JPS6343006A - 油圧回路の駆動制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パラレル回路により１つの油圧ポンプで複数
のアクチュエータを駆動する油圧回路の駆動制御装置に
係り、特に土木建設機械に好適な油圧回路の駆動制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

１つの油圧ポンプを油圧源とし、パラレル回路により複
数の油圧アクチュエータを駆動する油圧システムが多く
の分野で用いられている。このような油圧システムにお
いて、各油圧アクチュエ−タはそれぞれの負荷を作動せ
しめるが、これらの負荷を同時に作動させる場合（複合
操作時）には、軽い負荷を作動させているアクチュエー
タの方へより多くの油が流れてその速度を早め、重い負
荷を作動させ工いるアクチュエータへの流量は少なくな
ってその速度を低下させるという現象が発生する。−そ
して、この現象が極端になると、重い負荷を作動させて
いるアクチュエータは、操作レバー等を操作して操作状
態にあるにもかかわらず。

駆動不可能となる。

コノような事態は、特に、アクチュエータの負荷の大き
さに可成りの差のある土木建設機械において多く発生す
る。例えば、油圧ショベルにおいて、１つの油圧ポンプ
でパラレル回路により、アームシリンダと旋回モータな
駆動する油圧システムの場合、両者の複合操作時、油圧
ポンプからの圧油は負荷の小さいアームシリンダの方へ
流入してしまい、アームシリンダのみが駆動され、旋回
モータは駆動されない事態を生じることがある。

この事態の発生を防止するため、従来、軽い負荷を作動
させるアクチュエ′−夕の流路に絞りを挿入したり、ア
クチュエータに優先順位を付し複合操作時この優先順位
に応じた操作制御を実施したり、又は、複合操作時他の
油圧ポンプを回路、に組み込むようにしたり、あるいは
、いわゆるロードセンシング方式の負荷補償手段等が採
用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、絞りを用いる手段は回路の損失を増し、
又アクチュエータの応答性を悪化させ、優先順位を付し
た操作制御を行な５手段は構成が複雑となり、又、他の
油圧ポンプを回路に組込む手段は別途油圧ポンプを設置
する必要があり、さらにロードセンシング方式の負荷補
償手段は弁構造が′ｇ雑であり、かつ、複数のアクチュ
エータをそれぞれ負荷補償することは不可能でｂるとい
う問題があった。そして、これらいずれの手段も、上記
事態の発生の防止に対して充分な効果を得ることはでき
なかった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、簡単
な構成はより、複合操作時においても各アクチュエータ
をその操作に応じ曵駆動することができる油圧回路の駆
動制御装置を提供するＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、パラレル回路に
より油圧ポンプに接続された複数のアクチユエータと、
これら各アクチュエータを駆動制御する切換弁とを備え
たものにおい１、油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力
検出器と、各アクチュエータのうちの少なくとも１つの
入口圧力を検出する圧力検出器と、これら各圧力検出器
で検出された圧力の差（差圧）を演算する演算手段と、
当該束なくとも１つのアクチュエータに流入すべき油の
流量を求める手段と、この手段により求められた流量お
よび前記差圧に基づいてそのアクチユエータの切換弁の
開口面積を制御する制御手段を設けたことを特徴とする
。

〔作　用〕

アクチュエータを単独操作する場合、アクテユ二一タの
指令信号による目標流量値はなるように前記差圧に基づ
いて切換弁の開口面積を決定する。

又、アクチュエータを複合操作する場合、複数のアクチ
ユエータの操作指令値の配分比に応じた流量を求め、こ
の流量と前記差圧に基づいて切換弁の開口面積を決定す
る。

〔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ショベルの制御装置
の系統図である。図で、１は可変容量形の油圧ポンプ、
ｌａは油圧ポンプｌのおしのけ容積可変機構、２はおし
のけ容積可変機構１ａを操作するレギュレータである。

３は油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる旋回用油圧
モータ（以下、単に旋回上−夕という）、４は旋回モー
タ３の駆動を制御する旋回用方向切換弁である。５は油
圧ショベルのフロント構造におけるアームを駆動するア
ームシリンダ、６はアームシリンダ５の駆動を制御する
アーム用方向切換弁である。

