。

【０００８】すなわち、以上のように構成した本発明に
おいては、オペレータが旋回ブーム上げを意図して第１
の方向切換弁及び第２の方向切換弁を操作すると、ま
ず、第１の可変容量ポンプから吐出管路を介し導かれる
圧油が、第１の弁グループに設けられた第１の方向切換
弁を介して旋回モータに供給され、これによって旋回モ
ータが駆動され、油圧ショベルの上部旋回体が旋回す
る。同時に、第２の可変容量ポンプから吐出管路を介し
導かれる圧油が、第２の弁グループに設けられた第２の
方向切換弁を介してブームシリンダに供給され、ブーム
シリンダが伸長して油圧ショベルのブームが持ち上が
る。このようにして旋回ブーム上げ動作が実行され、ま
た旋回モータ及びブームシリンダの駆動状態が駆動検出
手段で検出される。

【０００９】このように駆動検出手段で旋回ブーム上げ
状態が検出されると、ブームシリンダのボトム圧力、す
なわちブームへ加わる負荷がブーム負荷検出手段で検出
されて検出信号として出力され、これに応じて制限手段
で第１の可変容量油圧ポンプの吐出流量が制限されるよ
うになる。すなわち例えば、いわゆるポジティブコント
ロールが行われる場合においては、第１の方向切換弁の
ストローク量を制御する第１の操作手段の操作量に応じ
て、第１の設定手段で第１の目標押しのけ容積が設定さ
れるが、ここで、第１及び第２の方向切換弁のストロー
ク量を制御する第１及び第２の操作手段の操作量が所定
の不感帯の値より大きい場合には、駆動検出手段でブー
ムシリンダ及び旋回モータの駆動状態であると判断さ
れ、制限手段に備えられた第２の設定手段でブーム負荷
検出手段からの検出信号に応じた第２の目標押しのけ容
積が設定される。そして、第１の選択手段でこれら第１
及び第２の目標押しのけ容積のうち小さい方が選択され
る。そして、この選択された目標押しのけ容積に応じ、
第１のポンプ制御手段で第１の可変容量油圧ポンプの押
しのけ容積が制御される。よって、第２の設定手段にお
いて、ブーム負荷検出手段からの検出信号が大きくなる
と第２の目標押しのけ容積がより小さくなるように設定
しておけば、バケット内重量が軽くブーム負荷が比較的
小さい場合、第２の目標押しのけ容積のほうが第１の目
標押しのけ容積よりも大きいので、第１の選択手段で第
１の目標押しのけ容積が選択され、第１のポンプ制御手
段では第１の目標押しのけ容積による通常のポンプ制御
が行われる。そしてバケット内重量が重くなってブーム
負荷が比較的大きくなると、第２の目標押しのけ容積の
ほうが第１の目標押しのけ容積よりも小さくなって、第
１の選択手段で第２の目標押しのけ容積が選択されるの
で、第１のポンプ制御手段では、通常の第１の目標押し
のけ容積よりも小さい第２の目標押しのけ容積によるポ
ンプ制御が行われるようになる。

【００１０】また例えば、いわゆるネガティブコントロ
ールが行われる場合においては、第１の方向切換弁を通
過するセンターバイパスライン下流側にある抵抗手段で
圧油流量に応じた制御圧力を発生し、この制御圧力が圧
力検出手段で検出され、第３の設定手段でこれに応じた
第３の目標押しのけ容積が設定される。ここで、第１及
び第２の方向切換弁のストローク量を制御する第１及び
第２の操作手段の操作量が第１及び第２の操作量検出手
段で検出され、これらの操作量が所定の不感帯の値より
大きい場合には、駆動検出手段でブームシリンダ及び旋
回モータの駆動状態であると判断される。そして、制限
手段に備えられた第４の設定手段でブーム負荷検出手段
からの検出信号に応じた第４の目標押しのけ容積が設定
され、第２の選択手段でこれら第３及び第４の目標押し
のけ容積のうち小さい方が選択される。そして、この選
択された目標押しのけ容積に応じ、第２のポンプ制御手
段で第１の可変容量油圧ポンプの押しのけ容積が制御さ
れる。よって、第４の設定手段において、ブーム負荷検
出手段からの検出信号が大きくなると第４の目標押しの
け容積がより小さくなるように設定しておけば、バケッ
ト内重量が軽くブーム負荷が比較的小さい場合、第４の
目標押しのけ容積のほうが第３の目標押しのけ容積より
も大きいので、第２の選択手段で第３の目標押しのけ容
積が選択され、第２のポンプ制御手段では第３の目標押
しのけ容積による通常のポンプ制御が行われる。そして
バケット内重量が重くブーム負荷が比較的大きくなる
と、第４の目標押しのけ容積のほうが第３の目標押しの
け容積よりも小さくなって、第４の目標押しのけ容積が
第２の選択手段で選択されるので、第２のポンプ制御手
段では、通常の第３の目標押しのけ容積よりも小さい第
４の目標押しのけ容積によるポンプ制御が行われるよう
になる。

