JPH08246509A - ブーム作業機械の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少なくともブームの作動始めのずり落ちを防
止し、かつ、ポンプ吐出圧の設定パタ―ンを種々選択・
変更できるようにする。 【構成】 ブームシリンダ回路Ａの負荷圧を圧力センサ
２２によって検出する一方、他のアクチュエータ回路
Ｂ，Ｃ，Ｄの負荷圧の最高値を高圧選択弁１４，１４で
選択して圧力センサ２４で電気信号に変換し、これら検
出信号をコントローラ２３に送り込み、このコントロー
ラ２３から電磁比例式のポンプ圧制御弁２７に設定圧指
令信号を出力するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルやクレーン
等のブームを備えた作業機械の油圧制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルを例にとって従来技術を説
明する。

【０００３】油圧ショベルは、油圧アクチュエータとし
て、ブームを起伏させるブームシリンダ、アームを作動
させるアームシリンダと、バケットを駆動するバケット
シリンダと、上部旋回体を旋回させる旋回モータとを具
備し、これらを一つの油圧ポンプで駆動する１ポンプ方
式をとっている。

【０００４】この１ポンプ方式をとる従来の油圧制御装
置を図３に示している。

【０００５】同図において、Ａはブームシリンダ１を駆
動するブームシリンダ回路、Ｂはアームシリンダ２を駆
動するアームシリンダ回路、Ｃは旋回モータ３を駆動す
る旋回モータ回路、Ｄはバケットシリンダ４を駆動する
バケットシリンダ回路で、これら各回路（アクチュエー
タ回路という）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが一つの油圧ポンプ５に
パラレルに接続されている。

【０００６】各アクチュエータ回路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに
は、油圧パイロット式のコントロールバルブ６，７，
８，９が設けられ、図示しないリモコン弁の操作により
これら各コントロールバルブ６〜９が切換わり作動して
各アクチュエータの作動が制御される。

【０００７】図中、１０はポンプ吐出圧に応じてポンプ
吐出流量を制御するためのレギュレータである。

【０００８】このような１ポンプ方式の油圧制御装置に
おいては、ポンプ吐出側にポンプ吐出圧を制御する油圧
パイロット式のポンプ圧制御弁（圧力制御弁）１１を設
け、複数のアクチュエータが同時に操作される複合操作
時に、ポンプ吐出圧を、各アクチュエータ１〜４の要求
する圧力（負荷圧）の最高値以上の値に補償するポンプ
圧補償制御を行うようにしている。

【０００９】なお、このような油圧制御装置において
は、負荷圧の変動に関係なく各アクチュエータ１〜４に
それぞれのコントロールバルブ６〜９の操作量に応じた
流量を供給するために、コントロールバルブ６〜９の入
口側と出口側の差圧を一定に保つ圧力補償弁１２…が設
けられる。

【００１０】ここで、従来の制御装置では、上記ポンプ
圧補償制御を行う手段として、図示のように各アクチュ
エータ回路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの負荷圧をコントロールバル
ブ６〜９の負荷圧ポートから負荷圧検出管路１３…に取
出し、この負荷圧のうち高圧側を複数の高圧選択弁（シ
ャトル弁）１４…によって選択し、選択された最高の負
荷圧Ｐｍをポンプ圧制御弁１２のバネ側に供給し、ポン
プ吐出圧Ｐ０を、 Ｐ０＝Ｆ（バネ力）＋Ｐｍ に設定するようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成に
よると、次のような欠点があった。

【００１２】（ｉ）各アクチュエータ回路Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの負荷圧を負荷圧検出管路１３…に取り込み、高圧選
択弁１４…によって高圧値を選択する構成であるため、
この負荷圧検出管路１３…の総管路容量が大きくなる。

【００１３】従って、同管路１３…内の油の圧縮ボリュ
ームが大きく、かつ、油のリークも多くなるため、アク
チュエータ保持後の作動始めに、負荷側の油が同管路１
３…内に流入してアクチュエータが瞬間的にずり落ちる
現象が生じ、機械全体にショックを与える。

