JPS6272957A - 油圧駆動機構制御装置 - Google Patents

油圧駆動機構制御装置

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JPS6272957A
JPS6272957A JP21208385A JP21208385A JPS6272957A JP S6272957 A JPS6272957 A JP S6272957A JP 21208385 A JP21208385 A JP 21208385A JP 21208385 A JP21208385 A JP 21208385A JP S6272957 A JPS6272957 A JP S6272957A
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hydraulic
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brake pressure
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洋 渡邊
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、可変容量油圧ポンプと油圧モータとを閉回路
接続し、油圧モータに連結された負荷を駆動する油圧駆
動機構において、その作動を制御する油圧駆動機構制御
装置に関する。
〔発明の背景〕
近年、油圧ショベルや油圧クレーン等の油圧機械におい
て、その油圧回路として、回M TA失が少ない油圧閉
回路が多く使用される傾向にある。このような油圧閉回
路においては、半該油圧閉回路を構成する両傾転可父容
量油圧ポンプ(以下、油圧ポンプという)の吐出夕″の
制御とリリーフ排失を防止するための圧力カットオフ制
御とを却合わせた制御手段や、駆動圧力のみを制御する
手段が常用されている。ところで、これらの手段は操作
レバーからの操作信号により、油圧ポンプで駆動される
アクチュエータの加速度(力)又は速度のいずれか一方
のみの制御が可能であり、その両方を制御することはで
きない。しかしながら、油圧機械のオペレータは、操作
レバーを操作して駆動を行う場合、感覚的に加速Kc(
す)と速庁の双方を制御しようとするのが通常であり、
この観応から前記各制御1手段は満足すべきものではな
い。
そこで、操作信号により加速度(力)と速度の双方を制
御し上記の不満を解消する制御手段が、特開昭58−7
2762号に開示されている。これを図により説明する
額6図は従来の油圧駆動機構制御装置の系統図である。
シ1で、1はエンジン等の原動機、2は原動機1により
駆動される油圧ポンプ、2aは油圧バンブ2のおしのけ
容積可変機構(以下、これを斜板でイ(表させる)、2
bは斜板2aの棹1作機槽である。操作機構2bは斜板
2aを粕・・作するととも釦、斜板2aの位名に相当す
る信号Yを出力する。3は主回路A、Bにより油圧ボン
フ2に松続された油圧モータ、4は油圧モータ3により
駆動さ才する負荷である。負荷4は、例えば油圧ショベ
ルの上部がV回体等科々のものがある。5はチャージ;
ノーンブ、6はチャージ回シーの低圧リリーフ弁、7a
、7bはチャージ回路と主回路A、Bとを結合するチェ
ック弁、8a、8bはクロスオーバリリーフ弁である。
9は負荷4の操作レバーであり、その操作量に比例した
操作信号XL が出力される。
10a、10bはそれぞれ主回路A、Bの圧力を検出し
、その検出圧力に比例した圧力信号Pa、Pbを出力す
る。11は抄作機IF!2bへの圧油の供給を制御する
ことにより操作機構2bを制御する電気油圧サーボ弁、
12は操作機構2bの油圧源となるパイロットポンプで
ある。13は各信号Y。
X r、t P a ? P bを入力し、これらの値
に基づいて所定の演算、制御を実行し、電気油圧サーボ
弁11に対して制御信号iを出力する制御装置であり、
マイクロコンピュータで構成されている。制御装置13
の構成を第7図に示す。
第7図は制御装置13のシステム構成図である。
図で、13aは各信号Y、 XL、 Pa、 Pbを切
換えて入力するマルチプレクサ、13bはこれら入力し
た信号をディジタル信号に変換するA/’I、変換器、
f3cは演算、制御の手JIFや演算に必要な関数等を
記憶するROM(リード・オンリ・メモリ)、13dは
入力信号や演算結果等を一時記憶するR A M (ラ
ンダム・アクセス・メモリ)、13eはROM13cl
C記憶された処理手IF K t、たがって演算、制御
