JPS58121301A - 油圧閉回路のポンプ吐出量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧ショベル等の建設機械に具備される油圧閉
回路のポンプ吐出量制御装置に係り、特ｔこブーム等の
作動体を駆動する片ロツド７リンダ４こ圧油を供給する
可変容量油圧ポンプの吐出量を１　　制御するポンプ吐
出量制御装置に関する。

第１図はこの攬の従来の油圧閉（ロ）路のポンプ吐出量
制御ｉｔの一例を示す回路図である。この図において、
１は上下方向に回動可能な作動体たとえばブーム、２は
このブーム１を駆動する片ロツドクリングすなわちプー
ムシリンダ、３はこのブームシリンダ２に圧油を供給す
る可変容量ポンプ、４はポンプ３とブームシリンダ２と
を連絡する第１の管路、５はポンプ３とブームシリンダ
２とを連絡する第２の管路で、これらのブームシリンダ
２、ポンプ３、管路４．５によって油圧閉回路が形成さ
れている。６は管路４．５のうちの低圧側管路をタンク
に連絡するフラッシング弁、７はフラッシング弁６の切
換圧力を保持するためのチェック弁、８は回路１１１−
流れる油の補給用のチャージポンプ、９．１０はチャー
ジ用チェック弁、１１はブームシリンダ２の面積差によ
る容量変化を袖うアキエムレータ、１２祉回路内の圧力
を保持するためのリリーフ弁、１３はポンプ３の吐出量
を制御する機構九とえば斜板制御装置、１４は斜板制御
装置１３に連結され、斜板傾転速度を制御する操作レバ
ーである。

ところでこのように構成しであるポンプ吐出量制御装置
にあっては、ブーム１を下降させるように操作レバー１
４′ｆ：作動させると、ポンプ５は図の矢印の方向に油
を送るが、このときに操作レバー１４を急激に動かすと
、ブーム１の自由落下（重力による加速度に係る落下）
よりも速い加速度でブーム７リンダ２か作動するように
斜板制麹装［１３の斜板が動くので、これに伴ってブー
ムシリンダ２のロッド側が高圧となる。これによって７
ラツシング弁６Ｆｉｂ位置に切換えられ、ブームシリン
ダ２のヘッド偏がタンクに連通ずる。このときのブーム
シリンダ２の速ｆｔｉ、ブームシリンダ２のロッド―」
の面積Ａｒでポンプ３の流量Ｑｐを除した値となる。

そし、てポンプ３の吐出量の速度が遅くなると、−ｒな
わちブームシリンダ２の加速１がブーム１の１力による
加速度よりも小さくなると、ブーム１の１量を受けて管
路５が高圧となり、ブラッシング弁６はｂ位置からＣ位
置に切換えられ、ブームシリンダ２のロッド側かタンク
に連通する。このときのブームシリンダ２の速度は、ブ
ームシリンダ２のヘッド側の面積Ａｈでポンプ３の流量
Ｑｐ′を除した値となる。

しかし一般にこの油圧ショベルのブームシリンダ２にお
いては、面＆Ａｒと面積Ａｈとの比は１量２前後に設定
されてお秒、それ故７ラツＶング弁６がｂ位置からＣ位
置に切換ったときには、ブームシリンダ２の速度が急激
に半減し、ζわに汁って檄しいＳ撃が車体に伝わり、操
作性の点で問題でおった。

本発ＥＪ４ｔ；ｔこのような従来技術における笑情に鑑
みてなされたもので、その目的は、上下方向の回動が可
能な作動体に生ずるこの作動体を駆動する片ロッドシリ
ンダの作動体下降時における急激ｔＪ速度変化を防止す
ることのできる油圧閉回路のポンプ吐出量制御装置を提
供することにおる。