【００１４】とくに、ブームシリンダ１の場合、他のア
クチュエータと比較して格段に保持圧が高いため、この
ずり落ちが生じ易く、大きな問題となっていた。

【００１５】（ii） 常に最高負荷圧Ｐｍのみに基づい
てポンプ吐出圧Ｐ０を設定するため、 たとえばブーム起立・旋回の複合操作時に、ブーム
操作優先の見地からブームシリンダ１の負荷圧に基づい
てポンプ吐出圧を設定したいにもかかわらず、旋回モー
タ３の負荷圧の方が高いためにこの旋回モータ圧によっ
てポンプ吐出圧が決定されてしまい、 馬力一定制御を行う回路の場合、ポンプ吐出圧が高
くなると吐出流量が低下するため、高圧が不必要でしか
も大流量が要求される作業時に流量不足が生じ（とくに
ブームシリンダに起こり易い）、作業効率が悪くなる
等、ポンプ圧制御が一元的になり、制御の融通性が悪い
ものとなっていた。

【００１６】そこで本発明は、少なくともブームの作動
始めのずり落ちを防止できるとともに、ポンプ吐出圧の
設定パタ―ンを種々選択・変更することができるブーム
作業機械の油圧制御装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、次の
構成を具備するものである。

【００１８】（Ａ）ブームシリンダの作動を制御するブ
ームシリンダ回路と、旋回モータの作動を制御する旋回
モータ回路を含む複数のアクチュエータ回路が一つの油
圧ポンプにパラレルに接続されていること。

【００１９】（Ｂ）この各アクチュエータ回路の負荷圧
を検出する負荷圧検出手段を具備し、このうち、少なく
とも上記ブームシリンダ回路の負荷圧検出手段として、
圧力を電気信号に変換する圧力センサが用いられている
こと。

【００２０】（Ｃ）上記油圧ポンプの吐出圧を制御する
電磁比例式のポンプ圧制御弁が設けられていること。

【００２１】（Ｄ）上記負荷圧検出手段からの検出信号
に基づいて上記ポンプ圧制御弁に対する設定圧指令信号
を出力するコントローラを具備すること。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、ブームシリンダがブーム起立側に操作されたことを
検出するブーム起立検出手段と、旋回モータが旋回操作
されたことを検出する旋回検出手段とが設けられ、コン
トローラが、これら両検出手段の検出信号に基づきブー
ム起立・旋回の複合操作時にブームシリンダ回路の負荷
圧を基準としてポンプ圧制御弁に対する設定圧指令信号
を出力するように構成されたものである。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１の構成におい
て、ブームシリンダがブーム倒伏側に操作されたことを
検出するブーム倒伏検出手段と、旋回モータが操作され
たことを検出する旋回検出手段とが設けられ、コントロ
ーラが、これら両検出手段の検出信号に基づきブーム倒
伏・旋回の複合操作時にブームシリンダ回路および旋回
モータ回路の負荷圧の平均値を基準としてポンプ圧制御
弁に対する設定圧指令信号を出力するように構成された
ものである。

【００２４】

【作用】上記構成によると、少なくともブームシリンダ
回路の負荷圧を、従来のような高圧選択弁ではなく圧力
センサによって検出するため、ブームシリンダ回路につ
いては、負荷圧検出管路が独立し、かつその管路容積が
小さくなる。

【００２５】従って、同管路内の油の圧縮ボリュームが
小さく、リークも少なくなるため、保持後、作動始めの
ブームの瞬間的なずり落ちを防止することができる。

【００２６】また、負荷圧検出手段からの検出信号をコ
ントローラに送り込み、このコントローラから電磁比例
式のポンプ圧制御弁に設定圧指令信号を出力するため、
複合操作時のアクチュエータの組合せ等に応じてコント
ローラでの処理内容を異ならせることにより、ポンプ吐
出圧の設定パタ―ンを種々選択・変更することができ
る。

【００２７】この場合、請求項２の構成によると、ブー
ム起立・旋回の複合操作時に、ブームシリンダの負荷圧
を基準にしてポンプ吐出圧を設定するため、ブームシリ
ンダの必要流量を確保したブーム優先での複合操作を行
うことができる。