【００１１】すなわち、以上説明したように、旋回ブー
ム上げ時にブーム負荷が大きくなってブーム上昇速度が
遅くなった場合であっても、その分第１の可変容量ポン
プからの吐出流量が小さくなって旋回速度が遅くなるの
で、ブーム上げ量と旋回量とのバランスは良好に保たれ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１
〜図６により説明する。本実施形態は、油圧ショベルに
適用されるものであり、またポンプの吐出流量を方向切
換弁の最大操作圧力に応じたいわゆるポジティブコント
ロールにより制御する場合の実施形態である。

【００１３】本実施形態による油圧駆動装置が適用され
る油圧ショベルは、特に図示しないが、走行体を形成す
る右側履帯・左側履帯と、この走行体上に形成され運転
席が設けられる本体を構成し旋回モータ（後述する図１
で図示）により駆動する旋回体と、この旋回体の前方位
置に回転可能に設けられブームシリンダ（後述する図１
で図示）によって駆動するブームと、このブームに回転
可能に設けられアームシリンダによって駆動するアーム
と、このアームに回転可能に設けられバケットシリンダ
によって駆動するバケットとを有している。

【００１４】本実施形態による油圧駆動装置の油圧回路
図を図１に示す。図１において、本実施形態による油圧
駆動装置は、エンジン１で駆動される油圧ポンプとし
て、可変容量の油圧ポンプ２ａ，２ｂ及び固定容量のパ
イロットポンプ４とを備えており、油圧ポンプ２ａから
吐出される圧油によって駆動するアクチュエータとし
て、右側履帯を駆動する右走行モータ（図示せず）と、
バケットシリンダ（図示せず）と、ブームシリンダ８ａ
とを備えており、油圧ポンプ２ｂから吐出される圧油に
よって駆動するアクチュエータとして、旋回モータ８ｂ
と、アームシリンダ（図示せず）と、左側履帯を駆動す
る左走行モータ（図示せず）とを備えている。

【００１５】油圧ポンプ２ａ，２ｂには、各アクチュエ
ータへの圧油の流れの向きを切り換える方向切換弁群が
接続されている。まず、油圧ポンプ２ａには、右走行モ
ータの駆動を制御する右走行用方向切換弁７ｃと、バケ
ットシリンダの駆動を制御するバケット用方向切換弁７
ｄと、ブームシリンダ８ａの駆動を制御するブーム用方
向切換弁７ａとがパラレルに接続されている。これらの
方向切換弁はすべてパイロット圧により駆動されるパイ
ロット操作弁であり、かつメータイン通路とメータアウ
ト通路とセンタバイパス通路とを備えたセンタバイパス
型の弁であって、そのセンタバイパス通路が、図１に示
すように、右走行用方向切換弁７ｃ、バケット用方向切
換弁７ｄ、ブーム用方向切換弁７ａの順となるように接
続されている。なお、右走行用方向切換弁７ｃ、バケッ
ト用方向切換弁７ｄについては本実施形態の要部をなす
ものではなく、かつ公知の構成で足りるので、一部図示
を省略している。

【００１６】次に、油圧ポンプ２ｂには、旋回モータ８
ｂの駆動を制御する旋回用方向切換弁７ｂと、アームシ
リンダの駆動を制御するアーム用方向切換弁７ｅと、左
走行モータの駆動を制御する左走行用方向切換弁７ｆと
がパラレルに接続されている。これらの方向切換弁も上
記同様すべてセンタバイパス型のパイロット操作弁であ
り、そのセンタバイパス通路が、図１に示すように、旋
回用方向切換弁７ｂ、アーム用方向切換弁７ｅ、左走行
用方向切換弁７ｆの順になるように接続されている。な
お、アーム用方向切換弁７ｅ、左走行用方向切換弁７ｆ
については本実施形態の要部をなすものではなく、かつ
公知の構成で足りるので、一部図示を省略している。