この目的を達成するために本発明は、片ロッドシリンダ
が連結される上下方同番こ回動可能な作動体の位置を検
出し、電気信号を圧力する位置検出手段と、この位置検
出中波に接続され、該位置検出平反から出力された出力
値に相応して、片ロッドシリンダの加速度が作動体の重
力による加速巌を起えない範囲の新たな吐出量指令量を
設定する設足十以を儂え、この設定手段によって設定さ
れ良計出量指令量を油圧閉回路を形成する司変答量油圧
ポンプの吐出量側１１機構に与えることにより、作動体
の下降時の片ロンドシリンダの加速度を規ｆｉｌｌする
４Ｎａ４こしてめる。

以下、本発明の油圧閉回路のポンプ吐出量制御＃！蝋を
図に基づいて説明する。第２図は本発明の第１の実施例
を示す回路図、第３図は第２図に示されるポンプ吐出量
制御装置に具備されるプームの回転角とプームの重力に
よる加速度に係る係数にとの相−関係を例示するグラフ
、第４図は第２−に示すポンプ吐出量制御装置の動作の
一例を示すフローチャート、第５図は本発明の第２の実
施例を示す一路図、第６図は第５図に示すポンプ吐出量
制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。な
お第２図及び第５図は第１図に対応させて描いてるり、
それぞれこの第１図に′示す部材と実質的に同様の部材
は同一の符号で示しである。

第１の実施例を示す第２図において、３０は位置検出手
沢例えば角度検出器で、作動体でおるプーム１の１転角
を検出し、その検出イ１を電気１６りとし７て出力する
。このような角度検出器５０４′ｉ公知である。１７扛
制−装置で、例え４ｉマイクロコンピユータで構成して
めり、中央処理装置（（、：ＰＬＩ）１８と、この中央
処理装置１８に、接続したλ／ｉＪ変換器１９と、同じ
く中央処理装置１８＋Ｃ＊に＋ｔした記憶装置２０及び
出力装置２１を備えてＶ・る２゜なお上述した角度検出
＠＃ｒ′５０、及び操作ｔ　’ｒ　１１１気信号として
出力する操作レノ＜−１４は、制御装置１７のＡ／Ｄ変
換赫１９に電気的に接続さオＬ１Ｊ九制御装置１１７の
出力値［２１は、′ａｌ変１トンプロの吐出量制御機桝
例えば斜板制御鉄筒１０番こ電気的に接続してめる。そ
の他の構成に第１１こ示すものと同様でおるので説明を
省略する。

この第１の実施例のように構成してめるポンプ吐出量制
御装置において、プーム１の下降時の）゛−ムシリンダ
２の加速度を制御する曇こは、斜板鮎御装＠ｉｓの斜板
の最大速度を制御すればよく、その動作は例えば第４図
に示すフローチャートによつ−（夫施される。

ブ１１２つち、凌）らかしめ絽４図に示す実施手順が１
悔鯨瓢２０から中央処理装置１８に読み出され穴状１に
おいて、操作レバー１４の操作量すなわちポンプ３の′
目標とする吐出量指令量でわる傾転指令誓Ｘ１及び角１
検出器３０の出力値すなわちプーム１の所定の基準平面
に対する上下方向の角１ｈｄｅｇか、Ａ／Ｄ変換番１９
を介して中央処理ｋｆ１ｉｉｓに耽込蒙れると、この中
央処理装置１８に、配煽装亀２０に記憶されていた角度
Ｂｄｅｇに対応した最大変化量ΔＹの読出しか行なわれ
る。

ここで蛙大変化童ΔＹ扛、ポンプ３の傾転指令′に荀貧
えうる過圧な変化量で、サンプリング峙糺Δτを一定と
した場合に、胴板制御！に飯１３の斜板最大速Ｆｋ、Ｖ
　ｓ　＝ΔＹ／ΔＴを与える値である。

