JPH11280105A

JPH11280105A - 建設機械の油圧制御装置

Info

Publication number: JPH11280105A
Application number: JP10087212A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Komiyama; 昌之小見山
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Yutani Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】干渉領域内に侵入したフロントアタッチメン
トを減速停止させる減圧弁が正常に動作しない場合でも
干渉を緩和することができる建設機械の油圧制御装置を
提供する。【解決手段】干渉領域内では運転室と干渉する方向に
移動するフロントアタッチメントを減速させ、自動停止
させる干渉防止装置において、フロントアタッチメント
が干渉領域内に侵入したことを検知する検知手段５ａ
と、干渉領域内への侵入が検知された際に、シリンダ５
に接続された方向切換弁９のパイロット圧を減圧させる
減圧手段１１ａ，１１ｂと、干渉領域内への侵入が検知
された際に、パイロット圧が正常に減圧されているかど
うかを判断する判断手段４ｂと、パイロット圧が正常に
減圧されていない場合に、シリンダに供給される作動油
流量を一定量に制限する流量制限制御手段４ｃとを備え
てなる。

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等の建
設機械に適用される油圧制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、側溝掘りを行うべくキャブの左右
方向にアームをオフセットすることのできる油圧ショベ
ルでは、フロントアタッチメントの運動範囲内において
バケットがキャブと干渉する干渉領域が生じるため、作
業中においてバケットがキャブと衝突しないように干渉
防止装置が備えられている。

【０００３】この種の干渉防止装置は、例えばキャブ外
面から所定距離離れた位置までの間に干渉領域を仮想的
に設定し、その干渉領域内にバケットが侵入すると、バ
ケットの移動速度を減速させつつ作動を自動停止させる
ようになっている。この場合の油圧制御は、操作レバー
の操作によって導出されるパイロット圧を、減圧弁を介
して減圧制御し、フロントアタッチメントの油圧シリン
ダに供給される作動油の流量を絞り、方向制御弁のメイ
ンスプールを中立位置に戻すようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
油圧制御では、減圧弁の動作が正常であるかどうかを検
出する機能を備えておらず、減圧弁が正常に動作しなく
なると、その減圧弁以外に干渉を防止することのできる
機能が存在しないため、キャブとバケットの干渉を回避
することができなくなるという極めて危険な状態とな
る。

【０００５】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、干渉領域内に侵入したフロントアタッチメ
ントを減速停止させる減圧弁が正常に動作しない場合で
もキャブとバケットの干渉を緩和することができる建設
機械の油圧制御装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、運転室から所
定間隔離れた位置までの間に干渉領域を仮想的に設定
し、この干渉領域内では可変容量ポンプから吐出され方
向制御弁を介してフロントアタッチメントに送られる作
動油の流量を絞ることにより、運転室と干渉する方向に
移動するフロントアタッチメントを減速させ、自動停止
させる干渉防止装置において、フロントアタッチメント
が干渉領域内に侵入したことを検知する検知手段と、干
渉領域内への侵入が検知された際に、シリンダに接続さ
れた方向切換弁のパイロット圧を減圧させる減圧手段
と、干渉領域内への侵入が検知された際に、パイロット
圧が正常に減圧されているかどうかを判断する判断手段
と、方向制御弁とは別に設けられ、パイロット圧が正常
に減圧されていない場合に、シリンダに供給される作動
油流量を一定量以下に制限する流量制限制御手段と、を
備えてなる建設機械の油圧制御装置である。

【０００７】本発明において、流量制限制御手段は、減
圧手段が異常の時は一定量以上の流量が流れるような制
御指令を出力しないように構成されている。

【０００８】そのための流量制限制御手段は、可変容量
油圧ポンプから吐出される作動油の流量を一定量以下に
制限するように構成することができる。その具体例とし
ては、可変容量油圧ポンプとその可変容量油圧ポンプの
吐出量を制御する制御用ポンプとの間に第一の圧力制御
弁を設け、第一の圧力制御弁を減圧制御することによ
り、作動油流量を一定量以下に制限することができる。

