JPS59110901A - 油圧回路の流量制御装置 - 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などに具備される油
圧回路の流量制御装置に関する。

第１図をま従来の油圧回路の流量制御架ｆ＆例示する説
明図である。この図において、１は操作量に比例した例
えば電気信号からなる操作信号Ｘを出力する操作器、２
しま操作器１に接続され、操作信号Ｘに相応する流量指
令信号Ｑ。Ｋ応じた流量Ｑの圧油を吐出する流量制御機
構である。

このような流量制御機構２ｆ′！、定容量ポンプと可変
オリフィスをもった方向切換弁、あるいは可変オリフィ
スをもたない方向切換弁とサーボ弁、あるいは方向切換
弁と可変容量ポンプとによって構成されろ。％に、サー
ボ弁を用いろ場合ｖｃは、サーボアンプと電気骨油圧サ
ーボ弁によって容易に流量制御が可能である。また、可
変オリフィスｖもった方向切換弁で流量制御をおこなう
には、可変オリフィスな設けたスプール位置な、電気−
油圧サーボ弁によって制御してもよく、あるいは可変オ
リフィス化もった方向切換弁を油圧パイロット型として
、電気・油圧パイロット弁によってパイロット油圧を制
御することによって可変オリフィスを制御してもよい。

なおこの場合ｖｃは、流量指令信号Ｑ。はオリフィス開
度の指令信号となる。また流量制御機構２として可変容
量ポンプケ用いろ場合には、斜板ポンプであれ、斜軸ポ
ンプであれ、傾転角制御機構を電気・油圧サーボ系で容
易に構成できるのは上述と同様である。なおこの場合に
は、流量指令信号Ｑ。は可変容量ポンプの斜板あるいは
斜軸の傾転角制御指令信号となる。

また、第１図において、３は油圧アクチュエータ、例え
ば油圧シリンダ、４は油圧シリンダ３にかかる負荷を模
式的に示したものである。

このような流量制御装置ＶＣあっては、流量制御機構２
から吐出される流ＪｉｒＱは、流量指令信号Ｑ。

すなわち操作信号Ｘに対応し、この操作信号Ｘに応じて
油圧シ〕）ンダ３等の油圧アクチュエータの作動速度■
を制御することができろ。

ところで、油圧ショベル等の建設機械などにあっては、
重掘削作業時や荒仕上げ作業時には、油圧シリンダ３等
の油圧アクチュエータの作動速度は大きく、流量も最大
流量（Ｑｍ、ｘ）付近を必要とすることが多い。一方、
斜面の仕上げなどの重掘削作業時には、油圧アクチュエ
ータの速度ケ小さくして、精度良く制御する必要がある
。このため、一般に第１図に示す流量制御装置におけろ
流量特性は、第２図に示すように、操作信号Ｘがある値
Ｘ１までの範囲Ａでは流量勾配が小さく、それ以上の範
囲Ｂでｉ′ｆ−流量勾配が大きくなるように設定される
。そして、微操作時には範囲へを用い、荒い操作をおこ
なう時には範囲Ｂ％−用いるようにして流量制御すなわ
ち油圧アクチュエータの作動速度の制御をおこなってい
る。

しかしこのように構成される従来の流量制御装置にあっ
ては、第２図に示す流量特性のうち、範囲ＡＹ大きく設
定すると、微操作性に優れろ反面油圧アクチュエータの
中・高速制御性が劣化する不具合を生じ、また範囲Ｂを
大きく設定すると、微操作性が劣化する不具合を生じる
。このため各種機械の作業形態に応じて、最適な範囲Ａ
、Ｈの設定が必要となるが、例えば油圧ショベルでは、
中・重掘削作業を重視することから範囲ＢＶ大きく設定
する傾向にあり、その結果、満足な微操作性が得られな
いことが多い。

