JPH076521B2

JPH076521B2 - ロ−ドセンシング油圧駆動回路の制御装置

Info

Publication number: JPH076521B2
Application number: JP62162702A
Authority: JP
Inventors: 鋭機和泉
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPS646501A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、油圧ショベル、油圧クレーン等、複数の油圧
アクチュエータを備えた油圧機械のロードセンシング油
圧駆動回路に係わり、より詳しくは、ロードセンシング
レギュレータにより油圧ポンプの吐出圧力がそれら油圧
アクチュエータの最大負荷圧力よりも所定値だけ高くな
るようにポンプ吐出流量を制御しながら、圧力補償付流
量制御弁により油圧アクチュエータへ供給される圧油の
流量を制御するロードセンシング油圧駆動回路の制御装
置に関する。

（従来の技術）従来、油圧ショベル、油圧クレーン等、複数の油圧アク
チュエータを備えた油圧機械においてはロードセンシン
グ油圧駆動回路が使用されており、この油圧駆動回路
は、油圧ポンプと各油圧アクチュエータの間に接続さ
れ、操作手段の操作信号に応じて油圧アクチュエータに
供給される圧油の流量を制御する圧力補償付流量制御弁
と、油圧ポンプの吐出圧力が複数の油圧アクチュエータ
の最大負荷圧力よりも所定値だけ高くなるようポンプ吐
出流量を制御するロードセンシングレギュレータとを備
え、このロードセンシングレギュレータにより油圧ポン
プの吐出流量を油圧アクチュエータの要求消費流量に見
合った必要最少限度に抑え省エネを図ると共に、圧力補
償付流量制御弁装置の圧力補償制御に必要なその前後の
最少差圧を確保し、油圧アクチュエータに供給される圧
油の流量の圧力補償制御を確実に行うようになってい
る。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来技術には次のような問題があ
る。

ロードセンシング油圧駆動回路においては、油圧ポンプ
にさらに馬力制御装置が設けられているのが普通であ
り、この場合、運転中にポンプ吐出圧力が上がり、油圧
ポンプを駆動するエンジンが失速しそうになるとロード
センシングレギュレータに優先してその馬力制御装置が
機能し、油圧ポンプの吐出流量（最大吐出流量）が減少
し、油圧アクチュエータの要求消費流量よりポンプ吐出
流量が少なくなってしまう。また、複数の油圧アクチュ
エータを同時に駆動するためそれらの操作レバーを操作
する場合などには、操作手段により指令された複数の油
圧アクチュエータの要求消費流量の合計が油圧ポンプの
最大容量（最大吐出流量）を越えることがある。

上記従来技術では、このような場合いずれも要求消費流
量の合計に対してポンプ吐出流量が不足するので、ロー
ドセンシングレギュレータが動作しても油圧ポンプの吐
出圧力を最大負荷圧力よりも所定値だけ高く維持できな
くなり、低圧側の油圧アクチュエータにポンプ吐出流量
の大部分が流れ、高圧側の油圧アクチュエータに圧油が
供給されなくなり、作業要素を所望の態様で制御できな
くなるという問題がある。

本発明の目的は、要求消費流量に対してポンプ吐出流量
が不足するような運転状態になった時にも、負荷圧力の
大小に係わらず各油圧アクチュエータに圧油を供給する
制御を行うことができ、複合操作性を向上させることの
できるロードセンシング油圧駆動回路の制御装置を提供
することである。

（課題を解決するための手段）上記目的は、少なくとも１つの油圧ポンプと、この油圧
ポンプから吐出される圧油によって駆動される複数の油
圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと各油圧アクチュ
エータの間に接続され、操作手段の操作信号に応じて油
圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する圧
力補償付流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力が複
数の油圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも所定値だ
け高くなるようポンプ吐出流量を制御するロードセンシ
ングレギュレータとを備えたロードセンシング油圧駆動
回路の制御装置において、前記油圧ポンプの吐出圧力と
複数の油圧アクチュエータの最大負荷圧力との差圧を検
出し、それに対応した差圧信号を出力する差圧検出手段
と、前記操作手段の操作信号と前記差圧検出手段の差圧
信号とを入力して前記各油圧アクチュエータの流量指令
値を求め、この流量指令値に基づいて前記圧力補償付流
量制御弁を制御する制御手段とを備え、前記制御手段
は、前記差圧信号が所定値よりも大きい範囲では制御係
数が１になり、前記差圧信号が所定値以下になると差圧
信号の減少にしたがって制御係数が１より小さくなる差
圧信号と制御係数との関数関係が予め設定されており、
この関数関係に基づき、入力された差圧信号から制御係
数を求め、各操作信号から得られる各油圧アクチュエー
タに対する流量信号と前記制御係数とを乗算し、上記流
量指令値を求める第１の演算手段を有する構成とするこ
とにより達成される。