【００１７】以上の方向切換弁７ａ〜７ｆは、上記した
ようにすべてパイロット圧により駆動されるパイロット
操作式の弁である。例えば本実施形態の要部をなすブー
ム用方向切換弁７ａを例に取ってその操作を説明する
と、パイロットポンプ４から発生したパイロット圧が管
路６ａを介しブーム用パイロット弁１０へ導かれて減圧
された後、ブーム用パイロット弁１０の操作レバー１０
Ａの操作方向に応じて、配管１６ａ又は１６ｂを介しブ
ーム用方向切換弁７ａの信号ポート１７ａ又は１７ｂに
導かれる。旋回用方向切換弁７ｂについても、同様に、
パイロットポンプ４から発生したパイロット圧が管路６
ｂを介し旋回用パイロット弁１１へ導かれて減圧された
後、旋回用パイロット弁１１の操作レバー１１Ａの操作
方向に応じて、配管１８ａ又は１８ｂを介し旋回用方向
切換弁７ｂの信号ポート１９ａ又は１９ｂに導かれる。
なお特に説明しないが、他の方向切換弁７ｃ〜７ｆに関
しても同様の操作で切り換えが行われる。

【００１８】また、本実施形態の油圧駆動装置には、上
記パイロット圧、ポンプ吐出圧、及び負荷圧を検出し対
応する信号を制御部１５に出力する圧力検出器１２ａ〜
ｄ，１３ａ，１３ｂ，１４が設けられている。操作圧力
検出器１２ａは、シャトル弁５ｃ，５ｂや図示しない他
のシャトル弁を介し、油圧ポンプ２ａの吐出管路に接続
された方向切換弁７ｃ，７ｄ，７ａを操作するパイロッ
ト圧のうち最大のものを検出し、対応する圧力信号Ｓ_ia
を制御部１５に出力するようになっている。またブーム
上げ操作圧力検出器１２ｂは、配管１６ａに接続され、
ブーム用パイロット弁１０の操作レバー１０Ａがブーム
上げ方向に操作されたことを検出し対応する圧力信号Ｓ
_bmを制御部１５に出力するようになっている。さらに旋
回操作圧力検出器１２ｃは、シャトル弁５ｄを介して配
管１８ａ，ｂに接続され、旋回用パイロット弁１１の操
作レバー１１Ａがいずれかの方向に操作されたことを検
出し対応する圧力信号Ｓ_swを制御部１５に出力するよう
になっている。また操作圧力検出器１２ｄは、シャトル
弁５ｄ，５ｅや図示しない他のシャトル弁を介し、油圧
ポンプ２ｂの吐出管路に接続された方向切換弁７ｂ，７
ｅ，７ｆを操作するパイロット圧のうち最大のものを検
出し、対応する圧力信号Ｓ_ibを制御部１５に出力するよ
うになっている。また、ポンプ吐出圧力検出器１３ａ
は、油圧ポンプ２ａの吐出管路に接続されて、油圧ポン
プ２ａの吐出圧を検出し対応する吐出圧力信号Ｐ_aを制
御部１５に出力するようになっており、ポンプ吐出圧力
検出器１３ｂは、油圧ポンプ２ｂの吐出管路に接続され
て、油圧ポンプ２ｂの吐出圧を検出し対応する吐出圧力
信号Ｐ_bを制御部１５に出力するようになっている。ま
た、ブームシリンダ圧力検出器１４は、ブームシリンダ
８ａのボトム側に接続されて、ボトム圧力を検出し対応
するブームシリンダボトム圧力信号Ｐ_bmを制御部１５に
出力するようになっている。

【００１９】そして制御部１５は、これら圧力検出器１
２ａ〜ｄ，１３ａ，１３ｂ，１４からの検出信号をもと
に所定の演算処理（後述）を行い、油圧ポンプ２ａ，ｂ
の吐出容量（傾転角）をそれぞれ制御するレギュレータ
３ａ，３ｂに対し、各ポンプ２ａ，ｂの傾転角を所定の
目標吐出流量（目標傾転角）Ｑ_a，Ｑ_b（後述）にするた
めの駆動信号を出力する。

