JP2005256895A - 作業用油圧シリンダの駆動制御装置および油圧ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】 低負荷でのブーム下げ作業時にアーム操作を支障なく行えるようにする。
【解決手段】 油圧ポンプ２１，２２と、油圧ポンプ２１，２２からの圧油により駆動するブームシリンダ１１およびアームシリンダ１２と、シリンダ１１，１２の駆動指令を発生する操作手段２７，２８と、操作手段２７，２８の駆動指令に応じて油圧ポンプ２１，２２からシリンダ１１，１２への圧油の流れを制御する制御弁２３〜２６と、油圧ポンプ２１，２２からブームシリンダ１１のロッド室１１ａに至る流路の面積を調整する弁手段３０と、操作手段２７，２８の操作を検出する操作検出手段４１，４２と、油圧シリンダ１１のボトム室１１ｂの圧力を検出する圧力検出手段４７と、操作検出手段４１，４２により所定値以上の操作が検出され、かつ、圧力検出手段４７により所定値以下の圧力が検出されると高負荷条件成立と判定する判定手段４０と、判定手段４０により高負荷条件成立と判定されると、高負荷条件不成立と判定されたときよりも流路面積を増加するように弁手段３０を制御する制御手段４０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブームシリンダ等の駆動力を制御する作業用油圧シリンダの駆動制御装置および油圧ショベルに関する。

この種の装置として、従来、切換スイッチの操作に応じてリリーフ弁の設定リリーフ圧を変更し、ブームシリンダの油室に作用する油圧力を制御するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。これによれば高掘削力が必要な高負荷作業時にリリーフ弁のリリーフ圧を高めてブームシリンダのロッド側油室の圧力を大きくし、高掘削力が必要でない低負荷作業時にリリーフ圧を低くしてロッド側油室の圧力を小さくする。

特開２０００−４５３１７号公報

しかしながら、上述したように低負荷作業時にリリーフ弁のリリーフ圧を低くすると、例えば共通の油圧ポンプからの圧油によってブームとアームを複合操作する場合、回路内の圧油がリリーフ弁からリリーフしやすいためにアームの動作に支障を来すことがある。

本発明による作業用油圧シリンダの駆動制御装置は、油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する作業用油圧シリンダと、油圧シリンダの駆動指令を発生する操作手段と、操作手段の駆動指令に応じて油圧ポンプから油圧シリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、油圧ポンプから油圧シリンダのロッド室に至る流路の面積を調整する弁手段と、操作手段の操作を検出する操作検出手段と、油圧シリンダのボトム室の圧力を検出する圧力検出手段と、操作検出手段により所定値以上の操作が検出され、かつ、圧力検出手段により所定値以下の圧力が検出されると高負荷条件成立と判定する判定手段と、判定手段により高負荷条件成立と判定されると、高負荷条件不成立と判定されたときよりも流路面積を増加するように弁手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
油圧ポンプからの圧油が制御弁の上流側で分岐して他の油圧アクチュエータにも導かれるように油圧回路を形成し、弁手段を油圧回路の分岐点よりも少なくとも下流側に設けることが好ましい。
判定手段により高負荷条件成立と判定されると、高負荷条件不成立と判定されたときよりも油圧シリンダへの圧油量が増加するように制御手段により制御弁を制御することもできる。
少なくとも選択手段により高負荷作業が選択されると高負荷条件成立と判定するようにしてもよい。
油圧ポンプを可変容量形油圧ポンプとして構成し、油圧ポンプからの圧油がロッド室のみに供給された状態で高負荷条件不成立と判定されるとポンプ容量を最小に制御し、これ以外の条件ではポンプ吐出圧に応じてポンプ容量を制御するポンプ容量制御手段をさらに備えることもできる。
油圧シリンダの縮退により油圧シリンダのボトム室から排出された圧油をロッド室に導く再生手段をさらに備えることもできる。
油圧シリンダをブームシリンダとして構成するとともに、油圧ポンプ（第１の油圧ポンプ）と制御弁（第１の制御弁）に対して並列に、それぞれ第２の油圧ポンプと第２の制御弁とを設け、第２の制御弁が、操作手段によりブームシリンダの伸張動作が指令されると第２の油圧ポンプからの圧油をボトム室に導くように切り換わり、ブームシリンダの縮退動作が指令されると再生手段として機能するように切り換わるものでもよい。
以上の作業用油圧シリンダの駆動制御装置は油圧ショベルに備えることが好ましい。

