JPH05215101A - ポンプ傾転量の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 従来技術の制御回路では建設機械に装備した
油圧アクチュエータに大きな作業負担が作用していると
き操作開始する場合には、その油圧アクチュエータの作
動圧を上げるために操作レバーの操作角度を大きく操作
しなければならなかった。したがって油圧アクチュエー
タの応答性及びインチング操作性が悪く、作業に支障を
及ぼしていた。本発明は、上記の問題点を解決する。 ［構成］ 本発明の制御方法では、エンジン回転数に対
応する標準負荷を設定し、その標準負荷の作用している
油圧アクチュエータの操作開始時の操作角度量をコント
ローラに記憶せしめ、また可変ポンプのレギュレータと
コントローラとを電油変換器を介して連通し、操作レバ
ーの動き始めの操作量を、作業負荷の大小にかからわず
標準負荷時の場合とほぼ同じになるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として油圧ショベル
など建設機械に装備した可変ポンプの制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は、油圧ショベル（図示しない）に
搭載したエンジン１及び可変ポンプ（詳しくは可変容量
型油圧ポンプ）２の制御回路を示す図である。図におい
て、３は油圧ショベルのフロント部に装着している作業
アタッチメント、４は作業アタッチメント３に配置され
ている複数個の油圧アクチュエータのうちの１個の油圧
シリンダ、５は油圧シリンダ４制御用のパイロット切換
弁、６は油圧リモコン弁、７は油圧リモコン弁６の作業
用操作レバー、８はパイロットポンプ、９は可変ポンプ
２の斜板傾転角を調整するレギュレータ、１０はエンジ
ン１のガバナ装置、１１はガバナ装置１０のガバナレバ
ー、１２はいわゆるステッピングモータなど制御モー
タ、１３は制御モータ１２の駆動用レバー、１４はエン
ジン１の回転数を検出する回転数検出器、１５はコント
ローラ、１６はモード切換スイッチ、１７はアクセルレ
バー装置、１８はアクセルレバー装置１７のアクセルレ
バー、１９はアクセルレバー１８の操作位置を検出する
ポテンショメータ、符号イーイ，ローロは油圧リモコン
弁６とパイロット切換弁５とを連通しているパイロット
管路の接続を示す。なお油圧ショベルの作業時に作業負
荷の大小に対応してエンジン回転数制御用モード切換ス
イッチ１６を切換えることにより、Ｈ（重負荷時用），
Ｓ（通常負荷時用），ＦＣ（微操作作業時用）の複数種
類の作業モードをそれぞれ選択することができる。また
アクセルレバー１８を矢印Ｌの方向に操作するとエンジ
ン回転数はローアイドリング回転（エンジン低速回転）
となり、矢印Ｈの方向に操作するとハイアイドリング回
転（エンジン高速回転）となる。

【０００３】従来技術の油圧ショベルの制御回路では図
３に示すように、エンジン１及びそのエンジン１によっ
て駆動される可変ポンプ２を装備し、また上記エンジン
１の回転数をコントローラ１５を介して制御するように
している。また油圧シリンダ４に作用する作業負荷に応
じて、可変ポンプ２の傾転量を調整するようにしてい
る。それにより作業負荷に応じて油圧シリンダ４の作動
圧すなわち可変ポンプ２のポンプ圧が変化すると、その
ポンプ圧が管路２０、２１、絞り部２２、管路２３を経
て、レギュレータ９に作用する。レギュレータ９が作動
して斜板傾転角を調整するので、ポンプ流量を自動的に
変えることもできる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】油圧ショベルの制御回
路では図３に示すように，所定の馬力に設定された可変
ポンプ２のポンプ圧がいわゆるポンプ特性のＰーＱライ
ン（図示しない）を越えたときに、そのポンプ圧がレギ
ュレータ９に作用してポンプ傾転量を減少させ、エンジ
ン１の過負荷を防止するようにしている。しかし油圧リ
モコン弁（６）用操作レバー７の操作開始時に油圧シリ
ンダ４の作業負荷が小さい場合と大きい場合とでは、操
作レバー７の操作角度は異なってくる。図４は、作業負
荷の大，小に対応する操作レバーの操作角度θと、油圧
アクチュエータへの流入油量Ｑとの関係を示す図表であ
る。操作レバーの操作開始時に同じ操作角度（油圧リモ
コン弁からのパイロット二次圧を同じように導出させる
操作角度）で操作すると、作業負荷が大きい場合に油圧
アクチュエータへの流入油量が少ない。したがってポン
プ流量をふやして作動圧を上げるために操作レバーをか
なり大きな角度位置まで操作するので、操作レバーの操
作制御域が狭くなり、応答性及びインチング性が悪くな
った。本発明は、上記の問題点を解決できるポンプ傾転
量の制御方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の制御方法では、
エンジン回転数に対応して油圧アクチュエータに作用で
きる基準の作業負荷として標準負荷を設定し、その標準
負荷の作用している油圧アクチュエータを操作している
ときの操作レバーの操作角度量をコントローラに記憶せ
しめ、また油圧アクチュエータの作動回路に圧力センサ
を配置し、その圧力センサからの圧力検出信号をコント
ローラに入力するようにし、油圧アクチュエータの作動
を開始したときコントローラでは上記圧力センサからの
圧力検出信号に基づき、その時点のエンジン回転数にお
ける標準負荷に対応するポンプ傾転量と比較演算し、そ
の演算結果に基づき判断し、ポンプ傾転指令信号を電油
変換器を介してレギュレータに出力せしめ、可変ポンプ
の傾転量を調整することにより、油圧アクチュエータに
作用する負荷の大小にかかわらず操作レバーの動き始め
の操作量を、操作負荷時における動き始めの操作量とほ
ぼ同じになるようにした。