【００２０】上記構成における動作を、制御部１５の演
算処理内容を表すフローチャートを示す図２に沿って説
明する。図２において、まず、手順２０で、ポンプ吐出
圧力検出器１３ａ，１３ｂによって検出される油圧ポン
プ２ａ，２ｂの吐出圧力信号Ｐ_a，Ｐ_bと、操作圧力検出
器１２ａによって検出された圧力信号Ｓ_iaと、操作圧力
検出器１２ｄによって検出された圧力信号Ｓ_ibと、ブー
ム上げ操作圧力検出器１２ｂによって検出された圧力信
号Ｓ_bmと、旋回操作圧力検出器１２ｃによって検出され
た圧力信号Ｓ_swと、ブームシリンダ圧力検出器１４によ
って検出されたブームシリンダボトム圧力信号Ｐ_bmとを
読み込む。

【００２１】次に、手順２１に移り、図３に示す所定ポ
ンプ入力馬力の等馬力線図に基づき、所定のポンプ入力
馬力を超えない範囲内で、吐出圧力信号Ｐ_a，Ｐ_bの値に
対応する油圧ポンプ２ａ，２ｂの最大吐出流量Ｑ_a2＝ｇ
（Ｐ_a）及びＱ_b2＝ｇ（Ｐ_b）を算出する。また、図４に
示すテーブルに基づき、圧力信号Ｓ_ia，Ｓ_ibの値に対応
する油圧ポンプ２ａ，２ｂのポジティブコントロールに
よる吐出流量Ｑ_a1＝ｆ（Ｓ_ia）及びＱ_b1＝ｆ（Ｓ_ib）を
算出する。なおこのときのテーブルは、図４に示される
ように、所定の操作量Ｓ_i1までは最小流量Ｑ_minであ
り、操作量Ｓ_i1〜Ｓ_i2ではＱ_minから制御上の最大流量
Ｑ_maxまで直線的に増加し、操作量Ｓ_i2を超えるとＱ_max
となるように設定されている。そしてさらに、図３に示
す所定ポンプ入力馬力の等馬力線図に基づき、所定のポ
ンプ入力馬力を超えない範囲内で、ブームシリンダボト
ム圧力信号Ｐ_bmに対応する油圧ポンプ２ｂの最大吐出流
量Ｑ_bm＝ｅ（Ｐ_bm）を算出する。なおこのとき、図３に
示されるように、Ｐ_bmが大きくなるほどＱ_bmの値は小さ
くなる関係となっている。

【００２２】そして手順２２に移り、手順２１で算出し
たＱ_b1とＱ_b2とのうち最小である方を選択し、これを油
圧ポンプ２ｂの目標吐出流量Ｑ_boとする。すなわち、Ｑ
_b1＜Ｑ_b2であればＱ_bo＝Ｑ_b1、そうでなければＱ_bo＝Ｑ
_b2とする。

【００２３】そしてさらに手順２５に移り、手順２１で
算出したＱ_a1とＱ_a2とのうち最小である方を選択し、こ
れを油圧ポンプ２ａの目標吐出流量Ｑ_aとする。すなわ
ち、Ｑ_a1＜Ｑ_a2であればＱ_a＝Ｑ_a1、そうでなければＱ_a
＝Ｑ_a2とする。

【００２４】その後、手順２８に移り、旋回ブーム上げ
動作を行っているかどうか、すなわちＳ_sw＞Ｓ_op（＝パ
イロット弁が操作されていると判断するための基準とな
る不感帯の値）かつＳ_bm＞Ｓ_opであるかどうかを判断す
る。手順２８の条件が満たされた場合は、旋回ブーム上
げ操作を行なっていると判断され、手順２９へ移る。手
順２９では、手順２１で算出したＱ_bmに旋回スピードと
ブーム上げスピードとのマッチングを決める定数ｋを乗
じたｋ×Ｑ_bmと、手順２２で算出した目標吐出流量Ｑ_bo
とのうちの最小値を選択し、これを油圧ポンプ２ｂの最
終的な目標吐出流量Ｑ_bとする。すなわち、Ｑ_bo＜ｋ×
Ｑ_bmであればＱ_b＝Ｑ_bo、Ｑ_bo≧ｋ×Ｑ_bmであればＱ_b＝
ｋ×Ｑ_bmとし、手順３１へ移る。なお、このとき図４に
示されるように、ｋ×Ｑ_bm≦Ｑ_max（制御上の最大流
量）となるように設定される。手順２８の条件が満たさ
れない場合には、旋回ブーム上げ操作を行っていないと
判断されて、手順３０で、手順２２で求めたＱ_boをその
まま油圧ポンプ２ｂの最終的な目標吐出流量Ｑ_bとし、
手順３１へ移る。

