JP2000170212A - 作業機械の油圧制御装置 - Google Patents

作業機械の油圧制御装置

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JP2000170212A
JP2000170212A JP11180654A JP18065499A JP2000170212A JP 2000170212 A JP2000170212 A JP 2000170212A JP 11180654 A JP11180654 A JP 11180654A JP 18065499 A JP18065499 A JP 18065499A JP 2000170212 A JP2000170212 A JP 2000170212A
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JP
Japan
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bleed
amount
oil passage
control device
turning
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JP11180654A
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English (en)
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Fumikazu Higuchi
史一 樋口
Hiroshi Taji
浩 田路
Kazuharu Tajima
一治 但馬
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Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Yutani Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋回操作時にフルレバー操作を行っても急旋
回によるショックが発生せず、旋回操作時にエンジン回
転数を低下させても旋回に必要な流量を旋回モータに供
給して安定した旋回動作を行うことができる油圧作業機
械の油圧制御装置を提供する。 【解決手段】 油圧ポンプ20から吐出される圧油の流量
及び方向をコントロールバルブ27で制御し旋回モータ4
に供給する作業機械の油圧制御装置において、旋回モー
タ4に供給する圧油の一部をブリードオフするためのブ
リードオフ油路33と、そのブリードオフ油路33に設けら
れブリードオフ量を調整するカット弁36と、そのカット
弁36を電磁比例弁37を介して制御するコントローラ42
と、旋回用リモコン弁39の操作量を検出する圧力センサ
40,41とを有し、コントローラ42は圧力センサ40,41によ
って検出された操作量に応じてブリードオフ量を設定
し、設定されたブリードオフ量に基づいてカット弁36の
開口面積を制御し、急旋回操作時のショックを抑制する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
作業機械に備えられているアクチュエータを制御する油
圧制御装置に関し、特に旋回動作の制御に好適である作
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】従来、作業機械としての油圧ショベルに
ついて、旋回モータ、走行モータ、ブームシリンダ、ア
ームシリンダ、バケットシリンダ等のアタッチメントを
操作する際に、操作レバーを一気にフルレバーまで操作
したり、また、レバー操作量を一定に保持したり、或い
はまた、一定の操作量でアクチュエータを動作させつつ
操作量を若干変化させることがある。
【０００３】このとき、レバー操作に対するアクチュエ
ータの応答が敏感すぎると、操作時にショックを伴なっ
てアクチュエータが動作したり、また、レバー操作量を
一定に保持することが困難であったり、或いはまた、レ
バー操作を若干量変化させたときにアクチュエータが過
敏に反応してハンチングを起こすという不都合がある。
このように過敏に動作するアクチュエータは未熟なオペ
レータにとって扱いづらい。そこで、フルレバー操作し
た際に通常は全閉となるように設計されているコントロ
ールバルブのブリードオフ通路を、フルレバー操作時で
も若干開けた状態にすることによって操作性を改善する
試みがなされている。
【０００４】例えば、特開平9−165791号公報には、図
１０に示すように、フルレバー操作時において油圧ポン
プからタンクに所定の流量を排出させる構成が示されて
いる。同図において６０はエンジン、６１及び６２はそ
のエンジン６０によって駆動する第１油圧ポンプ及び第
２油圧ポンプ、６３は排土板用シリンダ、６４は旋回モ
ータ、６５はアームシリンダ、６６は左走行モータ、６
７はバケットシリンダ、６８はスイングシリンダ、６９
はブームシリンダ、７０は右走行モータである。第１油
圧ポンプ６１に連絡されるセンターバイパスライン７１
には各方向制御弁が配列されており、旋回用方向制御弁
７２の下流側にアーム用方向方向制御弁７３がタンデム
に接続されている。そして、旋回用方向制御弁７２にブ
リードオフ開口部を形成する絞り７２ａが備えられてい
る。
【０００５】この構成によれば、フルレバー操作時にお
いて旋回用方向制御弁７２が圧油の一部をブリードオフ
し、また、旋回モータ６４の単独駆動から旋回モータ６
４とアームシリンダ６５との複合駆動に切り換えた場合
には、絞り７２ａから排出される流量が、旋回用方向切
換弁７２の下流に位置するアーム用方向方向制御弁７３
を介してアームシリンダ６５に供給される。このとき、
旋回モータ６４には、旋回単独駆動時とほぼ同等の流量