（作用）油圧アクチュエータの要求消費流量が油圧ポンプの最大
吐出流量よりも大きくなり、油圧ポンプの吐出圧力と最
大負荷圧力との差圧が小さくなると、差圧信号が所定値
以下となり、制御手段において制御係数として１より小
さな値が求められ、各流量指令値が同じ割合で小さくさ
れる。これにより操作手段の操作量の比率に応じて油圧
ポンプの吐出流量を配分しながら、各油圧アクチュエー
タへの供給流量を同じ割合で減少させ、負荷圧力の大小
に係わらず各油圧アクチュエータの圧油を供給する制御
を行うことができ、複合操作性を向上させることのでき
る。また、差圧信号を電子信号として入力し、予め設定
された関数関係に基づき流量配分制御を行うとともに、
その流量配分制御を圧力補償付流量制御弁の制御で行う
ことにより、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧を
常に所定値に近づけるよう制御することができ、これに
よりロードセンシングレギュレータによるポンプ制御を
安定した行うことができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の好適実施例を説明する。

第１図にはロードセンシング油圧駆動回路及び本発明の
制御装置の全体構成が示されている。まずロードセンシ
ング油圧駆動回路について説明すると、この油圧駆動回
路は、例えば斜板式の可変容量型油圧ポンプ１と、この
油圧ポンプ１からの圧油により駆動される第１及び第２
の油圧アクチュエータ2,3と、油圧ポンプ１と第１の油
圧アクチュエータ２との間に配置され、油圧ポンプ１か
ら第１の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及
び流れ方向を制御する第１の圧力負補償付流量制御弁４
と、油圧ポンプ１と第２の油圧アクチュエータ３との間
に配置され、油圧ポンプ１から第２の油圧アクチュエー
タに供給される圧油の流量及び流れ方向を制御する第２
の圧力補償付流量制御弁５とからなっている。第１の流
量制御弁４は、その入力側においては、圧油の供給管路
6,7を介して油圧ポンプ１に接続され、圧油の戻り管路
8,9を介してタンク10に接続され、出力側においては主
管路11,12を介して第１の油圧アクチュエータ２に接続
されている。第２の流量制御弁５は、その入力側におい
ては、圧油の供給管路6,13を介して油圧ポンプ１に接続
され、圧油の戻り管路8,14を介してタンク10に接続さ
れ、出力側においては主管路15,16を介して第２の油圧
アクチュエータ３に接続されている。

流量制御弁4,5は、図示実施例ではパイロット操作方式
の弁であり、それぞれ両端に、パイロット管路17a,17b
及び18a,18bに接続されたパイロット室を有し、後述す
るごとく操作レバー19,20の操作信号に応じてこれらパ
イロット管路に伝えられるパイロット油圧により制御さ
れるようになっている。

第１及び第２の流量制御弁4,5にはまた、それぞれ第１
及び第２の油圧アクチュエータ2,3の負荷圧力を拾うた
めのパイロット管路21a,21b及び22a,22bが接続され、流
量制御弁4,5はそれぞれ、パイロット管路21a,22aをそれ
ぞれ弁内部において、出力側の２つの主ポートの一方に
連通させ、パイロット管路21b,22bをそれぞれ弁内部に
おいて、出力側の他方の主ポートに連通させるように構
成されている。パイロット管路21a,21b及び22a,22bには
それぞれ最大圧力を選択するためのチェック弁23a,23b
及び24a,24bが設けられ、かつその下流側は共通のパイ
ロット管路25に接続され、この共通のパイロット管路25
はさらに絞り26を介して戻り管路８に接続されている。
これによりパイロット管路25は第１及び第２の油圧アク
チュエータの負荷圧力の最大圧力が伝えられ、それを後
述するごとく利用するようになっている。

油圧ポンプ１には油圧ポンプ１の吐出圧力が油圧アクチ
ュエータ2,3の最大負荷圧力よりも所定値だけで高くな
るようにポンプ吐出流量を制御するロードセンシングレ
ギュレータ27が設けられている。

ロードセンシングレギュレータ27は、供給管路６と油圧
ポンプ１の斜板傾転量を制御する油圧シリンダ28との間
に管路29,30により接続されたパイロット操作方式の制
御弁31を有し、その一方のパイロット室はパイロット管
路32を介して管路29に接続され、他方のパイロット室は
パイロット管路33を介して最大負荷圧力伝達用のパイロ
ット管路25に接続され、またこのパイロット室のある側
の操作部には圧力設定用のばね34が配装されている。