【００２８】一方、請求項３の構成によると、たとえば
バケットを地面に押しつけながら旋回する均し作業のよ
うなブーム倒伏・旋回の複合操作時に、ブームシリンダ
の負荷圧と旋回モータの負荷圧の平均値を基準にしてポ
ンプ吐出圧を設定するため、ブーム倒伏および旋回の両
動作ともバランス良く行わせることができる。

【００２９】

【実施例】本発明の実施例を図１，２によって説明す
る。

【００３０】図１に示す油圧制御装置において、図３に
示す従来の制御装置と同一部分には同一符号を付して示
し、その重複説明を省略する。

【００３１】ブームシリンダ回路Ａにおけるコントロー
ルバルブ６の負荷圧ポートに負荷圧検出管路２１が接続
され、同管路２１に取り込まれたブームシリンダ負荷圧
ＰＢが圧力センサ（以下、負荷圧センサという）２２に
より電気信号に変換されてコントローラ２３に送られる
ようになっている。

【００３２】一方、アームシリンダ回路Ｂ、旋回モータ
回路Ｃ、バケットシリンダ回路Ｄの負荷圧はそれぞれ負
荷圧検出回路１３…に取り込まれて高圧選択弁（シャト
ル弁）１４，１４により高圧値が選択され、選択された
負荷圧の最高値（以下、最高負荷圧という）Ｐ１が圧力
センサ２４により電気信号に変換されてコントローラ２
３に送られる。

【００３３】また、ブームシリンダ回路Ａにおけるコン
トロールバルブ６のブーム起立側パイロット圧Ｐｂ１、
および旋回モータ回路Ｃの負荷圧ＰＳがそれぞれ圧力セ
ンサ２５，２６によって検出され、電気信号に変換され
てコントローラ２３に送られるようになっている。

【００３４】さらに、ポンプ吐出側に電磁比例式のポン
プ圧制御弁（圧力制御弁）２７が設けられ、このポンプ
圧制御弁２７によってポンプ５の吐出圧が設定される。

【００３５】コントローラ２３は、各センサ２２，２
４，２５，２６からの検出信号ＰＢ，Ｐ１，Ｐｂ１，Ｐ
Ｓに基づいて設定圧Ｐｕを演算し、ポンプ圧制御弁２７
にこの設定圧Ｐｕの指令信号（電流）を出力する。

【００３６】このコントローラ２３は、ブーム・旋回の
複合操作時には、ブームシリンダ負荷圧ＰＢ、またはこ
のシリンダ負荷圧ＰＢと旋回負荷圧ＰＳの平均値を基準
として設定圧Ｐｕを演算・出力し、それ以外には最高負
荷圧Ｐ１に基づいて設定圧Ｐｕを演算・出力する。

【００３７】この作用を図２によって説明すると、制御
開始とともに各センサ２２，２４，２５，２６によって
検出された圧力ＰＢ，Ｐ１，ＰＳ，Ｐｂ１，が読み込ま
れ（ステップ１）、ステップ２でＰｂ１＞０か否か、す
なわちブームシリンダ用コントロールバルブ６がブーム
起立側に操作されたか否か、またステップ３でＰＳ＞０
か否か、すなわち旋回モータ３が作動しているか否かが
それぞれ判断される。

【００３８】この両ステップ２，３でＹＥＳの場合、つ
まりブーム起立・旋回の複合操作時には、ステップ４で Ｐｕ＝ＰＢ＋α により、設定圧Ｐｕが、ブームシリンダ負荷圧ＰＢを基
準にして同負荷圧ＰＢよりαだけ高い値に決定され、ポ
ンプ圧制御弁２７に出力される。

【００３９】一方、ステップ３でＮＯの場合、つまり旋
回操作が行われていない場合には、ステップ５でブーム
シリンダ負荷圧ＰＢが最高負荷圧Ｐ１よりも高いか否か
が判断され、ＹＥＳ（ＰＢ＞Ｐ１）の場合はステップ６
で、ＮＯ（ＰＢ＜Ｐ１）の場合はステップ７で、それぞ
れ設定圧ＰｕがＰＢまたはＰ１以上の値（ＰＢ＋α、ま
たはＰ１＋α）として求められる。

