JPS58192986A - 油圧回路の制御装置 - Google Patents

油圧回路の制御装置

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JPS58192986A
JPS58192986A JP57057668A JP5766882A JPS58192986A JP S58192986 A JPS58192986 A JP S58192986A JP 57057668 A JP57057668 A JP 57057668A JP 5766882 A JP5766882 A JP 5766882A JP S58192986 A JPS58192986 A JP S58192986A
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E02F9/2207Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
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    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
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    • E02F9/2232Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller

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  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

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】 この発明は可変容量油圧ポンプと、このポンプによって
駆動されるアクチュエータ手段とが接続されて成り、前
記アクチュエータ手段の速度はポンプの押しのけ容積可
変部材の位置によって制御され、特にそのポンプの押し
のけ容積可変部材の動作速度を所定の最大速度以下に制
限することによりアクチュエータ手段の加速度制御を行
うようになった油圧回路の制御装置に関する。
可変容量油圧ポンプとこのポンプによって駆動されるア
クチュエータとが接続されて成り、アクチュエータの速
度はポンプの押しのけ容積可変部材の位置によって制御
される油圧回路は、例えば油圧ショベルや油圧クレーン
などの土木・建設機械および石炭採掘用の油圧掘削機な
どに使用することが提案されている。この場合、例えば
油圧ショベルにおいては、ブーム、アーム、パケット、
走行体、旋回体などの作業部材が上記油圧回路のアクチ
ュエータを構成する油圧シリンダや油圧モータなどによ
って駆動される。このような油圧回路において、アクチ
ュエータの動作速度はポンプの押しのけ容積で決定され
るので、例えばブームの動作開始時にブームシリンダに
接続されたポンプの押しのけ容積可変部材例えば斜板を
、急速に動作させ押しのけ容積を急激に増加すると、ブ
ームノリ/りが急に動かされ、大きなショックを生しる
。減速時も同様で、急激に油圧ポンプの押しのけ容積を
減すると、大きなショックを生じると共に、制御不能の
状態に陥ることがある。また、走行において、スタート
時のショックで運転者が揺れ、操作レバーが動いてしま
い、その結果運転者を介してハンチング現象を起こして
しまう。
上述した問題を解決するため、可変容量ポンプの押しの
け容積可変部材例えば斜板をその動作速度を−fめ設定
された最大速度以下に制限しながら制御する制御方法が
、例えば日本特開昭56−59006吋公報に提案され
ている。
前述したように油圧回路において、アクチュエータの動
作速度は可変容量油圧ポンプの押しのけ容積によって決
まってくるが、押しのけ容積は伴しのけ容積可変部材の
位置によって決定される。
押しのけ容積可変部材は斜板ポンプにおいては斜板であ
る。従って斜板ポンプを用いた油圧回路においてはアク