本発明によれば、油圧シリンダの駆動指令を発生する操作手段の所定値以上の操作が検出され、かつ、油圧シリンダのボトム室の所定値以下の圧力が検出されると高負荷条件成立と判定し、高負荷条件不成立と判定されたときよりも油圧ポンプからロッド室に至る流路の面積を増加するようにした。これによりリリーフ弁のリリーフ圧を小さく設定することなく低負荷作業時にロッド室への圧油の供給が制限されるので、油圧ポンプからの圧油による複合操作を良好に行うことができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１，２を参照して本発明による駆動制御装置を油圧ショベルの作業用油圧シリンダ（ブームシリンダ）に適用した場合の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用される油圧ショベルの側面図である。油圧ショベルは走行体１と、走行体１上に旋回可能に設けられた旋回体２と、旋回体２に取り付けられたブーム３Ａ，アーム３Ｂ，バケット３Ｃからなる作業装置３とを有する。ブーム３Ａはブームシリンダ１１により旋回体２の前部に回動可能に支持され、アーム３Ｂはアームシリンダ１２によりブーム先端部に回動可能に支持され、バケット３Ｃはシリンダ１３によりアーム先端部に回動可能に支持されている。

図２は、第１の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図である。この油圧回路は、エンジンＥにより駆動される一対の可変容量油圧ポンプ２１，２２と、油圧ポンプ２１，２２からの圧油により駆動するブームシリンダ１１と、油圧ポンプ２１，２２からの圧油により駆動するアームシリンダ１２と、油圧ポンプ２１，２２からブームシリンダ１１への圧油の流れをそれぞれ制御する一対の制御弁２３，２４と、油圧ポンプ２１，２２からアームシリンダ１２への圧油の流れをそれぞれ制御する一対の制御弁２５，２６と、制御弁２３，２４を操作するブーム駆動用操作レバー２７と、制御弁２５，２６を操作するアーム駆動用操作レバー２８と、ブームシリンダ１１の負荷モード（高負荷モード／低負荷モード）を選択する切換スイッチ２９と、油圧ポンプ２１からブームシリンダ１１へ供給される圧油量を調整する調整装置３０（メータイン回路）とを有する。

制御弁２３〜２６はそれぞれ油圧パイロット式切換弁である。制御弁２３，２４のパイロットポートには、それぞれ操作レバー２７の操作によるパイロット弁２７ａからのパイロット圧（操作圧力）が同時に作用し、操作レバー２７の操作に応じて制御弁２３，２４は位置イ側（ブーム上げ側）または位置ロ側（ブーム下げ側）に切り換わる。制御弁２５，２６のパイロットポートには、それぞれ操作レバー２８の操作によるパイロット弁２８ａからのパイロット圧が同時に作用し、操作レバー２８の操作に応じて制御弁２５，２６は位置イ側（アーム上げ側）または位置ロ側（アーム下げ側）に切り換わる。なお、図２は操作レバー２７のみをブーム下げ側に操作（ブーム下げ単独操作）した状態を示し、制御弁２３，２４はブーム下げ側に切り換わっている。

制御弁２３，２４がブーム上げ側に切り換わると、油圧ポンプ２１，２２からの圧油はそれぞれ制御弁２３，２４を通過後に合流してブームシリンダ１１のボトム室１１ｂに供給され、ロッド室１１ａの圧油は制御弁２３，２４を通過してタンクに排出される。一方、制御弁２３，２４がブーム下げ側に切り換わると、油圧ポンプ２１からの圧油は後述する切換弁３１，制御弁２３を通過してブームシリンダ１１のロッド室１１ａに供給されるのに対し、油圧ポンプ２２からの圧油はロッド室１１ａに供給されず、タンクに戻される。また、ブームシリンダ１１のボトム室１１ｂの圧油の一部は制御弁２４内のチェック弁２４ａと絞り２４ｂを介しブームシリンダ１１のロッド室１１ａに導かれ、残りは制御弁２４内の絞り２４ｃを介してタンクに排出される。

制御弁２５，２６がアーム上げ（ＤＵＭＰ）側の位置イに切り換わると、油圧ポンプ２１，２２からの圧油はそれぞれイ側に切り換わっている制御弁２５，２６を通過後に合流してアームシリンダ１２のロッド室１２ａに供給され、ボトム室１２ｂの圧油は制御弁２５，２６を通過してタンクに排出される。制御弁２５，２６がアーム下げ（ＣＲＯＷＤ）側の位置ロに切り換わると、油圧ポンプ２１，２２からの圧油はそれぞれ制御弁２５，２６を通過後に合流してアームシリンダ１２のボトム室１２ｂに供給され、ロッド室１２ａの圧油は制御弁２５，２６を通過してタンクに排出される。