【００２５】手順３１では、油圧ポンプ２ａの吐出流量
を目標吐出流量Ｑ_aにするための駆動信号をポンプレギ
ュレータ３ａへ出力するとともに、油圧ポンプ２ｂの吐
出流量を目標吐出流量Ｑ_bにするための駆動信号をポン
プレギュレータ３ｂへ出力する。

【００２６】手順３１が終了した後は、手順２０へ戻
り、上記演算処理を繰り返し行なう。

【００２７】以上のような制御において、まず、油圧ポ
ンプ２ａは、常にブームパイロット弁１０に係わる最大
操作圧力Ｓ_iaに応じたポジティブコントロールの目標吐
出流量Ｑ_a1に基づく通常の制御が行われる。すなわち、
制御部１５において図２の手順２１で求めたポジティブ
コントロールの目標吐出流量Ｑ_a1と馬力制御による目標
吐出流量Ｑ_a2との最小値が最終的な目標吐出流量Ｑ_aと
して手順２５で選択され、手順３１でレギュレータ２ａ
へ出力される。

【００２８】次に、油圧ポンプ２ｂに関しては、制御部
１５において図２の手順２１で求めたポジティブコント
ロールの目標吐出流量Ｑ_b1と馬力制御による目標吐出流
量Ｑ_b2との最小値が手順２２で選択されてＱ_boとされ
る。そしてその後、さらにブーム負荷に基づくｋ×Ｑ_bm
による修正が手順２９で施される。すなわち、バケット
内重量が軽くブーム負荷が比較的小さい場合には、前述
したようにＱ_bmは比較的大きく、よってｋ×Ｑ_bmのほう
がＱ_boよりも大きくなるので、手順２９でＱ_boが選択さ
れてＱ_b＝Ｑ_boとなる。よって、レギュレータ３ｂでポ
ジティブコントロールの目標吐出流量Ｑ_b1及び馬力制御
の目標吐出流量Ｑ_b2による通常のポンプ制御が行われ
る。

【００２９】そして、バケット内重量が重くなってブー
ム負荷が比較的大きくなると、Ｑｂｍが比較的小さく、
ｋ×Ｑ_bmのほうがＱ_boよりも小さくなるので、手順２９
でｋ×Ｑ_bmが選択されてＱ_b＝ｋ×Ｑ_bmとなる。よっ
て、レギュレータ３ｂでは、通常の目標吐出流量Ｑ_boよ
りも小さいｋ×Ｑ_bm及び馬力制御の目標吐出流量Ｑ_b2に
よるポンプ制御が行われるようになり、油圧ポンプ２ｂ
の吐出流量Ｑ_bは、図５に示す所定入力馬力での等馬力
線図上をａ→ｂ→ｄのように変化する。すなわち、この
ようなブーム負荷が大きい場合には、油圧ポンプ２ａは
前述したようにポジティブコントロール及び馬力制御に
よる通常の制御が行われているので、油圧ポンプ２ａは
ポジティブコントロールの目標吐出流量Ｑ_a1か若しくは
馬力制御の目標吐出流量Ｑ_a2を吐出する。しかしこのと
き、ブームシリンダ８ａの負荷が大きいことから、ブー
ムがあまり上がらない。そこで、上述したように、その
あまりあがらない分、油圧ポンプ２ｂからの吐出流量を
小さくして旋回モータ８ｂの速度を遅くすることで、ブ
ーム上げ量ｌ_bと旋回量_swとのバランスは負荷に関係な
く良好に保たれ、旋回量θ_swとブーム上げ量ｌ_bの関係
は図６のａ→ｂ→ｄのように変化させることができる。

【００３０】これに対し、上記のような油圧ポンプ２ｂ
の吐出流量の修正を行わない従来においては、油圧ポン
プ２ｂについても、常に、ポジティブコントロールの目
標吐出流量Ｑ_b1及び馬力制御の目標吐出流量Ｑ_b2に基づ
く通常の制御が行われる。よって、図５のおいて、油圧
ポンプ２ｂの吐出流量は最大吐出流量Ｑ_maxになるまで
ａ→ｂ→ｃのように変化し、これにより旋回モータ８ｂ
の旋回量θ_swは、図６において加速度的に増え、実線ａ
→ｂ→ｃで示されるように変化する。したがって、旋回
量が大きい作業ほどオペレータがブームシリンダ負担に
応じ旋回操作量の調整操作を行うことが必要となってい
た。本実施形態によれば、バケット移動軌跡を一致させ
るために苦労して調整することがなくなるので、オペレ
ータの操作負担を低減することができる。

