WO2014097709A1 - 作業機械の油圧制御装置 - Google Patents

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WO2014097709A1
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pressure
control device
work machine
unit
operation amount
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修 松崎
安田　元
高橋　正志
智章 林
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日立建機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic control device for a work machine, and more particularly to a hydraulic control device for a work machine having a cut-off function for reducing a discharge flow rate when a discharge pressure of a hydraulic pump reaches a predetermined pressure.
  • Patent Document 1 As a conventional hydraulic control device for a work machine having a cut-off function, for example, there is one described in Patent Document 1.
  • This control device for a hydraulic drive machine stores in advance a cutoff characteristic consisting of a correspondence relationship between the discharge hydraulic pressure and the absorption torque of the hydraulic pump, and when the hydraulic drive machine is driven, a pressure detector provided in the hydraulic pump
  • the first absorption torque (limit torque) of the hydraulic pump corresponding to the pressure signal from the engine is calculated from the stored cut-off characteristics, and the rotation speed and engine rotation speed setting from the rotation speed detector provided on the engine drive shaft are set.
  • the second absorption torque (control torque) of the hydraulic pump is calculated, one of these first and second absorption torques is selected, and the selected value is set.
  • the absorption torque of the hydraulic pump is controlled so that
  • cut-off control is performed to reduce the displacement of the hydraulic pump and reduce the discharge flow rate.
  • the cut-off function can be realized at low cost without providing a cut-off valve, a cut-off function release valve, or the like.
  • the conventional cut-off control is to reduce the flow rate of the pressure oil discharged from the hydraulic pump when the discharge pressure of the hydraulic pump rises above the cut-off pressure.
  • the cut-off control is performed in any operation of the work machine. Therefore, the workability may be lost depending on the operation of the work machine. Therefore, it is required to control on / off of the cutoff control by the operation of the work machine.
  • work to be subjected to cutoff control includes an arm cloud and a bucket cloud during loading excavation.
  • the first invention drives a front working machine of a working machine by a prime mover, a variable displacement hydraulic pump driven by the prime mover, and pressure oil discharged from the variable displacement hydraulic pump.
  • At least one actuator a directional control valve for controlling the flow of pressure oil supplied from the variable displacement hydraulic pump to the actuator, an operating device for switching the directional control valve, and a pressure supplied to the actuator
  • a relief valve that limits the maximum pressure of oil
  • a tilt control unit that controls tilting of the variable displacement hydraulic pump
  • an operation amount detection unit that detects an operation amount of the operating device, and the operation amount detection unit
  • the operation amount of the operation device is taken in, a cut-off target pressure is calculated according to the operation amount, and the variable displacement hydraulic pressure is calculated based on the calculated cut-off target pressure Calculating a tilting amount of amplifier, and the calculated tilting amount of the variable displacement hydraulic pump that includes a controller for output to the tilting control unit.
  • the control device further includes a pressure sensor that detects a discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump, and the control device detects a discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump detected by the pressure sensor.
  • a signal for reducing the tilt of the variable displacement hydraulic pump is output to the tilt control unit.
  • control device takes in the operation amounts of the plurality of operation devices that operate the front work machine of the work machine, and uses the maximum operation amount among them as a calculation signal.
  • a maximum value selection unit for selection is provided.
  • the engine includes a prime mover rotational speed sensor that detects the rotational speed of the prime mover, and a prime mover rotational speed indicator that sets a target rotational speed of the prime mover.
  • a characteristic of the corresponding cutoff target pressure is preset, and is detected by the first function generator unit that calculates the cutoff target pressure according to the maximum operation amount from the maximum value selection unit, and detected by the pressure sensor
  • a first subtraction unit that calculates a deviation signal by subtracting the cut-off target pressure from a discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump, and calculates a reduction torque amount by PI calculation of the deviation signal calculated by the first subtraction unit
  • a second subtraction unit that calculates a cut-off torque by subtracting the reduced torque amount calculated by the PI calculation unit from the pump reference torque calculated by the reference torque calculation
  • control device includes a calculation unit that calculates a cutoff target pressure having a hysteresis characteristic according to the maximum operation amount selected by the maximum value selection unit. It is characterized by that.
  • control device includes a calculation unit that calculates a cutoff target pressure having a hysteresis characteristic in accordance with the maximum manipulated variable selected by the maximum value selection unit. It is characterized by that.
  • control device has a preset cutoff target pressure characteristic corresponding to the maximum manipulated variable, and the maximum value selected by the maximum value selection unit.
  • An arithmetic unit for calculating a cut-off target pressure corresponding to the operation amount is provided.
  • an eighth invention is characterized in that, in the first invention, the actuator is an arm cylinder and a bucket cylinder in the front work machine of the work machine.
  • the cut-off control is performed during the necessary operation of the work machine, and the hydraulic energy loss of the work machine can be reduced.
  • the economic efficiency can be improved and the workability of the work machine can be prevented from being lowered.
  • 1 is a side view of a hydraulic excavator to which an embodiment of a hydraulic control device for a work machine according to the present invention is applied.
  • 1 is a hydraulic circuit diagram showing an embodiment of a hydraulic control device for a work machine according to the present invention. It is a block diagram which shows the processing content of the controller which comprises one Embodiment of the hydraulic control apparatus of the working machine of this invention. It is a block diagram which shows the processing content of the controller which comprises other embodiment of the hydraulic control apparatus of the working machine of this invention.
  • FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator to which an embodiment of a hydraulic control device for a work machine according to the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram showing an embodiment of the hydraulic control device for a work machine according to the present invention.
  • 3 is a block diagram showing the processing contents of a controller constituting one embodiment of a hydraulic control device for a work machine according to the present invention.
  • a hydraulic excavator including an embodiment of a hydraulic control device for a work machine includes a traveling body 1, a revolving body 2 disposed on the traveling body 1, and the revolving body. 2 is provided with a front work machine 3 connected to be rotatable in the vertical direction.
  • the front work machine 3 includes a boom 4 attached to the revolving structure 2, an arm 5 attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 attached to the tip of the arm 5.
  • the front work machine 3 includes a pair of boom cylinders 7 that drive the boom 4, an arm cylinder 8 that drives the arm 5, and a bucket cylinder 9 that drives the bucket 6.
  • an embodiment of the hydraulic control device for a working machine includes a variable displacement first hydraulic pump 10 and a second hydraulic pump 11 driven by a prime mover 150.
  • the prime mover 150 is provided with a prime mover rotational speed sensor 151 that detects the rotational speed of the prime mover, and a prime mover rotational speed indicator 152 that sets a target rotational speed of the prime mover 150.
  • the rotational speed signal of the prime mover 150 detected by the prime mover rotational speed sensor 151 and the target rotational speed signal of the prime mover 150 set by the prime mover rotational speed indicator 152 are input to the controller 100 described later.
  • the first main circuit that supplies the pressure oil discharged from the first hydraulic pump 10 to the left travel motor 12, the bucket cylinder 9, the boom cylinder 7 and the arm cylinder 8 controls the direction and flow rate of the pressure oil.
  • the relief valve 31 for limiting the pressure in the first main circuit, and the pressure of the first main circuit as the pump discharge pressure are set.
  • a pressure sensor 32 for detection is provided.
  • the relief valve 31 allows the pressure oil in the first main circuit to escape to the tank 40 via the return circuit when the pressure in the hydraulic piping rises above the set pressure.
  • the directional control valves 13 to 16 are 3-position 6-port center bypass type switching valves, and each spool position is switched by the pilot pressure supplied to each pilot operation section, so that the first hydraulic pump 10 Pressure oil is supplied to each of the actuators 7 to 9 and 12.