調整装置３０は、ブーム下げ操作時に油圧ポンプ２１からの圧油を制御弁２３に導くブーム下げ用回路に設けられた切換弁３１と、油圧源３２と、油圧源３２から切換弁３１に作用するパイロット圧を調整する電磁切換弁３３とを有する。切換弁３１は流路面積を変更可能な可変絞り弁であり、切換弁３１が位置ロに切り換わると流路面積が増加し、位置イに切り換わると流路面積が減少する。電磁切換弁３３はコントローラ４０からの制御信号により切り換えられ、電磁切換弁３３が位置ロに切り換わると油圧源３２からのパイロット圧が切換弁３１に作用して切換弁３１を位置ロ（流路面積大）に切り換え、位置イに切り換わるとパイロット圧の作用が停止する。

コントローラ４０には、切換スイッチ２９と、制御弁２３，２４に作用するブーム上げ側およびブーム下げ側の操作圧力を検出する圧力センサ４１，４２と、制御弁２５，２６に作用するアーム上げ側およびアーム下げ側の操作圧力を検出する圧力センサ４３，４４と、油圧ポンプ２１，２２の吐出圧を検出する圧力センサ４５，４６と、ブームシリンダ１１のボトム室１１ｂの圧力を検出する圧力センサ４７が接続されている。ボトム室１１ｂの圧力はバケット先端の地面への押し付け力が大きいほど小さくなる。

コントローラ４０は、切換スイッチ２９と圧力センサ４１〜４７からの信号に応じて電磁切換弁３３に制御信号を出力し、電磁切換弁３３を切り換えるとともに、ポンプレギュレータ２１ａ，２２ａに制御信号を出力し、油圧ポンプ２１，２２の傾転量を制御する。

すなわち、切換スイッチ２９がオン操作され、かつ、圧力センサ４２により所定値ｐ１以上のブーム下げ操作圧力が検出され、かつ、圧力センサ４７により所定値ｐ２以下のボトム室１１ｂの圧力が検出されると、コントローラ４０は高負荷条件成立と判定して電磁切換弁３３に制御信号を出力し、電磁切換弁３３を位置ロに切り換える。一方、これ以外の条件では高負荷条件不成立と判定して電磁切換弁３３への制御信号の出力を停止し、電磁切換弁３３を位置イに切り換える。ここで、所定値ｐ１,ｐ２はブーム下げの高負荷作業（例えばバケット先端を地面に押し付けて車体を持ち上げるジャッキアップ作業等）の有無を判定する閾値である。

また、圧力センサ４１〜４４からの信号によりブーム下げ単独操作が検出されると、コントローラ４０はレギュレータ２２ａに制御信号を出力してポンプ２２を最小傾転に制御し、圧力センサ４１〜４４からの信号によりブーム下げ単独操作が検出され、かつ、圧力センサ４７により所定値ｐ２未満のボトム室１１ｂの圧力が検出されると、レギュレータ２１ａに制御信号を出力し、ポンプ２１を最小傾転に制御する。これ以外の条件では圧力センサ４５，４６により検出されたポンプ吐出圧力に応じて油圧ポンプ２１，２２のポンプ傾転量をそれぞれ制御する。すなわちポンプ吐出圧とポンプ傾転量で決定される負荷がエンジン出力を上回らないように、コントローラ４０での馬力制御によりポンプ傾転量を制御する。なお、ポンプ吐出圧をレギュレータ２１ａ，２２ａに直接導くことで馬力制御を行うように構成してもよい。

次に、第１の実施の形態に係わる駆動制御装置の特徴的な動作を説明する。
（１）低負荷モード
バケット３Ｃの地面への押し付け力がそれほど必要でない低負荷作業時には、切換スイッチ２９をオフする（低負荷モード）。この状態では電磁切換弁３３は常に位置イに切り換えられる。したがって、切換弁３１は位置イに切り換わり、切換弁３１の流路面積が減少する。ここで、操作レバー２７をブーム下げ側に単独操作すると、その操作量に応じたパイロット圧が制御弁２３，２４に作用し、制御弁２３，２４はそれぞれ図２に示すように位置イに切り換わる。これにより油圧ポンプ２１からの圧油が切換弁３１、制御弁２３を介してブームシリンダ１１のロッド室１１ａに作用し、ブームシリンダ１１が縮退し、ブーム３Ａが下方に回動する。

低負荷モード時には油圧ポンプ２１からの吐出油が切換弁３１で絞られる。このため、少ない流量でポンプ吐出圧がリリーフ弁１４の設定圧に達しやすい。これによりブームシリンダ１１に作用する圧力が低めに制限され、車体を浮き上げることなく低負荷の掘削作業を行うことができる。

