JPH0160682B2 - - Google Patents

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JPH0160682B2
JPH0160682B2 JP222582A JP222582A JPH0160682B2 JP H0160682 B2 JPH0160682 B2 JP H0160682B2 JP 222582 A JP222582 A JP 222582A JP 222582 A JP222582 A JP 222582A JP H0160682 B2 JPH0160682 B2 JP H0160682B2
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JP
Japan
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discharge amount
pressure
closed circuit
pump
amount
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JP222582A
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Eiki Izumi
Hiroshi Watanabe
Kazuo Pponma
Yoshio Nakajima
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087Control strategy, e.g. with block diagram

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Servomotors (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧シヨベル等の建設機械に具備され
る油圧閉回路のポンプ吐出量制御装置に係り、特
にブーム等の作動体を駆動する片ロツドシリンダ
に圧油を供給する可変容量油圧ポンプの吐出量を
制御するポンプ吐出量制御装置に関する。
第1図はこの種の従来の油圧閉回路のポンプ吐
出量制御装置の一例を示す回路図である。この図
において、1は上下方向に回動可能な作動体たと
えばブーム、2はこのブーム1を駆動する片ロツ
ドシリンダすなわちブームシリンダ、3はこのブ
ームシリンダ2に圧油を供給する可変容量ポン
プ、4はポンプ3とブームシリンダ2とを連絡す
る第1の管路、5はポンプ3とブームシリンダ2
とを連絡する第2の管路で、これらのブームシリ
ンダ2、ポンプ3、管路4,5によつて油圧閉回
路が形成されている。6は管路4,5のうち低圧
側管路をタンクに連絡するフラツシング弁、7は
フラツシング弁6の切換圧力を保持するためのチ
エツク弁、8は回路を流れる油の補給用のチヤー
ジポンプ、9,10はチヤージ用チエツク弁、1
1はブームシリンダ2の面積差による容量変化を
補うアキユムレータ、12は回路内の圧力を保持
するためのリリーフ弁、13はポンプ3の吐出量
を制御する機構たとえば斜板制御装置、14は斜
板制御装置13に連結され、斜板傾転速度を制御
する操作レバーである。
ところでこのように構成してあるポンプ吐出量
制御装置にあつては、ブーム1を下降させるよう
に操作レバー14を作動させると、ポンプ3は図
の矢印の方向に油を送るが、このときに操作レバ
ー14を急激に動かすと、ブーム1の自由落下
(重力による加速度に係る落下)よりも速い加速
度でブームシリンダ2が作動するように斜板制御
装置13の斜板が動くので、これに伴つてブーム
シリンダ2のロツド側が高圧となる。これによつ
てフラツシング弁6はb位置に切換えられ、ブー
ムシリンダ2のヘツド側がタンクに連通する。こ
の時のブームシリンダ2の速度は、ブームシリン
ダ2のロツド側の面積Arでポンプ3の流量Qpを
除した値となる。
そしてポンプ3の吐出量の速度が遅くなると、
すなわちブームシリンダ2の加速度がブーム1の
重力による加速度よりも小さくなると、ブーム1
の重力を受けて管路5が高圧となり、フラツシン
グ弁6はb位置からc位置に切換えられ、ブーム
シリンダ2のロツド側がタンクに連通する。この
ときのブームシリンダ2の速度は、ブームシリン
ダ2のヘツド側の面積Ahでポンプ3の流量Qpを
除した値となる。
しかし一般にこの油圧シヨベルのブームシリン
ダ2においては、面積Arと面積Ahとの比は1:
2前後に設定されており、それ故フラツシング弁
6がb位置からc位置に切換つたときには、ブー