絡５図はプーム１の角１ｊＢｄｅｇとプーム１の重力に
よる加速度、に係る係数にとの関係を示すグラフであ２
．か、ここに示ぢれる係数Ｋに重力加速度ｇを飯じたに
−ｇが、プーム１の重力による加速度すなわち自由落下
時の加速度を示す。従ってブームシリンダ２の加速度ｄ
ｘ／ｄｔ　　ｔ−加速＆Ｋ　−ｇよりも大きくすると、
プームシリンダ２のロッド翻が高圧になり、プーム１の
下降の途中で７ラツシング弁６がｂ位置からＣ位置に切
換わり、ブームシリンダ２に速ｆ：変化を生じる。そこ
でこの第１の実施例にあっては上述した最大変化量Δγ
を加速［Ｋ　＠ｇすなわち係数Ｋに対応させて設定して
Ｔｏ９、これらのゲーム１の角［Ｂｄｅｇと係数にの関
係、及び係数にと最大変化量ΔＹとの関係、換言すれば
係数Ｋを介した角度Ｂｄｅｇと最大変化量ΔＹとの関係
を記憶装置１１２０にあらかじめ記憶させである。

なお箒！１図においては、プーム１かはば水平に位置す
るときの角ａｔ−ｏｔに、この位置よりもプーム１が上
方に位置する場合の角度をプラスに、ま九下方に位置す
る場合の角ｋｔ−マイナスにＭ足しである。このプーム
１のプラス方向、マイナス方向の角度の設定はこれに限
らないことはもちろんである。またこの第３図中、符号
３１祉ブームシリンダ２の作動範囲を示している。

次いで現に出力されている吐出量指令量すなわち記憶装
置２Ｄに記憶されている前回の傾転指令量Ｙが中央処ｍ
装置１ｌｉＬ１８１こ読出され、この中央処理装置１８
で上記した目標とする傾転指令量Ｘとｍｔｒ回の煩転礼
令量Ｙとの偏差２を求める演算か行なわれる。そして同
中央処理装置１８で偏差Ｚ（２）絶対値と最大変化量Δ
Ｙとの比較等の処理が行なねれる。この場合、偏差２の
絶対値が最大変化量ΔＹよりも小さいか、吟しい場合に
は、目標とする簡転指令ｔｘｔ−新たな吐出量指令量す
なわち傾転指令１：Ｙｏとする設定が行なわれる。才た
偏差Ｚの絶対値が最大変化量ΔＹよりも大きい場合には
斜板の右左への傾斜方向に対応して前回の傾転指令量Ｙ
に最大変化量ΔＹを加減して新たな傾転指令１１Ｙｏと
する設定が行なわれる。この傾転指令量Ｙｏｔｉ中央処
理装置ｋ１Ｂから出力装置１２１を介してｌＩ＋板制糾
装置１１６に与えられ、これによって油圧グ ポンプ６の吐出ｆは適宜に制御される。なお出力＆に２
１ｔこ出力された後の傾転指令量Ｙ。は傾転指令量Ｙに
置き換えられて、記憶装置２０に記憶される。

このように構成しである＠１，１Ｃ）実施例にｂつ一〇
は、ポンプ３の斜板制御装置１３の傾転指令量を変えつ
る適正な最大変化量ΔＹｔ−、ブームシリンダ２゛の加
速度がプーム１の重力による加速＆を和えない範囲の値
に設定しであることから、プーム１の下降＃にブームシ
リンダ２のロッド匈が高圧になることはなく、それ故フ
２ツシング弁６がｂ位置からＣ位置に切換ってプーム７
す／ダ２４こ急激な速度変化を生じることはない。また
ブームシリンダ２の加速度をブーム１０位＆（姿勢）で
決まる重力による加速度に相当する最大の加速度とする
ことができる。

また第５図に示す纂２の実施例は、第１の実施例に具備
される構成とともに、ポンプ６とブーム７リンダ２とを
連絡する第１の管路４に介設した第１の圧力検出器１５
と、第２の管路５に介設した第２の圧力検出器１６とを
備えた構成にしである。これらの圧力検出器１５．１６
は制御４１装置１７のＡ／Ｄ変換器１９に接続してあり
、それぞれ管路４．５の内部圧力を検出してその検出イ
１を信号として出力する。

