JPH0641762B2 - 油圧回路の駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ポンプ、アクチユエータおよびアクチユ
エータの切換弁を備えた油圧回路の駆動制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

油圧回路を構成するアクチユエータには、常時又はしば
しば、負荷が負の方向に作用するものがある。例えば、
油圧シヨベルのブームシリンダや走行用油圧モータがこ
れに相当する。このようなアクチユエータに対しては、
通常、メータアウト方式による速度制御が実施されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

負の負荷が作用する回路ではこのメータアウト方式によ
る速度制御は、負荷の大きさが変化するとそのアクチユ
エータの速度も変化するため、操作性の良い速度制御を
行なうことができないという欠点があつた。この欠点を
補なうため、いわゆるロードセンシング方式による手段
を採用することが知られているが、この手段は弁構造が
繁雑であり、かつ、上記のようなアクチユエータが複数
ある場合、それらのアクチユエータのそれぞれを負荷補
償することはできないという欠点があつた。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、負荷の大
きさが変化してもアクチユエータの速度の変化を抑制す
ることができる油圧回路の駆動制御装置を提供するにあ
る。

［課題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、油圧ポンプと、
この油圧ポンプに接続された負の負荷圧が作用するアク
チュエータと、このアクチュエータの駆動をメータアウ
ト方式により制御する切換弁とを備えた油圧回路におい
て、前記アクチュエータの負の負荷圧が作用する側の前
記切換弁の前後差圧を検出する圧力検出手段と、前記ア
クチュエータの駆動を操作する操作手段の指令値に応じ
た信号を出力する操作指令信号発生器と、前記操作手段
が負の負荷圧が作用する側に操作されたとき前記圧力検
出手段を選択する選択手段と、前記操作指令信号発生器
の出力信号に基づいて前記アクチュエータの負の負荷圧
が作用する側から排出すべき流量を抽出する流量抽出手
段と、この流量抽出手段で抽出された流量および前記選
択手段で選択された前記圧力検出手段の検出値に基づい
て前記切換弁の開口面積を演算する演算手段と、前記切
換弁の開口面積を前記演算手段で得られた開口面積に制
御する開口面積制御手段とを設けたことを特徴とする。

〔作 用〕

アクチユエータを操作すべく、その操作指令がなされる
と、当該操作指令に対応してアクチユエータの負の負荷
圧が作用する側から排出すべき流量が抽出される。この
抽出された流量、および圧力検出手段で検出された切換
弁の負荷圧が作用する側の当該切換弁の前後差圧を用い
て、上記抽出された流量を得るための当該切換弁の開口
面積が演算される。負方向の負荷が大きくなりアクチユ
エータの出口側圧力が高くなると演算される開口面積は
小さくなり、切換弁もこれに応じて絞られる。上記負荷
が小さくなると逆の動作が行なわれる。以上の動作によ
つてアクチユエータ速度は、その操作指令値と常に一致
することとなる。

〔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ヨベルの制御装置
の系統図である。図で、１は可変容量形の油圧ポンプ、
１ａは油圧ポンプ１のおしのけ容積可変機構、２はおし
のけ容積可変機構１ａを操作するレギユレータである。
３は油圧シヨベルの下部走行体を走行させる走行用油圧
モータ（以下、単に走行モータという）、４は走行モー
タ３の駆動を制御するメータアウト方式により制御を行
なう走行用方向切換弁である。５は油圧シヨベルのフロ
ント構造におけるブームを駆動するブームシリンダ、６
はブームシリンダ５の駆動を制御するメータアウト方式
により制御を行なうブーム用方向切換弁である。

走行モータ３およびブームシリンダ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、走行用方
向切換弁４とブーム用方向切換弁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リリーフ弁
である。８Ｂはブームレバーの操作に応じて指令信号Ｘ
_ＬＢを出力するブーム用操作指令信号発生器である。
又、８Ｒは走行レバーの操作に応じて指令信号Ｘ_ＬＲを
出力する走行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サ、10は走行モー
タ３の圧力を検出する圧力センサ、11はブームシリンダ
５の圧力を検出する圧力センサである。12はブーム用操
作指令信号発生器８Ｂ、走行用操作指令信号発生器８
Ｒ、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、走行用方向切換弁４、ブーム用方向
切換弁６、レギユレータ２を制御する制御部である。