【００３１】次に、本発明の第２の実施形態を図７〜図
９により説明する。本実施形態は、ポンプの吐出流量を
いわゆるネガティブコントロールにより制御する場合の
実施形態である。第１の実施形態と同等の部材には同一
の符号を付す。本実施形態による油圧駆動装置の油圧回
路図を図７に示す。図７において、本実施形態による油
圧駆動装置が、第１の実施形態の油圧駆動装置と異なる
主要な点は、方向切換弁７ａ，７ｆのセンタバイパスラ
イン下流側に、絞り２１ａ，２１ｂがそれぞれ設けられ
ていることと、これら絞り２１ａ，２１ｂ前後の差圧を
検出し、対応する差圧信号Ｐ_na，Ｐ_nbを制御部１５に出
力する差圧検出器２０ａ，ｂが設けられていることと、
第１の実施形態における圧力検出器１２ａ，１２ｄが省
略されていること、これらに対応して、制御部１５内の
演算処理が異なっている（後述）こととである。その他
の構成は、第１の実施形態とほぼ同様である。

【００３２】上記構成における動作を、制御部１５の演
算処理内容を表すフローチャートを示す図８に沿って説
明する。図８において、まず、手順２２０で、ポンプ吐
出圧力検出器１３ａ，１３ｂによって検出される油圧ポ
ンプ２ａ，２ｂの吐出圧力信号Ｐ_a，Ｐ_bと、差圧検出器
２０ａによって検出された差圧信号Ｐ_naと、差圧検出器
２０ｂによって検出された差圧信号Ｐ_nbと、ブーム上げ
操作圧力検出器１２ｂによって検出された圧力信号Ｓ_bm
と、旋回操作圧力検出器１２ｃによって検出された圧力
信号Ｓ_swと、ブームシリンダ圧力検出器１４によって検
出されたブームシリンダボトム圧力信号Ｐ_bmとを読み込
む。

【００３３】次に、手順２２１に移り、第１の実施形態
と同様図３に示された所定ポンプ入力馬力の等馬力線図
に基づき、所定のポンプ入力馬力を超えない範囲内で、
吐出圧力信号Ｐ_a，Ｐ_bの値に対応する油圧ポンプ２ａ，
２ｂの最大吐出流量Ｑ_a2＝ｇ（Ｐ_a）及びＱ_b2＝ｇ
（Ｐ_b）を算出する。また、図９に示すテーブルに基づ
き、差圧信号Ｐ_na，Ｐ_nbの値に対応する油圧ポンプ２
ａ，２ｂのネガティブコントロールによる吐出流量Ｑ_a1
＝ｈ（Ｐ_na）及びＱ_b1＝ｈ（Ｐ_nb）を算出する。なおこ
のときのテーブルは、図９に示されるように、所定のネ
ガコン差圧Ｐ_n1までは制御上の最大流量Ｑ_maxであり、
ネガコン差圧Ｐ_n1〜Ｐ_n2ではＱ_maxから最小流量Ｑ_minま
で直線的に減少し、ネガコン差圧Ｐ_n2を超えるとＱ_min
となるように設定されている。そして第１の実施形態と
同様、図３に示された所定ポンプ入力馬力の等馬力線図
に基づき、所定のポンプ入力馬力を超えない範囲内で、
ブームシリンダボトム圧力信号Ｐ_bmに対応する油圧ポン
プ２ｂの最大吐出流量Ｑ_bm＝ｅ（Ｐ_bm）を算出する。

【００３４】以降の手順２２〜手順３１は、第１の実施
形態とほぼ同様であるので説明を省略する。そして手順
３１が終了した後は、手順２２０へ戻り、上記演算処理
を繰り返し行なう。

【００３５】以上のような制御において、まず、油圧ポ
ンプ２ａは、常にネガコン差圧Ｐ_naに応じたネガティブ
コントロールの目標吐出流量Ｑ_a1に基づく通常の制御が
行われる。すなわち、制御部１５において図８の手順２
２１で求めたネガティブコントロールの目標吐出流量Ｑ
_a1と馬力制御による目標吐出流量Ｑ_a2との最小値が最終
的な目標吐出流量Ｑ_aとして手順２５で選択され、手順
３１でレギュレータ２ａへ出力される。