チュエータの動作速度は斜板の位置によって決まり、ア
クチュエータの加速度は斜板の動作速度を変えることに
よって制御される。
上記従来の制御方法において、操作レノ・−によって斜
板の位置指令値を示す操作信号が出力されると、位置指
令値の増加速度あるいは減少速度が予め設定された最大
速度と比較される。その結果、位置指令値の変化速度が
設定最大速度より大である場合には設定最大速度で、小
である場合には位置指令値の変化速度そのままで、位置
指令値を増減し、斜板位置検出用の変位計の出力即ち検
出信号と比較しつつ、斜板駆動装置へ出力する。か(し
て、可変容量油圧ポンプの斜板は動作速度を設定最大速
度以下に制限されながらその位置を操作レバーにより指
令された位置に移すように制御される。このように構成
されると、設定最大速度を各アクチュエータの駆動する
作業部材に適した値とすることにより、ショックの無い
円滑な動作を行わせることができる。これをアクチュエ
ータの加速度制御又は斜板の速度制御と呼んでいる。
ところで、その設定最大速度は、通常急に操作レバーを
中立から一杯に操作した時、アクチュエータの動きが緩
慢にならず、しかも、ショックが少ない適当な一定の値
に設定される。従ってその設定最大速度は、操作レバー
の操作量が少ない時、つまり油圧アクチュエータの動作
速度が小さくわすかなノヨックも問題となるような微妙
な操作をしたい時には大きすぎる値である。たとえば油
圧ノヨベルのフロント先端部(パケット)の位置決めを
したいときにはブームレバーの微少な動きに対して設定
最大速度が通常問題とならない値てあっても、ンヨベル
本体がわずかなショックで揺れて位置決めを困難にする
。そのため、このような微操作時にも操作レバーを急激
に動かすと設定された最大速度でアクチュエータが動き
ショックを生じてしまう。さらに、通常の操作時におい
ても、アクチュエータの動き始めの圧力の立ち方は斜板
速度に影響されるので、従来の制御方法で(まアクチュ
エータの動き始めにピーク圧が発生し、シヨ、ツタが起
きる。    ・ この発明の目的は、操作レノく−の操作量が大きい通常
の操作時には、緩慢でない滑らかな動作をアクチュエー
タに行わせることができ、しかもアクチュエータの起動
時および微操作時(こもショ、。
りのほとんど発生しないアクチュエータ動作を行うこと
のできる油圧゛回路の制御装置を提供することである。
この目的を達成するため、この発明におし)で(ま前記
検出信号の絶対値が大きくなるに従って大きくなるよう
該検出信号と関数関係にある設定最大速度で油圧ポンプ
の押しのけ容積可変部材を制御するようにしたものであ
る。
以下この発明の一実施例を第1図乃至第5b図(こより
説明する。
第1図において、油圧回路が全体的に符rj、 2で示
されており、油圧回路2は1.可変容量油圧ポツプ4と
、ポンプ4によって駆動される油圧モータ\1 即ちアクチュエータ6とが閉回路に接続されて成ってい
る。ポンプ4はこの実施例では斜板ポンプであり、斜板
8が押しのけ容積可変部材を構成している。斜板8の角
度即ち位置は駆動装置10によって変えられる。ポンプ
4は斜板8の位置に対応した押しのけ容積でアクチュエ
ータ6を駆動する。
即ちアクチュエータ6の動作速度は斜板8の位置によっ
て決まりかつ斜板8の位置を変えることによって増減す
る。またアクチュエータ6の加速度又は減速度は斜板8
の動作速度によって決定される。
斜板駆動装置10は入力信号に応じた位置に斜板8を駆
動する。ことのできる任意のサーボ弁機構とすることが
でき、また国際公開番号WO31101031シJ°公
報の第3図に示される構造とすることができる。
なお第1図において油圧回路2の構成を簡略化して示す
ため、フラッシング弁などの付属部材は省略されている
油圧回路2は、本発明の一実施例である制御装置12に
より制御される。制御装置12は、斜板8の位置を指示
しアクチュエータ6の動作方向及び動作速度を指示する
操作装置である操作レバー14と、斜板8の位置を検出
する検出装置である変位計16と・、変位計16の出力
信号即ち検出信号Yl、を入力して、斜板8の動作速度
の最大値を指示す、る設定最大速度発生回路20と、操