ムシリンダ2の速度が急激に半減し、これに伴つ
て激しい衝撃が車体に伝わり、操作性の点で間題
であつた。
本発明はこのような従来技術における実状に鑑
みてなされたもので、その目的は、上下方向の回
動が可能な作動体に生ずるこの作動体を駆動する
片ロツドシリンダの作動体下降時における急激な
速度変化を防止することのできる油圧閉回路のポ
ンプ吐出量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、作動体を
駆動する片ロツドシリンダ、この片ロツドシリン
ダに圧油を供給する可変容量ポンプ、及びフラツ
シング弁を有する油圧閉回路の第1の管路の圧力
と第2の管路の圧力の大小を比較し、その大小関
係に相応して片ロツドシリンダの加速度が作動体
の重力による加速度を超えない範囲の新たな吐出
量指令量を設定する手段を備え、この手段によつ
て設定された吐出量指令量を吐出量制御機構に与
えることにより、作動体の下降時の片ロツドシリ
ンダの加速度を規制するようにした構成にしてあ
る。
以下、本発明の油圧閉回路のポンプ吐出量制御
装置を図に基づいて説明する。第2図は本発明の
一実施例を示す回路図、第3図は第2図に示すポ
ンプ吐出量制御装置の動作の一例を示すフローチ
ヤートである。なお第2図は第1図に対応させて
描いてあり、この第1図に示す部材と実質的に同
様の部材は同一の符号で示してある。
同第2図において、15は第1の管路4に介設
した第1の圧力検出器で、管路4の内部圧力を検
出してその圧力値を信号として出力する。16は
同じく第2の管路5に介設した第2の圧力検出器
で、管路5の内部圧力を検出してその検出値を信
号として出力する。17は制御装置で、例えばマ
イクロコンピユータで構成してあり、中央処理装
置(CPU)18と、この中央処理装置18に接
続したA/D変換器19と、同じく中央処理装置
18に接続した記憶装置20及び出力装置21と
を備えている。なお上述した圧力検出器15,1
6及び操作量を電気信号として出力する操作レバ
ー14は、制御装置17のA/D変換器19に電
気的に接続され、また制御装置17の出力装置2
1は、可変容量ポンプ3の吐出量制御機構たとえ
ば斜板制御装置13に電気的に接続してある。そ
の他の構成は第1図に示すものと同様であるので
説明を省略する。
このように構成してあるポンプ吐出量制御装置
において、ブーム1の下降時のブームシリンダ2
の加速度を規制するには、斜板制御装置13の斜
板の最大速度を制限すればよく、その動作は例え
ば第3図に示すフローチヤートによつて実施され
る。
すなわち、あらかじめ第3図に示す実施手順が
記憶装置20から中央処理装置18に読出された
状態において、操作レバー14の操作量すなわち
ポンプ3の目標とする吐出量指令量である傾転指
令量X、及び第1の圧力検出器15の圧力値Pa、
第2の圧力検出器16の圧力値PbがA/D変換
器19を介して中央処理装置18に読込まれる
と、この中央処理装置18で圧力値Paと圧力値
Pbとの大小関係の判断が行なわれる。圧力値Pa
が圧力値Pbよりも大きいか、等しい場合は、ブ
ームシリンダ2のロツド側に圧油が供給され、ブ
ームシリンダ2の加速度がブーム1の重力による
加速度よりも大きくなろうとする場合であり、ポ
ンプ3の傾転指令量を変えうる適正な変化量であ
る最大変化量ΔYを適正値ΔY1に設定することが
行なわれる。ここで上述の適正値ΔY1は、ブーム
シリンダ2の加速度がブーム1の重力による加速
度を超えないように、すなわち第1の管路4の圧
力と第2の管路5の圧力の大きさの関係がブーム
1の下降中に逆転せずフラツシング弁6がb位置
に切換わらないようにする値で、サンプリング周
期ΔTを一定とした場合に、斜板最大速度Vs1
ΔY1/ΔTを与える値である。また、上記した圧
力値Paが圧力値Pbよりも小さい場合は、ブーム
シリンダ2のヘツド側に圧力が供給され、ブーム
上げ等がおこなわれるときで、この場合は、ブー
ム1の自由落下によるブームシリンダ2の加速度
の影響を考慮する必要のないときであり、ポンプ
3の傾転指令量を変えうる最大変化量ΔYを別の
適正値ΔY2に設定することがおこなわれる。ここ
で上述の別の適正値ΔY2は、斜板最大速度Vs2
ΔY2/ΔTを与える値で、操作レバー14の操作
に伴つて衝撃を生じないブームシリンダ2の加速
度を与える値である。
上記した斜板最大速度Vs1とVs2の関係は、ブ
ームシリンダ2のヘツド側の面積とロツド側の面
積の比を仮に2:1とすると、 Vs1=Vs2/2 の関係となり、すなわち適正値ΔY1と適正値ΔY2
の関係は、 ΔY1=ΔY2/2 となる。また、斜板最大速度Vs1のときのブーム