この制御弁31は、図示のごとく、管路30を管路29に連通
させる第１の位置と、管路30をタンク10に連通させる第
２の位置との間で連続的に可能であり、パイロット管路
32により導かれる油圧ポンプ１の吐出圧力による押圧力
がパイロット管路33に導かれる最大負荷圧力による押圧
力とばね34の力との和よりも大きくなると、制御弁34を
第１に位置に向けて変位させ、油圧シリンダ28に圧油を
供給して油圧ポンプ１の斜板の傾転量を減少させ、その
吐出流量を減少させ、パイロット管路33に導かれる最大
負荷圧力による押圧力とばね34の力との和がパイロット
管路32により導かれる油圧ポンプ１の吐出圧力による押
圧力よりも大きくなると、制御弁34を第２の位置に向け
て変位させ、油圧シリンダ28内の圧油をタンク10に排出
し、油圧ポンプ１の斜板の傾転量を増加させ、吐出流量
を増加させるようになっている。これにより油圧アクチ
ュエータ2,3に作用する負荷が軽くなり、最大負荷圧力
が小さくなると、油圧ポンプ１の吐出圧力が減少し、負
荷が重くなり最大負荷圧力が高くなると、吐出圧力が増
加し、油圧ポンプ１の吐出圧力は、油圧アクチュエータ
2,3の最大負荷圧力よりもばね34の強さに対応する設定
圧力だけ高い圧力に保持される。換言すれば、油圧ポン
プ１の吐出圧力と油圧アクチュエータ2,3の最大負荷圧
力との差圧が、ばね34により設定される一定値に維持さ
れるようポンプ吐出流量が制御される。

前述したように流量制御弁4,5は圧力補償付の弁であ
る。ロードセンシングレギュレータ27をこのような圧力
補償付流量制御弁と合わせて使用することにより、油圧
ポンプ１の吐出流量を必要最少限に抑え省エネを図りな
がら、圧力補償付流量制御弁の圧力補償制御に必要なそ
の前後の最少差圧を確保し、油圧アクチュエータに供給
される圧油の流量の圧力補償制御を確実に行い、油圧ア
クチュエータ2,3の安定した制御を行うことができる。

圧力補償付流量制御弁4,5としては従来公知の種々の構
造のものを使用することができるが、図示実施例におい
ては一例として、特開昭56−66567号公報に記載のスプ
ール弁を使用している。概略的に言えば、この弁は、ス
プール開度（スプールのストローク量）が増加するに従
って流出角が減少するようにスプールランドの角部に、
全体が所定の角度で傾斜する主ノッチと、所定のエッジ
角度を持つ、主ノッチより幅の狭い補助ノッチとを設
け、これにより負荷圧力が増加して弁前後の差圧が増加
し、流体力の増加によりスプール開度が減少しようとす
る時に、流出角を減少させて流体力の増加割合を減少さ
せ、弁オリフィス部の開口面積の減少を抑制し、弁前後
の差圧の1/2状に比例する流量の増加分と、オリフィス
部の開口面積の減少による流量の減少分とが相殺するよ
うになし、流量をほぼ一定に保持するものである。

このように構成されたロードセンシング油圧駆動回路は
符号40で示される本発明の制御装置によって制御され
る。

制御装置40は、供給管路６及びパイロット管路25にそれ
ぞれ管路41,42を介して接続され、油圧ポンプ１の吐出
圧力と油圧アクチュエータ2,3の最大負荷圧力とが導か
れ、その差圧に比例したレベルの差圧信号を出力する差
圧計43と、パイロット管路17a,17b及び18a,18bにそれぞ
れ接続された４つの電磁比例制御弁44a,44b及び45a,45b
と、前述した操作レバー19,20の操作信号及び差圧計43
の差圧信号が入力され、これらの信号に基づき第１及び
第２の油圧アクチュエータ2,3に対する流量指令値を演
算し、電磁比例制御弁44a,44b及び45a,45bに流量指令値
信号を出力する制御装置本体46とからなっている。

差圧計43は、一例として第２図に示すような構成を有し
ている。すなわち差圧計43は、管路41,42にそれぞれ接
続される圧油の供給ポート47,48及びタンクに接続され
る圧油の排出ポート49を有するボデー50と、ボデー50に
取り付けられたシリンダ51と、シリンダ51内に収容さ
れ、供給ポート47,48からの２つの圧力を受ける対向し
た、等しい面積の受圧部52a,52bを持つピストン52と、
非磁性体からなり、ピストン52の変位と力を伝えるシャ
フト53と、シリンダ51内に収容され、ピストン52の力を
受けその力に比例した変位をピストン52に与えるスプリ
ング54と、非磁性体からなり、シリンダ51に取り付けら
れたケース55と、磁性体からなり、シャフト53の先端に
取り付けられかつケース55内に収容され、ケース55内で
ピストン52と同じ変位をするコア56と、ケース55の外周
に固着され、コア56の変位を電気信号に変換する変位セ
ンサ57と、シリンダ51に取り付けられたカバー58内に収
容され、変位センサ57からの電気信号を増幅し、外部へ
出力するアンプ59と、ピストン52とボデー50との間に配
装されたスプリング60とからなっている。