【０００９】また、本発明において、流量制限制御手段
は、第一の可変容量ポンプ及び第二の可変容量ポンプか
ら吐出される作動油の合流制御を強制的に停止させるこ
とにより、作動油の流量を一定量以下に制限することが
できる。その具体例としては、第一の可変容量油圧ポン
プ及び第二の可変容量油圧ポンプから吐出される作動油
を合流または合流解除させる切換弁を設け、切換弁とそ
の切換弁に対して制御圧を与える制御用ポンプとの間に
第二の圧力制御弁を設け、第二の圧力制御弁を減圧制御
することにより作動油の合流を停止させ、作動油流量を
一定量以下に制限することができる。

【００１０】また、本発明において、流量制限制御手段
は、ブリードオフ回路のブリード圧制御弁を減圧制御す
ることにより作動油流量を一定量以下に制限するように
構成することができる。

【００１１】さらにまた、上記各流量制限制御手段のう
ちのいずれか二つまたは全部を組み合わせて作動油流量
を一定量以下に制限することもできる。

【００１２】なお、作動油流量を一定量以下に制限する
には、例えば上記第一の比例弁が３５０ｍＡ（ｍｉｎ）
〜７００ｍＡ（ｍａｘ）の制御電流で制御されるもので
あると、制御電流の下限寄りの値、例えば４５０ｍＡを
限界値Ｉｌｉｍｉｔとして設定し、その限界値Ｉｌｉｍ
ｉｔを超えるような制御電流を出力しないようにするこ
とによって作動油流量を一定量以下に制限することがで
きる。

【００１３】本発明に従えば、減圧手段に対して減圧指
令が出力されるタイミングに合わせて判断手段が動作を
開始し、判断手段は、減圧手段が正常に動作しているか
どうかを判断する。減圧手段が正常に動作していれば、
従来の減圧制御と同じように、方向切換弁のパイロット
圧が減圧され、それによりシリンダに供給される作動油
の流量が制限され、フロントアタッチメントの移動が停
止させられる。一方、減圧手段が正常に動作していなけ
れば、流量制限制御手段は、可変容量油圧ポンプの吐出
量を制限するか、または第一及び第二の可変容量油圧ポ
ンプの合流制御を停止するか、またはブリード圧を所定
値以下に制限するか、或いはこれらの制御を組み合わし
て流量制限を行うことにより、減圧手段を介さずシリン
ダに供給される作動油流量を一定量以下に制限する。こ
れにより、減圧弁の異常時における干渉が効果的に抑制
される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施の形態に
基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る
油圧制御装置の構成を示す油圧回路図である。同図にお
いて、１は油圧シリンダ駆動用の作動油を供給する第一
の可変容量油圧ポンプ、２は第一の可変容量油圧ポンプ
１に対して制御圧を吐出する制御用油圧ポンプ、３は作
動油を回収する油タンクである。

【００１５】４はマイクロコンピュータから構成される
コントローラであり、操作レバーによって出力される操
作指令、後述する各検出器によって検出される角度検出
信号を受けて各シリンダー、具体的にはブームを駆動さ
せるブームシリンダ５、アームを駆動させるアームシリ
ンダ６、オフセットを行うオフセットシリンダ７の動作
を制御するとともに、ストロークエンドにおいてシリン
ダ速度を減速させるようになっている。

【００１６】ブーム上げ操作レバー８ａとブーム用流量
制御弁９との間のパイロットライン１０ａには減圧弁１
１ａが設けられており、ブーム上げ操作レバー８ａの操
作量はブーム上げ操作量検出センサ１２ａによって検出
される。一方、ブーム下げ操作操作レバー（操作体）８
ｂとブーム用流量制御弁９との間のパイロットライン１
０ｂには減圧弁１１ｂが設けられており、ブーム下げ操
作レバー８ｂの操作量はブーム下げ操作量検出センサ１
２ｂによって検出される。