  • the left travel direction control valve 13 is disposed on the most upstream side of the first main circuit, and controls the flow of pressure oil supplied to the left travel motor 12 that drives the traveling body 1.
  • a bucket direction control valve 14 is disposed downstream of the left travel direction control valve 13 and controls the flow of pressure oil supplied to the bucket cylinder 9.
  • a first boom direction control valve 15 is disposed downstream of the bucket direction control valve 14 and controls the flow of pressure oil supplied to the boom cylinder 7.
  • a first arm directional control valve 16 is disposed downstream of the first boom directional control valve 15 to control the flow of pressure oil supplied to the arm cylinder 8.
  • the second main circuit that supplies the pressure oil discharged from the second hydraulic pump 11 to the actuators of the turning motor 17, the arm cylinder 8, the boom cylinder 7, and the right travel motor 21 controls the direction and flow rate of the pressure oil.
  • the relief valve 35 for limiting the pressure in the second main circuit, and the second main circuit which is the pump discharge pressure A pressure sensor 36 for detecting pressure is provided.
  • the relief valve 35 allows the pressure oil in the second main circuit to escape to the tank 40 via the return circuit when the pressure in the hydraulic piping rises above the set pressure.
  • the directional control valves 18 to 20 and 22 are 3-position 6-port center bypass type switching valves, and each spool position is switched by the pilot pressure supplied to each pilot operating portion, and the second hydraulic pump 11 Is supplied to each actuator 7, 8, 17, 21.
  • the turning direction control valve 18 is arranged on the most upstream side of the second main circuit, and controls the flow of pressure oil supplied to the turning motor 17 that drives the turning body 2.
  • a second arm direction control valve 19 is disposed downstream of the turning direction control valve 18 and controls the flow of pressure oil supplied to the arm cylinder 8.
  • a second boom direction control valve 20 is disposed downstream of the second arm direction control valve 19 and controls the flow of pressure oil supplied to the boom cylinder 7.
  • a right traveling direction control valve 22 is disposed downstream of the second boom direction control valve 20 to control the flow of pressure oil supplied to the right traveling motor 21.
  • An operation lever (operation device) that is a command input means to each of the actuators 7 to 9, 12, 17, and 21 includes a boom operation lever 23, an arm operation lever 24, a bucket operation lever 25, a turning operation lever 26, The left traveling operation lever 27 and the right traveling operation lever 28 are configured. Operation signals from these operation levers 23 to 28, for example, operation amount detection units (23a to 28a) such as potentiometers are detected and input to the controller 100 described later in detail. Based on these operation signals, the controller 100 outputs command signals to the electro-oil converters 54a to 57b and the like.
  • the bucket direction control valve electro-hydraulic converters 54a and 54b supply a pilot pressure corresponding to a command signal from the controller 100 to any one of the operation portions of the bucket direction control valve 14 so that the bucket cylinder 9
  • the flow of pressure oil supplied to the is controlled.
  • the boom direction control valve electro-hydraulic converters 55a and 55b supply a pilot pressure corresponding to a command signal from the controller 100 to one of the operation parts of the first and second boom direction control valves 15 and 20. Then, the flow of pressure oil supplied to the boom cylinder 7 is controlled.
  • the electro-hydraulic transducers 56a and 56b for the directional control valve for arm supply a pilot pressure corresponding to a command signal from the controller 100 to one of the operation parts of the directional control valves 16 and 19 for the first and second arms. Then, the flow of the pressure oil supplied to the arm cylinder 8 is controlled. Furthermore, the directional control valve electro-hydraulic converters 57a and 57b for turning supply the pilot pressure corresponding to the command signal from the controller 100 to one of the operation portions of the turning directional control valve 18, and supply the turning motor 17 with the pilot pressure. Controls the flow of pressure oil supplied.
  • the first hydraulic pump 10 is provided with a first electro-oil converter 29 and a first servo mechanism 30 as a tilt control unit that controls the tilt of the first hydraulic pump 10.
  • the second hydraulic pump 11 is provided with a second electro-oil converter 33 and a second servo mechanism 34 as a tilt control unit that controls the tilt of the second hydraulic pump 11.
  • the first electro-hydraulic converter 29 supplies the pilot pressure corresponding to the command signal from the controller 100 to the first servo mechanism 30 and drives the first servo mechanism 30, thereby tilting the first hydraulic pump 10. Control.
  • the second electro-hydraulic converter 33 supplies a pilot pressure corresponding to a command signal from the controller 100 to the second servo mechanism 34 and drives the second servo mechanism 34, whereby the second hydraulic pump 11 Control the tilt.
  • FIG. 3 is a control block diagram of the first hydraulic pump 10, and the first hydraulic pump 10 will be described as an example.
  • the controller 100 includes a detection signal from the pressure sensor 32, an operation signal from the operation amount detection unit 24a of the arm operation lever 24, an operation signal from the operation amount detection unit 25a of the bucket operation lever 25, and a prime mover rotation speed sensor. 151 and an input unit that takes in each rotational speed signal detected by the prime mover rotational speed indicator 152, an arithmetic unit that executes arithmetic processing described later based on these signals, and the tilt of the first hydraulic pump 10
  • the first electro-oil converter 29 of the control unit is provided with an output unit that outputs a current of the pump tilt command calculated by the calculation unit.
  • the maximum value selection unit 101 the first function generator unit 102, the first subtraction unit 103, the PI calculation unit 104, the reference torque calculation unit 105, and the second A subtraction unit 106, a minimum value selection unit 107, and a second function generator unit 108 are provided.
  • the maximum value selection unit 101 inputs the operation amount from the operation amount detection unit 24a of the arm operation lever 24 and the operation amount from the operation amount detection unit 25a of the bucket operation lever 25, and the cloud operation amount in these signals Is output to the first function generator unit 102 as the cloud operation amount maximum value Mp.
  • the maximum value selection unit 101 is for reliably detecting the operation amount of the arm cloud operation or the bucket cloud operation during the combined operation of the arm cloud operation and the bucket cloud operation.
  • the present invention is particularly effective in the cloud operation, but the maximum value selection unit 101 can be set to output the maximum value of the dump operation amount.
  • the characteristic of the cutoff target pressure Pr corresponding to the cloud operation amount maximum value Mp is set in advance, and the first function generator unit 102 corresponds to the cloud operation amount maximum value Mp selected by the maximum value selection unit 101.
  • the cutoff target pressure Pr is output to the first subtraction unit 103.
  • the characteristic in the first function generator unit 102 has a hysteresis loop as shown in FIG.
  • the cutoff target pressure Pr is set as the cutoff release pressure Pr Off
  • the cloud operation amount maximum value Mp is the first set operation amount MP ON. Is reached, the cut-off pressure Pr is reduced to ON .
  • the cloud operation amount maximum value Mp decreases from this state to the second set operation amount MP Off which is smaller than the first set operation amount MP ON or less
  • the cutoff target pressure Pr is increased to the cutoff release pressure Pr Off .
  • the first set operation amount MP ON is a state in which the center bypass of the bucket direction control valve 14 and the first and second arm direction control valves 16 and 19 is completely closed, and the spool stroke corresponds to the maximum stroke. The operation amount is set.
  • the first subtraction unit 103 inputs the pump discharge pressure detected by the pressure sensor 32 and the cutoff target pressure Pr that is the output of the first function generator unit 102, and subtracts the cutoff target pressure Pr from the pump discharge pressure.
  • the deviation signal is output to the PI calculation unit 104.