このように構成された差圧計43において、供給ポート4
7,48を通じてポンプ吐出圧力Pp及び最大負荷圧力Pamが
ピストン52の受圧部52a,52bに作用する。このとき受圧
面積をＡとすると、Pp＞Pamなので、ピストン52にはＡ
×（Pp−Pam）の力が図の上方に作用する。この力によ
りピストン52は、予め圧縮された状態でそのピストンを
弾性支持するスプリング54,60に抗して変位し、コア56
も同様に変位する。スプリング54,60のばね定数をK₁,K₂
とすると、この変位をＳは、Ｓ＝Ａ×（Pp−Pam）／（K₁/K₂）となる。変位センサ57はこの変位を電気信号に変換し、
アンプ59で増幅し出力する。変位センサ57は、変位する
コア56の部分に油が存在するため非接触式がよく、例え
ば差動トランス方式または磁気抵抗素子方式にされてい
る。この理由によりシャフト53及びケース55は非磁性体
からなっている。またこれらの方式の変位センサは、い
ずれも変位Ｓに対する変位信号レベルＥの関係は直線性
がよく、一次比例関係にある。したがって比例定数をＫ
とすると、電気信号レベルＥは、Ｅ＝Ｋ・Ｓ＝｛Ｋ・A/（K₁＋K₂）｝（Pp−Pam）となる。ここでA,K₁,K₂は全て定数なので、電気信号レ
ベルＥはポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧（Pp−
Pam）に比例した値になる。このように２つの圧力の差
圧をピストン52の対向した受圧部で作用させるため、そ
れぞれの圧力を別々の圧力センサに導きそれぞれの電気
信号を得、その後それらの差を求めて差圧に相当する電
気信号を得る場合のような、圧力センサにおける圧力に
対する出力の非直線性及び圧力の増減に対するヒステリ
シスに基づく誤差が発生することがなく、差圧を高圧化
でも高精度に測定することができる。

なお図示実施例においては、差圧計43はPp＞Pamの時の
差圧を測定できればよいので、スプリング60はなくても
よく、この場合は構造が簡単になり、このときの出力電
気信号レベルＥとの差圧との関係は、Ｅ＝｛Ｋ・A/K₁｝（Pp−Pam）となる。

電磁比例制御弁44a,44b及び45a,45bは一例として第３図
に示すように構成することができる。この電磁比例制御
弁は電磁比例減圧弁で構成した例であり、比例ソレノイ
ド部62と減圧弁部63とを備えている。比例ソレノイド部
62は比例ソレノイドと鉄心（いずれも図示せず）からな
る既知の構造を有し、比例ソレノイドは端子64a,64bを
有している。

減圧弁部63は、補助ポンプ65に供給管路66を介して接続
される圧油の供給ポート67及びタンク10に戻り管路68を
介して接続される圧油の排出ポート69並びにパイロット
管路17a,17b及び18a,18bに接続される圧油の出力ポート
70を有するボデー71と、ボデー71内に配置された、相対
する端面72a,72bを有しかつ内部通路72cの形成されたス
プール72と、一端において比例ソレノイド部62の鉄心と
係合し他端においてスプール72の端面72aに当接する押
し棒73とからなっている。

端子64a,64bから比例ソレノイドへ電流が供給される
と、比例ソレノイド部62の鉄心にはこれに比例した力が
与えられ、この力は鉄心と係合下押し棒73を介してスプ
ール72の端面72aに伝えられる。これによりスプール72
は図示の位置から右方に移動し、内部通路72cと供給ポ
ート67とを連通させ、供給ポート67と出力ポート70とが
内部通路72cを介して連通する。この結果、出力ポート7
0内の油圧は上昇し、スプール72の端面72bに作用する力
も上昇する。この力の押し棒73の押圧力（比例ソレノイ
ド部62の鉄心に与えられた力）より大きくなると、スプ
ール72は左方に移動し、内部通路72cと排出ポート69と
は連通し、出力ポート70と排出ポート69とはこの内部通
路72cを介して連通する。これにより出力ポート70の油
圧は減少し、端面72bの受ける力も減少する。この力が
押し棒73の押圧力よりも小さくなると、スプール72は再
び図の右方へ移動する。

このように、減圧弁部63のスプール72は比例ソレノイド
部62の鉄心に与えられた力を受けて作動するので、結
局、出力ポート70に発生する油圧は比例ソレノイドへ供
給された電流のレベルに比例することになる。