この第２の実施例のように構成しておるポンプ吐出量制
御装置においては、その動作は例えば第６図に示すフロ
ーチャートに従って実施される。

−ｊなわち、あらかじめ第６図に示す実施手順が記憶装
置２０から中央処理装置ｌ１ｊ１８に読出された状態に
おいて、目標とする傾転指令量Ｘ、ブーム１の角＆Ｂｄ
ｅｇ、及び第１の圧力検出器１５の圧力（ｇｉ　Ｐａ、
第２　（Ｄ　圧力検出ｓｉ、１６の圧力値ＰｂがＡ／Ｄ
変換器１９を介して中央処理装置１ｉ１８に読込まれる
と、才ず中央処理装置１ｉ１８で圧力値Ｐａと圧力値Ｐ
ｂとの大小関係の判断が行なわれる。

圧力値Ｐａか圧力値Ｐｂよりも大きいか、等しい場８′
には、ポンプ３の適正な変化量である最大変化量ΔＹを
設定するための第１の値である変化量設定値ΔＹｓｋ過
正値ΔＹ、に設定することか行なわれる。ここで適正値
Δηはサンプリング周期ΔＴを一定とした場合に、第１
の管路４が高圧のときの斜板最大速度ｖ３を決めうる値
である速度設定値Ｖｓ。

＝ΔＹｒ／ΔＴを与える値である。また上記した圧力値
ＰＲか圧力値ｐｂよりも小さい場合には、変化量設定値
Δｙ／を適正値ΔＹ、に設定することが行なわれる。こ
こで適正値ΔＹ、は、第２０管路５が高圧のときの斜板
最大速度Ｖｓを決めうる蝋である速度設定値Ｖ＠、＝Δ
Ｙ１／ΔＴを与える値である。そして速度設定値Ｖｓｌ
、Ｖｓ、すなわち適正値ΔＹ３、ΔＹ、はブームシリン
ダ２の加速度がプーム１の重力による加速度を超えない
範囲の値に設定しておる。便って変化量設定値ＡＹ・′
は、ブームシリンダ２の加速度がプーム１の重力による
加速度を超えない範−〇値どなる。

一方この中央処理装置１８に、記憶装に２０−に記憶さ
れていた角度Ｂｄｅｇに対応した変化を設定値ΔＹＮ、
すなわちポンプ３の適正な変化量である最大変化量ΔＹ
を設定するための第２の値でおる変化量設定値ΔＹＮの
読出しが行なわれる。この変化量設定値ΔＹＮは第１の
実施例ζこおける最大変化量ΔＹに相応するもので、第
３図に示されるような係数Ｋに対応して設定しである。

すなわち第１の実施例における場合と同様に、係数にと
プーム１の角ＩｊｉＢｄｅｇと変化量設定値ΔＹＮとの
関係を記憶＆１１２０にめらかじめ配憶させである。

そしてこの第２０笑施例におっては、＃！６図に示すよ
うに、中央処理装置１１８で変化量設定値ΔＹＮと前述
した変化量設定値ΔＹ′とを乗じて、この第２の実施例
における最大変化量ΔＹを求める演算が行なわれる。そ
れ以降の手順は前述した第１の冥施例において説明した
手順と同等でする。

このように構成してるる＃！２の実施例にあっては、プ
ーム１０位置及び管＃１１４．５の圧力の如何にかかわ
らずズームシリンダ２の加速度を、ゲーム１の１力によ
る加速度を超えない最大加速度にすることかでき、プー
ム１の下降時に７ラツクｙグ弁６をｂ位置からＣ位置に
切換えるようなブーム７リンダ２の速度変化を生ずるこ
とがない。

ｉ　　ｔ″上記は上下方向に回動可能な作動体としてｆ
ｉｔ圧ショベルのフロント部拐を形成するプーム１を挙
げたが、作動体はこれに限らず、他の建設機械に具備さ
れるものであってもよい。また油圧り冒ベルにおいては
上記したようにプーム１の位置のみを４慮した１１ｊｌ
＋に限られず、プーム１とこのプーム１に連結されるア
ームの双方の位置をＪｉ慮した制御、あるいはプーム１
とアームと、このアームに連結されるパケットを含めた
フロント部材全体の位置に係る制御°モ行なうように栴
成してもよい。