旋回モータ３およびアームシリンダ５は油圧ポンプ１に
対して互いにパラレルに接続されている。

又、旋回用方向切換弁４とアーム用方向切換弁６はいず
れも、開口面積の制御が可能なセンタークローズ形の方
向切換弁が用いられる。

７は油圧ポンプ１の最高吐出圧力を規定するりＩノー７
弁である。８Ａはアームレバーの操作に応じて指令信号
Ｘ１□を出力するアーム用操作指令信号発生器である。

又、８Ｓは旋回レバーの操作に応じて指令信号Ｘ＆、を
出力する旋回用操作指令信号発生器である。９は油圧ポ
ンプ１の吐出圧力を検出する圧力センナ、ＩＯは旋回モ
ータ３の圧力を検出する圧力センナ、１１はアームシリ
ンダ５の圧力を検出する圧力センナである。　１２はア
ーム用操作指令信号発生器８Ａ、旋回用操作指令信号発
生器８８．各圧力センサ９　、１０　、１１の信号を入
力して所要の演算、制御を行ない、旋回用方向切換弁４
、アーム用方向切換弁６、レギュレータ２を制御する制
御部である。

なお、本実施例においては、油圧ショベルの旋回モータ
３とアームシリンダ５とがパラレルニ接続された例につ
いて注目するものであるの℃、油圧ショベルの他のアク
チュエータについては図示を省略する。

第２図は第１図に示す制御部の一部のブロック図である
。図ではレギュレータ２に対する制御系統は示されてい
ない。図で、１５はアーム用方向切換弁６の切換方向く
応じ℃切換えられるスイッチング素子であり、この切換
えによりアームシリンダ５へ圧油を供給する側の管路の
圧力センサ１１からの検出信号Ｐ、が入力される。１６
は加算器であり、圧力センサ９からの検出信号ＰＰ（油
圧ポンプ１の吐出圧動と、符号を逆にされた検出信号Ｐ
１とが加算される。加算器１６の出力信号ΔＰは検出信
号ｐ、、ｐ、の差の信号となる。

１７はアーム用操作指令信号発生器８Ａから出力される
指令信号Ｘ、ＡＫ対応するアームシリンダ５へ供給され
るべき流量Ｑを求める関数発生器である。１８はアーム
用操作指令信号発生器８Ａの出力信号ＸＬ、と旋回用操
作指令信号発生器８Ｓの出力信号ＸＬ、とを入力し、Ｘ
Ｌ、／（Ｘ＆□＋Ｘ４．）を演算する演算部である。１
９は関数発生器１７から出力される流ｆｊｔＱに演算部
１８から出力される値を乗算する乗算器である。美は乗
算器１９から出力される値Ｑ′と加算器１６から出力さ
れる値ΔＰを入力し所要の演算を行なう演算部である。

この演算部加では下記の演算によりアーム用方向切換弁
６の開口面積Ａが求められる。

Ｑ、／ ここで。

Ｃ：流量係数 ｇ：重力の加速度 ｒ：比重量 である。２１は関数発生器であり、アーム用方向切換弁
６の開口面積を演算部□□□で得られた開口面積にする
ためのアーム用方向切換弁６０ストロークＬが求められ
る。ｎは関数発生器２１で求められたストロークＬとな
るようにアーム用方向切換弁６に指令信号を出力する切
換弁指令信号出力機構である。

次に１本実施例の動作を説明する。まず、旋回モータ３
が単独操作される場合、旋回レバーが操作されるとこれ
に応じて旋回用操作指令信号発生器８Ｓから信号Ｘ５．
が出力される。制御装置１２では１図示しない制御部に
より信号Ｘｂｍ　Ｋ基づいて演算、制御を行ない、これ
に応じてレギュレータ２を駆動する。そして、旋回モー
タ３は、レギュレータ２の駆動に応じた油圧ポンプ１の
吐出量と、図示しない制御部による油圧ポンプ１０入力
トルク制御に応じた速度で駆動される。この場合、旋回
用方向切換弁４はほぼフルストロークに操作されている
。