【００１７】また、アーム引き操作レバー１３ａとアー
ム用流量制御弁１４との間のパイロットライン１５ａに
は、減圧弁１６ａが設けられており、アーム引き操作レ
バー１３ａの操作量はアーム引き操作量検出センサ１７
ａによって検出される。

【００１８】アーム押し操作操作レバー１３ｂとアーム
用流量制御弁１４との間のパイロットライン１５ｂには
減圧弁１６ｂが設けられており、アーム押し操作レバー
１３ｂの操作量はアーム押し操作量検出センサ１７ｂに
よって検出される。

【００１９】また、オフセット左操作ペダル１８ａとオ
フセット用流量制御弁１９との間のパイロットライン２
０ａには減圧弁２１ａが設けられており、オフセット左
操作ペダル１８ａの操作量はオフセット操作量検出セン
サ２２ａによって検出される。オフセット右操作ペダル
１８ｂとオフセット用流量制御弁１９との間のパイロッ
トライン２０ｂには減圧弁２１ｂが設けられており、オ
フセット右操作ペダル１８ｂの操作量はオフセット操作
量検出センサ２２ｂによって検出される。

【００２０】上述した各操作量検出センサ１２ａ，１２
ｂ、１７ａ，１７ｂ、２２ａ，２２ｂから出力される操
作量検出信号はコントローラ４に与えられる。

【００２１】なお、上記した各減圧弁１１ａ，１１ｂ，
１６ａ，１６ｂ，２１ａ，２１ｂは減圧手段とみなすこ
とができ、フロントアタッチメントが干渉領域に侵入し
た際に、各シリンダ５，６，７に接続された方向切換弁
としての流量制御弁９，１４，１９へのパイロット圧を
減圧させるようになっている。

【００２２】各流量制御弁９，１４，１９へ作動油を供
給する第一の可変容量油圧ポンプ１と制御用油圧ポンプ
２との間には、第一の圧力制御弁としての電磁比例減圧
弁２３が設けられている。この電磁比例減圧弁２３は、
コントローラ４から出力される制御信号によって二次圧
が制御されるようになっている。

【００２３】また、ブーム用シリンダ５及びアーム用シ
リンダ６は切換弁としての合流弁２４を介して第二の可
変容量油圧ポンプ２５と接続されている。この合流弁２
４は、第二の圧力制御弁としての電磁比例減圧弁２６か
ら吐出される吐出圧によって切り換えられるようになっ
ており、この電磁比例減圧弁２６は、コントローラ４か
ら出力される制御信号によって二次圧が制御されるよう
になっている。

【００２４】また、第一の可変容量油圧ポンプ１とシリ
ンダとの間のブリードオフ回路２７にはブリード圧制御
弁２８が設けられている。このフリードオフ回路２７
は、操作量検出センサ１２ａ，１２ｂ，１７ａ，１７
ｂ，２２ａ，２２ｂから出力される信号に応じてブリー
ド圧を立てるようになっている。このブリード圧制御弁
２８は、コントローラ４から出力される制御信号によっ
て絞りの開度が変化するようになっている。

【００２５】図２は上記油圧回路を有する油圧ショベル
の構成を示したものである。同図において、油圧ショベ
ル３０は、走行装置３１に支持された旋回台３２上にキ
ャブ（運転室）３３が搭載され、このキャブ３３の側方
位置に、フロントアタッチメントが配置されている。フ
ロントアタッチメントは、上下回動するブーム３４と、
左右方向に揺動するオフセットブーム３５と、前後方向
に押し引き動作するアーム３６と、そのアーム３６の先
端に設けられたバケット３７とから構成される。