このときブームシリンダ１１のロッド室１１ａとボトム室１１ｂは制御弁２４を介して連通し、ボトム室１１ｂから排出された圧油の一部は制御弁２４の絞り２４ｃを介してタンクに排出され、残りは制御弁２４の絞り２４ｂを介してロッド室１１ａに導かれる。これによりボトム室１１ｂから排出された圧油が再生され、その分、油圧ポンプ２１からの吐出油量を低減できる。例えば、ブーム３Ａを自重で落下させる作業時には、この再生油だけでブームシリンダ１１を駆動することができ、効果的である。

この場合、ブーム下げ単独操作時に油圧ポンプ２２からの圧油はタンクへ流れ込むためブームシリンダ１１に導かれないので、ポンプ２２の吐出油量は最小限であればよく、油圧ポンプ２２は最小傾転に制御される。また、低負荷作業時にはブームシリンダ１１の駆動圧を大きくする必要がないため、ポンプの吐出油量はそれほど必要とされず、油圧ポンプ２１も最小傾転に制御される。これにより油圧ポンプ２１，２２の駆動のためのエネルギ消費を抑えることができる。なお、低負荷モード時にブームシリンダ１１に作用する負荷が増加して、ブームシリンダ１１のボトム圧力が所定値ｐ２以下になると、馬力制御により油圧ポンプ２１の傾転量が制御され、負荷に応じてポンプ吐出量が増加する。

一方、低負荷モード時に操作レバー２７を下げ操作した状態で、さらに操作レバー２８を複合操作（例えば下げ（ＣＲＯＵＤ）操作）すると、その操作量に応じたパイロット圧が制御弁２５，２６に作用し、制御弁２５，２６がそれぞれ位置ロ側に切り換わる。これにより油圧ポンプ２１，２２からの圧油がそれぞれ制御弁２５，２６を介してアームシリンダ１２のボトム室１２ｂに作用し、アームシリンダ１２が伸長し、アーム３Ｂが下方に回動する。

複合操作時には、馬力制御により油圧ポンプ２１，２２の傾転量が制御され、ポンプ傾転量が増加する。このとき制御弁２３の上流側の流路面積は切換弁３１により絞られているため、油圧ポンプ２１から流路１０１を介して流れる圧油は制御弁２５に導かれやすい。また、リリーフ弁１４の設定圧を下げないので、リリーフ弁１４から低圧油がリリーフすることを防止できる。その結果、油圧ポンプ２１からアームシリンダ１２へより多くの圧油が導かれ、アームシリンダ１２への圧油量が不足することなく、良好な複合操作が可能である。

（２）高負荷モード
バケット３Ｃの地面への押し付け力が高い高負荷作業、例えばジャッキアップ作業を行う場合、まず切換スイッチ２９をオンして高負荷モードを選択する。この状態で操作レバー２７をブーム下げ側に単独操作すると、その操作量に応じたパイロット圧が制御弁２３，２４に作用し、制御弁２３，２４はそれぞれ位置イ側に切り換わる。これにより油圧ポンプ２１からの圧油が切換弁３１、制御弁２３を介してブームシリンダ１１のロッド室１１ａに作用し、ブームシリンダ１１が縮退し、ブーム３Ａが下方に回動する。

ジャッキアップ作業時にはブームシリンダ１１を伸張する方向に地面からの大きな反力が作用するため、ボトム室１１ｂの圧力が低下（ロッド室１１ａの圧力は上昇）し、圧力は所定値ｐ２以下となる。また、高負荷作業時の操作レバー２７の操作量は大きいため、操作圧力は所定値ｐ１以上となる。これにより高負荷条件が成立して電磁切換弁３３は位置ロに切り換えられ、この切換により切換弁３１が位置ロに切り換わり、切換弁３１の流路面積が増加する。その結果、油圧ポンプ２１からロッド室１１ａへ導かれる圧油量が増加し、ジャッキアップ作業が容易となる。

この場合、油圧ポンプ２１の傾転量は馬力制御によりポンプ吐出圧に応じて制御される。これによりジャッキアップ作業に適応してシリンダ駆動圧を高めることができる。なお、ブーム下げ単独操作時に油圧ポンプ２２からの圧油はシリンダ駆動圧として作用しないため、油圧ポンプ２２は最小傾転に制御される。