一方、アームシリンダ５が単独操作される場合、操作レ
バーが操作されるとこれに応じてアーム用操作指令信号
発生器８Ａから信号Ｘ、１が出力され、関数発生器１７
によりこれに応じた流量Ｑが求められる。一方、この場
合には信号Ｘ□はＯであるので、演算部１８の出力は１
である。したがって、乗算器１９の出力Ｑ′はＱ’＝Ｑ
となる。演算部加ではこの値Ｑ′と、圧力センサ９，１
１の検出圧力の差圧ΔＰとに基づき前記（１）式にした
がってアーム用方向切換弁６の開口面積Ａが演算される
。関数発生器２１では、前記開口面積Ａに応じたアーム
用方向切換弁６０ストロークＬが求められ、このストロ
ークＬは切換弁指令信号出力機構ρを経てアーム用方向
切換弁６に出力され、このストロークＬの駆動によりア
ーム用方向切換弁６の開口面積を信号Ｘ１□に対応する
値Ａとする。

次いで、旋回モータ３とアームシリンダ５とを複合操作
する場合、即ち、油圧ショベルのフロント機構を旋回さ
せながら同時にアームを駆動させる場合について説明す
る。このような場合、従来の装置では、旋回用方向切換
弁４とアーム用方向切換弁６の開口面積がそれぞれ単独
操作の場合と同じであるとするね一般に旋回モータ３の
負荷はアームシリンダ５の負荷より大きいので、油圧ポ
ンプ１の吐出油はほとんど負荷の小さいアームシリンダ
５へ流入し、油圧ポンプｌの吐出圧力は旋回モータ４を
駆動できるまで上昇しない。したがって、アームシリン
ダ５のみが駆動され、旋回モータ４は駆動できない。

しかしながら、本実施例では、制御装置１２）（第２図
に示すような手段を備えたので、アームシリンダ５と旋
回モータ４を同時に駆動することができる。即ち、複合
操作時、アーム用操作−指令信号発生器８Ａから信号Ｘ
１．が、又、旋回用操作指令信号発生器８Ｓから信号Ｘ
Ｌ、が、同時に制御装置１２へ入力される；関数発生器
１７は入力された信号Ｘ４□に応じた流量Ｑを出力する
。一方、演算部１８では信号Ｘ４．と信号Ｘ＆、におけ
る信号Ｘ１．の配分比ＸＬ□／（Ｘ１□＋ＸＬ、）を演
算し、この比を乗算器１９で流ｉｋＱに乗算して新らた
な流量Ｑ′を得る。流ｉｔ　Ｑ’は流量Ｑを信号Ｘ４．
と信号ＸＬ、の配分比で分配した値となる。したがって
、流量Ｑ′はアームシリンダ５の単独操作の場合の流量
Ｑに比べて低下する。

演算部美では、この流量Ｑ′および前記差圧ΔＰに基き
（１）式によりアーム用方向切換弁６の開口面積Ａが演
算され、以後、前述のアームシリンダ５の単独操作の場
合と同様、関数発生器２１および切換弁指令信号出力機
構４を介して、アーム用方向切換弁６の開口面積を上記
演算値ＡＫ制御する。

この結果、信号Ｘ＆□の値がアームシリンダ５の単独操
作の場合と等しい値であっても、アーム用方向切換弁６
の開口面積はアームシリンダ５の単独操作の場合の開口
面積より小さくなって絞りの状態となる。即ち、アーム
シリンダ５０入力管路に絞りが挿入されたのと同じ状態
となる。これＫより、油圧ポンプ１の吐出圧力は増大し
、旋回モータ３もアームシリンダ５と同時に駆動される
ことになる。