【００２６】ブーム３４は上述したブームシリンダ５に
よって駆動されるようになっている。すなわち、図１に
示したブーム上げ操作レバー８ａ及びブーム下げ操作レ
バー８ｂを操作することにより、ブーム用流量切換弁９
で作動油の流れの方向と流量が制御され、その制御され
た作動油を受けてブームシリンダ５が駆動する。

【００２７】オフセットブーム３５は、上述したオフセ
ットシリンダ７によって駆動され、オフセットシリンダ
７は、オフセット左操作ペダル１８ａ及びオフセット右
操作ペダル１８ｂを操作することにより、オフセット用
流量切換弁１９で制御された作動油を受けて駆動する。

【００２８】アーム３６は、上述したアームシリンダ６
によって駆動され、このアームシリンダ６は、アーム引
き操作レバー１３ａ及びアーム押し操作レバー１３ｂを
操作することにより、アーム用流量切換弁１４で制御さ
れた作動油を受けて駆動する。なお、バケット３７は、
図示しないバケットシリンダで回動するようになってい
る。また、図２において、符号５ａはブーム３４の上下
回動角度を検出するためのブーム角度検出器であり、６
ａはアーム３６の前後回動角度を検出するためのアーム
角度検出器であり、７ａはオフセットブーム３５の左右
揺動角度を検出するためのオフセット角度検出器であ
る。これら各検出器から出力される角度信号及びブー
ム，オフセットブーム，アームの長さ情報等に基づき、
コントローラ４はフロントアタッチメントの姿勢を把握
することができる。上記各角度検出器及びコントローラ
は、フロントアタッチメントが干渉領域（後述する）内
に侵入したことを検知するための検知手段を構成する。

【００２９】また、油圧ショベル３０におけるキャブ３
３の周囲には、キャブ３３から外側に所定距離Ｌ１だけ
離れた位置に干渉面Ｐを仮想的に設定し、この干渉面Ｐ
からさらに外側に所定距離Ｌ２だけ離れた位置との間に
干渉領域Ｑを設定している。そして、干渉領域Ｑ内では
キャブ３３方向に移動するフロントアタッチメントの移
動速度を減速させ、干渉面Ｐでフロントアタッチメント
の移動を停止させるように制御を行っている。

【００３０】すなわち、図１に示したコントローラ４の
ＲＯＭ４ａには、フロントアタッチメントを構成してい
るブーム３４，オフセットブーム３５，アーム３６の位
置が干渉領域Ｑ内に侵入した際に、各減圧弁１１ａ，１
１ｂ，１６ａ，１６ｂ，２１ａ，に対し、減圧指令を出
力するためのデータが記憶されている。この干渉制御は
従来の干渉制御と同じ制御方法を採用している。次に、
本発明の流量制限制御を図３に示すフローチャートに従
って説明する。

【００３１】コントローラ４は、流量制御弁９，１４，
１９に供給される作動油の流量を制限するにあたり、ま
ず、操作レバーの操作量に応じたポンプ吐出量が得られ
るようにポンプ流量制御指令Ｉ₁ を算出する（ステップ
Ｓ１）。

【００３２】次いで、設定トルクＴ、ポンプ圧Ｐに基づ
いてポンプ流量制御指令Ｉ₂ を算出する（ステップＳ
２）。Ｉ₂ ＝Ｋ×Ｔ／ＰただしＫは定数次いで、エンジン回転数より減馬力量Ｉｓを算出し（ス
テップＳ３）。各算出結果からポンプ制御指令出力値Ｉ
を求める（ステップＳ４）。

【００３３】Ｉ＝ｍｉｎ（Ｉ₁ ，Ｉ₂ ）−Ｉｓただし、ｍｉｎ（Ｉ₁ ，Ｉ₂ ）は、Ｉ₁ とＩ₂ の低位選
択値とする。

【００３４】次に、コントローラ４の判断部（判断手
段）４ｂは、減圧弁が正常に動作しているかどうかを判
断する（ステップＳ５）。

【００３５】減圧弁が正常に動作しているかどうかの判
断は以下の通り行う。すなわち、コントローラ４の判断
部４ｂには、ＲＯＭ４ａから各減圧弁に対して出力され
る減圧指令が分岐して入力されており、それにより各流
量制御弁９，１４，１９に対してパイロット圧減圧指令
が出力されたことが分かるようになっている。