シリンダ2の加速度と、ブーム1の重力によるブ
ームシリンダ2の加速度との関係は、 ブーム1の重力によるブームシリンダ2の加速
度>斜板最大速度Vs1のときのブームシリンダ2
の加速度となる。
次いで現に出力されている吐出量指令量すなわ
ち記憶装置20に記憶されている前回の傾転指令
量Yが中央処理装置18に読出され、この中央処
理装置18で上記した目標とする傾転指令量Xと
前回の傾転指令量Yとの偏差Zを求める演算が行
なわれる。そして同中央処理装置18で偏差Zの
絶対値と最大変化量ΔYとの比較等の処理が行な
われる。この場合、偏差Zの絶対値が最大変化量
ΔYよりも小さいか、等しい場合には、目標とす
る傾転指令量Xを新たな吐出量指令量すなわち傾
転指令量Y0とする設定が行なわれる。また偏差
Zの絶対値が最大変化量ΔYよりも大きい場合に
は斜板の右方への傾斜方向に対応して前回の傾転
指令量Yに最大変化量ΔYを加減して新たな傾転
指令量Y0とする設定が行なわれる。この傾転指
令量Y0は中央処理装置18から出力装置21を
介して斜板制御装置13に与えられ、これによつ
て油圧ポンプ3の吐出量は適宜に制御される。な
お出力装置21に出力された後の傾転指令量Y0
は傾転指令量Yに置き換えられて、記憶装置20
に記憶される。
このようにして構成してあるポンプの吐出量制
御装置にあつては、ブーム1の下降が実施される
とき、ブーム1の下降前は第2の管路の圧力が第
1の管路の圧力に比べて大きい状態であつたもの
が、操作レバー14を操作することにより第1の
管路4側に圧油が供給され、これにより第1の管
路4の圧力が第2の管路5の圧力に比べて大きく
なろうとする。このとき直ちに、すなわちフラツ
シング弁6がb位置に切換えられる前に、ポンプ
3の斜板制御装置13の傾転指令量を変えうる適
正な最大変化量ΔYをブームシリンダ2の加速度
がブーム1の重力による加速度を超えない範囲の
値であるΔY1に設定することから、斜板最大速度
はVs1となり、ブームシリンダ2のロツド側にブ
ームシリンダ2の加速度がブーム1の重力による
加速度を超えないような圧油が供給され、ブーム
1の下降中にはブームシリンダ2の第1の管路4
の圧力が第2の管路5の圧力よりも高くならず、
すなわち第1の管路4の圧力がフラツシング弁6
がb位置に切換わる圧力よりも高くならず、した
がつて当該フラツシング弁6は第2図のb位置に
切換わることがなく、このようにブームシリンダ
2のロツド側に圧油を供給してブーム1の下降を
おこなわせているにもかかわらず、当該ブームシ
リンダ2に急激な速度変化を生じることはない。
また、ブーム1の上昇時には、最大変化量ΔY
を適正値ΔY1よりも大きな適正値ΔY2に設定する
ことから、斜板最大速度はVs1よりも大きいVs2
となり、衝撃を生じない範囲で大きな流量の変化
量となる圧油をブームシリンダ2のヘツド側に供
給でき、このブーム1の上昇時の適正なブームシ
リンダ2の加速度を保つことができ、能率よくブ
ーム1の上昇をおこなわせることができる。
なおブーム1の上昇状態から急に下降状態に移
行した時にはブームシリンダ2のロツド側が高圧
になり、ブーム1の下降の初期段階でフラツシン
グ弁6が切換わるが、この時のブームシリンダ2
の速度は適正値ΔY1で与えられる加速であるため
に遅く、それ故車体に激しい衝激を与えることが
ない。
また上記実施例にあつてはサンプリング周期
ΔTを一定として説明したが、最大変化量ΔYを
一定にし、周期ΔTを変えるようにしてポンプ3
の吐出量を制御することも可能である。
第4図は本発明の油圧閉回路のポンプ吐出量制
御装置の別の実施例を構成する部分説明図であ
る。この第4図において、22はステンレス等の
非磁性体から成る圧力比較器で、一端が前述した
管路4に、他端が管路5に連絡されている。23
はこの圧力比較器22の内部に具備される磁性体
から成るシヤトルで、その両端部ばね24,25
が係着され、圧力比較器22内を移動可能になつ
ている。26,27は近接スイツチで、シヤトル
23の移動に相応した信号を出力する。これらの
近接スイツチ26,27は例えば、シヤトル23
が近接している場合には高圧である旨を示すH信
号を、またシヤトル23が近接している場合には
低圧である旨を示すL信号を出力する。なおこれ
らの近接スイツチ26,27はこの第4図では示
していないが、前述した制御装置17のA/D変
換器19に接続してある。
このように構成してあるポンプ吐出量制御装置
にあつては、例えば管路4が高圧である場合に
は、その圧力を受けてシヤトル23が図示左方に
移動し、ばね24が伸長し、ばね25が収縮す
る。そして近接スイツチ27はシヤトル23の近