【００３６】次に、油圧ポンプ２ｂに関しては、制御部
１５において図８の手順２２１で求めたネガティブコン
トロールの目標吐出流量Ｑ_b1と馬力制御による目標吐出
流量Ｑ_b2との最小値が手順２２で選択されてＱ_boとされ
る。そしてその後、バケット内重量が軽くブーム負荷が
比較的小さい場合には、ｋ×Ｑ_bmのほうがＱ_boよりも大
きくなり、手順２９でＱ_boが選択され、レギュレータ３
ｂでネガティブコントロールの目標吐出流量Ｑ_b1及び馬
力制御の目標吐出流量Ｑ_b2による通常の制御が行われ
る。

【００３７】そして、バケット内重量が重くなってブー
ム負荷が比較的大きくなると、手順２９でｋ×Ｑ_bmが選
択されてＱ_b＝ｋ×Ｑ_bmとなる。よって、レギュレータ
３ｂでは、通常の目標吐出流量Ｑ_boよりも小さいｋ×Ｑ
_bm及び馬力制御の目標吐出流量Ｑ_b2によるポンプ制御が
行われるようになる。すなわち、第１の実施形態と同
様、ブームがあまり上がらない分を、油圧ポンプ２ｂか
らの吐出流量を小さくして旋回モータ８ｂの速度を遅く
することで、ブーム上げ量ｌ_bと旋回量_swとのバランス
は負荷に関係なく良好に保たれる。

【００３８】本実施形態によっても、第１の実施形態と
同様の効果を得る。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、旋回ブーム上げ時にブ
ーム負荷が大きくなってブーム上昇速度が遅くなった場
合であっても、その分第１の可変容量ポンプからの吐出
流量が小さくなって旋回速度が遅くなるので、ブーム上
げ量と旋回量とのバランスは良好に保たれる。よって、
ブーム上げ量に比し旋回量が極端に大きくなる従来のよ
うに、バケット移動軌跡を一致させるために苦労して調
整することがなくなるので、オペレータの操作負担を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による油圧駆動装置の
油圧回路図である。

【図２】図１に示された制御部の演算処理内容を表すフ
ローチャートを示す図である。

【図３】図２に示されたフローチャートの演算処理で用
いられる所定ポンプ入力馬力の等馬力線図である。

【図４】図２に示されたフローチャートの演算処理で用
いられる操作量とポンプ吐出流量との関係を表す図であ
る。

【図５】油圧ポンプの吐出流量の変化を表す図である。

【図６】ブーム上げ量と旋回量との関係を表す図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施形態による油圧駆動装置の
油圧回路図である。図である。