  • the PI calculation unit 104 calculates the amount of torque reduction by performing PI calculation on the deviation signal output from the first subtraction unit 103, and outputs it to the second subtraction unit 106.
  • the reference torque calculation unit 105 inputs the rotational speed signal of the prime mover 150 detected by the prime mover rotational speed sensor 151 and the target rotational speed signal of the prime mover 150 set by the prime mover rotational speed indicator 152, and pumps from these signals Calculate the reference torque.
  • the calculated reference torque signal is output to the second subtraction unit 106 and the minimum value selection unit 107.
  • the second subtraction unit 106 receives the reference torque signal output from the reference torque calculation unit 105 and the reduced torque amount output from the PI calculation unit, and subtracts the reduced torque amount from the reference torque signal to cut off the cut-off torque signal. And the cut-off torque signal is output to the minimum value selection unit 107.
  • the minimum value selection unit 107 receives the cutoff torque signal and the reference torque signal output from the reference torque calculation unit 105, and outputs the minimum value in these signals to the second function generator unit 108 as a target torque signal. .
  • the second function generator unit 108 has a preset pump tilt characteristic corresponding to the pump discharge pressure determined by the target torque curve, and selects the pump discharge pressure and minimum value detected by the pressure sensor 32 as an input signal.
  • a pump tilt signal is output according to the target torque signal output by the unit 107.
  • the target torque curve is varied according to the target torque output from the minimum value selection unit 107, the pump absorption torque is reduced or increased, A pump tilt signal corresponding to the pump discharge pressure is output.
  • the pump tilt signal is output to the first electro-oil converter 29 of the tilt control unit of the first hydraulic pump 10.
  • the control block diagram of the second hydraulic pump 11 is substantially the same as the control block diagram of the first control pump 10 of FIG. 3, but the following points are different.
  • (1) instead of the pressure sensor 32 that detects the discharge pressure of the first pump 10, a signal from the pressure sensor 36 that detects the discharge pressure of the second hydraulic pump 11 is input to the input unit.
  • (2) Calculation from the output unit to the second electro-oil converter 33 of the tilt control unit of the second hydraulic pump 11, not to the first electro-oil converter 29 of the tilt control unit of the first hydraulic pump 10.
  • the pump tilt command calculated by the unit is output.
  • Only the operation signal from the operation amount detection unit 24a of the arm operation lever 24 is input to the input unit, and the operation signal from the operation amount detection unit 25a of the bucket operation lever 25 is not input. .
  • the cutoff target pressure is calculated according to the operation signal of the arm operation lever 25.
  • the first function generator unit 102 has an arm selected by the maximum value selection unit 101 in which the characteristic of the cutoff target pressure Pr corresponding to the cloud operation amount maximum value Mp of the arm 5 is preset.
  • the cutoff target pressure Pr corresponding to the cloud operation amount maximum value Mp of 5 is output to the first subtraction unit 103.
  • the operation amount of the arm operation lever 24 or the bucket operation lever 25 is detected from the operation amount detection units 24 a and 25 a and input to the controller 100. Further, the pump discharge pressure is detected by the pressure sensors 32 and 36, and the rotational speed signal of the prime mover 150 is detected from the prime mover rotational speed sensor 151, and is input to the controller 100.
  • the cloud operation amount of the arm 5 is selected by the maximum value selection unit 101 as illustrated in FIG. 3, and the cloud operation amount of the arm 5 is selected from the first function generator unit 102.
  • a cutoff target pressure Pr corresponding to the cloud operation amount maximum value Mp is output.
  • the cutoff target pressure Pr becomes the cutoff release pressure Pr Off , and passes through the first subtraction unit 103, the PI calculation unit 104, and the second subtraction unit 106.
  • the cut-off torque is input to the minimum value selection unit 107.
  • the cut-off torque is larger than the reference torque output by the reference torque calculation unit 105. Therefore, the minimum value selection unit 107 selects the reference torque, and the second function generator unit 108 selects the reference torque according to the engine speed.
  • the reference torque control is performed.
  • the cutoff target pressure Pr becomes the cutoff pressure Pr ON , and the subtraction value of the first subtraction unit 103 is small. Become.
  • the input of the PI calculation unit 104 increases, so that the subtraction value of the second subtraction unit 106 increases and the cut-off torque that is an output is reduced. Therefore, the cut-off torque is smaller than the reference torque output by the reference torque calculation unit 105, and the cut-off torque is selected by the minimum value selection unit 107.
  • the second function generator unit 108 outputs a pump tilt command corresponding to the pump discharge pressure for torque reduction control, and the pump is sent from the output unit to the first electric oil converter 29 and the second electric oil converter 33. A current corresponding to the tilt command is output.
  • the first electro-oil converter 29 and the second electro-oil converter 33 reduce the absorption torque of the first hydraulic pump 10 and the second hydraulic pump 11 via the first servo mechanism 30 and the second servo mechanism 34. That is, cut-off control is performed in which the first hydraulic pump 10 and the second hydraulic pump 11 are driven to reduce the displacement volume, and the discharge flow rates of the hydraulic pumps 10 and 11 are reduced.
  • the cutoff target pressure Pr becomes the cutoff release pressure. Pr Off .
  • the subtraction value of the first subtraction unit is increased and the input of the PI calculation unit 104 is decreased. Therefore, the subtraction value of the second subtraction unit 106 is decreased, and the cutoff torque as an output is increased. For this reason, the cut-off torque is larger than the reference torque output by the reference torque calculation unit 105, and the minimum value selection unit 107 selects the reference torque.
  • the second function generator unit 108 returns to the reference torque control corresponding to the motor speed. The same applies to the cloud operation of the bucket 6.
  • the center bypass of the bucket direction control valve 14 and the first and second arm direction control valves 16 and 19 is in a completely closed state. Since the cutoff control is set to be performed when the spool stroke is an operation amount corresponding to the maximum stroke, at this time, the bleed-off circuit is completely closed, and the pressure oil flows only to the actuator. As a result, it is possible to prevent pressure fluctuation caused by pressure oil flowing from the actuator and the center bypass to the tank.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the processing contents of a controller constituting another embodiment of the hydraulic control device for a work machine according to the present invention.
  • the controller 100 is substantially the same as the embodiment shown in FIG. 3, but the first function generator unit 112 having characteristics different from the characteristics of the first function generator unit 102 in the arithmetic unit. Is different.
  • the characteristic of the cutoff target pressure Pr corresponding to the cloud operation amount maximum value Mp is set in advance, and the first function generator unit 112 corresponds to the cloud operation amount maximum value Mp selected by the maximum value selection unit 101.
  • the cutoff target pressure Pr is output to the first subtraction unit 103.
  • the characteristics in the first function generator unit 112 have characteristics as shown in FIG.
  • the cutoff target pressure Pr is set as the cutoff release pressure Pr Off
  • the cloud operation amount maximum value Mp is the second set operation amount MP.
  • the pressure is reduced to the main relief set pressure Prs corresponding to the maximum pressure of the first hydraulic pump 10.
  • the cutoff target pressure Pr is gradually decreased from the main relief set pressure Prs, and when the first set operation amount MP ON is reached, the cutoff pressure Pr ON is reached.
  • the first set operation amount MP ON is a state in which the center bypass of the bucket direction control valve 14 and the first and second arm direction control valves 16 and 19 is completely closed, and the spool stroke is the maximum stroke.
  • the operation amount is set to be equivalent.
  • the cloud operation amount of the arm 5 is selected by the maximum value selection unit 101 as illustrated in FIG. 4, and the cloud operation that is the arm cloud operation amount is selected from the first function generator unit 112.