が供給される。従って、旋回単独駆動時において急激な
旋回動作を防止することができ、さらに複合駆動時にお
いては旋回速度が急激に遅くなることを抑制することが
できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の油圧回路では、ブリードオフ通路（絞り７２
ａ）を常時開けた状態としているため、エンジンを高回
転とし第１油圧ポンプ６１から所定流量の圧油を吐出し
ている場合はよいが、圧油が一定流量ブリードオフされ
ているため、エンジン回転数を下げると旋回モータ６４
に流れる流量が減少して旋回速度が低下することにな
る。
【０００７】具体的な作業を例に取り説明すると、傾斜
地で旋回作業を行う場合において、傾斜面の上側に向け
て上部旋回体を旋回させる場合には旋回モータ６４に加
わる負荷が大きくなる。このとき、ブリードオフ通路
（絞り７２ａ）が開口しているとそのブリードオフ通路
から排出されるブリードオフ流量も当然増加するため、
旋回速度が低下してしまうことになる。しかも、傾斜地
では油圧ショベルの安定性を考慮してオペレータはエン
ジン回転数を下げて運転を行うことが常である。従っ
て、このような条件下では、旋回モータ６４に対して旋
回に必要な圧油が十分供給されず、旋回動作が停止して
しまうことがある。
【０００８】本発明は以上のような従来の油圧制御回路
における課題を考慮してなされたものであり、第一の目
的は、例えば旋回操作時にフルレバー操作を行っても急
旋回によるショックが発生せず、第二の目的は、例えば
旋回操作時にエンジン回転数を低下させても旋回に必要
な流量を旋回モータに供給して安定した旋回動作を行う
ことができる油圧作業機械の油圧制御装置を提供するも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、動
力源によって駆動する油圧ポンプと、その油圧ポンプか
ら吐出される圧油によって作動するアクチュエータと、
油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向を制御す
るコントロールバルブと、そのコントロールバルブを切
換操作するための操作体とを有する作業機械の油圧制御
装置において、アクチュエータのうち特定のアクチュエ
ータに供給される圧油の一部をブリードオフするための
ブリードオフ油路と、ブリードオフ油路に設けられブリ
ードオフ量を調整するブリードオフ量調整手段と、操作
体の操作量を検出する操作量検出手段と、その操作量検
出手段によって検出された操作量に応じてブリードオフ
量を設定し、設定されたブリードオフ量に基づいてブリ
ードオフ量調整手段を制御する制御手段と、を備えてな
る作業機械の油圧制御装置である。
【００１０】請求項２の本発明は、ブリードオフ油路
が、特定のアクチュエータに接続されているコントロー
ルバルブの油路上流側と油路下流側とを連通するバイパ
ス油路で構成されている作業機械の油圧制御装置であ
る。
【００１１】請求項３の本発明は、特定のアクチュエー
タに接続されているコントロールバルブに、メータイ
ン、メータアウト通路に加え、第三の通路としてブリー
ドオフ油路が形成されている作業機械の油圧制御装置で
ある。
【００１２】請求項４の本発明は、ブリードオフ油路
が、油圧ポンプと特定のアクチュエータに接続されてい
るコントロールバルブとを接続している油路から分岐さ
れた分岐路で構成されている作業機械の油圧制御装置で
ある。
【００１３】請求項５の本発明は、ブリードオフ量調整
手段が、ブリードオフ油路を開閉するパイロット切換弁
と、そのパイロット切換弁に対し設定ブリードオフ量に
応じたパイロット圧を作用させる電磁比例弁とから構成
される作業機械の油圧制御装置である。
【００１４】請求項６の本発明は、制御手段が操作体の
操作量に応じてブリードオフ油路を閉じていき、操作量
がフルストロークに到達したときにブリードオフ油路を
全閉しないようにブリードオフ量調整手段を制御する作
業機械の油圧制御装置である。
【００１５】請求項７の本発明において、特定のアクチ
ュエータに接続されているコントロールバルブは切換操
作時にセンターバイパスを遮断する構成からなり、制御
手段は、切換操作が行われたときに所定時間遅れてバイ
パス油路を全開位置から全閉位置に切り換える作業機械
の油圧制御装置である。
【００１６】請求項８の本発明は、制御手段が、操作体
の操作量が第一の設定操作量を超えたときに時間の遅れ
を持ってバイパス油路を徐々に閉じ、操作体の操作量が
第二の設定操作量を下回ったときに閉じたバイパス油路
を解除する作業機械の油圧制御装置である。
【００１７】請求項９の本発明は、動力源の回転数を検
出する回転数検出手段を有し、制御手段が、回転数検出
手段の検出値が所定回転数を下回る際に、ブリードオフ
油路を閉じるように制御を行う作業機械の油圧制御装置
である。
【００１８】請求項１０の本発明は、制御手段が、操作
量検出手段によって検出される操作量に基づくブリード
オフ量と回転数検出手段によって検出される回転数に基
づくブリードオフ量との高位選択を行い、選択されたブ
リードオフ量でブリードオフ量調整手段を制御する作業
機械の油圧制御装置である。
【００１９】請求項１１の本発明は、制御手段が、動力
源の回転数の低下につれてブリードオフ量を減少させる
ようにブリードオフ量調整手段を制御する作業機械の油
圧制御装置である。
【００２０】請求項１２の本発明は、特定のアクチュエ
ータが旋回モータであり、特定のアクチュエータに接続
されているコントロールバルブが旋回用コントロールバ
ルブである作業機械の油圧制御装置である。
【００２１】請求項１の本発明に従えば、操作体をフル
操作すると、ブリードオフ量調整手段がブリードオフ油
路を開路し、特定のアクチュエータに供給される圧油の