再び第１図に戻ると、制御装置本体46は、操作レバー1
9,20及び差圧計43に電気的に接続され、操作レバーの操
作信号及び差圧計の差圧信号を入力し、それを切換、選
択して出力するマルチプレクサ80と、マルチプレクサ80
を通して出力された操作信号及び差圧信号をデジタル信
号に変換するA/D変換器81と、後述する処理手順を実行
するための制御プログラムを格納しているメモリ82と、
A/D変換器81からのデジタル信号をメモリ82に格納され
ている制御プログラムに従って処理する中央演算処理装
置すなわちCPU83と、電磁比例制御弁44a,44b及び45a,45
bに電気的に接続され、CPU83からの出力を増幅してこれ
ら電磁比例制御弁に出力する出力器すなわちドライバ84
とからなっている。

制御装置本体46においてなされる制御内容を概念的に表
現すれば、第４図に示すようである。すなわち、差圧信
号ΔPpが所定値ΔPp₀よりも大きい範囲では制御係数ΔK
pが１になり、所定値ΔPp₀以下では差圧信号ΔPpがの減
少するに従って制御係数ΔKpが１より小さくなるように
予め定められた差圧信号ΔPpと制御係数ΔKpとの関数関
係90に基づき、入力された差圧信号ΔPpから制御係数Δ
Kpを求め、各操作信号X_L1,X_L2から得られる各油圧アク
チュエータ2,3に対する流量信号Qi₁,Qi₂と制御係数ΔKp
とを参照符号91,92で示すように乗算し、このような手
順を経て流量指令値Q₁,Q₂を定めるように構成されてい
る。ここで差圧信号と制御係数との関数関係90における
差圧信号の所定値ΔPp₀とは、前述したロードセンシン
グレギュレータ27におけるばね34の設定圧力に対応する
値である。

そして、特に図示実施例では、好ましくは、各操作信号
X_L1,X_L2から得られる各油圧アクチュエータ2,3に対する
流量信号Qi₁,Qi₂と制御係数ΔKpとを乗算した後、参照
符号93,94で示すように、その演算結果Ｑ′i₁,Q′i₂が
示す流量変化量を対応する油圧アクチュエータ2,3の動
作に適する適性最大流量変化量に制限する最大流量変化
制限制御を行うようにように構成されている。

また図示実施例では、操作レバー19,20の操作量X_L1,X_L2
に対してそれぞれの油圧アクチュエータ2,3に最適の速
度を与えるメータリング特性95,96が予め定められてお
り、このメータリング特性95,96に基づき操作レバー19,
20の操作量X_L1,X_L2から各油圧アクチュエータ2,3に対す
る流量信号Qi₁,Qi₂を求めるように構成されている。

最大流量変化制限制御93,94を経て得られた流量指令値Q
₁,Q₂は、参照符号97,98で示すように、それぞれ正負に
よって振り分けられ、対応した流量比例制御弁44a,44b
及び45a,45bに出力される。

上述した差圧信号ΔPpと制御係数ΔKpとの関数関係90及
びメータリング特性95,96は、それぞれ関数テーブル及
びメータリング特性マップとしてメモリ82に記憶されて
いる。

次にこのように構成された制御装置40の動作を、第５図
及び第６図に示すフローチャートで表わされる処理手順
に従って説明する。

まず手順S₁において操作レバー19,20の操作信号X_L1,X_L2
及び差圧計43の差圧信号ΔPpを取り込み、手順S₂におい
て、前述したメータリング特性95,96が設定されている
メータリング特性マップより操作信号X_L1,X_L2から流量
信号Qi₁,Qi₂を読み出し、手順S₃において、やはり前述
した差圧信号ΔPpと制御係数ΔKpとの関数関係90が設定
されている関数テーブルより差圧信号ΔPpから制御係数
ΔKpを読み出し、手順S₄において、流量信号Qi₁,Qi₂と
制御係数ΔKpとを乗算し、流量指令値Ｑ′i₁,Q′i₂を得
る。

このとき第１及び第２の油圧アクチュエータ2,3の要求
消費流量の合計が油圧ポンプ１の最大吐出流量よりも小
さい運転状態にあり、前述したロードセンシングレギュ
レータ27が有効に機能することにより、油圧ポンプ１の
吐出圧力Ppが第１及び第２の油圧アクチュエータ2,3の
最大負荷圧力Pamよりもばね34の強さで定まる設定圧力
だけ高くなるようにポンプ吐出流量が制御されている場
合には、差圧信号ΔPpは所定値ΔPp₀付近の値を示し、
手順S₃において関数関係90より求められる制御係数ΔKp
の値は定数１となる。従って手順S₄においては、メータ
リング特性95,96より得られた流量信号Qi₁,Qi₂がそのま
ま流量指令値Ｑ′i₁,Q′i₂となり、操作レバー19,20の
操作信号X_L1,X_L2に応じた流量が指示される。