本発明にこのような従来技術における実情ｖｃ鑑みてな
されたもので、その目的は、油圧アクチュエータの良好
な中・高速制御性と、良好な微操作性をともに確保する
ことのできる油圧口、路の流９制御装置を提供すること
にある。

この目的を達成するために本発明は、操作信号を出力す
る操作器と、操作信号に相応する流量指令信号に応じた
流量の圧油化吐出する流量制御機構との間に、操作信号
に対応した少なくとも２つの特性の異なる流量特性が設
定されろとともに。

操作信号の時間的変化の大小に応じて所定の流量特性を
流量指令信号として流量制御機構に出力する出力手段な
設けた構成にしである。

以下、本発明の油圧回路の流量制御装置な図に基づいて
説明する。第３図は本発明の第１の実施例を示す説明図
、第４図はこの第１の実施例における流量特性を示す説
明図である。

第３図に示す第１の実施例において、１は操作器、２は
流量制御機構で、これらのものは前述のものと同等であ
る。そして、５は操作器１と流量制御機構２との間に設
けた出力手段で、少なくとも２つの特性の異なる流量特
性が設定されるとともに、操作器１から出力されろ操作
信号Ｘの時間的変化の大小に応じて所定の流量特性な流
量指令信号Ｑ。とじて流量制御機構２に出力する。

この出力手段５は、例えば簗４図のＱ、で示すように流
量勾配の大きい流量特性が設定され、操作信号Ｘ［応じ
てこの流量特性Ｑ□ヶ信号として出力する関数発生器６
と、簗４図のＱｔ、で示すように流量勾配の小さい流量
特性が設定され、操作信号Ｘに応じてこの流量特性ＱＬ
ｖ信号として出力する関数発生器７と、操作信号Ｘの時
間的変化に対応して２値の信号Ｓを出力する検出器８と
、信号Ｓの値に応じて、ＱＨＱＬｖＣ相応した信号のい
ずれか１つを選択して、流量指令信号Ｑ。として流量制
御機構２に出力する選択器９とを備えている。

上記した関数発生器６．７は、例えば演算増幅器、抵抗
、コンデンサなどの受動素子によって構成しである。ま
た検出器８は、例えば演算増幅器。

抵抗、コンデンサからなり、操作信号Ｘの微分値ｄＸ／
ｄｔｙ求める微分器と、この微分器で求められた微分値
ｄＸ’／ｄｔがあろ値以下にあるか否かを判断して信号
Ｓ？比出力る比較器とによって栴成しである。なお比較
器は、例えばｄＸ／ｄｉがある値以下のとき、すなわち
操作器１が緩やかに操作されろときはＳ＝０な出力する
ように、またｄＸ／ｄｔがある値より太きいとき、すな
わち操作器ｌが急操作されろときは５＝１７出力するよ
うに設定しである。また選択器９は、例えば電界効果ト
ランジスタやアナログスイッチｖｃヨって構成しである
。

このように構成した再１の実施例におけろ作用１次のと
おりである。

操作器１が操作されると、操作信号又は出力手段５の入
力となり、関数発生器６，７によって流量特性ＱＨ，Ｑ
ｌ、に相応する信号が得られろ。ここで、ＱＨ＃　ＱＬ
は第４図に示す特性を有して（・る。

なお、第４図の破線で示すＱＡは第２図に示した従来の
流量特性であり、０≦Ｘ≦Ｘ１の範囲で流量勾配の小さ
い特性である。一方、ＱＬｖｔＸｌＪ−り大きい値Ｘ２
まで流量勾配が小さくなっており、微操作性を重視した
流量特性であり、Ｑ、、＊ｔＸ１より小さい値から流量
勾配が大きくなる特性？持っている。なお、ＱＨ＋　Ｑ
ｔ、は必ずしも゛従来の流量特性ＱＡな基本として変化
させた特性である必要はなく、それぞれ、流量勾配の太
き（・範囲、小さい範囲ケ有する流量特性として設定す
ればよ（・。