一部がブリードオフされる。
【００２２】請求項２の本発明に従えば、ブリードオフ
量調整手段または制御手段が故障してブリードオフ油路
が閉じられると、バイパス油路には圧油が流れないが、
特定のアクチュエータに接続されているコントロールバ
ルブには圧油が流れるため、特定のアクチュエータにつ
いては継続して操作することができる。
【００２３】請求項３の本発明に従えば、特定のアクチ
ュエータに接続されているコントロールバルブに形成さ
れているブリードオフ油路から圧油の一部がブリードオ
フされるため、回路構成が簡単になる。
【００２４】請求項４の本発明に従えば、特定のアクチ
ュエータに接続されているコントロールバルブに供給さ
れる圧油の一部をそのコントロールバルブ手前でブリー
ドオフさせるため、回路構成が簡単になる。
【００２５】請求項５の本発明に従えば、操作体の操作
量に追従してブリードオフ油路を流れる圧油の流量を調
整することができる。
【００２６】請求項６の本発明に従えば、操作体の操作
量がフルストロークに到達した場合に、ブリードオフ油
路が全閉せず、それにより急激操作によるショックが抑
制される。
【００２７】請求項７または８の本発明に従えば、操作
体を操作しても所定時間遅れてアクチュエータが動作
し、急激操作によるショックが抑制される。
【００２８】請求項９の本発明に従えば、エンジン回転
数が所定回転数を下回るとブリードオフ油路が閉じられ
アクチュエータの作動に必要な圧油量を供給する。
【００２９】請求項１０の本発明に従えば、操作量に基
づくブリードオフ量とエンジン回転数に基づくブリード
オフ量とが高位選択され、選択されたブリードオフ量に
基づいてブリードオフ量調整手段が制御される。
【００３０】請求項１１の本発明に従えば、エンジン回
転数が低下するにつれてブリードオフ量が低下するた
め、アクチュエータが安定動作する。
【００３１】請求項１２の本発明に従えば、急激に旋回
操作を行なった場合にショックが抑制されるとともに、
他のアクチュエータの動作に影響を与えることがない。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態に基
づいて本発明を詳細に説明する。
【００３３】図１は、本発明の油圧制御装置を装備した
作業機械、具体的には油圧ショベルの側面図を示したも
のである。同図において、１は油圧ショベルの下部走行
体、１Ｌ，１Ｒは下部走行体１に設けられた左右一対の
走行駆動用走行モータ、２は下部走行体１上に旋回自在
に搭載された上部旋回体、３は上部旋回体２に備えられ
た動力源としてのエンジン、４は上部旋回体２の旋回駆
動を行う旋回モータ、５は上部旋回体２に起伏自在に設
けられた作業アタッチメント、６は作業アタッチメント
５のブーム、７はブーム６の先端部に上下方向に揺動自
在に連結されているアーム、８はアーム７の先端部に装
着されている作業工具としてのバケットである。９，１
０及び１１は、それぞれ、作業アタッチメント５を駆動
する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ，アー
ムシリンダ及びバケットシリンダである。
【００３４】図２は、図１に示した油圧ショベルに装備
される油圧制御装置の構成を、第１の実施形態として示
す要部回路図である。同図において、２０，２１はエン
ジン３により駆動されメイン圧油を吐出する第１及び第
２油圧ポンプ、２３，２４はそれぞれ油圧ポンプ２０，
２１の斜板傾転量を調整するレギュレータである。
【００３５】２５はパイロットポンプ、２６は走行モー
タ１Ｌを制御する走行用コントロールバルブ、２７は旋
回モータ（特定のアクチュエータ）４を制御する旋回用
コントロールバルブ（特定のアクチュエータに接続され
ているコントロールバルブ）、２８はアームシリンダ１
０を制御するアーム用コントロールバルブであり、２９
は第一油圧ポンプ２０からの圧油を各コントロールバル
ブ２６，２７，２８のそれぞれ中立位置を貫通して流通
させるセンタバイパス油路である。
【００３６】３０はセンタバイパス油路２９の出口側流
路、３１はその出口側流路３０に介設され油タンク３２
への戻り油を通過または遮断する戻り油用カット弁であ
る。
【００３７】３３は、油圧ポンプ２０からの圧油を油路
上流側より旋回用コントロールバルブ２７及びアーム用
コントロールバルブ２８に対して供給する上流側供給油
路、３４は、センタバイパス油路２９のうち旋回用コン
トロールバルブ２７下流側の下流側センタバイパス油路
である。３５ａ−３５ｂは上流側供給油路３３と下流側
センタバイパス油路３４とを連通する短絡用バイパス油
路、３６はその短絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂに介
設された短絡通路用カット弁（パイロット切換弁）であ
る。
【００３８】３７は短絡通路用カット弁３６のパイロッ
トポート３６ａに対してパイロット圧を供給する電磁比
例弁であり、また、３８は上記戻り油用カット弁３１の
パイロットポート３１ａに対してパイロット圧を供給す
る電磁比例弁である。
【００３９】３９ａは旋回用リモコン弁３９に直結され
た操作レバーであり、旋回モータ４を操作するためのも
のである。４０，４１は操作レバー３９ａの操作量を検
出する圧力センサ（操作量検出手段）であり、旋回用リ
モコン弁３９から出力され旋回用コントロールバルブ２
７の両側パイロットポート２７ａ，２７ｂにそれぞれ導
入されるパイロット二次圧を検出するようになってい
る。
【００４０】検出されたパイロット二次圧はコントロー
ラ（制御手段）４２に与えられる。このコントローラ４
２にはエンジン３の回転数を検出する回転数センサ（回
転数検出手段）４３が接続されている。
【００４１】次に、上記構成を有する油圧制御装置の動