を実行するCPU(中央処理装置)、13fは演算、制
債Sにより得られた制御信号(ηを光信号)iを出力す
るドライバ回路である。
次K 、 *K 5図に示す装置の動作な貌8図に示す
フローチャートをか照しなから19明する。ここで、か
6図に示す油圧閉回路は、油圧ポンプ2から主回路A側
に圧油が吐出され油圧モータ3が駆動されている状態1
であるとする、なお2このときの斜板傾転Yは(+)と
する。まず、制御装置13はマルチプレクサ13aおよ
びAI//D変換器13bを介して各信号XL、 Pa
、 Pb、 Yを読み込む(手11UI S −101
)。次に、信号Pa、 Pbをとり出し、主回MA。
8間の圧力を比較する(手1s−102)。この場合、
主回路A側の圧力が主回路B側の圧力以上(Pa≧Pb
  )であるので、処理は手順S −103に移り、そ
のときの信号Pa を代表圧力信+3Pとする。次に、
1サイクル前の手順において演算し、かつ、出力された
斜板傾転指令値Xが正でさ、つたか負であったかを判定
する(手順S−104)。
この場合、主回路A側へ圧油が吐出(吐出tQp)され
ている状態が続いているので、指令#Xは正である。逆
に、前回サイクルの指令値Xが正であれげ、圧油は主回
路A I!I K吐出されている状態にあり、かつ、P
a>Pb であるので、モータ3には正負荷(負荷4に
対して力が作用している状態)が作用していると判定す
ることができる。
このように判定されると、次に、処理は手111’i 
S−105に移る。手順S−105では、信号XLに対
応する主回路A側の目標圧力PCを求める。
目廼圧力P。は第9図に示す特性にしたがって予めRO
M13cに記憶された値をとり出すことにより得られる
。第9図で、横軸には信号X、が、縦軸には目標圧力P
。がとっである。即ち、目標圧力P0は信号XLの関数
〔fpcr(XL)〕として表される。目標圧力P。は
信号XL に比例して値P  ・ から値P   の間
で変化する。目標圧Crm l  n        
    Crma X力P が求められると、次に、こ
の目標圧力P。
から手1@S−103で決定した代表圧力pz沖算する
ことにより、圧力偏差P′を」る(手Ir1s−110
)。
余慶は、この圧力偏差P′をなくすために必要とする斜
板傾転増分値ΔXを求める (手順S−111)。
これは、第10図に示す特性にしたがってROM13c
に記憶された値をとり出すことにより求められる。第1
0図で、横軸には圧力偏差P’、 絡軸には増分値ΔX
がとっである。増分値ΔXは偏差P′の関数Cf、x(
P’) ’lとして表され、偏差P′の所定の範囲内に
おいて、値+ΔXoと一ΔXoどの間で比例的に変化す
る。手1ids−110の演算および第10図から明ら
かなように1主回路A側の圧力P。
が目標圧力P。より低い場合、偏差P′が正であるので
増分値ΔXも正、又、圧力Paが目標圧力PCより大き
い場合、偏差P′が負となるので増分値ΔXも会となる
次に、処理は手順S −112に移り、手順S−101
で入力した操作レバー9の操作信号XLと前回サイクル
で出力した斜板傾転指令値Xとの偏差Zを演算し、次い
で、偏差Zが正であるか狛であるかを判定する(手11
S−113)。偏差Zが正であれば、前回サイクルの指
令値Xに手111’tS−111で求めた斜板傾転増分
値ΔXを加算して今回サイクルの新しい斜板傾転指令値
Xを算出しく手順S−114)、偏差Zがやであれば、
前回サイクルの指令値Xから手順S −111で得られ
た斜板傾転増分値ΔXを減算して新しい斜板傾転指令値
Xを算出する(手順S −115)。手順S −114
又は手順S −115で得られた新しい斜板傾転指令値
Xは斜板位置(fp+板傾転fr)Yと比較され、両者
の差を縮める稈・作信号iを、ドライバ回路13fを介
して電気油圧サーボ弁11へ出力する。これにより、加
速度(力)と速度の両方を制御することができることに
なる。
なお、上記手順S −101〜S −120は31時間
に1回の割合で実行されるので、斜板傾転指令値の時間
変化率はdX/dt+JX7.、  となり、油圧ポン
プ2の吐出圧(主回路A側の圧力)P3  が高くなる
と油圧ポンプ2の斜板速度が減じられ、吐出圧力の異常
上昇が防止される。又、手順S −112〜S −12
0においては、レバー掃作信号X1.と斜板傾転指令値
Xとを比較して、その偏差Zの正pKより傾転増分値Δ
Xの符号を切換えているので、指令値Xの最大値は操作
信号XLにより制限される。
一方、前述のように、油圧ポンプ2から主回路A側へ圧
油が吐出され油圧モータ3が正や荷運転されている状態