  • a cutoff target pressure Pr corresponding to the maximum amount Mp is output.
  • the cutoff target pressure Pr becomes the cutoff release pressure Pr Off , and passes through the first subtraction unit 103, the PI calculation unit 104, and the second subtraction unit 106.
  • the cut-off torque is input to the minimum value selection unit 107.
  • the cut-off torque is larger than the reference torque output by the reference torque calculation unit 105. Therefore, the minimum value selection unit 107 selects the reference torque, and the second function generator unit 108 selects the reference torque according to the engine speed.
  • the reference torque control is performed.
  • the cutoff target pressure Pr becomes the same value as the main relief set pressure Prs, and further the cloud operation of the arm 5 is performed.
  • the deviation signal output by the subtraction unit 103 gradually increases.
  • the input of the PI calculation unit 104 increases, so that the subtraction value of the second subtraction unit 106 increases, and the cut-off torque that is an output is reduced. Therefore, the cut-off torque is smaller than the reference torque output by the reference torque calculation unit 105, and the cut-off torque is selected by the minimum value selection unit 107.
  • the second function generator unit 108 outputs a pump tilt command corresponding to the pump discharge pressure for torque reduction control, and the pump is sent from the output unit to the first electric oil converter 29 and the second electric oil converter 33. A current corresponding to the tilt command is output.
  • the first electro-oil converter 29 and the second electro-oil converter 33 reduce the absorption torque of the first hydraulic pump 10 and the second hydraulic pump 11 via the first servo mechanism 30 and the second servo mechanism 34. That is, cut-off control is performed in which the first hydraulic pump 10 and the second hydraulic pump 11 are driven to reduce the displacement volume, and the discharge flow rates of the hydraulic pumps 10 and 11 are reduced. The same applies to the cloud operation of the bucket 6.
  • the same effect as that of the embodiment can be obtained. Further, in the operation of operating the arm 5 or the bucket 6 with the arm operating lever 24 or the bucket operating lever 25 in a state where the pressure oil is relieved, the cutoff control is performed by smoothly switching the cutoff target pressure. The target torque is gradually reduced and this is executed smoothly. As a result, the operability of the work machine is improved.

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Abstract

　油圧ポンプ吐出圧がカットオフ圧力以上に上昇しても、必要動作時にカットオフ制御を行う作業機械の油圧制御装置を提供する。　可変容量油圧ポンプ１０と、圧油によって駆動されるアクチュエータと、方向制御弁を切換操作する操作装置と、可変容量油圧ポンプ１０の傾転を制御する傾転制御部２９と、操作装置の操作量を検出する操作量検出部２４，２５と、操作量検出部２４，２５から操作量を取り込み、操作量に応じてカットオフ目標圧力を算出し、算出した前記カットオフ目標圧力に基づいて前記可変容量油圧ポンプ１０の傾転量を算出し、算出した前記可変容量油圧ポンプ１０の傾転量を前記傾転制御部２９に出力する制御装置１００を備えた。

Description

作業機械の油圧制御装置
　本発明は、作業機械の油圧制御装置に係り、特に油圧ポンプの吐出圧力が所定の圧力になるとその吐出流量を減少させるカットオフ機能を有する作業機械の油圧制御装置に関する。
　従来のカットオフ機能を有する作業機械の油圧制御装置としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。この油圧駆動機械の制御装置は、油圧ポンプの吐出油圧と吸収トルクとの対応関係からなるカットオフ特性を予め記憶していて、油圧駆動機械が駆動されると、油圧ポンプに設けた圧力検出器からの圧力信号に対応する油圧ポンプの第１の吸収トルク（制限トルク）を記憶したカットオフ特性から算出するとともに、エンジンの駆動軸に設けた回転数検出器からの回転数及びエンジン回転数設定スイッチによって設定された目標回転数に基づき油圧ポンプの第２の吸収トルク（制御トルク）を算出し、これらの第１および第２の吸収トルクのうちいずれかを選択して、この選択した値になるよう油圧ポンプの吸収トルクの制御を行う。
　このことにより、カットオフ弁を用いることなく、圧力検出器により検出された回路圧力が、リリーフ弁のリリーフ圧付近となるように予め設定された圧力（以下適宜、カットオフ圧力という）以上になると、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させ吐出流量を減少させるカットオフ制御が行われる。この結果、カットオフ弁、カットオフ機能解除弁等を設けることなく、カットオフ機能を安価に実現できる。
特開平５－３０２５７５号公報
　従来技術のカットオフ制御は、油圧ポンプの吐出圧がカットオフ圧力以上に上昇した場合に、油圧ポンプから吐出された圧油の流量を減らすものである。つまり、作業機械の何れかの動作においても、油圧ポンプの吐出圧がカットオフ圧力以上となれば、カットオフ制御がなされるので、作業機械の動作によってはその作業性が失われる場合がある。従って、作業機械の動作によってカットオフ制御の入切を制御することが要求されている。作業機械の作業性が失われない場合であってカットオフ制御を行うべき作業としては、積込掘削時のアームのクラウド、バケットのクラウドがある。