【００４０】また、ステップ２でＮＯの場合、つまりブ
ーム起立操作が行われていない場合は、ステップ８でＰ
Ｂ＞０か（ブームシリンダ１が作動しているか否か＝ブ
ーム倒伏操作か否か）が判断され、ＮＯの場合には、ブ
ーム操作が行われていないため、ステップ７で設定圧Ｐ
ｕが、 Ｐｕ＝Ｐ１＋α によって求められる。

【００４１】一方、ステップ８でＹＥＳ、つまりブーム
倒伏操作がされていると判断された場合は、さらにステ
ップ９でＰＳ＞０か否か（旋回操作されているか否か）
が判断される。

【００４２】ここでＹＥＳ、つまりブーム倒伏・旋回の
複合操作であると判別されると、ステップ１０で設定圧
Ｐｕが、 Ｐｕ＝（ＰＳ＋ＰＢ）／２＋α により、旋回負荷圧ＰＳとブームシリンダ負荷圧ＰＢの
平均値を基準とした値として求められる。

【００４３】なお、ステップ９でＮＯ（非旋回）の場合
は、ステップ５に移行する。

【００４４】このように、ブームシリンダ回路Ａの負荷
圧ＰＢを負荷圧センサ２２によって検出するため、この
ブームシリンダ回路Ａの負荷圧検出管路２１が他の負荷
圧検出管路１３…から独立し、その管路容積が小さくな
る。

【００４５】従って、負荷圧検出管路２１内の油の圧縮
ボリュームが小さく、かつ油のリークも少なくなるた
め、ブームの保持後、作動し始めにブームシリンダ側の
油が負荷検出管路２１内に流入すること、すなわちブー
ムの瞬間的なずり落ちが防止される。

【００４６】また、ブーム起立・旋回の複合操作時に、
大流量を必要とするブームシリンダ負荷圧を基準にして
ポンプ吐出圧Ｐｕを設定するため、旋回圧に基づいてポ
ンプ圧を設定する場合のように、旋回始動時の高い旋回
圧に基づいてポンプ吐出流量が少なくなり、ブームシリ
ンダの流量が不足するという不都合がなくなる。

【００４７】すなわち、油圧ショベルにおいてこの複合
操作時に良好とされるブーム優先での操作を行うことが
できる。

【００４８】一方、ブーム倒伏・旋回の複合操作時に
は、シリンダ負荷圧ＰＢと旋回負荷圧ＰＳの平均値を基
準としてポンプ吐出圧Ｐｕを設定するため、負荷圧が低
いブーム倒伏動作と、負荷圧は高くなるが基本的に流量
制御（スピード制御）を行いたい旋回動作をバランス良
く行わせることができる。

【００４９】他の実施例 （１）上記実施例では、他のアクチュエータと比較して
保持圧が格段に高く、作動始めのずり落ちが起こり易い
ブームシリンダ１についてのみ圧力センサ２２によって
負荷圧を検出する構成をとったが、他のアクチュエータ
についても必要に応じて圧力センサによって負荷圧を検
出するようにしてもよい。

【００５０】また、本発明は、上記実施例で例示した油
圧ショベルに限らず、クレーン等、ブームを備えた作業
機械に広く適用することができ、この適用される作業機
械に応じて圧力センサによる負荷圧の検出対象をブーム
シリンダを含めて選択すればよい。

【００５１】（２）上記実施例では、ポンプ吐出圧を、
ブーム・旋回の複合操作時にはブームシリンダ負荷圧等
を基準として設定し、それ以外は最高負荷圧に基づいて
設定する場合を例示したが、このポンプ吐出圧の設定パ
タ―ンは、作業の種類や作業機械の種類等に応じて種々
選択することができる。

【００５２】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、少な
くともブームシリンダ回路の負荷圧を、従来のような高
圧選択弁ではなく圧力センサによって検出する構成とし
たから、ブームシリンダ回路については負荷圧検出管路
が独立し、かつ管路容積が小さくなる。