作レバー14の出力信号即ち操作信号X、、及び検出信
号Yr、と回路20の出力信号即ち最大速度信号α1と
を入力し、駆動装置10を駆動するための出力信号Zを
発生するポンプ制御回路22とを有する。
設定最大速度発生回路20には、−例として第2図に示
すような、斜板8の動作速度について最大速度αJが検
出信号YI、の関数として予め設定されている。即ち回
路20は、検出信号YI7の絶対値が例えば、”Ll−
4YLmaxで示されるYl、1以下の時には最大速度
としてαlm1nを出力し、検出信号Y17の絶対値が
YI、1を越えた時には、aIminに検出信号゛YI
、の絶対値に比例して増加する値を加えたα1を出力し
、検出信号YLの絶対値がYl、m、、xに近ずいた所
定の値以」二になるとaImaxを出力する。
ポンプ制御回路22は第3図に示す構成を有する。
即ち回路22は、操作信号xLから検出信号YLを減し
る加算器40と、加算器40の出力である偏差信号ΔX
を微分しそれを時間に対する変化量ΔXに変換する微分
器42とを有し、ΔXはスイッチ44のa端子に入力さ
れる。また回路22はコンパレータ46を有し、コンパ
レータ46は、操作信号xLの正負を判定し、X、、≧
0の時にはハイレベルの信号″1′”を出力してスイッ
チ48をb端子側に切換え、b端r・に入力されている
設定最大速度信号α1をそのままスイッチ44のb端子
へ送り、X、、〈0の時にはローレベルの信号”o”を
出力してスイッチ48をa端子側に切換え、a端子に入
力されている、反転回路50で負の値に反転された最大
速度信号冒をスイッチ44のl)端子へ送る。回路22
は又、微分器42を出力しスイッチ44を1〕端子側に
切換えてα1又出力しスイッチ44をa端子側に切換え
てΔkを増幅器56へ送るコンパレータ54を有する。
増幅器56により増幅された信号Zは斜板駆動装置10
へ送られる。
従ってポンプ制御回路22は、操作信号X1.と斜板位
置信号YLとを比較し、かつ操作信′i; X 、、の
変化率の絶対値1Δ大1と設定最大速度a1とを比較し
、lΔ5Cl<atの時はΔにの速度で操作信吋刈、に
応した位置に斜板8を駆動する信号Zを出力し、IΔ大
1≧aIの時はα1.旨の速度で操作信吋X、、に応じ
た位置に斜板8を駆動する信号Zを出力する。
従って斜板8は設定最大速度α1以下の速度に制限され
ながら操作信号xLの指示する位置に移動することがで
きる。
」1記制御装置12の動作について説明する。操作レバ
ー14を急に中立位置から正側に一杯まで操作した時に
は、第4a図に示すように、操作信号XI、はXLma
xまで急激に増加する。また検出信号¥1、が小さい範
囲では小さな値の最大速度信号aIminが出力され、
検出信号YLが大きくなると、それに比例して大きくな
るα1を出力し、検出信号Yl、が最大またはその近傍
に達すると最大のal+naxを出力する。従って第4
b図に示すように、操作開始11゛Jの斜板8の傾転速
度は小さく赴り、操作開始時のアクチュエータ6の加速
度も小さいから、アクチュエータ6の起動時のショック
が少ない。またその後の斜板8の傾転速度は徐々に太き
(なるので、アクチュエータ6の動きが緩慢になること
はない。
また、操作レバー14を中立位置から正側に例えば最大
操作Mk ’ X Lmaxの174の範囲内で急激に
操作して微操作を行った時には、第5a図に示すように
、操作信号X、、は1/4 XLmaxまで急激に増加
するが、最大速度信号α1としてはaIminが出力さ
れる。従って第5b図に示すように、斜板8の傾転速度
は小さいので、アクチュエータ6の加速度は小さく、微
操作に影響を及ぼすようなショックが生ずることはない
この発明の他の実施態様を第6図を参照して説明する。
第6図において第1図と同じ部材には討じ符号が付され
ている。第6図の実施態様では制御装置が全体的に符号
121で示され、設定最大速度発生回路21は第1の設
定最大速度α1が予め設定される第1設定最大速度発生
回路24と、第1の設定最大速度α1より大きい第2の
設定最大速度a2が予め設定される第2設定最大速度発
生回路26とが設けられている。第1設定最大速度発生