から、操作レバー9が中立位置方向に戻された場合(ブ
レーキ時)や負荷4の慣性により油圧モータ3が力を受
ける坦合竿について考察する。この場合、主回路B側の
圧力が主回路A (Qllの圧力より高くなるので、処
理は手1(li′iS−1,01。
S −102,S−106と移り、代表圧力Pとして圧
力PbfJ″−選択されるう次に、手順S −107で
前回サイクルで出力された斜板傾転指令値Xの正角が判
断される。この場合、斜板2aは主回路A(!llに圧
油を吐出する側、即ち(+)側にあるので、X〉0であ
る。したがって、処理手順S −109に移り、目標圧
力P。をブレーキ圧力P。Bとする。以後、手JIS−
110〜S −120が実行されることになる。
第11図は上記の制御を実行した場合の主回路A、Bの
圧力Pa、 P5  と油圧ポンプの吐出流firQ。
の関係を示すグラフである。図で、横軸たけ主回路圧力
が、縦軸には吐出流tがとっである。油圧モータ3に正
弁荷が作用している場合、Hrjち、図のv、1.3象
限では、回路圧力および油圧ポンプ吐出流りの最大値は
いずれも操作レバー9の操作信号XL  の値で制限さ
れる。一方、油圧モータ3に負の9荷が作用している場
合、即ち、図の第2゜4象限では、油圧ポンプ吐出流、
量の最大値は正や荷の場合と同じく信号XL  で制限
される、しかしながら、前述のフローチャートおよび図
から明らかなように、回路圧力の最大値は信号X1.に
関係なく一定値PCBに制限される。
以上の構成においては、工)荷4の加速時、智11図に
示すグラフの第1象限又は第3象限の特性にしたがって
負荷の加速度(力)および速度を操作レバーの操作量に
応じて制御できるので、機械、装置のオペレータにとっ
て搾好な操作感を荀ることができる。
ところが、負荷40減速時には、前述のようK、第2象
限又は第4象限の特性により油圧ポンプ2の吐出tQ、
は制限できるものの、減速摩(ブレーキ力)は圧力PC
Bが一定値に制御されるので制限できない。このため、
油圧モータ3をどの速度域から減速させても、操作レバ
ー9の操作量とは無関係に常に一定のブレーキ力が加わ
ることになる。このような現象は、操作レバー9の中立
方向への戻し景に応じたブレーキ力を得たいというオペ
レータの操作感覚から外れた現象である。又、その圧力
PCBは、欲するブレーキ力の最大値に設定されるのが
通常であるので、緩やかにブレーキ力を作用させたい場
合も最大のブレーキ力が作用することになり、操作性が
着るしく悪化するばかりでなく、荷崩れし易い積荷があ
る場合5ブレーキ力が作用した瞬間に積荷が崩れるとい
う危険も生じる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の間和点を解決し、減速
時にも操作者の操作感覚に一致する良好な挽・作性を得
ることができる油圧駆動機構制御装置を提供するにある
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するため、本発明は、原動機により駆
動される可変容量油圧ポンプと、負荷を連結した油圧モ
ータとを油圧閉回路で#続するとともに、操作レバーの
操作量、可変容量油圧ポンプの傾転蓋、上記油圧閉回路
の主回路の圧力をそれぞれ検出し、可変容併油圧ポンプ
の吸込み側圧力と吐出し側圧力とを比較し、吸込み側圧
力が高いとき、操作レバーの操作量および可変容量油圧
ポンプの傾転指令値に基づいて前記吸込み側圧力の目標
値を求め、この求められた目標値と検出された傾転蓋に
基づいて可変容量油圧ポンプの傾転を制御するようにし
たことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例に係る油圧駆動機構制御装置の
系統図である。図で、即6図に示す部分と同一部分には
同一符号を付して説明を省略する。
13′は制御装置である。制御装置13′は第6図に示
す制剖装f1″13とはその演算、制御手段の一部にお
いて相違する。油圧駆動機構制御装置の他の部分は枦6
図に示すものと同じである一本笑施例の動作を第2図に
示すフローチャートを参照しながら説明する。油圧閉回
路において、油圧ポンプ2が主回路A側(又は主回路B
側)に圧油を吐出し、この圧油により油圧モータ3が駆
動されている場合、その処理手順は第7図に示す手争と
同じであり、艶2図においては第7図と同一手1iIl
h K対しては同一符号が付しである。今、油圧ポンプ
2が主回路A側に圧油を吐出し、油圧モータ3が負荷4
を駆動している状態から、制動を加えるべく、操作レバ