作について説明するが、コントローラ４２の制御には第
１〜第３の形態がある。
【００４２】１．第１の制御形態 旋回操作時において操作レバー３９ａを操作すると、旋
回用コントロールバルブ２７は中立位置イからロ位置ま
たはハ位置に切り換わり、センターバイパスが遮断さ
れ、第一油圧ポンプ２０から吐出される圧油が旋回用コ
ントロールバルブ２７を介して旋回モータ４に供給され
る。
【００４３】また、操作レバー３９ａ操作時の操作圧は
圧力センサ４０，４１によって検出されてコントローラ
４２に与えられており、従ってコントローラ４２は操作
量に応じた流量制御信号を電磁比例弁３７に与え、その
電磁比例弁３７から出力される制御圧によって短絡通路
用カット弁３６を制御し、短絡用バイパス油路３５ａ−
３５ｂを通過する圧油の流量を調整する。
【００４４】短絡通路用カット弁３６は、操作レバー３
９ａを操作していない状態で全開しており、コントロー
ラ４２は操作レバー３９ａの操作量に比例してその開度
を徐々に縮小させる。ただし、コントローラ４２は操作
レバー３９ａをフルレバー操作した状態において短絡用
バイパス油路３５ａ−３５ｂが全閉しないように、上記
電磁比例弁３７及び短絡通路用カット弁３６を制御す
る。
【００４５】上記制御方法によれば、操作レバー３９ａ
のフルレバー操作時において旋回用コントロールバルブ
２７をブリードオフさせた状態と実質的に同じになる。
従って操作レバー３９ａを急操作してもショックが発生
しない。
【００４６】さらに、図２に示した回路構成では、短絡
通路用カット弁３６、電磁比例弁３７、或いはコントロ
ーラ４２の故障等により短絡用バイパス油路３５ａ−３
５ｂが閉路されたままの状態となっても、単に旋回用コ
ントロールバルブ２７のブリードオフ通路が全閉された
状態となるのみであり、操作性は過敏になるもの旋回動
作させることは可能である。従って修理を待つ間にも継
続して操作することができる。しかも他のアクチュエー
タ、例えばアームシリンダ１０の動作についても影響を
与えることもないという利点がある。
【００４７】２．第２の制御形態 第２の制御形態におけるコントローラ４２は、急操作に
おけるショックを防止するにあたり操作に遅れを持たせ
るようにしている。例えば旋回用コントロールバルブ２
７のセンターバイパス通路が全閉した後、所定時間（例
えば数秒間）遅れて短絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂ
を閉じるように短絡通路用カット弁３６及び電磁比例弁
３７を制御するようにしている。この制御形態によれ
ば、旋回モータ４の急激な作動によるショックを緩和し
つつ、所定時間経過後には短絡通路用カット弁３６を閉
じてブリードオフさせないため、十分な作動速度と作動
力を得ることが可能になる。また所定時間遅らせるにあ
たり、短絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂの通路を徐々
に絞りつつ閉じるようにすることにより、急操作時のシ
ョック緩和機能をより効果的に発揮させることができ
る。
【００４８】３．第３の制御形態 第３の制御形態におけるコントローラ４２は、回転数セ
ンサ４３から検出されるエンジン回転数を受け、所定の
エンジン回転数より低い場合には短絡用バイパス油路３
５ａ−３５ｂを閉じるように短絡通路用カット弁３６及
び電磁比例弁３７を制御するようにしている。
【００４９】傾斜地で旋回作業を行う場合では、傾斜面
の上側に向けて上部旋回体を旋回させると旋回モータ４
に加わる負荷が大きくなる。このとき、短絡通路用カッ
ト弁３６が開口していると、短絡用バイパス油路３５ａ
−３５ｂを通じて圧油の一部がブリードオフされ旋回速
度が低下してしまう。しかも、傾斜地では油圧ショベル
が転倒する恐れを考慮してオペレータは、通常、エンジ
ン回転数を下げる。それにより、旋回モータ４に対する
圧油の供給が不足し、旋回動作が停止してしまうことが
ある。
【００５０】そこで、第３の制御形態によれば、エンジ
ン３の回転数が低い場合に、旋回動作に必要な流量を旋
回モータ４に供給して旋回モータ４を安定動作させるこ
とができるようにしている。一方、エンジン３の回転数
が高く、操作レバー３９ａの操作量が大であるような場
合には上述したように短絡用バイパス油路３５ａ−３５
ｂが閉じ切りにならず圧油をブリードオフさせるため、
操作時のショックを緩和することができる。
【００５１】図３は上記第３の制御形態を示すフローチ
ャートである。
【００５２】同図において、コントローラ４２はまずエ
ンジン回転数が低回転、具体的には1,500rpm以下である
かどうかを判断し（ステップＮ１）、NOであれば旋回用
操作レバー３９ａがフルレバー操作されたかどうかを判
断する（ステップＮ２）。なお、フルレバー操作は、圧
力センサ４０または４１から出力されるパイロット二次
圧Ｐａが例えば３０kg/cm2を上回ったかどうかで判断す
る。
【００５３】ステップＮ１においてフルレバー操作され
た場合、ステップＮ３の制御圧特性に従って短絡通路用
カット弁３６を制御する。詳しくは、操作レバー３９ａ
が中立位置にあるときは制御圧Ｐｉは５kg/cm2に保持さ
れ、操作レバー３９ａの操作開始時点より制御圧Ｐｉは
徐々に昇圧し、３秒経過した後に３０kg/cm2に達し、フ
ルレバー操作でその３０kg/cm2が保持されるようになっ
ている。
【００５４】そこで、操作レバー３９ａの操作量が第一
の設定操作量（例えばＰａ＝３０kg/cm2）を超えて操作
されたとき、所定時間である上記３秒を掛けて徐々に制
御圧Ｐｉを増加させ短絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂ
を閉じ、一方、操作レバー３９ａの操作量が第二の設定
操作量（例えばＰａ＝１５kg/cm2）を下回ったとき（ス