　本発明の目的は、油圧ポンプの吐出圧力が変動してカットオフ圧力以上に上昇したとしても、作業機械の必要な動作（例えば、積込掘削時のアームのクラウド動作、バケットのクラウド動作）時にカットオフ制御を行う作業機械の油圧制御装置を提供することである。
　上記の目的を達成するために、第１の発明は、原動機と、前記原動機により駆動される可変容量油圧ポンプと、前記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって作業機械のフロント作業機を駆動する少なくとも１つのアクチュエータと、前記可変容量油圧ポンプから前記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、前記方向制御弁を切換操作する操作装置と、前記アクチュエータに供給される圧油の最大圧を制限するリリーフ弁と、前記可変容量油圧ポンプの傾転を制御する傾転制御部と、前記操作装置の操作量を検出する操作量検出部と、前記操作量検出部から前記操作装置の操作量を取り込み、前記操作量に応じてカットオフ目標圧力を算出し、算出した前記カットオフ目標圧力に基づいて前記可変容量油圧ポンプの傾転量を算出し、算出した前記可変容量油圧ポンプの傾転量を前記傾転制御部に出力する制御装置を備えたものとする。
　また、第２の発明は、第１の発明において、前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサを備え、前記制御装置は、前記圧力センサで検出した前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力が、前記カットオフ目標圧力を超えると、前記可変容量油圧ポンプの傾転を小さくする信号を前記傾転制御部へ出力することを特徴とする。
　更に、第３の発明は、第２の発明において、前記制御装置は、前記作業機械のフロント作業機を操作する複数の前記操作装置の操作量を取込み、その中の最大操作量を演算信号として選択する最大値選択部を備えたことを特徴とする。
　また、第４の発明は、第２の発明において、前記原動機の回転数を検出する原動機回転数センサと、前記原動機の目標回転数を設定する原動機回転数指示器とを備え、前記制御装置は、複数の前記操作量検出部から前記作業機械のフロント作業機を操作する複数の前記操作装置の操作量を取込み、その中の最大操作量を選択する最大値選択部と、前記最大操作量に対応するカットオフ目標圧力の特性が予め設定されていて、前記最大値選択部からの前記最大操作量に応じたカットオフ目標圧力を算出する第１関数発生器部と、前記圧力センサで検出した前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力から前記カットオフ目標圧力を減算して偏差信号を算出する第１減算部と、前記第１減算部で算出された偏差信号をＰＩ演算して減トルク量を算出するＰＩ演算部と、前記原動機回転数センサで検出した前記原動機の回転数と、前記原動機回転数指示器で設定した前記原動機の目標回転数とを取込み、ポンプ基準トルクを算出する基準トルク算出部と、前記基準トルク算出部で算出した前記ポンプ基準トルクから前記ＰＩ演算部で算出した前記減トルク量を減算してカットオフトルクを算出する第２減算部と、前記ポンプ基準トルクと前記カットオフトルクとを取込み、いずれかの最小値を目標トルク信号として選択する最小値選択部と、目標トルク曲線によって決定するポンプ吐出圧力に対応するポンプ傾転の特性が予め設定されていて、入力信号である前記圧力センサで検出した前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力と前記最小値選択部が選択する前記目標トルク信号に応じて、ポンプ傾転信号を算出する第２関数発生器部とを備えた、ことを特徴とする。
　更に、第５の発明は、第３の発明において、前記制御装置は、前記最大値選択部により選択された前記最大操作量に応じてヒステリシス特性を有するカットオフ目標圧力を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
　また、第６の発明は、第４の発明において、前記制御装置は、前記最大値選択部により選択された前記最大操作量に応じてヒステリシス特性を有するカットオフ目標圧力を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
　更に、第７の発明は、第３の発明において、前記制御装置は、前記最大操作量に対応するカットオフ目標圧力の特性が予め設定されていて、前記最大値選択部により選択された前記最大操作量に応じたカットオフ目標圧力を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
　また、第８の発明は、第１の発明において、前記アクチュエータは、前記作業機械の前記フロント作業機におけるアームシリンダとバケットシリンダであることを特徴とする。
　本発明によれば、油圧ポンプの吐出圧力が変動してカットオフ圧力以上に上昇したとしても、作業機械の必要な動作時にカットオフ制御が行われて、作業機械の油圧エネルギロスを低減できるので、経済性が向上するとともに、作業機械の作業性の低下を防止することができる。
本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を適用した油圧ショベルの側面図である。 本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図である。 本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を構成するコントローラの処理内容を示すブロック図である。 本発明の作業機械の油圧制御装置の他の実施の形態を構成するコントローラの処理内容を示すブロック図である。
　以下、本発明の作業機械の油圧制御装置の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を適用した油圧ショベルの側面図、図２は本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図、図３は本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を構成するコントローラの処理内容を示すブロック図である。
　図１に示すように、本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に接続されるフロント作業機３とを備えている。フロント作業機３は、旋回体２に取り付けられるブーム４と、このブーム４の先端に取り付けられるアーム５と、このアーム５の先端に取り付けられるバケット６とを備えている。また、このフロント作業機３は、ブーム４を駆動する一対のブームシリンダ７と、アーム５を駆動するアームシリンダ８と、バケット６を駆動するバケットシリンダ９とを備えている。
　本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態は、図２に示すように、原動機１５０によって駆動される可変容量型の第１油圧ポンプ１０と第２油圧ポンプ１１とを備えている。原動機１５０には、原動機回転数を検出する原動機回転数センサ１５１と、原動機１５０の目標回転数を設定する原動機回転数指示器１５２とが設けられている。原動機回転数センサ１５１が検出した原動機１５０の回転数信号と、原動機回転数指示器１５２で設定された原動機１５０の目標回転数信号とは、後述するコントローラ１００に入力される。
　第１油圧ポンプ１０から吐出される圧油を左走行モータ１２、バケットシリンダ９、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、の各アクチュエータへ供給する第１主回路には、圧油の方向と流量を制御する方向制御弁１３～１６と、第１油圧ポンプ１０の過負荷を防止するために、第１主回路内の圧力を制限するリリーフ弁３１と、ポンプ吐出圧力である第１主回路の圧力を検出する圧力センサ３２とが設けられている。リリーフ弁３１は、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、第１主回路の圧油を戻り回路を介してタンク４０へ逃がすものである。