このように、本実施例では、複合操作時における操作景
の配分比に応じてアーム用方向切換弁の開口面積を制御
するようにしたので、パラレルに接続された旋回モータ
とアームシリンダを操作指令に応じて同時に駆動するこ
とができる。又、アーム用方向切換弁の開口面積は上記
差圧により制御されるので、複合操作時に油圧ポンプの
吐出圧力が変化しても旋回モータとアームシリンダの速
度が変化するのを抑制することができる。また、負荷に
より圧力が変化しても旋回モータ、アームシリンダの速
度が変化することはない。

なお、上記実施例の説明では、油圧ショベルの旋回モー
タとアームシリンダのパラレル回路について説明したが
、本発明はこの例に限ることはなく、植々の機械におけ
る種々のアクチュエータのパラレル回路に適用すること
ができ、かつ、パラレルに接続されるアクチュエータも
２つに限ることはなく、３つ以上であっ工もよい。又、
上記実施例の説明では、アーム用方向切換弁に対しての
みその開口面積を制御する手段を設けたが、旋回用方向
切換弁にもこれを設けることができる。そして、一般に
アクチュエータが複数である場合、各アクチュエータの
負荷を考慮し、そのすべて又は任意の方向切換弁に当該
手段を設けることができる。さらに又、制御部はマイク
ロコンピュータで構成することができ、この場合、各関
数発生器は記憶部で構成されることになるのは明らかで
ある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、１つの油圧ポンプにパ
ラレルに接続された複数のアクチュエータのうちの少び
くとも１つのアクチュエータの切換弁に対して、その開
口面積を制御する手段を設けたので、複合操作時におい
工も各アクチユエータをその操作に応じて確実に駆動す
ることができるー。又、原則的に各アクチュエータをす
べてパラレルに接続することができるようになるので、
回路自体が単純となり、他の制御手段を付加するこ゛と
が容易となる。さらに、切換弁の開口面積は前記差圧に
より制御されるので、複合操作時における油圧ポンプの
吐出圧力が変化しても各アクチユエータの速度の変化を
抑制することができる。さらに、この切換弁の制御は負
荷圧力が変化してもアクチュエータの速度が変化するこ
とはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る油圧ショベルの制御装置
の系統図、＠２図は１１１図に示す制御部の一部のブロ
ック図である。 １・・・・・・油圧ポンプ、３・・・・・・旋回モータ
、４・・・・・・旋回用方向切換弁、５・・・・・・ア
ームシリンダ、６・・・・・・アーム用方向切換弁、８
Ａ・・・・・・アーム用操作指令信号発生器、８Ｓ・・
・・・・旋回用操作指令信号発生器、９　、１０　、１
１・・・・・・圧力センサ、１２・・・・・・制御部、
１６・・・・・・加算器、１７　、２１・・・・・・関
数発生器、１８　、２０・・・・・・演算部、１９・・
・・・・乗算器、２２・・・・・・切換弁指令信号出力
機構 ′　　第　１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧ポンプと、この油圧ポンプにパラレル回路に
   より接続された複数のアクチユエータと、これら各アク
   チユエータの駆動をそれぞれ制御する切換弁とを備えた
   油圧回路において、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出す
   る第１の圧力検出器と、少なくとも１つの前記アクチユ
   エータの入口圧力を検出する第２の圧力検出器と，前記
   第１の圧力検出器および前記第２の圧力検出器の各検出
   圧の差圧を演算する演算手段と、前記少なくとも１つの
   アクチユエータおよび他のアクチユエータの各操作指令
   値の配分比に対応した当該少なくとも１つのアクチユエ
   ータに流入すべき流量を求める手段と、当該流量および
   前記差圧に基づいて当該少なくとも１つのアクチユエー
   タの前記切換弁の開口面積を制御する制御手段とを設け
   たことを特徴とする油圧回路の駆動制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記制御手
   段は、前記求められた流量および前記第１の演算手段に
   より得られた差圧に基づいて前記切換弁の開口面積を演
   算する演算手段と、この演算手段により得られた開口面
   積に応じて前記切換弁のストロークを求める関数発生器
   と、この関数発生器で得られたストロークを前記切換弁
   に指令する出力手段とで構成されていることを特徴とす
   る油圧回路の駆動制御装置。