一方、第１及び第２の油圧アクチュエータ2,3の要求消
費流量の合計が油圧ポンプ１の最大吐出流量よりも大き
くなり、ロードセンシングレギュレータ27の動作によ
り、油圧ポンプ１の吐出圧力Ppが最大負荷圧力Pamより
も設定圧だけ高い圧力から低下した時には、差圧信号Δ
Ppは所定値ΔPp₀より小さい値となり、手順S₃において
関数関係90より求められる制御係数ΔKpは１より小さい
値となる。従って手順S₄においては、メータリング特性
95,96より得られた流量信号Qi₁,Qi₂を、それぞれ制御係
数ΔKpの値に応じて同じ割合で減少した値が流量指令値
Ｑ′i₁,Q′i₂として求められることになり、操作レバー
19,20の操作信号X_L1,X_L2が指示する流量よりも小さな流
量が指示される。

なお、このような運転状態が生じる場合としては、前述
したように、油圧ポンプ１にさらに馬力制御装置が設け
られている場合に、運転中にポンプ吐出圧力が上がり、
油圧ポンプ１を駆動するエンジンが失速しそうになった
時にロードセンシングレギュレータ27の制御に優先して
その馬力制御装置が機能し、油圧ポンプ１の吐出流量を
減少させる場合や、２つの油圧アクチュエータ2,3を同
時に駆動したときに、操作手段により指令された要求消
費流量の合計が油圧ポンプ１の最大容量（最大吐出流
量）を越えた場合などがある。

次いで手順S₅において最大流量変化制限制御を行って流
量指令値Q₁,Q₂を求め、手順S₆においてその流量指令値Q
₁,Q₂を前述した電磁比例制御弁44a,44b及び45a,45bに出
力し、流量指令を行う。

手順S₅においてなされる最大流量変化制限制御は、一例
として第６図のフローチャートに示すように行うことが
でき、なお、このフローチャートにおいては第１及び第
２の油圧アクチュエータ2,3に対する対して同じ内容の
制御がなされるので、説明の便宜上、２つの流量指令値
Ｑ′i₁,Q′i₂をまとめてＱ′ｉで表わし、２つの流量指
令値Q₁,Q₂をまとめてＱで表わされている。

まず手順S_5-1において、前回の演算結果の流量指令値
Ｑ′ｉと前回の電磁比例制御弁への流量指令Q_-1との差
Ｚを求め、手順S_5-2において、１サンプリング時間ΔＴ
当たりの流量変化ΔＱの適正最大変化量Ｃを、対応する
油圧アクチュエータについて選択する。ここで流量変化
量ΔＱとは油圧アクチュエータの加速度に対応するもの
であり、適正最大流量変化量Ｃとしては、油圧アクチュ
エータにショックを生じないよう油圧アクチュエータご
とに異なる値が設定されている。すなわち大きな負荷を
駆動する油圧アクチュエータには小さな値が、小さな負
荷を駆動する油圧アクチュエータには大きな値が設定さ
れている。

次いで手順S_5-3において、手順_5-1で求めた指令値の差
Ｚの絶対値が手順S_5-2で求めた流量変化量ΔＱよりも小
さいかどうかが判断され、小さいと判断された場合には
手順S_5-4に移り、今回の演算結果の流量指令値Ｑ′ｉが
そのまま流量指令値Ｑとして出力される。差Ｚが流量変
化量ΔＱより大きいと判断された場合には、手順S_5-5に
移り、ここで指令値の差Ｚの正負が判断され、Ｚの正の
場合には手順S_5-6に移り、負の場合は手順S_5-7に移る。
手順S_5-6においては、前回の電磁比例制御弁への流量指
令値Q_-1に手順S_5-2で得られた流量変化量ΔＱを加算し
て、それを流量指令値Ｑとし、手順S_5-7においては、前
回の電磁比例制御弁への流量指令値Q_-1に手順S_5-2で得
られた流量変化量ΔＱを減算して、それを流量指令値Ｑ
とする。これにより流量変化量は対応する油圧アクチュ
エータの動作に適する適正最大流量変化量に制限され
る。

従って図示実施例の制御装置によれば、第１及び第２の
油圧アクチュエータ2,3の要求消費流量の合計が油圧ポ
ンプ１の最大吐出流量よりも小さい運転状態にある時に
は、前述したように制御係数ΔKpは１の値となり、メー
タリング特性95,96より得られた流量信号Qi₁,Qi₂がその
まま流量指令値Ｑ′i₁,Q′i₂となり、流量制御弁4,5は
その流量信号Qi₁,Qi₂が示す流量が得られるように制御
され、油圧アクチュエータ2,3は操作レバー19,20の操作
信号X_L1,X_L2に応じ速度に制御される。またこのとき、
操作レバー19,20の投入時、戻し時などのように、油圧
アクチュエータ2,3の動作速度を変化させる操作をした
場合には、最大流量変化制限制御により、流量変化量が
対応する油圧アクチュエータの動作に適する適正最大流
量変化量に制限されるので、油圧アクチュエータにショ
ックが発生することがなく、適正な最大加速度または減
速度で動作の制御が行われる。