テップＮ４）、制御圧Ｐｉを徐々に低下させた後、例え
ば制御圧Ｐｉ＝５kg/cm2に保持し、短絡用バイパス油路
３５ａ−３５ｂの閉じ状態を解除する（ステップＮ
５）。
【００５５】なお、上記ステップＮ１においてＹＥＳで
あれば、短絡通路用カット弁３６に対する制御圧Ｐｉを
例えば３０kg/cm2で一定に保持し、閉じ位置に保持する
（ステップＮ６）。また、ステップＮ４においてＮＯで
あれば、同じく短絡通路用カット弁３６に対する制御圧
Ｐｉを例えば３０kg/cm2で一定に保持し、閉じ位置に保
持する（ステップＮ７）。
【００５６】この制御によれば、操作レバー３９ａを急
にフルレバー操作した場合でも旋回モータ４の作動にお
いてショックは発生せず、さらに所定時間経過すると短
絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂが閉路されるので旋回
モータ４は十分な旋回速度を得ることができる。その
後、精度を要する操作を行う場合には、操作レバー３９
ａの操作量が第二の設定操作量以下となることにより、
短絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂが開路され、ショッ
クのない滑らかな操作感を得ることができる。
【００５７】なお図２の油圧制御装置では、短絡用バイ
パス油路３５ａ−３５ｂを通過する圧油の流量を制御す
るブリードオフ量調整手段を短絡通路用カット弁３６と
電磁比例弁３７とで構成したが、これに限らず、操作レ
バー３９ａによる操作量が所定の操作量以上になると、
短絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂを開くことができる
ものであれば、例えば電磁切換弁のみの構成とすること
もできる。
【００５８】図４は、図３のステップＮ３に示した制御
圧特性に変えて短絡通路用カット弁３６を制御する他の
制御例を示したものである。
【００５９】同図のグラフにおいて、エンジン回転数が
低下した場合に短絡用バイパス油路３５ａ−３５ｂを閉
じる点については上述した制御内容と同じであるが、こ
の場合のコントローラ４２は、旋回用操作レバー３９
ａの操作量によって決まる短絡通路用カット弁３６のブ
リードオフ開口面積（以下、操作量開口面積と呼ぶ）
と、エンジン回転数によって決まるブリードオフ開口
面積（以下、回転数開口面積と呼ぶ）とを比較し、開口
面積の小さい方を選択し、選択した開口面積となるよう
に短絡通路用カット弁３６の開度を調整するようになっ
ている。
【００６０】具体的には、例えばハイアイドル（2,200r
pm）からローアイドル（1,000rpm）の範囲で、回転数開
口面積特性ＴＥがＴＥhighからＴＥlowまで変化すると
き、ハイアイドルでフルレバー時（Pmax）にはＴＥ＜Ｔ
Ｓとなり、ＴＳが高位選択され指令値として短絡通路用
カット弁３６に出力される。ところが、エンジン回転数
が低下してＴＥ′になるとＴＥ′＞ＴＳとなり、この場
合ＴＥ′が高位選択され指令値として短絡通路用カット
弁３６に出力される。ただし、各開口面積特性における
立ち上がり部分（Ｔ0→Ｔ1）は共通の特性とする。
【００６１】このように常に開口面積の比較を行ない、
高位選択によって短絡通路用カット弁３６を制御すれ
ば、エンジン回転数を低速回転にして作業を行なう場合
でも、アクチュエータに対しある程度の速度及び圧力を
確保することができるという利点がある。
【００６２】次に、本発明の油圧制御装置に係る第２の
実施形態を図５に示す。なお、以下の図面において、図
２と同じ構成要素については同一符号を付してその説明
を省略する。また、説明を簡単にするため、旋回モータ
を単独操作する回路について示している。
【００６３】図５において、第一油圧ポンプ２０から吐
出される圧油はセンターバイパスライン５０を介して作
動油タンクＴに流れるようになっており、そのセンター
バイパスライン５０上に、走行用コントロールバルブ２
６と、アーム用コントロールバルブ２８と、旋回用コン
トロールバルブ（特定のアクチュエータに接続されてい
るコントロールバルブ）５１が接続されている。
【００６４】アーム用コントロールバルブ２８は走行用
コントロールバルブ２６の下流にタンデムに接続されて
おり、アーム用コントロールバルブ２８と旋回用コント
ロールバルブ５１は管路５２を介しパラレルに接続され
ている。
【００６５】旋回用コントロールバルブ５１は、メータ
イン、メータアウト、ブリードオフ（中立位置ではセン
ターバイパス）の３つの通路を１本のスプールに備えた
ものであり、フルレバー操作時であってもブリードオフ
通路を所定の開度に保ち、全閉しないように構成されて
いる。
【００６６】詳しくは、旋回用コントロールバルブ５１
のレバー位置／開口面積特性は、中立位置イでメータイ
ン、メータアウトが最小、ブリードオフ開口面積が最大
となる。そして、操作レバーの操作量が増加するに連れ
て（ロまたはハ位置）メータイン、メータアウト両開口
面積が増加する一方、ブリードオフ開口面積が小さくな
るが、フルレバー時においても閉じ切りとならずブリー
ドオフ通路５１ａ，５１ｂが所定の開度に保たれるよう
になっている。すなわち、ブリードオフ通路の絞り５１
ａ′または５１ｂ′によって一定のブリードオフ流量が
確保されるようになっている。
【００６７】また、旋回用コントロールバルブ５１のブ
リードオフ通路の出口側には、旋回モータ４に向かう流
量の一部をタンクＴにバイパスするブリードオフ油路５
３が接続され、このブリードオフ油路５３にカット弁
（パイロット切換弁）５４が設けられている。このカッ
ト弁５４は全開位置ニと全閉位置ホを有し、制御手段と
してのコントローラ５５により制御される電磁比例弁５
６から導入されるパイロット圧によって切り換わるよう