回路24は第1図の設定最大速度発生回路20と全く同
様のものであり、第2図に示すような検出信号Yl、の
絶対値が大きくなるに従って大きくなるよう該検出信号
YI、と関数関係にある最大速度alを出力する。第2
の設定最大速度α2は、緊急停止時、アクチュエータの
負荷の位置決め時、又はアクチュエータの動作方向を急
に逆転させる時に、アクチュエータの動作を敏速にする
ことができる斜板8の動作速度である。
二つの設定最大速度発生回路24.26は切換スイッチ
28によっていずれか一方が選択される。コンパレータ
30.32は、それぞれ操作レノ<−14からの操作信
号刈、及び変位計16からの検出信号Yl、の正負を判
定し、正の時は)・イレベルの信号“1パをil力し、
負の時はローレベルの信号゛0′”を出ノJする。
操作信号X、、及び検出信号YLの正はアクチュエータ
6の一方の動作方向を意味し、負(ま他方の動作を意味
する。コンパレータ30.32(オ入力カイ零の場合に
はパ1′″または“0″°のいずれを出力してもよシA
0す1他的論理和(EXOR)回路34は二つの人ブJ
カイ・致すると“0”′、一致しないと11111を出
力する。
ウィンドコンパレータ36は入力が零又(ま零付近で下
を出力し、その他の入力値では“0′′を出プノする。
論理和(OR)回路38はその出力”o” +こよって
切換スイッチ28をa側に切換え、その出力°゛1“に
よって切換スイ・ンチ28をb側に切換える。ウィンド
コンパレータ36の出力が“′1′′となる入力零付近
の範囲は、ポンプ制御回路22の不感帯りこ一致させら
れている。この不感帯は、操作し、<−14の中1”l
゛位置おける微動による不要な可変容量油圧ポンプ4の
動きを防止するためのものである。ポンプ制御回路22
の構成は前述の第3図に示したものと同様である。
次に制御装置121の動作について説明する。
アクチュエータ6の停止時に、操作レバー14ヲ正側に
倒すと、ポンプ制御回路22は駆動装置10へ信号を送
り、斜板8の位置を中立位置から一方へ移動させる。こ
の時、操作レバー14からの操作信号xL及び変位計1
6の検出信号Y■、はいずれも正となり、これによって
コンパレータ30.32の出力は1゛となり、EXOR
回路34の出力は°“0“となる。
また、操作信号X1.は零付近でなくなるので、ウィン
ドコンパレータ36の出力はパ0”′となる。したがっ
てOR回路38の出力は“0゛′となり、切換スイッチ
28はa側に切り換えられ、第1の設定最大速度a1が
選択され、ポンプ制御回路22に入力する。
そのため、操作レバー14の急激な操作により操作信号
XLの位置指令値の増加速度が第1の設定最大速度α1
を越える場合には、ポンプ制御回路22は斜板8の動作
速度を第1の設定最大速度alに・致させるように制御
する。かくして、アクチュエータ6の加速度は第1の設
定最大速度α1に対応した値以下に制限され、第1図の
実施態様と同様の制御を行う。
操作レバー14の操作信号XL及び変位計16の検出信
号YI、が共に負となる場合もOR回路38の出力は0
°”となり、第1の設定最大速度a1が選択されるので
ポンプ制御回路22は斜板8の動作速度を第1の設定最
大速度α】以下に制限しつつ制御を行う。
急にアクチュエータ6を停止させるために、操作レバー
14を中立位置に戻すと、ウィンドコンパレータ36の
出力が“1″となることによりOR回路38の出力が“
1″となり、切換スイッチ28はb側に切換わって、第
2の設定最大速度α2が選択される。
その結果、斜板8の動作速度は第2の設定最大速度a2
以下に制限され、アクチュエータ6の加速度の制限値は
第1の設定最大速度α1による場合より大きくなる。故
にアクチュエータ6を大きく減速させ、すばやく停止さ
せることができる。
アクチュエータ6の動作方向を一方から他方に逆転させ
る場合に、例えば操作レバー14を正側から負側に瞬時
切換えると、斜板8の位置は、その動作速度がポンプ制
御回路22によって制限されることにより操作レバー1
4による位置指令値より遅れて変化し、変位計16の検
出信号Yl、は正のままで、操作レバー14の操作信号
x1.は負となる。これによって、コンパレータ30の