【図８】図７に示された制御部の演算処理内容を表すフ
ローチャートを示す図である。

【図９】図８に示されたフローチャートの演算処理で用
いられる差圧信号とポンプ吐出流量との関係を表す図で
ある。

【符号の説明】

１エンジン２ａ油圧ポンプ（第２の可変容量油圧
ポンプ）２ｂ油圧ポンプ（第１の可変容量油圧
ポンプ）３ａ，ｂレギュレータ（ポンプ制御手段）４パイロットポンプ５ｂ〜ｅシャトル弁６ａ，ｂ管路７ａブーム用方向切換弁７ｂ旋回用方向切換弁７ｃ右走行用方向切換弁７ｄバケット用方向切換弁７ｅアーム用方向切換弁７ｆ左走行用方向切換弁８ａブームシリンダ８ｂ旋回モータ１０ブーム用パイロット弁（第２の操
作手段）１０Ａ操作レバー１１旋回用パイロット弁（第１の操作
手段）１１Ａ操作レバー１２ａ操作圧力検出器（第２の操作量検
出手段）１２ｂブーム上げ操作圧力検出器１２ｃ旋回操作圧力検出器１２ｄ操作圧力検出器（第１の操作量検
出手段）１３ａ，ｂポンプ吐出圧力検出器１４ブームシリンダ圧力検出器（負荷
検出手段）１５制御部（設定手段、制限手段）１６ａ，ｂ配管１７ａ，ｂ信号ポート１８ａ，ｂ配管１９ａ，ｂ信号ポート２０ａ，ｂ差圧検出器（圧力検出手段）２１ａ，ｂ絞り（抵抗手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の可変容量油圧ポンプと、
前記第１及び第２の可変容量油圧ポンプから吐出される
圧油によって駆動され、旋回モータ及びブームシリンダ
を含む複数のアクチュエータと、前記第１の可変容量油
圧ポンプの吐出管路に接続され、前記旋回モータに供給
される圧油の方向を切り換える第１の方向切換弁を含む
第１の弁グループと、前記第２の可変容量油圧ポンプの
吐出管路に接続され、前記ブームシリンダに供給される
圧油の方向を切り換える第２の方向切換弁を含む第２の
弁グループとを有する油圧駆動装置において、前記旋回モータ及びブームシリンダが駆動されているか
どうかを検出する駆動検出手段と、前記ブームシリンダのボトム圧力を検出し対応する検出
信号を出力するブーム負荷検出手段と、前記駆動検出手段で前記旋回モータ及びブームシリンダ
がともに駆動していることが検出されたときには、ブー
ム負荷検出手段からの検出信号に応じ、前記第１の可変
容量油圧ポンプの吐出流量を制限する制限手段と、を有
することを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】請求項１記載の油圧駆動装置において、
前記第１の方向切換弁のストローク量を制御する第１の
操作手段と、この第１の操作手段の操作量を検出し対応
する操作量信号を出力する第１の操作量検出手段と、前
記第２の方向切換弁のストローク量を制御する第２の操
作手段と、この第２の操作手段の操作量を検出し対応す
る操作量信号を出力する第２の操作量検出手段と、前記
第１の操作量検出手段からの操作量信号に応じて、前記
第１の可変容量油圧ポンプの第１の目標押しのけ容積を
設定する第１の設定手段と、この第１の目標押しのけ容
積に基づいて前記第１の可変容量油圧ポンプの押しのけ
容積を制御する第１のポンプ制御手段とをさらに有し、
かつ、前記駆動検出手段は、前記第１及び第２の操作量
検出手段からの操作量信号が所定の不感帯の値より大き
いかどうかを判定し、前記制限手段は、前記ブーム負荷
検出手段からの検出信号に応じて第２の目標押しのけ容
積を設定する第２の設定手段と、前記第１の目標押しの
け容積と前記第２の目標押しのけ容積とのうち小さい方
を選択し出力する第１の選択手段とを備えており、前記
第１のポンプ制御手段は、前記第１の選択手段から出力
された目標押しのけ容積に基づいて前記第１の可変容量
油圧ポンプの押しのけ容積を制御することを特徴とする
油圧駆動装置。
【請求項３】請求項１記載の油圧駆動装置において、
前記第１の方向切換弁を通過するセンターバイパスライ
ンの下流側に設置され、前記センターバイパスラインの
下流側に流れる圧油の流量に応じた制御圧力を発生させ
る抵抗手段と、この抵抗手段で発生した制御圧力を検出
し対応する圧力検出信号を出力する圧力検出手段と、こ
の圧力検出手段からの圧力検出信号に応じて前記第１の
可変容量油圧ポンプの第３の目標押しのけ容積を設定す
る第３の設定手段と、この第３の目標押しのけ容積に基
づいて前記第１の可変容量油圧ポンプの押しのけ容積を
制御する第２のポンプ制御手段と、前記第１の方向切換
弁のストローク量を制御する第１の操作手段と、この第
１の操作手段の操作量を検出し対応する操作量信号を出
力する第１の操作量検出手段と、前記第２の方向切換弁
のストローク量を制御する第２の操作手段と、この第２
の操作手段の操作量を検出し対応する操作量信号を出力
する第２の操作量検出手段とをさらに有し、かつ、前記
駆動検出手段は、前記第１及び第２の操作量検出手段か
らの操作量信号が所定の不感帯の値より大きいかどうか
を判定し、前記制限手段は、前記ブーム負荷検出手段か
らの検出信号に応じて第４の目標押しのけ容積を設定す
る第４の設定手段と、前記第３の目標押しのけ容積と前
記第４の目標押しのけ容積とのうち小さい方を選択し出
力する第２の選択手段とを備えており、前記第２のポン
プ制御手段は、前記第２の選択手段から出力された目標
押しのけ容積に基づいて前記第１の可変容量油圧ポンプ
の押しのけ容積を制御することを特徴とする油圧駆動装
置。