になっている。従って、このときのブリードオフ流量
は、旋回用コントロールバルブ５１の絞り５１ａ′また
は５１ｂ′の開口面積と、カット弁５４の開口面積との
総和で決められることになる。なお、上記絞り５１ａ′
（または５１ｂ′）及びカット弁５４はブリードオフ量
調整手段として機能する。
【００６８】旋回用コントロールバルブ５１の両側パイ
ロットポートにそれぞれ導入されるパイロット圧はそれ
ぞれ圧力センサ４０及び４１によって検出され、コント
ローラ５５に与えられる。また、エンジン２４の回転数
は回転数センサ（回転数検出手段）４３によって検出さ
れ、同じくコントローラ５５に与えられる。
【００６９】上記コントローラ５５は、図６に示すよう
に、操作レバー３９ａの操作量が大きくなるにつれてカ
ット弁制御パイロット圧を高めて閉弁制御を行うが、運
転時のエンジン回転数に応じて複数パターンの閉弁制御
を実行する。
【００７０】例えば800〜2,000rpmの範囲で駆動するエ
ンジン３を使用した場合、コントローラ５５は低回転側
（例えば1,000rpm）では制御パターンＰmaxを選択し、
高回転側（例えば1,800rpm）では制御パターンＰminを
選択し、さらに、Ｐmin〜Ｐmaxの範囲（カット弁制御パ
イロット圧におけるＢ点〜Ｂ′点）では、エンジン回転
数Ｎｓに応じてＰnのうちのいずれかの制御パターンを
選択する。
【００７１】一方、カット弁５４は、図７に示すよう
に、カット弁制御パイロット圧が高くなるにつれてその
ブリードオフ開口面積を減少していき、カット弁制御パ
イロット圧がＢ点では所定量開口した状態にあり、Ｂ′
点では閉じ切りとなっている。すなわち、エンジン３が
高回転で駆動している場合には、カット弁制御パイロッ
ト圧はＢ点までしか上昇せず、従って、カット弁５４は
所定の開度が保たれる。ところが、エンジン回転数Ｎｓ
が低下するにつれてカット弁制御パイロット圧は上昇
し、Ｂ点からＢ′点に近づいていく。その結果、カット
弁５４のブリードオフ開口面積が次第に小さくなる。な
お、Ｂ点〜Ｂ′点間のカット弁制御パイロット圧特性
は、本実施形態に示した線形に限らず、例えば双曲線の
ように非線形であってもよい。
【００７２】次に、図５に示す油圧制御装置の動作につ
いて説明する。
【００７３】旋回操作時において、操作レバー３９ａを
操作すると第一油圧ポンプ２０から吐出された圧油が旋
回用コントロールバルブ５１を介して旋回モータ４に供
給される。このとき、旋回モータ４に供給される流量に
よって旋回速度が決定されるが、第１油圧ポンプ２０か
ら吐出される圧油の一部は、旋回用コントロールバルブ
５１のブリードオフ通路５１ａ（または５１ｂ）、ブリ
ードオフ管路５３及びカット弁５４を通じてタンクＴに
排出される。
【００７４】従って、この状態では旋回モータ４の駆動
において圧油の一部がブリードオフされるため操作レバ
ー３９ａの急操作によるショックを抑制することができ
る。
【００７５】次に、旋回動作させるにあたり、例えば油
圧ショベルが斜面上で傾斜姿勢にあると、オペレータは
安全のためにエンジン回転数を低下させる場合がある。
【００７６】この場合、エンジン回転数Ｎｓが低下した
ことは、回転数センサ４３によって検出されるため、コ
ントローラ５５はその検出されたエンジン回転数Ｎｓに
対応するカット弁制御パイロット圧パターンを、図６に
示したカット弁制御パイロット圧から選択し、選択した
パターンに従ってカット弁５４を制御する。
【００７７】すなわち、エンジン回転数Ｎｓが低回転
域、例えば1,000rpm以下であるとコントローラ５５は制
御パターンＰmaxを選択し、最大のカット弁制御パイロ
ット圧Ｂ′をカット弁５４に出力する。それにより、カ
ット弁５４が閉じられ、（図７のカット弁ブリードオフ
開口面積参照）、ブリードオフ管路５３が遮断され、旋
回用コントロールバルブ５１のブリードオフ通路５１ａ
または５１ｂからのブリードオフが停止する。
【００７８】それにより、第１油圧ポンプ２０から吐出
される圧油はブリードオフ通路５１ａまたは５１ｂから
ロスすることなくすべて旋回モータ４に供給されること
になる。従って、エンジン回転数を低下させた場合であ
っても旋回に必要な圧油を旋回モータ４に供給すること
ができるため、低速で旋回を行った際に旋回動作が停止
するという不都合を解消することができる。
【００７９】図５に示す油圧制御装置では、仮にカット
弁５４が閉動作しなくとも、旋回用コントロールバルブ
５１のブリードオフ通路５１ａまたは５１ｂに備えられ
ている絞り５１ａ′または５１ｂ′によってブリードオ
フ流量がある程度規制されているため、旋回作業を安全
に行うことができるという利点がある。
【００８０】次に、本発明の油圧制御装置に係る第３の
実施形態を図８に示す。
【００８１】図８に示す油圧回路では、旋回用コントロ
ールバルブ５８に、メータイン、メータアウト、ブリー
ドオフ用の各通路が備えられているが、ブリードオフ流
量の制御についてはカット弁５４のみが専門に行うよう
に構成されている点で図５の回路構成と異なっている。
【００８２】この構成の場合、コントローラ５７は回転
数センサ４３によって検出されたエンジン回転数に応じ
て図６に示したカット弁制御パイロット圧パターンを選
択し、選択したパターンに従ってカット弁５４を制御す
るが、旋回用コントロールバルブ（特定のアクチュエー
タに接続されているコントロールバルブ）５８のブリー
ドオフ通路には絞りが備えられていないため、カット弁
５４の単独動作でブリードオフ流量の制御を行なうこと
になる。
【００８３】このようにカット弁５４の単独動作でブリ
ードオフ流量を制御するように構成すれば回路構成及び
制御が簡単になるという利点がある。
【００８４】次に、本発明の油圧制御装置に係る第４の
実施形態を図９に示す。
【００８５】図９に示す構成は、第１油圧ポンプ２０か