このような状態において、操作器１カ１緩や力）に操作
される場合には、検出器８の出力信号Ｓの値は０となり
、この出力信号Ｓに応じて選択器９を１関数発生器７の
特性ＱＬに相応する信号を選択し、この特性ＱＬを流量
指令信号Ｑ。とじて流量制御機構２に出力する。したが
ってこの場合ＶＣは、流量制御機構２から吐出される圧
油の流ｉＱは、ＱＬの特性となり、流量勾配の小さい範
囲が大きいので、良好な微操作性を確保できる。

また、操作器１が急操作される場合には、検出器８の出
力信号Ｓは１となる。したがって、この出力信号Ｓｖｃ
応じて選択器９は関数発生器６の特性Ｑ□に相応する信
号を選択し、流量制御機構２に出力する。この場合には
流量制御機構２から吐出される圧油の流ＩＱは、ＱＨの
特性となり、流量勾配の小さい範囲が小さいので、油圧
アクチュエータの良好な中・高速制御性を確保できる。

この、Ｊ：うな流量制御がおこなわれろことにより、油
圧アクチュエータの低速から高速までの全領域において
操作性の良い制御が可能となる。そして例えば、この第
１の実施例が油圧ショベルの油圧回路に適用されろ場合
ｖｃは、重掘削作業時にも、重掘削作業時にも良好な操
作性が得られる。

第５図は第２の実施例を説明するフローチャートで；ｂ
るが、この第２の実施例ＶＣあっては上記した第１の実
施例の出力手段５としてマイクロコンピュータを投げた
構成にしである。このマイクロコンピュータは特には図
示しないが、Ａ／Ｄ変換器などの入力装置と、関数やプ
ログラムを記憶する記憶装置と、Ｄ／Ａ変換器などの出
力装置と、演算や論理判断なおこなう中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）とを備えている。

なお、このマイクロコンピュータの記憶装置には、ＱＨ
（Ｘ）、ＱＬ（Ｘ）の関数関係を設定しである。またこ
のマイクロコンピュータでは、プログラムを所定周期ご
とに（り返すことにより、操作信号Ｘの取り込み値の変
化量すなわち差分ΔＸを検出できる。この差分ΔＸは、
第１の実施例における微分値ｄＸ／ｄｔとほぼ等価であ
る。そして１、ｊ’）−ｒイクロコンピュータ［、Ｌつ
では、差分ΔＸがある値以下（操作器１の緩操作状態）
のときにはＳ＝０、また差分ΔＸがある値より大きい（
操作器１の急操作状態）ときにはＳ＝１が出力されるよ
うになっている。またこのマイクロコンピュータの中央
処理装置でｔｔ、Ｓが０か１かに応じて流量指令信号Ｑ
。を特性Ｑ１．ｓあるいはＱＨとする判断をおこなう。

すなわち、第１の実施例と同様に、Ｓ＝０ならば特性Ｑ
ｔ、を流量指令信号Ｑ。

とじて選択し、８＝１ならば特性ＱＨを流量指令信号Ｑ
。とじて選択する。

次にこのように出力手段５をマイクロコンピュータによ
って構成した第２の実施例におけろ作用な、第５図のフ
ローチャートによって説明する。

マイクロコンピュータの記憶装賛ニ入っているプログラ
ムは、所定周期ごとに以下の演算ヲ＜す返すものとして
一般性を失なわない。まず、手順ｂｌｌｊおいて、前回
の入力信号と今回の入力信号（操作信号）Ｘとの差分Δ
Ｘが求められ、この差分ΔＸがある値より大きいか否か
判断される。所定の値より大きい場合には、Ｓ＝１とし
て手順Ｃに移り、ある値以下の場合ｖｃは、Ｓ＝０とし
て手順ｄｖｃ移ろ。