ー9を中立方向に戻した場合について考察する。この場
合、虫目kB側にブレーキ圧力が発生するので、手)@
S−1a1.  S−102、S−106,S−107
の処理が実行され、又、X〉0であるので、処理は手1
1j+ S −134に移る。
手順S −134では、操作信号XL をとり出し、こ
の値XLの関数〔jPCB、(XL)〕としての目標ブ
レーキ圧力PCBを求める。この目標ブレーキ圧力PC
Bは第3図(blに示す特性をROMに記憶させ、値X
LK対応する値をROMから取出すことにより得られる
。第3図tb+で、横軸には信号XLが、又、縦軸には
目標ブレーキ圧力PCBがとっである。
上記の状態は信号XLが(+)であるとき(油圧ポンプ
2が主回路A(IIIに圧油を吐出しているとき)虫目
MB側の圧力Pb が圧力Pa より高くなった状態で
ある。この場合、目標ブレーキ圧力PCBは信号XLK
比例して圧力PcBmInから圧力PCBmaXまで変
化し、信号XLがOに近〜・はど、即ち、ぎ・作レバー
9が中立位該近くに戻されるほど、目積ブレーキ圧力は
大きくなる。そして、操作レバー9が中立位置を超えて
反対側に操作され、信号XLが←)になると(逆レバー
になると)、目標ブレーキ圧力Pc11は最大圧力P。
ama x一定となる。このように、オペレータが操作
レバー9を僅かに中立位置方向に戻して小さな制動を加
えようとしたときは目標ブレーキ圧力は小さな価となり
、操作レバー9を中立方向に大きく戻して大きな制動を
加えようとしたときは目標ブレーキ圧力は太きな仙とな
る。
目標ブレーキ圧力PCBが求められると、処理は手7F
S −135VC移る。手順S −135では、前回サ
イクルで出力された斜板傾転指令nt>’ Xの関数〔
f、。f、 (X))  としての補正nP。fが求め
られる。
この補正値P。fは停止状態(X=0)に近づくにした
がって目標ブレーキ圧力を小さくし、緩やかな停止を斐
るための値である。補正値P。fは即4図(blに示す
特性をROMに記憶させ、値Xに対応する値をROMか
ら取出すことにより枠られる。
第4図(b)で、横軸には斜板傾転指令値Xが、縦軸に
は補正値P。fがとっである。この場合、油圧ポンプ2
は主回路A (all K圧油を吐出している状態にあ
るので、指令値Xは(+)であり、補正値P。fは指令
値Xの増加に比例して値P。fmaxから0まで減少す
る。値Oは指令値Xの絶体値が最大値IX1maxの点
である。
このようにして補正値P。fが得られると、次に、さき
に求めた目標ブレーキ圧力PCBをとり出し。
この目標ブレーキ圧力PCBから補正値P。fを減算し
て主回路B側の目標圧力P を算出する(手順S −1
36’)。この減算処理から判るように、指令値Xが大
きい場合は目標ブレーキ圧力PCBからの減算値が小さ
く、目標圧力P。は目標ブレーキ圧力P。Bに近い値と
なって所要のブレーキ力を得ることができ、ヌ、逆に指
令値Xが小さい場合(停止状態に近い場合)は目梯ブレ
ーキ圧力PCBからの減算値が大きく、目柳圧力PCは
目標ブレーキ圧力PC11よりある程度細工した値とな
り、これにより大きなブレーキ力による急激な停止を緩
和することができる。
手順S −136により目標圧力P。(この場合ブレー
キ圧力)が求められると、以後、手順S−110〜手*
 S −120が実行され、再び手順S−1011C戻
って同様の手順が繰返えされる。なお、上記の例とは逆
に、油圧ポンプ2から主回路B側に圧油が吐出され、こ
の状態から操作レバー9が中立位置方向に戻された場合
の処理も上記の処理に準じる。この場合、処理は、手順
S −102から手flit 5−103. S−10
4,S−131,S−132,S−133゜により実行
され、手111n S −131において使甲される特
性は第3図(al K 、ヌ、手順S −132におい
て使用される特性はデ4図(alに示される。さらに、
坂道走行等油圧モータ3が慣性力で回動している場合も
上記と同じ処理がなされる。
第5図(a)〜(elは本実施例の装置の減速時の動作
を説明するタイムチャートである。時刻t0  で、そ
れまでいっばいに操作されていた操作レバー9が1機械
、装置を停止すべく中立位置まで戻されると(急停止の
場合)、餡5図(a)に示すようI/C8作信号XLが
OKなる。これに応じて斜板傾転指令値Xも第5図(b
)に示すように0に戻ろうとし、油圧ポンプ2の吸込み
側圧力が高くなり、ブレーキ力が働き出す。同時に1手
111irS−131又は手+IP、’、S −134
で求められる目標ブレーキ圧力PCBは、XL=0 で