らコントロールバルブに圧油を供給する流路５０に分岐
路５０ａを設けてタンクＴに連通させるとともに、その
分岐路５０ａにアンロード弁（パイロット切換弁）５９
を設け、電磁比例弁５６を介してそのアンロード弁５９
の開口面積を調整するように構成したものである。この
回路構成において、旋回用コントロールバルブ５１は図
５に示した第２の実施形態と基本的に同じ動作をする
が、エンジン回転数が低下した場合、アンロード弁５９
を閉じる方向に制御してブリードオフ流量を減少させる
ことになる。なお、上記アンロード弁５９と電磁比例弁
５６はブリードオフ量調整手段として機能する。
【００８６】なお、第２〜第４の実施形態において、ブ
リードオフ量調整手段は、ブリードオフ管路５３を開閉
する電磁切換弁で構成することもできる。この場合、コ
ントローラ５５（または６０）は、エンジン回転数Ｎｓ
が所定値以下に低下したことを検知し、且つ操作レバー
３９ａがフルレバー操作されたときにその電磁切換弁を
閉じるように制御を行うことによってブリードオフ流量
を抑制することができる。
【００８７】また、上記実施形態では操作レバー３９ａ
の操作量を圧力センサ４０，４１で圧力として検出した
が、これに限らず、例えばポテンショメータ等を用いて
操作レバー３９ａの操作量を電気的に検出することもで
きる。
【００８８】また、本発明の回転数検出手段は、上記実
施形態では回転数センサ４３で構成したが、これに限ら
ず、例えば、スロットルレバー（アクセル）の操作量を
ポテンショメータで検出することにより、或いは、エン
ジンガバナレバー（エンジンへの燃料供給制御レバー）
を制御するステッピングモータへの指令値から、要する
にエンジン回転数と実質的に比例する制御要素に基づい
てエンジン回転数を間接的に検出することもできる。
【００８９】また、図４に示した短絡通路用カット弁制
御特性は、上述した第２〜第４の実施形態についても適
用することができる。
【００９０】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１の本発明によれば、操作体をフル操作した場合
にはブリードオフ量調整手段がブリードオフ油路を開路
し、特定のアクチュエータに供給する圧油の一部をブリ
ードオフさせるように構成されているため、操作体を急
激に操作してもショックの発生を防止することができ
る。
【００９１】請求項２の本発明によれば、ブリードオフ
量の制御にトラブルが生じてもブリードオフ対象の特定
のアクチュエータについては継続して操作することがで
き、しかも他のアクチュエータに影響を与えることがな
いという長所を有する。従って、高温、多湿または粉塵
が多発するようなメカトロシステム作業機械に過酷な環
境でも作業機械を安定して稼働させることができる。
【００９２】請求項３の本発明によれば、特定のアクチ
ュエータに接続されているコントロールバルブにブリー
ドオフ油路が形成されているため、回路構成が簡単にな
る。
【００９３】請求項４の本発明によれば、特定のアクチ
ュエータに接続されているコントロールバルブに供給さ
れる圧油の一部を、コントロールバルブ手前でブリード
オフさせるため、回路構成が簡単になるという長所を有
する。
【００９４】請求項５の本発明によれば、操作体の操作
量に追従してブリードオフ油路を流れる圧油の流量を調
整することができる。
【００９５】請求項６の本発明によれば、操作体の操作
量がフルストロークに到達した場合に、ブリードオフ油
路が全閉しないため、急激操作によるショックを防止す
ることができる。
【００９６】請求項７または８の本発明によれば、操作
体を急激に操作しても所定時間遅れてアクチュエータが
動作するため、急激操作によるショックの発生を防止す
ることができる。
【００９７】請求項９の本発明に従えば、エンジン回転
数が所定回転数を下回るとブリードオフ油路を閉じてア
クチュエータ動作に必要な圧油量が確保されるという長
所を有する。
【００９８】請求項１０の本発明によれば、操作量に基
づくブリードオフ量とエンジン回転数に基づくブリード
オフ量の高位選択を行なうことにより、ブリードオフ油
路におけるブリードオフ量を設定しているため、エンジ
ン回転数と操作量が条件により変化しても、アクチュエ
ータを動作させるための圧油量を十分確保することがで
きるという長所を有する。
【００９９】請求項１１の本発明によれば、エンジン回
転数が低下するにつれてブリードオフ量が低下するた
め、アクチュエータを安定動作させることができるとい
う長所を有する。
【０１００】請求項１２の本発明によれば、急激に旋回
操作を行なった場合にショックを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧制御装置を装備した油圧ショベル
の側面図である。
【図２】本発明に係る油圧制御装置の第１の実施形態を
示す要部油圧回路図である。
【図３】図２の油圧制御装置の動作を示すフローチャー
トである。
【図４】図２に示すコントローラによるカット弁指令を
示すグラフである。
【図５】本発明に係る油圧制御装置の第２の実施形態を
示す要部油圧回路図である。
【図６】図５に示すコントローラによるカット弁指令を
示すグラフである。
【図７】図５に示すカット弁の開口面積特性を示すグラ
フである。
【図８】本発明に係る油圧制御装置の第３の実施形態を
示す要部油圧回路図である。
【図９】本発明に係る油圧制御装置の第４の実施形態を
示す要部油圧回路図である。
【図１０】従来の油圧制御装置の構成を示す油圧回路図
である。
【符号の説明】