【００３６】そこで減圧指令が出力されると、判断部４
ｂは各減圧弁１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ，２１
ａ，２１ｂの動作電流を監視する。具体的には、減圧弁
は正常動作時において３５０ｍＡ（ｍｉｎ）〜７００ｍ
Ａ（ｍａｘ）の制御電流で動作している。ところが、例
えばコントローラ４と減圧弁とを接続している回路が切
断されると制御電流はゼロとなり無応答となる。このよ
うに、減圧弁が正常に動作していない状態では制御電流
がゼロになるか若しくは著しく低下するため、本実施形
態では、制御電流が１０ｍＡ以下に低下した場合を減圧
弁の異常と判断している。

【００３７】ステップＳ５において、減圧弁が正常に動
作していなければ、その結果は流量制限制御手段として
のコントローラ４の流量制限部４ｃに与えられ、流量制
限部４ｃは、ステップＳ４で求めたポンプ制御指令出力
値Ｉが、予め設定された流量制限値Ｉlimit より大であ
るかどうかを判断し（ステップＳ６）、ｙｅｓであれ
ば、ポンプ制御指令出力値Ｉを流量制限指令Ｉlimit と
し（ステップＳ７）、その流量制限指令値Ｉlimit に従
って作動油の流量を一定量以下に制限する。

【００３８】作動油流量を一定量以下に制限する方法と
しては、( ａ) ポンプ吐出量をある一定値以下に制限す
る、( ｂ) 合流弁２４で行われる合流制御を停止する、
( ｃ) ブリード圧をある一定値以下に制限することが示
される。

【００３９】詳しくは、( ａ) ポンプ吐出量を一定値以
下に制限する場合、流量制限部４ｃから電磁比例減圧弁
２３に対して上記流量制限指令Ｉlimit が出力され、そ
れにより制御用油圧ポンプ２から第一の可変容量油圧ポ
ンプ１に供給される制御圧が減圧され、第一の可変容量
油圧ポンプ１から導出される作動油の流量が低下し、各
シリンダ５，６，７がそれぞれ減速される。例えば上記
電磁比例減圧弁２３が３５０ｍＡ（ｍｉｎ）〜７００ｍ
Ａ（ｍａｘ）の制御電流で制御されるものであると、制
御電流の下限寄りの値、例えば４５０ｍＡを限界値Ｉli
mit として設定し、その限界値Ｉlimit を超えるポンプ
制御指令を出力しないようにしている。

【００４０】( ｂ) 合流制御を停止する場合、流量制限
部４ｃは電磁比例減圧弁２６に対して流量制限指令Ｉli
mit を出力し、電磁比例減圧弁２６の二次圧が低下して
合流弁２４が遮断される。すなわち、合流弁２４は運転
状態に対応する連通位置２４ａから遮断位置２４ｂに切
り換えられ、アーム用シリンダ６は第一の可変容量油圧
ポンプ１のみから作動油が供給されることになる。それ
により、アームシリンダ６の駆動が減速される。ブーム
シリンダ５についても同様に合流制御が停止されるた
め、ブームシリンダ５の駆動が減速される。

【００４１】( ｃ) ブリード圧を制限する場合、流量制
限部４ｃはブリード圧制御弁２８に対して流量制限指令
Ｉlimit を出力し、それにより、第一の可変容量油圧ポ
ンプ１から吐出された作動油はブリード圧制御弁２８を
通してタンク３に逃げることになり、結果として各シリ
ンダに流れる流量が制御され、各シリンダ５，６，７が
それぞれ減速される。