　方向制御弁１３～１６は、３位置６ポートのセンターバイパス形式の切換弁であって、その各パイロット操作部へ供給されるパイロット圧力により、各スプール位置を切り換えて、第１油圧ポンプ１０からの圧油を各アクチュエータ７～９，１２に供給する。ここで、左走行用方向制御弁１３は、第１主回路の最上流側に配置され、走行体１を駆動する左走行モータ１２に供給される圧油の流れを制御する。左走行用方向制御弁１３の下流にはバケット用方向制御弁１４が配置され、バケットシリンダ９に供給される圧油の流れを制御する。バケット用方向制御弁１４の下流には第１ブーム用方向制御弁１５が配置され、ブームシリンダ７に供給される圧油の流れを制御する。第１ブーム用方向制御弁１５の下流には第１アーム用方向制御弁１６が配置され、アームシリンダ８に供給される圧油の流れを制御する。
　第２油圧ポンプ１１から吐出される圧油を旋回モータ１７、アームシリンダ８、ブームシリンダ７、右走行モータ２１、の各アクチュエータへ供給する第２主回路には、圧油の方向と流量を制御する方向制御弁１８～２０、２２と、第２油圧ポンプ１１の過負荷を防止するために、第２主回路内の圧力を制限するリリーフ弁３５と、ポンプ吐出圧力である第２主回路の圧力を検出する圧力センサ３６とが設けられている。リリーフ弁３５は、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、第２主回路の圧油を戻り回路を介してタンク４０へ逃がすものである。
　方向制御弁１８～２０、２２は、３位置６ポートのセンターバイパス形式の切換弁であって、その各パイロット操作部へ供給されるパイロット圧力により、各スプール位置を切り換えて、第２油圧ポンプ１１からの圧油を各アクチュエータ７，８，１７，２１に供給する。ここで、旋回用方向制御弁１８は、第２主回路の最上流側に配置され、旋回体２を駆動する旋回モータ１７に供給される圧油の流れを制御する。旋回用方向制御弁１８の下流には第２アーム用方向制御弁１９が配置され、アームシリンダ８に供給される圧油の流れを制御する。第２アーム用方向制御弁１９の下流には第２ブーム用方向制御弁２０が配置され、ブームシリンダ７に供給される圧油の流れを制御する。第２ブーム用方向制御弁２０の下流には右走行用方向制御弁２２が配置され、右走行モータ２１に供給される圧油の流れを制御する。
　各アクチュエータ７～９，１２，１７，２１への指令入力手段である操作レバー（操作装置）は、ブーム用操作レバー２３，アーム用操作レバー２４、バケット用操作レバー２５、旋回用操作レバー２６、左走行用操作レバー２７、及び右走行用操作レバー２８で構成されている。これらの操作レバー２３～２８における操作信号例えばポテンショメータ等の操作量検出部（２３ａ～２８ａ）によって検出され、詳細を後述するコントローラ１００に入力される。コントローラ１００は、これらの操作信号を基に、電油変換器５４ａ～５７ｂ等にそれぞれ指令信号を出力する。
　ここで、バケット用方向制御弁用電油変換器５４ａ，５４ｂは、コントローラ１００からの指令信号に応じたパイロット圧力をバケット用方向制御弁１４の操作部のいずれかに供給して、バケットシリンダ９に供給される圧油の流れを制御する。また、ブーム用方向制御弁用電油変換器５５ａ，５５ｂは、コントローラ１００からの指令信号に応じたパイロット圧力を第１及び第２ブーム用方向制御弁１５，２０の操作部のいずれかに供給して、ブームシリンダ７に供給される圧油の流れを制御する。また、アーム用方向制御弁用電油変換器５６ａ，５６ｂは、コントローラ１００からの指令信号に応じたパイロット圧力を第１及び第２アーム用方向制御弁１６，１９の操作部のいずれかに供給して、アームシリンダ８に供給される圧油の流れを制御する。さらに、旋回用方向制御弁用電油変換器５７ａ，５７ｂは、コントローラ１００からの指令信号に応じたパイロット圧力を旋回用方向制御弁１８の操作部のいずれかに供給して、旋回モータ１７に供給される圧油の流れを制御する。
　第１油圧ポンプ１０には、第１油圧ポンプ１０の傾転を制御する傾転制御部として、第１電油変換器２９と第１サーボ機構３０とが設けられている。また、第２油圧ポンプ１１には、第２油圧ポンプ１１の傾転を制御する傾転制御部として、第２電油変換器３３と第２サーボ機構３４とが設けられている。第１電油変換器２９は、コントローラ１００からの指令信号に応じたパイロット圧力を第１サーボ機構３０に供給し、第１サーボ機構３０を駆動することによって、第１油圧ポンプ１０の傾転を制御する。同様に、第２電油変換器３３は、コントローラ１００からの指令信号に応じたパイロット圧力を第２サーボ機構３４に供給し、第２サーボ機構３４を駆動することによって、第２油圧ポンプ１１の傾転を制御する。
　次に、本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態を構成するコントローラの処理内容を図３を用いて説明する。ここで、図３は第１油圧ポンプ１０の制御ブロック図であって、第１油圧ポンプ１０を例に説明する。
　コントローラ１００は、圧力センサ３２の検出信号と、アーム用操作レバー２４の操作量検出部２４ａからの操作信号と、バケット用操作レバー２５の操作量検出部２５ａからの操作信号と、原動機回転数センサ１５１と原動機回転数指示器１５２とが検出した各回転数信号とを取込む入力部と、これらの各信号を基に後述する演算処理を実行する演算部と、第１油圧ポンプ１０の傾転制御部の第１電油変換器２９に演算部で算出したポンプ傾転指令を電流出力する出力部とを備えている。
　演算部においては、図３に示すように、最大値選択部１０１と、第１関数発生器部１０２と、第１減算部１０３と、ＰＩ演算部１０４と、基準トルク算出部１０５と、第２減算部１０６と、最小値選択部１０７と、第２関数発生器部１０８とを備えている。
　最大値選択部１０１は、アーム用操作レバー２４の操作量検出部２４ａからの操作量とバケット用操作レバー２５の操作量検出部２５ａからの操作量とを入力し、これらの信号におけるクラウド操作量の最大値をクラウド操作量最大値Ｍｐとして第１関数発生器部１０２へ出力する。最大値選択部１０１は、アームクラウド操作及びバケットクラウド操作の複合操作時に、確実にアームクラウド操作もしくはバケットクラウド操作の操作量を検出するためのものである。本発明は、特にクラウド動作において有効であるが、最大値選択部１０１はダンプ操作量の最大値を出力するように設定することも可能である。
　第１関数発生器部１０２は、クラウド操作量最大値Ｍｐに対応するカットオフ目標圧力Ｐｒの特性が予め設定されていて、最大値選択部１０１で選択されたクラウド操作量最大値Ｍｐに応じたカットオフ目標圧力Ｐｒを第１減算部１０３へ出力する。
　第１関数発生器部１０２における特性は、図３に示すようなヒステリシスループを有している。クラウド操作量最大値Ｍｐが０から増加して第１設定操作量ＭＰＯＮ未満のときにはカットオフ目標圧力Ｐｒをカットオフ解除圧力ＰｒＯｆｆとして、クラウド操作量最大値Ｍｐが第１設定操作量ＭＰＯＮに至ったときに、カットオフ圧力ＰｒＯＮまで減少させる。この状態からクラウド操作量最大値Ｍｐが第１設定操作量ＭＰＯＮよりも小さい第２設定操作量ＭＰＯｆｆ以下まで減少したときに、カットオフ目標圧力Ｐｒをカットオフ解除圧力ＰｒＯｆｆまで増加させる。ここで、第１設定操作量ＭＰＯＮは、バケット方向制御弁１４、第１及び第２アーム方向制御弁１６，１９のセンターバイパスが完全に閉じる状態であって、スプールストロークが最大ストローク相当となる操作量に設定されている。
　第１減算部１０３は、圧力センサ３２が検出するポンプ吐出圧力と第１関数発生器部１０２の出力であるカットオフ目標圧力Ｐｒとを入力し、ポンプ吐出圧力からカットオフ目標圧力Ｐｒを減算して、その偏差信号をＰＩ演算部１０４へ出力する。
　ＰＩ演算部１０４は、第１減算部１０３で出力された偏差信号をＰＩ演算して減トルク量を算出して、第２減算部１０６へ出力する。
　基準トルク算出部１０５は、原動機回転数センサ１５１が検出した原動機１５０の回転数信号と、原動機回転数指示器１５２で設定された原動機１５０の目標回転数信号とを入力し、これらの信号からポンプ基準トルクを算出する。算出した基準トルクの信号は、第２減算部１０６と最小値選択部１０７とへ出力される。
　第２減算部１０６は、基準トルク算出部１０５で出力された基準トルク信号とＰＩ演算部で出力された減トルク量とを入力し、基準トルク信号から減トルク量を減算してカットオフトルク信号を算出し、そのカットオフトルク信号を最小値選択部１０７へ出力する。
　最小値選択部１０７は、カットオフトルク信号と基準トルク算出部１０５で出力された基準トルク信号とを入力し、これらの信号における最小値を目標トルク信号として第２関数発生器部１０８へ出力する。
　第２関数発生器部１０８は、目標トルク曲線によって決定するポンプ吐出圧力に対応するポンプ傾転の特性が予め設定されていて、入力信号である圧力センサ３２が検出するポンプ吐出圧力と最小値選択部１０７が出力する目標トルク信号に応じて、ポンプ傾転信号を出力する。