また第１及び第２のアクチュエータ2,3の要求消費流量
の合計が油圧ポンプ１の最大吐出流量よりも大きくな
り、ロードセンシングレギュレータ27の動作により油圧
ポンプ１の吐出圧力Ppが最大負荷圧力Pamよりも設定圧
力だけ高い圧力から低下した時には、制御係数ΔKpは１
より小さい値となり、流量指令値Ｑ′i₁,Q′i₂はメータ
リング特性95,96より得られた流量信号Qi₁,Qi₂よりも、
制御係数ΔKpの値に応じて同じ割合で減少した小さな値
となる。従って流量制御弁4,5は、それぞれその流量指
令値Ｑ′i₁,Q′i₂が示す小さな開度が得られるように制
御され、油圧アクチュエータ2,3への供給流量が同じ割
合で減少する。すなわち操作レバー19,20の操作量の比
率に応じて油圧ポンプ１の吐出流量を配分しながら、各
油圧アクチュエータ2,3への供給流量を同じ割合で減少
させる。これは一般的に、油圧ポンプの吐出流量のノン
サチュレーション制御と呼ばれている。これにより油圧
ポンプの吐出圧力を最大負荷圧力よりも設定圧力だけ高
く維持できなくなったときに、低圧側の油圧アクチュエ
ータにポンプ吐出流量の大部分が流れ、高圧側の油圧ア
クチュエータに圧油が供給されなくなるという事態を回
避することができ、作業要素の複合操作性が大巾に向上
する。

そして、このようなノンサチュレーション制御におい
て、油圧ポンプ１の吐出圧力の減少幅が大きく急であ
り、制御係数ΔKpが短時間１以下の小さな値に変化した
ときには、流量指令値Ｑ′i₁,Q′i₂の流量変化量が大き
くなる。従ってその流量指令値Ｑ′i₁,Q′i₂でそのまま
流量制御弁を制御した場合には油圧アクチュエータ2,3
の速度の変化が大きくなり、油圧アクチュエータにショ
ックが発生し危険である。このような場合図示実施例に
おいては、前述した最大流量変化制限制御により、流量
変化量ΔＱが対応する油圧アクチュエータの動作に適す
る適正最大流量変化量Ｃに制限されるようになってお
り、これにより油圧アクチュエータを適正な最大加速度
または減速度で制御し、油圧アクチュエータにショック
が発生することを回避している。これにより一層円滑な
ノンサチュレーション制御を行うことができる。

なお、前述したように、適正最大流量変化量Ｃは、油圧
アクチュエータごとに最適の値が設定されているもので
ある。

以上、本発明の実施例を図面を参照して説明したが、本
発明はこれら実施例に限られず、本発明の精神の範囲内
で種々の修正、変更ができるものである。例えば以上の
実施例において、最大流量変化制限制御を合わせて行う
ようにしたが、これはあれば好ましいと言うものであ
り、これがなくても本発明の制御手段における基本的な
制御、すなわち操作レバー19,20の操作量の比率に応じ
て油圧ポンプ１の吐出流量を配分しながら、各油圧アク
チュエータ2,3への供給流量を同じ割合で減少させるこ
とは行うことができる。

最大流量変化制限制御自体についても、上述した実施例
では、流量変化量を制御するのにサンプリング時間ΔＴ
を取り、ΔＴを一定にしておいてΔＱを変えて行った
が、逆にΔＱを一定単位変化量としておき、ΔＴを変え
ることによっても行うことができる。

また油圧ポンプ１は可変容量型として説明したが、これ
のみに限られず、固定容量型の油圧ポンプであってもよ
い。この場合ロードセンシングレギュレータは、通常油
圧ポンプの吐出側に設けられるリリーフ弁を修正し、そ
のばね側に、ポンプ吐出圧力に対向して複数の油圧アク
チュエータの最大吐出圧力を導くようにすればよく、こ
れにより油圧ポンプの吐出圧力を複数の油圧アクチュエ
ータの最大負荷圧力よりもそのばねに対応する所定値だ
け高く保持することができる。

また以上の実施例は、油圧ポンプ１により２つの油圧ア
クチュエータ2,3を駆動する場合について説明したが、
これのみに限られず、本発明は３個以上の油圧アクチュ
エータを持つ油圧駆動回路にも適用できるものである。

また前述したように、圧力補償付負荷補償弁装置4,5も
特開昭56−66567号公報に記載のスプール弁に限らず種
々のものを使用することができる。例えば一般的によく
知られている、半月状の溝で絞り開度を変える流量調整
絞り弁と、その前後の差圧を導きスプールを変位させ可
変オリフィスを制御する圧力補償弁とからなる、古典的
な圧力補償付流量制御弁であってもよい。