１ 下部走行体 ２ 上部旋回体 ３ エンジン ４ 旋回モータ ５ 作業アタッチメント ２０，２１ 油圧ポンプ ２６ 走行用コントロールバルブ ２７ 旋回用コントロールバルブ ２８ アーム用コントロールバルブ ２９ センターバイパス油路 ３１ 戻り油用カット弁 ３５ａ−３５ｂ 短絡用バイパス油路 ３６ 短絡通路用カット弁 ３７ 電磁比例弁 ３９ａ 操作レバー ４０，４１ 圧力センサ ４２ コントローラ ４３ 回転数センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田路 浩 広島市安佐南区祇園３丁目12番４号 油谷 重工株式会社内 (72)発明者 但馬 一治 広島市安佐南区祇園３丁目12番４号 油谷 重工株式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動力源によって駆動する油圧ポンプと、
    その油圧ポンプから吐出される圧油によって作動するア
    クチュエータと、前記油圧ポンプから吐出される圧油の
    流量及び方向を制御するコントロールバルブと、そのコ
    ントロールバルブを切換操作するための操作体とを有す
    る作業機械の油圧制御装置において、 前記アクチュエータのうち特定のアクチュエータに供給
    される圧油の一部をブリードオフするためのブリードオ
    フ油路と、前記ブリードオフ油路に設けられブリードオ
    フ量を調整するブリードオフ量調整手段と、前記操作体
    の操作量を検出する操作量検出手段と、その操作量検出
    手段によって検出された操作量に応じてブリードオフ量
    を設定し、設定されたブリードオフ量に基づいて前記ブ
    リードオフ量調整手段を制御する制御手段と、を備えて
    なることを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
  2. 【請求項２】 前記ブリードオフ油路が、前記特定のア
    クチュエータに接続されているコントロールバルブの油
    路上流側と油路下流側とを連通するバイパス油路で構成
    されている請求項１記載の作業機械の油圧制御装置。
  3. 【請求項３】 前記特定のアクチュエータに接続されて
    いるコントロールバルブに、メータイン、メータアウト
    通路に加え、第三の通路として前記ブリードオフ油路が
    形成されている請求項１記載の作業機械の油圧制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記ブリードオフ油路が、前記油圧ポン
    プと前記特定のアクチュエータに接続されているコント
    ロールバルブとを接続している油路から分岐された分岐
    路で構成されている請求項１記載の作業機械の油圧制御
    装置。
  5. 【請求項５】 前記ブリードオフ量調整手段が、前記ブ
    リードオフ油路を開閉するパイロット切換弁と、そのパ
    イロット切換弁に対し前記設定ブリードオフ量に応じた
    パイロット圧を作用させる電磁比例弁とから構成される
    請求項１〜４のいずれかに記載の作業機械の油圧制御装
    置。
  6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記操作体の操作量に
    応じて前記ブリードオフ油路を閉じていき、操作量がフ
    ルストロークに到達したときに前記ブリードオフ油路を
    全閉しないように前記ブリードオフ量調整手段を制御す
    る請求項１〜５のいずれかに記載の作業機械の油圧制御
    装置。
  7. 【請求項７】 前記特定のアクチュエータに接続されて
    いるコントロールバルブは切換操作時にセンターバイパ
    スが遮断される構成からなり、前記制御手段は、切換操
    作が行われたときに所定時間遅れて前記バイパス油路を
    全開位置から全閉位置に切り換える請求項２記載の作業
    機械の油圧制御装置。
  8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記操作体の操作量が
    第一の設定操作量を超えたときに時間の遅れを持って前
    記バイパス油路を徐々に閉じ、前記操作体の操作量が第
    二の設定操作量を下回ったときに閉じた前記バイパス油
    路を解除する請求項７記載の作業機械の油圧制御装置。
  9. 【請求項９】 前記動力源の回転数を検出する回転数検
    出手段を有し、前記制御手段は、前記回転数検出手段の
    検出値が所定回転数を下回る際に、前記ブリードオフ油
    路を閉じるように制御を行う請求項１〜８のいずれかに
    記載の作業機械の油圧制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御手段は、前記操作量検出手段
    によって検出される操作量に基づくブリードオフ量と前
    記回転数検出手段によって検出される回転数に基づくブ
    リードオフ量との高位選択を行い、選択されたブリード
    オフ量で前記ブリードオフ量調整手段を制御する請求項
    ９記載の作業機械の油圧制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御手段は、前記動力源の回転数
    の低下につれてブリードオフ量を減少させるように前記
    ブリードオフ量調整手段を制御する請求項９記載の作業
    機械の油圧制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記特定のアクチュエータが旋回モー
    タであり、前記特定のアクチュエータに接続されている
    コントロールバルブが旋回用コントロールバルブである
    請求項１〜１１のいずれかに記載の作業機械の油圧制御
    装置。
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