　第２関数発生器部１０８においては、図３に示すように、最小値選択部１０７から出力される目標トルクに応じて目標トルク曲線を可変し、ポンプ吸収トルクを減トルク又は増トルクして、ポンプ吐出圧力に対応するポンプ傾転信号を出力する。ポンプ傾転信号は、第１油圧ポンプ１０の傾転制御部の第１電油変換器２９に出力する。
　なお、第２油圧ポンプ１１の制御ブロック図は、図３の第１制御ポンプ１０の制御ブロック図と大略等しいが、以下の点が異なる。
（１）入力部には、第１ポンプ１０の吐出圧力を検出する圧力センサ３２に代えて、第２油圧ポンプ１１の吐出圧力を検出する圧力センサ３６からの信号が入力されている。
（２）出力部からは、第１油圧ポンプ１０の傾転制御部の第１電油変換器２９へではなく、第２油圧ポンプ１１の傾転制御部の第２電油変換器３３へ演算部で算出したポンプ傾転指令を出力している。
（３）入力部には、アーム用操作レバー２４の操作量検出部２４ａからの操作信号のみが入力されていて、バケット用操作レバー２５の操作量検出部２５ａからの操作信号は入力されていない。このことにより、アーム用操作レバー２５の操作信号に応じてカットオフ目標圧力が算出される。具体的には、第１関数発生器部１０２は、アーム５のクラウド操作量最大値Ｍｐに対応するカットオフ目標圧力Ｐｒの特性が予め設定されていて、最大値選択部１０１で選択されたアーム５のクラウド操作量最大値Ｍｐに応じたカットオフ目標圧力Ｐｒを第１減算部１０３へ出力している。
　上述のように構成した本実施の形態における動作について、以下に説明する。　
　図２において、原動機１５０を駆動させ、第１油圧ポンプ１０及び第２油圧ポンプ１１を作動させ、アーム用操作レバー２４あるいはバケット用操作レバー２５をクラウド操作すると、第１油圧ポンプ１０及び第２油圧ポンプ１１から吐出される圧油がアームシリンダ８あるいはバケットシリンダ９に供給され、これらのアームシリンダ８あるいはバケットシリンダ９が駆動して、図１に示すアーム５あるいはバケット６が回動し、土砂の掘削作業などの該当する作業が実施される。
　このような作業が実施されると、アーム用操作レバー２４あるいはバケット用操作レバー２５の操作量が操作量検出部２４ａ，２５ａから検出され、コントローラ１００に入力される。また、圧力センサ３２、３６によってポンプ吐出圧力が、原動機回転数センサ１５１から原動機１５０の回転数信号がそれぞれ検出され、コントローラ１００に入力される。
　例えばアーム５のクラウド操作を行った場合、図３に示すように最大値選択部１０１でアーム５のクラウド操作量が選択され、第１関数発生器部１０２からはアーム５のクラウド操作量であるクラウド操作量最大値Ｍｐに応じたカットオフ目標圧力Ｐｒが出力される。
　クラウド操作量最大値Ｍｐが第１設定操作量ＭＰＯＮ未満であれば、カットオフ目標圧力Ｐｒがカットオフ解除圧力ＰｒＯｆｆとなり第１減算部１０３、ＰＩ演算部１０４、第２減算部１０６を経て、カットオフトルクとして最小値選択部１０７に入力される。この時、カットオフトルクは基準トルク算出部１０５により出力される基準トルクよりも大きいトルクとなるため最小値選択部１０７で基準トルクが選択され、第２関数発生器部１０８で原動機回転数に応じた基準トルク制御がなされる。
　さらにアーム５のクラウド操作を行い、クラウド操作量最大値Ｍｐが第１設定操作量ＭＰＯＮ以上となると、カットオフ目標圧力Ｐｒがカットオフ圧力ＰｒＯＮとなり、第１減算部１０３の減算値が小さくなる。このことにより、ＰＩ演算部１０４の入力は増加するので、第２減算部１０６の減算値が増加して、出力であるカットオフトルクを小さくする。このため、カットオフトルクは基準トルク算出部１０５により出力される基準トルクよりも小さいトルクになり、最小値選択部１０７でカットオフトルクが選択される。
　この結果、第２関数発生器部１０８では減トルク制御となるポンプ吐出圧力に対応するポンプ傾転指令が出力され、出力部から第１電油変換器２９、第２電油変換器３３へポンプ傾転指令に対応する電流が出力する。
　これにより、第１電油変換器２９、第２電油変換器３３が第１サーボ機構３０、第２サーボ機構３４を介し第１油圧ポンプ１０、第２油圧ポンプ１１の吸収トルクを小さくするように、すなわち第１油圧ポンプ１０、第２油圧ポンプ１１の押しのけ容積を小さくするように駆動し、油圧ポンプ１０，１１の吐出流量が減少するカットオフ制御が実施される。
　アーム５のクラウド操作を解除して行き、クラウド操作量最大値Ｍｐが第１設定操作量ＭＰＯＮを下回り、第２設定操作量ＭＰＯｆｆ以下となれば、カットオフ目標圧力Ｐｒがカットオフ解除圧力ＰｒＯｆｆとなる。このことにより、第１減算部の減算値が大きくなり、ＰＩ演算部１０４の入力は減少するので、第２減算部１０６の減算値が減少して、出力であるカットオフトルクを大きくする。このため、カットオフトルクは基準トルク算出部１０５により出力される基準トルクよりも大きいトルクになり、最小値選択部１０７で基準トルクが選択される。この結果、第２関数発生器部１０８で原動機回転数に応じた基準トルク制御に復帰する。バケット６のクラウド操作の場合も同様である。
　上述した本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態によれば、第１及び第２油圧ポンプ１０，１１の吐出圧力が変動してカットオフ圧力以上に上昇したとしても、作業機械の必要な動作時にカットオフ制御が行われて、作業機械の油圧エネルギロスを低減できるので、経済性が向上するとともに、作業機械の作業性の低下を防止することができる。
　また、上述した本発明の作業機械の油圧制御装置の一実施の形態によれば、バケット方向制御弁１４、第１及び第２アーム方向制御弁１６，１９のセンターバイパスが完全に閉じる状態であって、スプールストロークが最大ストローク相当となる操作量のときにカットオフ制御が行われるように設定されているので、このときには、ブリードオフ回路が完全に閉じる状態となり、圧油がアクチュエータのみに流れる。この結果、圧油がアクチュエータとセンターバイパスからタンクに流れることによる圧力変動を防ぐことができる。
　次に、本発明の作業機械の油圧制御装置の他の実施の形態について図４を用いて説明する。図４は本発明の作業機械の油圧制御装置の他の実施の形態を構成するコントローラの処理内容を示すブロック図である。図１乃至図３に示す符号と同符号の部位は同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
　本実施の形態において、コントローラ１００は、図３に示す一実施の形態と大略同じであるが、演算部において、第１関数発生器部１０２の特性と異なる特性を有する第１関数発生器部１１２を備えた点が異なる。
　第１関数発生器部１１２は、クラウド操作量最大値Ｍｐに対応するカットオフ目標圧力Ｐｒの特性が予め設定されていて、最大値選択部１０１で選択されたクラウド操作量最大値Ｍｐに応じたカットオフ目標圧力Ｐｒを第１減算部１０３へ出力する。
　第１関数発生器部１１２における特性は、図３に示すような特性を有している。クラウド操作量最大値Ｍｐが０から増加して第２設定操作量ＭＰＯｆｆに未満のときにはカットオフ目標圧力Ｐｒをカットオフ解除圧力ＰｒＯｆｆとして、クラウド操作量最大値Ｍｐが第２設定操作量ＭＰＯｆｆに至ったときに、第１油圧ポンプ１０の最大圧に相当するメインリリーフセット圧Ｐｒｓまで減少させる。この状態からクラウド操作量最大値Ｍｐの増加に伴いカットオフ目標圧力Ｐｒをメインリリーフセット圧Ｐｒｓから徐々に減少させ、第１設定操作量ＭＰＯＮに至ったときに、カットオフ圧力ＰｒＯＮとなる特性としている。ここで、ここで、第１設定操作量ＭＰＯＮは、バケット方向制御弁１４、第１及び第２アーム方向制御弁１６，１９のセンターバイパスが完全に閉じる状態であって、スプールストロークが最大ストローク相当となる操作量に設定されている。
　例えばアーム５のクラウド操作を行った場合、図４に示すように最大値選択部１０１でアーム５のクラウド操作量が選択され、第１関数発生器部１１２からはアームクラウド操作量であるクラウド操作量最大値Ｍｐに応じたカットオフ目標圧力Ｐｒが出力される。
　クラウド操作量最大値Ｍｐが第１設定操作量ＭＰＯＮ未満であれば、カットオフ目標圧力Ｐｒがカットオフ解除圧力ＰｒＯｆｆとなり第１減算部１０３、ＰＩ演算部１０４、第２減算部１０６を経て、カットオフトルクとして最小値選択部１０７に入力される。この時、カットオフトルクは基準トルク算出部１０５により出力される基準トルクよりも大きいトルクとなるため最小値選択部１０７で基準トルクが選択され、第２関数発生器部１０８で原動機回転数に応じた基準トルク制御がなされる。