（発明の効果）以上明らかなように、本発明のロードセンシング油圧駆
動回路の制御装置においては、油圧ポンプの吐出圧力と
第１及び第２の油圧アクチュエータの最大負荷圧力との
差圧を示す差圧信号が所定値よりも大きい範囲では制御
係数が１になり、所定値以下では差圧信号の減少にした
がって制御係数が１より小さくなるように予め定められ
ている差圧信号と制御係数との関数関係に基づき、入力
された差圧信号から制御係数を求め、各操作信号から得
られる各油圧アクチュエータに対する流量信号と制御係
数とを乗算し、流量指令値を定めるように構成したの
で、油圧アクチュエータの要求消費流量が油圧ポンプの
最大吐出流量よりも大きくなり、油圧ポンプの吐出圧力
と最大負荷圧力との差圧が小さくなると、制御手段に入
力される差圧信号が所定値以下となり、制御手段におい
て所定の関数関係から制御係数として１より小さな値が
求められ、各油圧アクチュエータに対する流量指令値が
同じ割合で小さくされ、この流量指令値により各流量制
御弁の開度を制御するので、操作手段の操作量の比率に
応じて油圧ポンプの吐出流量を配分しながら、各油圧ア
クチュエータへの供給流量を一律に減少させ、これによ
り油圧アクチュエータの要求消費流量が油圧ポンプの最
大吐出流量よりも大きくなった時にも、負荷圧力の大小
に係わらず各油圧アクチュエータに圧油を供給すること
ができ、複合操作性を大いに向上させることができるも
のである。また、差圧信号を電気信号として入力し、予
め設定された関数関係に基づき流量配分制御を行うとと
もに、その流量配分制御を圧力補償付流量制御弁の制御
で行うことにより、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との
差圧を常に所定値に近づけるよう制御することができ、
これによりロードセンシングレギュレータによるポンプ
制御を安定した行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるロードセンシング油圧
駆動回路の制御装置を、ロードセンシング油圧駆動回路
と共に示す概略図であり、第２図は、第１図に示す制御
装置の差圧計の断面図であり、第３図は、同制御装置の
電磁比例制御弁の断面図であり、第４図は、同制御装置
でなされる制御内容を概略的に示す概念図であり、第５
図は、同制御装置でなされる処理手段を示すフローチャ
ートであり、第６図は、第５図に示す最大流量変化制限
制御の処理手順を示すフローチャートである。図中、符号１……油圧ポンプ、2,3……油圧アクチュエ
ータ、4,5……圧力補償付流量制御弁、19,20……操作レ
バー（操作手段）、27……ロードセンシングレギュレー
タ、40……制御装置、43……差圧計（差圧検出手段）、
44a,44b,45a,45b……電磁比例制御弁、46……制御装置
本体（制御手段）、90……差圧信号と制御係数との関数
関係、Pp……吐出圧力、Pam……最大負荷圧力、ΔPp…
…差圧、X_L1,X_L2……操作信号、Qi₁,Qi₂……流量信号、
Q₁,Q₂……流量指令値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの油圧ポンプと、この油圧
ポンプから吐出される圧油によって駆動される複数の油
圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと各油圧アクチュ
エータの間に接続され、操作手段の操作信号に応じて油
圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する圧
力補償付流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力が複
数の油圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも所定値だ
け高くなるようポンプ吐出流量を制御するロードセンシ
ングレギュレータとを備えたロードセンシング油圧駆動
回路の制御装置において、前記油圧ポンプの吐出圧力と複数の油圧アクチュエータ
の最大負荷圧力との差圧を検出し、それに対応した差圧
信号を出力する差圧検出手段と、前記操作手段の操作信号と前記差圧検出手段の差圧信号
とを入力して前記各油圧アクチュエータの流量指令値を
求め、この流量指令値に基づいて前記圧力補償付流量制
御弁を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記差圧信号が所定値よりも大きい範
囲では制御係数が１になり、前記差圧信号が所定値以下
になると差圧信号の減少にしたがって制御係数が１より
小さくなる差圧信号と制御係数との関数関係が予め設定
されており、この関数係数に基づき、入力された差圧信
号から制御係数を求め、各操作信号から得られる各油圧
アクチュエータに対する流量信号と前記制御係数とを乗
算し、上記流量指令値を定める第１の演算手段を有する
ことを特徴とするロードセンシング油圧駆動回路の制御
装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記アクチュエータごと
に前記流量指令値の適性最大変化量が予め設定されてお
り、前記第１の演算手段で流量信号と制御係数とを乗算
した後、その演算結果の流量指令値の変化量が前記適性
最大変化量よりも大きいときは前記流量指令値の変化量
を適性最大変化量に制限するように前記流量指令値を補
正する第２の演算手段を更に有することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のロードセンシング油圧駆動回
路の制御装置。