ｔｉ上記実施例ではサンプリング周期ΔＴを一定として
説明したが、最大変化量ΔＹを一定ｌこ［、周期ΔＴｔ
−変えるようにしてポンプ３の吐出量を制御することも
可能でるる。

蒙た上記では作動体の位ｔＩＬを検出する位置検出千成
として角度検出器３ｏを挙げたが、位置検出中［杖この
角度検出器３０に限らず、リイットスイ°ツチを含むも
の等種々のＩＩＡ様を取りうる。

Ｉｊｉ７＠ｌｔｉ本発明の油圧閉回路のポンプ吐出１制
御装置のに３の実施例を構成する部分説明図でおる。こ
の第７図において、２２はステンレス等の非磁性体から
成る圧力比較器で、一端が前述した管路４に、他端が管
路５に連絡されている。２５はこの圧力比較器２２の内
部に具備される磁性体から成る／ヤトルで、その両端に
ばね２４，２５が係着され、圧力比＠９２２内を移動可
能になっている。２６．２７は近接スイッチで、シャト
ル２６の移動に相応した信号を出力する。これらの近接
スイッチ２６．２７Ｆｉ例えば、シャトル２５か近接し
ている場合には高圧である旨を示すＨ信号を、またシャ
トル２３が近接して−いない場合には低圧でおる旨を示
すＬ信号を出力する。なおこれらの近接スイッチ２６．
２７はこの第７図では示していＩＪいが、前述した制御
装置１７のＡ／Ｄ変換器１５Ｍこ接続してめる。

このように＃１１成してるるポンプ吐出量制御装置にめ
っては、例えば管＃ｌ！４が高圧でるる場合には、その
圧力を受けてシャトル２３が図示左方に移動し、ばね２
４が伸長し、ばね２５が収縮する。そして近接スイッチ
２７＃ｉクヤ）、ｖ２３の近接を感知し、Ｈ信号を出力
する。一方近接スイッチ２６は、ンヤトル２３の近接を
感知していないのでＬ信号を出力する。これらのＨ信号
、Ｌ信号はＡ／Ｄ変換器１９を介して前述したＷ４５図
φ図示す中央処理装置１８に送られる。そしてこの中央
処理装置１８で前述の第２の実施例と同様、これらの傷
号値に基づいてａｌｌ！６図に示すフローチャートに準
する処理が行なわれる。

また管路５が高圧である場合には、シャトル２６は図示
右方に移動してばね２５が伸長し、ばね２４が収縮する
。そして近接スイッチ２６がシャトル２６の近接を感知
してＨ信号を出力し、一方近接スイッチ２７はＬ信号を
出力する。以下の操作ね上記と同様でるる。なお管路４
と管路５の圧力が等しい場合にはシャトル２３は圧力比
較器２２の内部のほぼ中央に位置し、それ故近接スイッ
チ２６．２７は共にＬ信号を出力する。以下の処理操作
は前述した＄２の実施例で説明した処理操作に準じて行
なわれる。この第３の実施例のように栴成し六場合も前
述した第２の実施例と同様の効果を奏する。