【０００６】

【実施例】以下，本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明にかかる要部制御回路図であ
る。図において、従来技術と同一構成要素を使用してい
るものに対しては同符号を付す。９’は可変ポンプ２の
レギュレータ、２４はコントローラ、２５はコントロー
ラ２４のメモリ、２６は電油変換器である電磁比例減圧
弁、２７は圧力センサである。図２は、本発明で作業負
荷が大きい場合の、油圧リモコン弁６から導出されるパ
イロット二次圧Ｐｉとポンプ傾転量（ポンプ軸一回転当
たりの吐出流量ＣＣ／ｒｅｖ）との関係を示す図表であ
る。

【０００７】次に、本発明の制御方法を図１及び図２に
ついて述べる。本発明の制御方法では、エンジン回転数
に対応して油圧シリンダ４に作用できる基準の作業負荷
として標準負荷を設定し、その標準負荷の作用している
油圧シリンダ４を操作開始するときの操作レバー７の操
作角度量をコントローラ２４のメモリ（ＲＯＭ）２５に
記憶せしめ、また油圧シリンダ４の作動回路（２０ー２
８）に圧力センサ２７を配置し、その圧力センサ２７か
らの圧力検出信号をコントローラ２４に入力するように
し、油圧シリンダ４の作動を開始したとき上記圧力セン
サ２７からの圧力検出信号に基づきコントローラ２４で
は、その時点のエンジン回転数における標準負荷に対応
するポンプ傾転量を比較演算し、その演算結果に基づき
判断し、ポンプ傾転指令信号を電磁比例減圧弁２６を介
してレギュレータ９’に出力せしめ、可変ポンプ２の傾
転量を調整することにより、油圧シリンダ４に作用する
負荷の大小にかかわらず操作レバー７の動き始めの操作
量を、標準負荷における動き始めの操作量とほぼ同じに
なるようにした。なお上記標準負荷としては、負荷０
（ゼロ）、あるいはまた０（ゼロ）に近い負荷を標準負
荷に設定してもよい。また可変ポンプ２の傾転量調整
は、エンスト防止などのためにエンジン馬力に相当する
ポンプ吸収馬力を超えない範囲で行うようにする。

【０００８】次に、本発明の制御方法の作用について述
べる。一般に、油圧シリンダの負荷圧をＰ，ポンプ吐出
流量をＱ，スプールの開口面積をＳ，係数をＫとすれ
ば、Ｐ＝Ｋ（Ｑ／Ｓ）² なる関係がある。したがってス
プールの開口面積Ｓをいつも同一に操作すると、負荷圧
Ｐが大きい場合にはポンプ流量Ｑがふえないので油圧シ
リンダ作動用の発生圧力が不足する。そのために従来技
術の制御回路では、作業負荷の大きい場合には、操作レ
バー７の動き始めの操作量を大きく操作しなければなら
なかった。しかし本発明の制御方法では油圧シリンダ４
に作用する作業負荷が大きい場合に操作レバー７の操作
開始を行う時点で、圧力の上昇した油圧シリンダ４用作
動回路（２０ー２８）の作動圧を、圧力センサ２７が検
出する。その圧力センサ２７からの圧力検出信号と、回
転数検出器１４からのエンジン回転数検出信号はコント
ローラ２４に入力される。コントローラ２４では上記圧
力検出信号及びエンジン回転数検出信号に基づき、その
時点のエンジン回転数における標準負荷に対応するポン
プ傾転量を比較演算し、その演算結果に基づき判断し、
ポンプ傾転指令信号を電磁比例減圧弁２６に対して出力
する。電磁比例減圧弁２６は作動し、その導出したパイ
ロット圧がレギュレータ９’に作用する。レギュレータ
９’が作動してポンプ傾転量を調整するので，作業負荷
が大きい場合にはそれに応じてポンプ吐出流量を増大さ
せ、操作レバー７の動き始めの操作量を標準負荷時にお
ける動き始めの操作量とほぼ同じにすることができる。