出力は“1パに、コンパレータ32の出力は“0′”に
それぞれなり、EXOR回路34の出力は゛1パとなる
。そのため、切換スイッチ28はb側に切換えられ、第
2の設定最大速度a2が選択され、゛斜板8の動作速度
の制限値は大きくなり、アクチュエータ6を大きく減速
させる。そして、斜板8の実際の位置が工〕側になると
、コンパレータ30の出力はパ0“になり、EXOR回
路34の出力が0′”になることによって、第1の設定
最大速度a1が選択される。
アクチュエータ6の負荷の位置決め時には、操1・作レ
バー14を急激に中立位置に戻すことによって、緊急停
止時と同様に第2の設定最大速度α2 が選択されるの
で、アクチュエータ6を大きく減速させ、すばやく停止
させることができる。
従って第6図の実施態様によれば、第1図の実・施態様
の奏する効果に加えて緊急停止時、アクチュエータの負
荷の位置決め時及び逆転操作時には押しのけ容積可変部
材の動作速度の制限値を第1の設定最大速度α】より大
きい第2の設定最大速度α2にするようにしたのでアク
チュエータの動作を敏速にすることができる。
第6図に示す実施態様は設定最大速度発生回路21およ
びポンプ制御回路22を共に電子回路で構成した例であ
るが、これらを1つのマイクロコンピュータで構成する
こともできる。第8図はその例1を示し、設定最大速度
発生回路21、ポンプ制御回路22に相当する演算装置
が全体的に符号140で示されている。演算装置14.
0は、操作信号X、と検出信号Y17とを切換えて出力
するマルチプレクサ1/12、アナログ信号である操作
信号XI、及び検出1信1; Y、をデジタル信号に変
換するA/D変換器114、動作手順を記憶したROM
メモリ146、第6図に示す関数に対応するYI、とα
1のテーブル及び第6図の回路26の設定値に対応する
a2を記憶したR′″OMメモリ148、A/D変換器
144から取込□んだ操作信号Xr、及び検出信号Yl
4、演算途中の数値等を一時記憶するRAMメモリ15
0、ROMメモリ146の動作手順に従って演算するC
 P U 152、CP U 152からのデジタル信
号をアナログ信号に変換して斜板駆動装置10へ出力す
るA/D変換器154を有する。
第8図はROMメモリ146に記憶された演算装置14
0の動作手順のフローチャートである。以下、このフロ
ーチャートに従って演算装置140の動作を説明する。
まず、停止状態から操作レノ・−14を正側に操作する
と、操作信号x■、及び検出信号YI、が正であり、ま
た操作信号xLが検出信号YI、よりも大きいから、手
順a−]、2.3.4.5.8.9.10.11及び1
4を行なう。即ち手順a−5で、ROMメモリ148か
ら設定最大速度信号αとして検出信号Yl、に対応した
alを読み、その設定最大速度信号α1に応した速度以
下の速度で斜板8が傾転するように斜板駆動装置10を
制御する。この時αIは、Yl、の増加に応じてαlm
1nから03m、Ixの値をとり得るため、操作レバー
14を急に中立位置から一杯まで操作したとしても、ア
クチュエータ6の起動時のショックが少なく、かつアク
チュエータ6の動きが緩慢になることはない。
また、操作レバー14を例えば・中立位置から操作II
し刈、1llilXの1/4だけ急激に操作して微操作
を行った時には、手順a−5において読まれるalはa
Iminを示すため、アクチュエータ6の加速度が小さ
く、ノ」ツクが生ずることはない。
斜板8の位置が操作レバー14の操作量に応じた値とな
ったとき、すなわち操作信号X、、と斜板位置信号Y、
、とが等しくなったときには、手順a−]、2.3.4
.5.8.13及び14を行い、斜板8がその位置に停
止するように斜板駆動装置10を制御する。この状態か
ら、操作レバー14を中立位置に戻したときまたは負側
に戻したときには、操作信号X1.が零以下となり、ま
た操作信号刈、が検出信号¥1.より小さくなるから、
手順a−1,2,3,4,7,8,9,10,11及び
14を行う。即ち手順a−7でROMメモリ148から
設定最大速度信号aとして−a2を読み、その設定最大
速度信号a2に応じた速度以下の速度で斜板8が傾転す