【００４２】また、上記( ａ)(ｂ)(ｃ) の各流量制御の
うちのいずれか２つまたは全部を組み合わせて流量制御
を行うこともできる。

【００４３】なお、本発明の油圧制御装置は、上記実施
形態では油圧ショベルに適用した例を示したが、これに
限らず、フロントアタッチメントを操作する任意の建設
機械に適用することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、干渉領域内に侵入したフロントアタッ
チメントの駆動を減速停止させる減圧弁が正常に動作し
ない場合において、フロントアタッチメントと運転室と
の干渉を緩和することができるという長所を有する。

【００４５】可変容量油圧ポンプの吐出量制限、合流制
御の停止及びブリード圧の制限を同時に行う本発明によ
れば、作動油の流量制限を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧制御回路図である。

【図２】本発明が適用される油圧ショベルの全体図であ
る。

【図３】本発明の流量制限制御を説明するフローチャー
トである。

【符号の説明】

１第一の可変容量油圧ポンプ２制御用油圧ポンプ４コントローラ４ｂ判断部（判断手段）４ｃ流量制限部（流量制限制御手段）５ブームシリンダ６アームシリンダ７オフセットシリンダ２３電磁比例減圧弁（第一の圧力制御弁）２４合流弁（切換弁）２５第二の可変容量油圧ポンプ２６電磁比例減圧弁（第二の圧力制御弁）２７ブリードオフ回路２８ブリード圧制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転室から所定間隔離れた位置までの間
に干渉領域を仮想的に設定し、この干渉領域内では可変
容量ポンプから吐出され方向制御弁を介してフロントア
タッチメントに送られる作動油の流量を絞ることによ
り、前記運転室と干渉する方向に移動するフロントアタ
ッチメントを減速させ、自動停止させる干渉防止装置に
おいて、前記フロントアタッチメントが前記干渉領域内に侵入し
たことを検知する検知手段と、前記干渉領域内への侵入が検知された際に、前記シリン
ダに接続された方向切換弁のパイロット圧を減圧させる
減圧手段と、前記干渉領域内への侵入が検知された際に、前記パイロ
ット圧が正常に減圧されているかどうかを判断する判断
手段と、前記方向制御弁とは別に設けられ、前記パイロット圧が
正常に減圧されていない場合に、前記シリンダに供給さ
れる作動油流量を一定量以下に制限する流量制限制御手
段と、を備えてなることを特徴とする建設機械の油圧制御装
置。
【請求項２】前記流量制限制御手段は、前記可変容量
油圧ポンプから吐出される作動油の流量を一定量以下に
制限するように構成されている請求項１記載の建設機械
の油圧制御装置。
【請求項３】可変容量油圧ポンプとその可変容量油圧
ポンプの吐出量を制御する制御用ポンプとの間に第一の
圧力制御弁を有し、該第一の圧力制御弁を減圧制御する
ことにより、作動油流量を一定量以下に制限する請求項
２記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項４】前記流量制限制御手段は、第一の可変容
量ポンプ及び第二の可変容量ポンプから吐出される作動
油の合流制御を強制的に停止させることにより、作動油
の流量を一定量以下に制限するように構成されている請
求項１または２に記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項５】前記第一の可変容量油圧ポンプ及び前記
第二の可変容量油圧ポンプから吐出される作動油を合流
または合流解除させる切換弁を有し、該切換弁とその切
換弁に対して制御圧を与える制御用ポンプとの間に第二
の圧力制御弁を有し、該第二の圧力制御弁を減圧制御す
ることにより作動油の合流を停止させ、作動油流量を一
定量以下に制限する請求項４記載の建設機械の油圧制御
装置。
【請求項６】前記流量制限制御手段は、ブリードオフ
回路のブリードオフ圧制御弁を減圧制御することにより
作動油流量を一定量以下に制限するように構成されてい
る請求項１、２または４のいずれかに記載の建設機械の
油圧制御装置。