なお、本実施例においては、負荷が負の方向に作用する
例として油圧シヨベルの走行モータ３とブームシリンダ
５のみが示されており、他のアクチユエータについては
図示が省略されている。

第２図は第１図に示す制御部の一部のブロツク図であ
る。図で、15はブームシリンダ５における負の負荷圧力
を生じる側の圧力センサ11を選択するスイツチング素子
である。負の負荷圧力を生じるのはブームシリンダ５を
縮み方向に操作したときのヘツド側であるから、スイツ
チング素子15は図示されていないブームレバーのブーム
下げ方向（ブームムシリンダ５の縮み方向）の操作に応
じてヘツド側の圧力センサ11を選択する。16はブーム用
操作指令信号発生器８Ｒから出力された指令信号Ｘ_ＬＢ
に対応してブームシリンダ５から排出されるべき流量Ｑ
を求める関数発生器である。本実施例の場合、関数発生
器16は３種類の流量特性Ｉ，II，IIIを備え、スイツチ
等により予めどの流量特性を用いるか選択できるように
なつている。

17はスイツチング素子15を介するブームシリンダ５の選
択された圧力Ｐ_Ｂと、関数発生器16から出力される流量
Ｑとを入力し所要の演算を行なう演算部である。この演
算部17では、下記の演算によりブーム用方向切換弁６の
開口面積Ａが求められる。

ここで、 ｃ：流量係数 ｇ：重力の加速度 γ：比重量 である。

18は関数発生器であり、ブーム用方向切換弁６の開口面
積を演算部17で得られた開口面積にするためのブーム用
方向切換弁６のストロークＬが求められる。19は関数発
生器18で求められたストロークＬとなるようにブーム方
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。

次に本実施例の動作を説明する。今、図示されないブー
ムレバーが操作され、ブーム下げ（ブームシリンダ５の
縮み方向駆動）の指令がなされると、これに応じてブー
ム用操作指令信号発生器８Ｂから信号Ｘ_ＬＢが出力され
る。制御部12においてはこの信号Ｌ_ＬＢは関数発生器16
に入力され、そのとき選択されている流量特性、例えば
流量特性Ｉにしたがつて信号Ｘ_ＬＢに対応する流量Ｑを
出力する。演算部17はその流量Ｑ、およびブームシリン
ダ５のヘツド側に接続された圧力センサの検出値Ｐ_Ｂを
入力し、ブーム用方向切換弁６の開口面積Ａを前記の式
により演算する。この場合、切換弁のタンクポート（タ
ンク）の圧力を零と考えているので、入力信号Ｐ_Ｂのみ
としている。関数発生器18はこの開口面積Ａに対応した
ブーム用方向切換弁６のストロークＬを求め、切換弁指
令信号出力機構19からこのストロークＬを生ぜしめる信
号をブーム用方向切換弁６に出力する。これにより、ブ
ーム用方向切換弁６はストロークＬだけ駆動される。

このようにブームシリンダ５が縮み方向に駆動されてい
る状態において、例えばアームやバケツトの変動により
ブームシリンダ５の負荷が大きくなると、従来の装置に
おいては、ブームシリンダ５のヘツド側から排出される
油の流量が大きくなりブームシリンダ５の駆動速度が増
大し、オペレータがブームレバーの操作量から予期する
速度とは異なる速度となり、正確な制御は困難となる。
しかし、本実施例においては、ブームシリンダ５の負荷
が大きくなるとヘツド側の圧力が増大し、この増大した
圧力は演算部17に入力される。演算部17における演算で
は、圧力Ｐ_Ｂが増大したことにより演算される開口面積
Ａは小さくなり、この結果関数発生器18から出力される
ストロークも現在のストロークより小さくなり、結局、
ブーム用方向切換弁６は絞られる。このため、ブームシ
リンダ５の油の排出回路に絞りが挿入されたのと同じ状
態になり、その流量を制限し、ブームシリンダ５の駆動
速度を一定に保つよう抑制する。したがつて、オペレー
タはブームレバーの操作量に一致した感覚でブームを制
御することができ、操作性が極めて良好になる。