あるから第3図(al 、 (b)の特性にしたがって
、第5図1c)に示すように最大1Ffi PCIIm
aX トなり、この値はXL=0 である限り一定に保
持される。一方、斜板傾転指令値XはXL=0 に応じ
て第5図(b)に示すように減少してゆくので、手順3
−132又は手順S−135で求められる補正値P。f
は、第4図(a) (b)に示す特性にしたがって、第
5図(d)に示すように増加してゆく、これにより、手
1i1i S −t 33又は手順S−136で求めら
れる目標圧力Pc(油圧ポンプ2の吸込み側の目標圧力
)は、第5図(e)に示すように、時刻t0から停止時
刻1、まで徐々に減少してゆき、停止に近づくほど緩や
かなブレーキ力となる。
このよって、本実施例では、操作信号に塙づき所定の特
性にしたがって目標ブレーキ圧力を求め、又、斜板傾転
指令(直に基づき所定の特性にしたがって補正値を求め
、月り頓ブレーキ圧力から補正・+tiを減算すること
により巨像圧力を得るようVζしたので、減速時、操作
レバーを戻せば戻すほど大きなブレーキ力を得ることが
でき、操作者の操作感覚に一致した良好な操作性を得る
ことができる。
又、操作レバーの戻しの操作輩が小さい場合はブレーキ
圧が低くなるので、微操作時の操作性も良くなる。さら
に、高速駆動時に操作レバーを僅かに中立方向に戻して
ブレーキ動作を行った場合も小さなブレーキ力となり、
荷崩れのおそれはなくなる、さらに又、停止状態になる
にしたがってブレーキ圧力が低減されてゆくので、緩や
かな停止を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明では、油圧ポンプの吸込み側
圧力が吐出し側圧力より高いと踵、操作レバーの操作信
号および傾転指令値に基づいて吸込み側の目標圧力を求
め、この目標圧力に基づいて油圧ポンプの傾転を制御す
るようにしたので、減速時に操作者の感覚に一致した也
好な操作性を得ることができ、又、駆動停止を緩やかに
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
か1図は本発明の実施例に係る油圧庄動機枯制仰j装筋
の系統図、第2図は第1図に示す匍;拘1装随の動作を
説明するフローチャート、第3図(at 、 (blは
目侍ブレーキ圧力の特性図、卯、4図(at 、 (b
)は袖正価の特性図、第5図(a)、 (b)、 (c
l、 (di、 (eiは汗1図に示す制御装置の動作
を説明するタイムチャート、第6図は従来の油圧駆動機
格制御装鯉の系統図、第7図は26ンに示す制御装置の
システム構成図、?8図は卯6図に示す制御装置の動作
を説明するフローチャート、第9図は目標圧力の特性図
、第10図は斜板傾転増分値の特性図、枦11図は圧力
と流量の特性図である。 2・・・・・・油圧ポンプ、2a・・・・・・斜板、2
b・・・・・・操作機構、3・・・油圧モータ、4・・
・・・・負荷、9・・・・・・操作レバー、10a、1
0b・・・・・・圧力検出器、11・・・・・・電気油
圧サーボ弁、13′・・・・・・制御装置。 印〃ニー 第2区 牙3図 (a) (b) 才4図 tσノ (b) 才8図 牙9図 才IO図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原動機により駆動される可変容量油圧ポンプおよび負荷
    と連結された油圧モータを油圧閉回路で接続した油圧駆
    動機構において、操作レバーの操作量を検出する操作レ
    バー検出器と、前記可変容量油圧ポンプの傾転量を検出
    する傾転量検出器と、前記油圧閉回路の両側主回路の圧
    力を検出する圧力検出器と、前記可変容量油圧ポンプの
    吸込み側圧力と吐出し側圧力とを比較する比較手段と、
    この比較手段により前記吸込み側圧力が高いと判断され
    たとき前記操作レバー検出器の出力信号および前記可変
    容量油圧ポンプの傾転指令に基づいて前記吸込み側圧力
    の目標値を求める手段と、この手段により求められた目
    標値および前記傾転量検出器の検出値に基づいて前記可
    変容量油圧ポンプの傾転を制御する傾転制御手段とを設
    けたことを特徴とする油圧駆動機構制御装置。
JP60212083A 1985-09-27 1985-09-27 油圧駆動機構制御装置 Expired - Lifetime JPH0754147B2 (ja)

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