接を感知し、H信号を出力する。一方近接スイツ
チ26は、シヤトル23の近接を感知していない
のでL信号を出力する。これらのH信号、L信号
はA/D変換器19を介して前述した第2図に示
す中央処理装置18に送られる、そしてこの中央
処理装置18で前述の実施例と同様、これらの信
号値に基づいて第3図に示すフローチヤートに準
ずる処理を行う。
また管路5が高圧である場合には、シヤトル2
3は図示右方に移動してばね25が伸長し、ばね
24が収縮する。そして近接スイツチ26がシヤ
トル23の近接を感知してH信号を出力し、一方
近接スイツチ27はL信号を出力する。以下の操
作は上記と同様である。なお管路4と管路5の圧
力が等しい場合にはシヤトル23は圧力比較器2
2の内部のほぼ中央に位置し、それ故近接スイツ
チ26,27は共にL信号を出力する。以下の処
理操作は前述した実施例で説明した処理操作に準
じて行なわれる。この別の実施例のように構成し
た場合も前述した実施例と同様の効果を奏する。
本発明の油圧閉回路の油圧ポンプ吐出量制御装
置は以上のように構成してあることから、従来ブ
ーム下降時に閉回路を形成する管路の圧力の反転
で生じた片ロツドシリンダの面積差による該片ロ
ツドシリンダの急激な速度変化を防ぐことがで
き、この片ロツドシリンダが具備される作業機の
車体に衝激を与えることがなく操作性が向上する
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のこの種の油圧閉回路のポンプ吐
出量制御機構の一例を示す回路図、第2図は本発
明の油圧閉回路のポンプ吐出量制御装置の一実施
例を示す回路図、第3図は第2図に示すポンプ吐
出量制御装置の動作の一例を示すフローチヤー
ト、第4図は本発明の油圧閉回路のポンプ吐出量
制御装置の別の実施例を構成する部分説明図であ
る。 1……ブーム(作動体)、2……ブームシリン
ダ(片ロツドシリンダ)、3……可変容量ポンプ、
4……第1の管路、5……第2の管路、6……フ
ラツシング弁、13……斜板制御装置、14……
操作レバー、15……第1の圧力検出器、16…
…第2の圧力検出器、17……制御装置、18…
…中央処理装置、19……A/D変換器、20…
…記憶装置、21……出力装置、22……圧力比
較器、23……シヤトル、24,25……ばね、
26,27……近接スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 上下方向に回動可能な所定の作動体に連結さ
    れ、この作動体を駆動する片ロツドシリンダと、
    この片ロツドシリンダに圧油を供給する可変容量
    ポンプとによつて油圧閉回路を形成するととも
    に、この油圧閉回路の低圧側管路とタンクとを連
    絡するフラツシング弁を備え、可変容量ポンプの
    吐出量を制御する吐出量制御機構に所定の吐出量
    指令量を与えることにより可変容量ポンプの吐出
    量を適宜に制御するようにした油圧閉回路のポン
    プ吐出量制御装置において、上記油圧閉回路を形
    成する第1の管路と第2の管路の圧力の大小を比
    較し、その大小関係に相応して上記片ロツドシリ
    ンダの加速度が上記作動体の重力による加速度を
    超えない範囲の新たな吐出量指令量を設定する手
    段を備え、この手段によつて設定された吐出量指
    令量を上記吐出量制御機構に与えることにより、
    上記作動体の下降時の上記片ロツドシリンダの加
    速度を規制することを特徴とする油圧閉回路のポ
    ンプ吐出量制御装置。 2 第1の管路の圧力と第2の管路の圧力との大
    小関係に相応して片ロツドシリンダの加速度が作
    動体の重力による加速度を超えない範囲の吐出量
    指令量の最大変化量を設定する第1の設定手段
    と、可変容量ポンプの目標とする吐出量指令量と
    現に出力されている吐出量指令量との偏差を演算
    する演算手段と、上記第1の設定手段によつて設
    定された最大変化量と上記演算手段によつて演算
    された偏差とを比較し、その比較内容に相応した
    新たな吐出量指令量を設定する第2の設定手段と
    を備え、この第2の設定手段によつて設定された
    吐出量指令量を吐出量制御機構に与えることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項の油圧閉回路のポ
    ンプ吐出量制御装置。
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