るように斜板駆動装置10を制御する。従ってアクチュ
エータ6を大きく減速させることができる。
また、第6図の実施態様では緊急停止時、アクチュエー
タの負荷の位置決め時及び逆転操作時に第2の設定最大
速度α2を発生する第2設定最大速度発生回路26を設
けたが、その代りに、操作レバー14の操作信号x■7
の微分情交I7を演算する演算回路を設け、演算回路の
出力部をスイッチ28のb側端子に接続してもよい。こ
のようにすれば、上記の操作を行うに際してアクチュエ
ータ6の動作を第2の設定最大速度a2に応じた速度に
相当するかまたはそれ以上に敏速にすることが可能とな
る。
なお、上述実施例においては、検出信号YI、と設定最
大速度信号α1との関係を第2図に示すように定めたが
、検出信号Y1.の絶対値に比例して設定最大速度信号
a1を増加させてもよ(、また検出信号YI、の2乗に
比例して設定最大速度信号シa1を増加させてもよく、
さらに設定最大速度信号Jα1を検出信゛号YI4の絶
対値の増加にともなって階段状に増加させてもよい。即
ち、設定最大速度信号’CJは、検出信号Y■、の絶対
値が大きくなると大きくなるように定めればよい。・ 以1−説明したようにこの発明によれば可変容最浦圧ポ
ンプの押しのけ容積可変部材の最大速度を検出信号の絶
対値が大きくなるに従って太き(なる値としたので、通
常の操作時にアクチュエータの動作が緩慢になることが
なく、かつ、アクチュエータの起動時及び微操作時にも
ショックのほとんど発生しないアクチュエータの動作を
行わせ−ることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の油圧回路の制御装置の好適な・実施
態様を示す回路図、第2図は第1図の設定最大速度発生
回路に設定されている設定最大速度ajと検出信号YI
、との関係を示すグラフを示す図、第3図は第1図に示
す制御装置のポンプ制御回路の詳細を示す回路図、第4
a図及び第4b図は第1図の操作レバーを最大に操作し
た時の操作信シシxI7と検出信号YI7の変化をそれ
ぞれ示すタイミングチャートを示す図、第5a図及び第
5b図は第1図の操作レバーを小量操作した時の第4a
図及び第4b図と同様なタイミングチャートを示す図、
第6図はこの発明の油圧回路の制御装置の他の好適な実
施態様を示す図、第7図は第6図の実施態様をマ、イク
ロコンピュータを用いて実現した演算装置を示すブロッ
ク図、第8図は第7図の演算装置における動作手順を示
すフローチャートを示す図である。 2・・・油圧回路    4・・可変容量油圧ポンプ6
・・・油圧アクチュエータ 8・・・押しのけ容積可変部材(斜板)12・・・制御
装置 14・・・操作装置(操作レバー) 16・・・検出装置(変位計) 20.21・・・設定最大速度発生回路22・・・ポン
プ制御装置 121・・・制御装置代理人弁理士 中村
純之助

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 可変容量油圧ポンプと、該ポンプによって駆動されるア
    クチュエータ手段とが接続されて成る油圧回路の制御装
    置であって、前記ポンプの押しのけ容積可変部材の位置
    を指令し従って前記アクチュエータの動作速度を指令す
    る操作信号を発生する操作装置と、前記押しのけ容積可
    変部材の実際の位置を示す検出信号を発生する検出装置
    と、前記操作信号および検出信号に基づいて、前記押し
    のけ容積可変部材の位置を制御しかつその動作速度を設
    定最大速度以下に制限しながら制御するポンプ制御装置
    とを有する油圧回路の制御装置にお・いて、前記設定最
    大速度は前記検出信号の絶対値が大きくなるに従って大
    きくなるよう該検出信号と関数関係にあることを特徴と
    する油圧回路の制御装置。
JP57057668A 1982-04-07 1982-04-07 油圧回路の制御装置 Granted JPS58192986A (ja)

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