走行用モータ３の制御もブームシリンダ５の上記制御と
同じく、別途、スイツチング素子、流量を求める関数発
生器、演算部、ストロークを求める関数発生器、および
切換弁指令信号出力機構を設けることにより同様に実施
される。

なお、ブームシリンダ５を縮み方向に操作したとき、常
にヘツド側の圧力が高圧となる場合にはそのロツド側の
圧力センサ11およびスイツチング素子15は省略できる。

このように、本実施例では、ブームシリンダの縮み方向
の操作時、その操作に応じて排出されるべき油の流量と
排出側圧力とに基づいてブ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、負荷が変化しても圧力を検
出することにより切換弁の開口面積を制御し操作量に応
じたブームシリンダ速度を得ることができ、操作性を著
るしく向上させることができる。又、上記の制御は各ア
クチュエータ毎に独立して行なうことができるので、回
路を単純なパラレル回路で構成することができる。さら
に、流量を求める関数発生器において、複数の流量特性
を選択できるようにしたので、作業内容に応じてブーム
シリンダの駆動速度を選定することができ、作業性を向
上させることができる。

なお、上記実施例の説明では、アクチユエータとして油
圧シヨベルのブームシリンダおよび走行用モータを例示
したが、これに限ることはなく、負荷が負の方向に作用
するアクチユエータであれば本発明を適用することがで
きる。又、上記実施例の説明では、タンク圧を０と考え
て説明したが、タンク圧が０でない場合はスイツチング
素子で選択される圧力とタンク圧との差を開口面積の演
算に用いるようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、アクチユエータの負の
負荷圧が作用する側の操作量に応じてアクチユエータか
ら排出されるべき流量に制御するため切換弁の負の負荷
圧が作用する側の差圧に基づいてアクチユエータの切換
弁の開口面積を制御するようにしたので、負荷の変化に
よるアクチユエータ速度の変化を抑制することができ、
したがつて、操作量に応じて速度制御を行なうことがで
き、操作性を著るしく向上させることができる。又、上
記開口面積の制御は各アクチユエータ毎に独立して行な
うことができるので、回路を単純なパラレル回路で構成
することができる。

【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ヨベルの制御装置
の系統図、第２図は第１図に示す制御部の一部のブロツ
ク図である。 １……油圧ポンプ、３……走行モータ、４……走行用方
向切換弁、５……ブームシリンダ、６……ブーム用方向
切換弁、８Ｂ……ブーム用操作指令信号発生器、８Ｒ…
…走行用操作指令信号発生器、９，10，11……圧力セン
サ、12……制御部、15……スイツチング素子、16，18…
…関数発生器、17……演算部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧ポンプと、この油圧ポンプに接続され
   た負の負荷圧が作用するアクチュエータと、このアクチ
   ュエータの駆動をメータアウト方式により制御する切換
   弁とを備えた油圧回路において、前記アクチュエータの
   負の負荷圧が作用する側の前記切換弁の前後差圧を検出
   する圧力検出手段と、前記アクチュエータの駆動を操作
   する操作手段の指令値に応じた信号を出力する操作指令
   信号発生器と、前記操作手段が負の負荷圧が作用する側
   に操作されたとき前記圧力検出手段を選択する選択手段
   と、前記操作指令信号発生器の出力信号に基づいて前記
   アクチュエータの負の負荷圧が作用する側から排出すべ
   き流量を抽出する流量抽出手段と、この流量抽出手段で
   抽出された流量および前記選択手段で選択された前記圧
   力検出手段の検出値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、前記切換弁の開口面積を前記演算
   手段で得られた開口面積に制御する開口面積制御手段と
   を設けたことを特徴とする油圧回路の駆動制御装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第(1)項において、前記開
   口面積制御手段は、前記演算手段で得られた開口面積に
   基づいて前記切換弁のストロークを抽出する他の抽出手
   段と、この抽出手段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。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第(1)項において、前記抽
   出手段は、選択可能な複数の流量特性を有することを特
   徴とする油圧回路の駆動制御装置。