手順Ｃでは、記憶装置にあらかじめ設定される関数Ｑｕ
（Ｘ）ｉ’ｒよって、操作信号ＸＶｃ対応する特性Ｑ、
が読出され、この特性ＱＨを流量指令信号Ｑｏとするこ
とがおこなわれる。また手順ｄでは、記憶装置にあらか
じめ設定される関数Ｑｔ、（Ｘ）によって、操作信号Ｘ
に対応する信号ＱＬが読出され、コノ特性Ｑ　Ｌ　ｋ流
量指令信号Ｑ。とすることがおこなわれろ。

手順ｃ、ｄの後ＶＣは手順ｅに移り、流量指令信号Ｑ。

をマイクロコンピュータの出力装置から流量制御機構２
に出力することがおこなわれろ。次いで手順ｆｒｃ移り
、始めに戻る。そしてこのような演算がくり返゛しおこ
なわれろ。

したがって、操作器１が緩やかに操作されろ場合［は、
第５図の手順ａ、ｂ、ｄ、ｅ、ｆがくり返され、第４図
に示すＱＬの流量特性によって油圧アクチュエータが制
御され、第１の実施例と同様に良好な微操作性を確保で
きろ。また操作器１が急操作されろ場合には、第５図の
手順ａ、ｂ。

ｃ、ｅ、ｆがくり返され、第４図に示すＱＨの流量特性
によって油圧アクチュエータが制御され、第１の実施例
と同様に、油圧アクチュエータの良好な中・高速制御性
を確保できろ。

また第６図は、第３の実施例を説明するフローチャート
である。この第３の実施例も操作器ｌと流量制御機構２
との間に設けられろ出力手段５を、例えばマイクロコン
ピュータで構成しである。

この第３の実施例において、同第６図に示す手順ｇ−手
順Ｏが所定の周期で（り返されるのは前述の第２の実施
例と同様である。

今、操作器１が緩やかに操作された場合には、第２の実
施例と同様にして、手順ｈＶｃおいＣ３＝０と判断され
手順ｋに移る。この手順にでは、前回の流量指令信号Ｑ
。が第４図の流量特性ＱＬと同じかどうか判断される。

仮に同じであるとすると、手順ｍ、ｎＫ至り、第２の実
施例と同様にしてＱＬ（Ｘ）によって得られるＱＬが流
量指令信号Ｑｏとして出力され、始めに戻る。

ここで、操作器１が急操作されると、手順りから手順ｉ
ｖｃ至ろ。この手順１では前回の流量指令信号Ｑ。が、
第４図の流量特性ＱＨと同じかどうか判断されろ。この
場合、前回までは手順ｇ、　　ｈ。

ｋ、ｍ、ｎ、ｏで演算されていたから、Ｎｏとなり手順
ｊに移る。この手順ｊでは、前回の流量指令信号Ｑ。の
指令値に所定の増分ΔＱが加算され、新たな流量指令信
号Ｑ。ｋ求めることがおこなわれ、とのＱｏが流量制御
機構２Ｖｃ出力され、始めに戻る。なお手順ｉは、所定
の周期ごとに通過するので、積分要素として働き、徐々
にＱ。は増加し、しだいに第４図の流量特性Ｑ□に近づ
く。Ｑ。

＝Ｑ、どなったときは、手順ｉから手順ｐｖＩ−移り、
流量特性Ｑ□を有する流量指令信号Ｑ。が流量制御機構
２に出力されろ。以後この手順ｇ＋Ｊｊ＋ｐ、ｎ、ｏが
くり返されろ。

そして、このような状態から操作器１が緩やかに操作さ
れると、手順りから手順ｋｉｔ至る。この手順にでは前
回の流量指令信号Ｑ。？Ｊ″−第４図の流量特性ＱＬと
同じかどうか判断されるが、この場合、前回までは手ｊ
順ｐを経て演算がおこなわれていたので、Ｎｏと判断さ
れ、手順ｊＶｃ移る。この手順！では前回の流量指令信
号力・ら所定の増分ΔＱが差し引かれ、新たな流量指令
信号Ｑ。ン求めることがおこなわれ、このＱ。が流量制
御機構２に出力され、始めに戻る。なお、手順ｌは所定
の周期ごとに通過するので、前述した手順ｊにおけるの
と同様に積分要素として働き、徐々にＱ。は減少し、し
だいＩｃ第４図の流量特性ＱＬに近づく。