本発明の油圧閉回路の油圧ポンプ吐出量制御装置は以上
のように構成しであることから、従来プ−ム下呻時に閉
回路を形成する電路の圧力の反転で生じた片ロンドシリ
ンダの面積差による該片ロツド７リンダの急激な速度変
化を防ぐことができるとともに、作動体の位置に応じて
管路の圧力の反転を生じ′ない片ロツド７リンダの最大
の加速度ｔｅ定することができ、それ故この片ロンドシ
リンダが具備される１ｌｌｅ機械の車体に衡撃を与える
ことがなく操作性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油圧閉回路のポンプ吐出量制御装置の一
例を示す回路図、第２図祉本発明の油圧閉１路のポンプ
吐出量制御装置の第１の実施例を示す［ＲＮ図、第６図
は第２図に示されるポンプ吐田菫制＠１装飯に具備され
るブームの回転角とブームの電力による加速度に係る係
数にとの相関関係を例示するグラフ、第４図ＩＩ′ｉ、
第２丙に示すポンプ吐出量側軸装置の動作の一例を示す
フローチャー□　　　　ト、第５図は本発明の第２の実
施例を示す回路図、１８６図は第５図に示すポンプ吐出
量制御装置の動作の一例を示すフローチャート、第７図
は本発明の油圧閉回路のポンプ吐出量１１１Ｉ−装置の
第６の実施例を構成する部分説明図である。 １・・・ブーム（作動体）、２・・ブームシリンダ（片
ロツドシリンダ）、３・・・可変容量ホンプ、４・・第
１の管路、５・・・ｌ！２の管路、６・・・フラツクン
グ弁、１３・・・斜板制御装置、１４・・・操作レノ（
−，１５・・・＠１の圧力検出器、１６・・・第２の圧
力検出器、１７・・・制御装置、１日・・・中央処理装
置、１９・・・Ａ／Ｄ変換器、２０・・・記憶装置、２
１・・出力装置、２２・・・圧力比較器、２３・・・シ
ャトル、２４．２５、・・ばね、２６．２７・・・近接
スイッチ、５０・・・角板検出器。 代理人　弁理士　武　顕次部 第１図 第２図 第３図 フ゛＝ム角農　Ｂｄｏｇ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　上下方向に回動可能な所定の作動体に連結され、
   この作動体を駆動する片ロンドシリンダと、この片ロン
   ドシリンダに圧油管供給する可変容量ポンプとによって
   油圧閉回路を形成するとともに、この油圧閉回路の低圧
   有管路とタンクとを連結するフラッシング弁を備え、可
   変容量ポンプの吐出量を制御する吐出量制御機構に所定
   の吐出量指令ｍを与えることによシ可変容量ポンプの吐
   出量を適宜に制御するようにした油圧閉回路のポンプ吐
   出１１ｍ１Ｊ　ＩＩ装飯において、上記作動体の位置を
   検出し、電気信号を出力する位置検出手段と、この位を
   横出手駅に接続され、皺位置検出手段から出力された出
   力値に相応して、上記片ロツドシリンダの加速度か上記
   作動体の重力による加速度を超えない範囲の新たな吐出
   量指令量を設定する設定平反を備え、この設定手段によ
   って設定された吐出量指令量を上記吐出量制−＊＊に与
   えることにより、上記作動体の下降時の上記片ロッド７
   す／ダの加速度を規制することを特徴とする油圧閉回路
   のポンプ吐出量制御装置。 Ｚ　位置検出手直が作動体の回転角を検出する手段でお
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１墳記載の油圧閉
   回路のポンプ吐出量制御装置。 五　位置検出手段によって検出された作動体の回転角に
   相応して片ロツドシリンダの加速ｋが作動体の重力によ
   る加速度を超えない範囲の吐出量指令量の最大変化量を
   設定する第１の設定手板と、可変容量ポンプの目標とす
   る吐出量指令量と現に出力されている吐出量指令量との
   偏差を演算する演算手段と、上記第１の設定中ばによっ
   て設定された最大変化量と上記演算手段によって演算さ
   れた偏差とを比較し、その比較内容に相応した新たな吐
   出量指令量を設定する第２の設定平反とを備え、このＩ
   Ｉ２の設定手段によって設定された吐出量指令量を吐出
   量制御機構に与えることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の油圧閉回路のボンプ吐出厭制御ｋｌ装置。 ４．　油圧閉１ａｌ路を形成する第１の管路と第２の管
   路の圧−力の大小を比較し、その大小関係に相応して、
   及び上記位置検出千成から出力された出力値に相応して
   、片ロツド７リンダの加速度が作動体の電力（こよる加
   速度を超えない範囲の新たな吐出１＋−令ｔを設定する
   設定手段を備え、この設定子べによって設定された吐出
   量指令量を吐出量制御ａｍに与えるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の油圧閉Ｎ路のポン
   プ吐出量−」伽装置。