【００５３】従って、この負荷検出管路内の油の圧縮ボ
リュームが小さく、リークも少なくなるため、保持後、
作動始めにブームシリンダ側の油が同管路内に流入する
現象、すなわちブームの瞬間的なずり落ちを防止するこ
とができる。

【００５４】また、上記圧力センサを含む負荷圧検出手
段からの検出信号をコントローラに送り込み、このコン
トローラから電磁比例式のポンプ圧制御弁に設定圧指令
信号を出力するため、複合操作時のアクチュエータの組
合せ等に応じてコントローラでの処理内容を異ならせる
ことにより、ポンプ吐出圧の設定パタ―ンを種々選択・
変更することができる。

【００５５】この場合、請求項２の発明によると、ブー
ム起立・旋回の複合操作時に、ブームシリンダの負荷圧
を基準にしてポンプ吐出圧を設定するため、ブームシリ
ンダの必要流量を確保したブーム優先での複合操作を行
うことができる。

【００５６】一方、請求項３の発明によると、たとえば
バケットを地面に押しつけながら旋回する地均し作業の
ようなブーム倒伏・旋回の複合操作時に、ブームシリン
ダの負荷圧と旋回モータの負荷圧の平均値を基準にして
ポンプ吐出圧を設定するため、ブーム倒伏および旋回の
両動作ともバランス良く行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる油圧制御装置の構成を
示す図である。

【図２】同装置の作用を説明するためのフローチャート
である。

【図３】従来の油圧制御装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

Ａ ブームシリンダ回路 Ｂ アームシリンダ回路 Ｃ 旋回モータ回路 Ｄ バケットシリンダ回路 １ ブームシリンダ ２ アームシリンダ ３ 旋回モータ ４ バケットシリンダ ５ 油圧ポンプ ６，７，８，９ コントロールバルブ １１… 圧力補償弁 ２７ ポンプ圧制御弁 ２２ ブームシリンダ負荷圧を検出する圧力センサ ２３ コントローラ ２５ ブーム起立検出用の圧力センサ ２６ 旋回モータ負荷圧を検出する圧力センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の構成を具備することを特徴とするブ
   ーム作業機械の油圧制御装置。 （Ａ）ブームシリンダの作動を制御するブームシリンダ
   回路と、旋回モータの作動を制御する旋回モータ回路と
   を含む複数のアクチュエータ回路が一つの油圧ポンプに
   パラレルに接続されていること。 （Ｂ）この各アクチュエータ回路の負荷圧を検出する負
   荷圧検出手段を具備し、このうち、少なくとも上記ブー
   ムシリンダ回路の負荷圧検出手段として、圧力を電気信
   号に変換する圧力センサが用いられていること。 （Ｃ）上記油圧ポンプの吐出圧を制御する電磁比例式の
   ポンプ圧制御弁が設けられていること。 （Ｄ）上記負荷圧検出手段からの検出信号に基づいて上
   記ポンプ圧制御弁に対する設定圧指令信号を出力するコ
   ントローラを具備すること。
2. 【請求項２】 請求項１記載のブーム作業機械の油圧制
   御装置において、ブームシリンダがブーム起立側に操作
   されたことを検出するブーム起立検出手段と、旋回モー
   タが操作されたことを検出する旋回検出手段とが設けら
   れ、コントローラが、これら両検出手段の検出信号に基
   づきブーム起立・旋回の複合操作時にブームシリンダ回
   路の負荷圧を基準としてポンプ圧制御弁に対する設定圧
   指令信号を出力するように構成されたことを特徴とする
   ブーム作業機械の油圧制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のブーム作業機械の油圧制
   御装置において、ブームシリンダがブーム倒伏側に操作
   されたことを検出するブーム倒伏検出手段と、旋回モー
   タが操作されたことを検出する旋回検出手段とが設けら
   れ、コントローラが、これら両検出手段の検出信号に基
   づきブーム倒伏・旋回の複合操作時にブームシリンダ回
   路および旋回モータ回路の負荷圧の平均値を基準として
   ポンプ圧制御弁に対する設定圧指令信号を出力するよう
   に構成されたことを特徴とするブーム作業機械の油圧制
   御装置。