Ｑｏ＝ＱＬとなったときは、手順ｋから手順ｍに移り、
流量特性ＱＬを有する流量指令信号Ｑｏが流量制御機構
２に出力される。

このように構成しである第３の実施例にあっては、マイ
クロコンピュータｉ’ｃ第６図の手順ｊ、　　ｔの加算
、減算手段を設けたことから、操作器１の急操作、緩操
作問の流量特性の選択が、第２の実施例のように２者択
一的に、すなわちＯＮ　−ＯＦＦ的におこなわれるので
はなく、時間変化とともにいずれかの流量特性に近づく
ように逐次的におこなわれるので、一層良好な操作性を
確保できろ。

ナオ、上記実施例にあっては、説明を簡単にするために
、流量特性は正の部分だげケ挙げたが、負の部分にも特
性なもつことはもちろんである。

また、上記第１の実施例では、操作信号Ｘの時間的変化
ｄＸ／ｄｔ（ΔＸ）の大小に応じて２つの異なる流量特
性ＱＢ、ＱＬのうちの１つな選択するように述べたが、
本発明はこれには限定されず、複数の時間的変化ｄＸ／
ｄｔ（ΔＸ）に対して３つ以上の異なる流量特性ヶ設定
し、時間的変化ｄＸ／ｄ　ｔ　（ΔＸ）の大きさの程度
に応じて、３つ以上の流量特性のうちのいずれか１つの
流量特性ヲ選択するように構成してもよい。

本発明の油圧ポンプの流量制御装置は以上のように構成
しであることから、油圧アクチュエータの良好な中・高
速制御と、良好な微操作性ケともに確保することができ
、油圧アクチュエータによって駆動される作業機等にお
けろ作業に対して最適な操作を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油圧回路の流量制御装置な例示する説明
図、第２図は第１図に示す流量制御装置における流量特
性な示す説明図、第３図は本発明の油圧回路の流量制御
装置の第１の実施例を示す説明図、第４図は第３図に示
す第１の実施例におけろ流量特性？示す説明図、第５図
は本発明の第２の実施例を説明するフローチャート、第
６図は本発明の第３の実施例を説明するフローチャート
である。 １・・・・・・操作器、２・・・・・・流量制御機構、
３・・・・・・油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）、
５・・・・・・出力手段、６，７・・・・・・関数発生
器、８・・・・・・検出器、９・・・・・・選択器。 第１図 第２図 Ｑ。 掃イ乍４８号 第３図 第４図 ｎ ＩＩＩイ乍（＄う 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操作信号を出力する操作器と、操作信号に相応する
   流量指令信号に応じた流量の圧油を吐出する流量制御機
   構とを備えた油圧回路の流量制御装置において、上記操
   作器と上記流量制御機構との間に、該操作器から出力さ
   れる操作信号に対応した少なくとも２つの特性の異なる
   流量特性が設定されろとともに、当該操作信号の時間的
   変化の大小に応じて、所定の流量特性を上記流量指令信
   号として流量制御機構に出力する出力手段を設けたこと
   ケ特徴とする油圧回路の流量制御装置。 ２、　出力手段は流量指令信号を出力するに際し、設定
   された流量特性のうちのいずれか１つを選択して出力す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の油圧回
   路の流量制御装置。 ３　出力手段は流量指令信号を出力するに際し、設定さ
   れた１つの流量特性から設定された他の１つの流量特性
   に近づくように、当該流量指令信号の指令値を漸次増加
   させながら、あるいは減少させながら出力することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の油圧回路の流量制
   御装置。