【０００９】

【発明の効果】従来技術の制御回路では建設機械に装備
した油圧アクチュエータを操作する場合に、操作レバー
の操作開始時に同じ操作角度で操作すると、作業負荷が
大きいときに油圧アクチュエータへの流入油量が少な
い。そのために操作レバーの操作角度を大きく操作しな
ければならないので、油圧アクチュエータの応答性及び
インチング操作性が悪く、作業に支障を及ぼしていた。
しかし本発明の制御方法では、エンジン回転数に対応し
て油圧アクチュエータに作用できる基準の作業負荷とし
て標準負荷を設定し、その標準負荷の作用している油圧
アクチュエータを操作開始するときの操作レバーの操作
角度量をコントローラのメモリに記憶せしめ、また油圧
アクチュエータの作動回路に圧力センサを配置し、その
圧力センサからの圧力検出信号をコントローラに入力す
るようにし、油圧アクチュエータの作動を開始したとき
上記圧力センサからの圧力検出信号に基づきコントロー
ラでは、その時点のエンジン回転数における標準負荷に
対応するポンプ傾転量を比較演算し、その演算結果に基
づき判断し、ポンプ傾転指令信号を電磁比例減圧弁を介
してレギュレータに出力せしめ、可変ポンプの傾転量を
調整するようにした。それにより油圧アクチュエータの
作動開始時に、油圧アクチュエータに作用する負荷の大
小にかかわらず操作レバーの動き始めの操作量を、標準
負荷時における動き始めの操作量とほぼ同じにすること
ができる。したがって本発明のポンプ傾転量の制御方法
では、建設機械の油圧アクチュエータ用操作レバーの操
作性を良くし、作業性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる要部制御回路図である。

【図２】本発明で作業負荷が大きい場合の、油圧リモコ
ン弁から導出されるパイロット二次圧とポンプ傾転量と
の関係を示す図表である。

【図３】従来技術の制御回路を示す図である。

【図４】作業負荷の大，小に対応する操作レバーの従来
技術における操作角度と、油圧アクチュエータへの流入
油量との関係を示す図表である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 可変ポンプ ４ 油圧シリンダ ７ 操作レバー ９，９’ レギュレータ １４ 回転数検出器 １５，２４ コントローラ ２５ メモリ ２６ 電磁比例減圧弁 ２７ 圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン及びそのエンジンによって駆動
   される可変ポンプを装備し、またエンジン回転数をコン
   トローラを介して制御するようにし、また油圧アクチュ
   エータに作用する作業負荷に応じて可変ポンプの傾転量
   を調整するようにした建設機械の制御回路において、エ
   ンジン回転数に対応して油圧アクチュエータに作用でき
   る基準の作業負荷として標準負荷を設定し、その標準負
   荷の作用している油圧アクチュエータを操作していると
   きの操作レバーの操作角度量をコントローラに記憶せし
   め、また油圧アクチュエータの作動回路に圧力センサを
   配置し、その圧力センサからの圧力検出信号をコントロ
   ーラに入力するようにし、油圧アクチュエータの作動を
   開始したときコントローラでは上記圧力センサからの圧
   力検出信号に基づき、その時点のエンジン回転数におけ
   る標準負荷に対応するポンプ傾転量と比較演算し、その
   演算結果に基づき判断し、ポンプ傾転指令信号を電油変
   換器を介してレギュレータに出力せしめ、可変ポンプの
   傾転量を調整することにより、油圧アクチュエータに作
   用する負荷の大小にかかわらず操作レバーの動き始めの
   操作量を、標準負荷時における動き始めの操作量とほぼ
   同じになるようにしたことを特徴とするポンプ傾転量の
   制御方法。