　さらにアーム５のクラウド操作を行い、クラウド操作量最大値Ｍｐが第２設定操作量ＭＰＯｆｆ以上となると、カットオフ目標圧力Ｐｒがメインリリーフセット圧Ｐｒｓと同値になり、さらにアーム５のクラウド操作を行うと、カットオフ目標圧力Ｐｒがカットオフ圧力ＰｒＯＮに近づくと共に、減算部１０３で出力される偏差信号が徐々に増大する。このことにより、ＰＩ演算部１０４の入力が増加するので、第２減算部１０６の減算値が増加して、出力であるカットオフトルクを小さくする。このため、カットオフトルクは基準トルク算出部１０５により出力される基準トルクよりも小さいトルクになり、最小値選択部１０７でカットオフトルクが選択される。
　この結果、第２関数発生器部１０８では減トルク制御となるポンプ吐出圧力に対応するポンプ傾転指令が出力され、出力部から第１電油変換器２９、第２電油変換器３３へポンプ傾転指令に対応する電流が出力する。
　これにより、第１電油変換器２９、第２電油変換器３３が第１サーボ機構３０、第２サーボ機構３４を介し第１油圧ポンプ１０、第２油圧ポンプ１１の吸収トルクを小さくするように、すなわち第１油圧ポンプ１０、第２油圧ポンプ１１の押しのけ容積を小さくするように駆動し、油圧ポンプ１０，１１の吐出流量が減少するカットオフ制御が実施される。バケット６のクラウド操作の場合も同様である。
　上述した本発明の作業機械の油圧制御装置の他の実施の形態によれば、一実施の形態と同様の効果が得られる。また、圧油をリリーフした状態でアーム用操作レバー２４あるいはバケット用操作レバー２５によってアーム５あるいはバケット６をクラウド操作する動作において、カットオフ制御は、カットオフ目標圧力が滑らかに切換わることから、目標トルクが徐々に減少し、このことにより滑らかに実行される。この結果、作業機械の操作性が向上する。
１　　　　　　　　走行体
２　　　　　　　　旋回体
４　　　　　　　　ブーム
５　　　　　　　　アーム
６　　　　　　　　バケット
７　　　　　　　　ブームシリンダ
８　　　　　　　　アームシリンダ
９　　　　　　　　バケットシリンダ
１０　　　　　　　第１油圧ポンプ
１１　　　　　　　第２油圧ポンプ
１４　　　　　　　バケット用方向制御弁
１６　　　　　　　第２アーム用方向制御弁
１９　　　　　　　第１アーム用方向制御弁
２４　　　　　　　アーム用操作レバー
２４ａ　　　　　　操作量検出部
２５　　　　　　　バケット用操作レバー
２５ａ　　　　　　操作量検出部
２９　　　　　　　第１電油変換器
３０　　　　　　　第１サーボ機構
３１　　　　　　　第１メインリリーフ弁
３２　　　　　　　第１圧力センサ
３３　　　　　　　第２電油変換器
３４　　　　　　　第２サーボ機構
３５　　　　　　　第２メインリリーフ弁
３６　　　　　　　第２圧力センサ
５４ａ，５４ｂ　　バケット用方向制御弁用電油変換器
５６ａ，５６ｂ　　アーム用方向制御弁用電油変換器
１００　　　　　　コントローラ
１０１　　　　　　最大値選択部
１０２，１１２　　第１関数発生器部
１０３　　　　　　第１減算部
１０４　　　　　　ＰＩ演算部
１０５　　　　　　基準トルク算出部
１０６　　　　　　第２減算部
１０７　　　　　　最小値選択部
１０８　　　　　　第２関数発生器部
１５０　　　　　　原動機
１５１　　　　　　原動機回転数センサ
１５２　　　　　　原動機回転数指示器

Claims (8)

  1. 　原動機と、前記原動機により駆動される可変容量油圧ポンプと、前記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって作業機械のフロント作業機を駆動する少なくとも１つのアクチュエータと、前記可変容量油圧ポンプから前記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、前記方向制御弁を切換操作する操作装置と、前記アクチュエータに供給される圧油の最大圧を制限するリリーフ弁と、前記可変容量油圧ポンプの傾転を制御する傾転制御部と、前記操作装置の操作量を検出する操作量検出部と、
    　前記操作量検出部から前記操作装置の操作量を取り込み、前記操作量に応じてカットオフ目標圧力を算出し、算出した前記カットオフ目標圧力に基づいて前記可変容量油圧ポンプの傾転量を算出し、算出した前記可変容量油圧ポンプの傾転量を前記傾転制御部に出力する制御装置を備えた
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  2. 　請求項１記載の作業機械の油圧制御装置において、
    　前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサを備え、
    　前記制御装置は、前記圧力センサで検出した前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力が、前記カットオフ目標圧力を超えると、前記可変容量油圧ポンプの傾転を小さくする信号を前記傾転制御部へ出力する
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  3. 　請求項２に記載の作業機械の油圧制御装置において、
    　前記制御装置は、前記作業機械のフロント作業機を操作する複数の前記操作装置の操作量を取込み、その中の最大操作量を演算信号として選択する最大値選択部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  4. 　請求項２に記載の作業機械の油圧制御装置において、
    　前記原動機の回転数を検出する原動機回転数センサと、
    　前記原動機の目標回転数を設定する原動機回転数指示器とを備え、
    　前記制御装置は、
    　複数の前記操作量検出部から前記作業機械のフロント作業機を操作する複数の前記操作装置の操作量を取込み、その中の最大操作量を選択する最大値選択部と、
    　前記最大操作量に対応するカットオフ目標圧力の特性が予め設定されていて、前記最大値選択部からの前記最大操作量に応じたカットオフ目標圧力を算出する第１関数発生器部と、
    　前記圧力センサで検出した前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力から前記カットオフ目標圧力を減算して偏差信号を算出する第１減算部と、
    　前記第１減算部で算出された偏差信号をＰＩ演算して減トルク量を算出するＰＩ演算部と、
    　前記原動機回転数センサで検出した前記原動機の回転数と、前記原動機回転数指示器で設定した前記原動機の目標回転数とを取込み、ポンプ基準トルクを算出する基準トルク算出部と、
    　前記基準トルク算出部で算出した前記ポンプ基準トルクから前記ＰＩ演算部で算出した前記減トルク量を減算してカットオフトルクを算出する第２減算部と、
    　前記ポンプ基準トルクと前記カットオフトルクとを取込み、いずれかの最小値を目標トルク信号として選択する最小値選択部と、
    　目標トルク曲線によって決定するポンプ吐出圧力に対応するポンプ傾転の特性が予め設定されていて、入力信号である前記圧力センサで検出した前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力と前記最小値選択部が選択する前記目標トルク信号に応じて、ポンプ傾転信号を算出する第２関数発生器部とを備えた、
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  5. 　請求項３に記載の作業機械の油圧制御装置において、
    　前記制御装置は、前記最大値選択部により選択された前記最大操作量に応じてヒステリシス特性を有するカットオフ目標圧力を算出する演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  6. 　請求項４に記載の作業機械の油圧制御装置において、
    　前記制御装置は、前記最大値選択部により選択された前記最大操作量に応じてヒステリシス特性を有するカットオフ目標圧力を算出する演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  7. 　請求項３に記載の作業機械の油圧制御装置において、
    　前記制御装置は、前記最大操作量に対応するカットオフ目標圧力の特性が予め設定されていて、前記最大値選択部により選択された前記最大操作量に応じたカットオフ目標圧力を算出する演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  8. 　請求項１に記載の作業機械の油圧制御装置において、
    　前記アクチュエータは、前記作業機械の前記フロント作業機におけるアームシリンダとバケットシリンダである
    　ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
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