高負荷モード時に操作レバー２７を下げ操作した状態で、さらに操作レバー２８を複合操作（例えば下げ（ＣＲＯＷＤ）操作）すると、その操作量に応じたパイロット圧が制御弁２５，２６に作用し、制御弁２５，２６がそれぞれ位置ロ側に切り換わる。これにより油圧ポンプ２１，２２からの圧油がそれぞれ制御弁２５，２６を介してアームシリンダ１２のボトム室１２ｂに作用し、アームシリンダ１２が伸張し、アーム３Ｂが下方に回動する。この場合、油圧ポンプ２１から流路１０１および制御弁２５を介してアームシリンダ１２に作用する圧油量は低負荷モード時よりも減少するが、油圧ポンプ２２からの圧油はアームシリンダ１２のみに供給され、かつ、油圧ポンプ２１，２２の傾転量は馬力制御により制御されるため、アームシリンダ１２への圧油量が不足することはなく、良好な複合操作が可能である。

以上の第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）油圧ポンプ２１とブーム駆動用制御弁２３の間に流路面積を変更可能な切換弁３１を設けてブーム下げ用のメータイン回路を形成し、切換スイッチ２９により高負荷モードが選択され、かつ操作圧力が所定値ｐ１以上で、かつブームシリンダ１１のボトム室１１ｂの圧力が所定値ｐ２以下のとき、すなわち高負荷条件成立時に切換弁３１の流路面積を増加し、高負荷条件不成立時に流路面積を減少するようにした。これにより低負荷作業時にブームシリンダ１１のロッド室１１ａへの圧油の供給が制限され、リリーフ弁１４のリリーフ圧を小さく設定することなくバケット先端の押し付け力が小さい低負荷作業を良好に行うことができる。したがって、ブーム３Ａとアーム３Ｂの複合操作時に、油圧ポンプ２１からアームシリンダ１２への圧油量が不足することなく良好な複合操作が可能である。また、高負荷作業時にはブームシリンダ１１のロッド室１１ａへの圧油供給量が増加するため、ジャッキアップ作業等の高負荷作業を容易に行うことができる。

（２）一対の油圧ポンプ２１，２２と、各油圧ポンプ２１，２２からブームシリンダ１１への圧油の流れを制御するための一対の制御弁２３，２４を設けた。そして、ブーム上げ作業時には油圧ポンプ２１，２２からの圧油を合流してブームシリンダ１１のボトム室１１ｂに導き、ブーム下げ作業時には一方の油圧ポンプ２１からの圧油を制御弁２３を介してロッド室１１ａに導くとともに、他方の油圧ポンプ２２からの圧油はロッド室１１ａに導かず、ブームシリンダ１１のボトム室１１ｂから排出した圧油を制御弁２４を介してロッド室１１ａに戻すようにした。すなわちボトム室１１ｂの圧油をロッド室１１ａに導く再生回路を形成したので、ポンプ吐出量を低減することができ、燃費が改善される。
（３）低負荷でのブーム下げ単独操作時にポンプ傾転を最小傾転に制御したので、ポンプ２１，２２の駆動のためのエネルギ消費を抑えることができる。
（４）選択スイッチ２９により作業モードを選択し、高負荷モードが選択されたときのみ切換弁３１の流路面積の増加を許容するようにしたので、流路面積の変更にオペレータの意思が反映され、扱いやすい。
（５）選択スイッチ２９の操作だけでなく、操作圧力が所定値ｐ１以上で、かつ、ボトム室１１ｂの圧力が所定値ｐ２以下のとき、切換弁３１の流路面積を増加するようにしたので、選択スイッチ２９が誤操作された場合に誤って流路面積が増加することを防止できる。

−第２の実施の形態−
図３を参照して本発明による駆動制御装置の第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは調整装置３０の構成である。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図３は、第２の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付す。第２の実施の形態に係わる調整装置３０には、切換弁３１の代わりに切換弁３４が設けられ、かつ切換弁３４と並列に絞り３５が設けられている。切換弁３４が位置ロに切り換わると、油圧ポンプ２１と制御弁２３がそれぞれ切換弁３４，絞り３５を介して連通し、ブーム下げ用回路の流路面積が増加する。切換弁３４が位置イに切り換わると、油圧ポンプ２１と制御弁２３は絞り３５のみを介して連通し、流路面積が減少する。

切換弁３４は第１の実施の形態の切換弁３１と同様、コントローラ４０からの制御信号による電磁切換弁３３の切換に応じて切り換わる。すなわち、切換スイッチ２９がオン操作され、かつ、圧力センサ４２により所定値ｐ１以上のブーム下げ操作圧力が検出され、かつ、圧力センサ４７により所定値ｐ２以下のボトム室１１ｂの圧力が検出されると（高負荷条件成立時）、電磁切換弁３３が位置ロに切り換えられ、切換弁３４は位置ロに切り換わる。これによりブーム下げ用回路の流路面積が増加し、油圧ポンプ２１からの圧油が絞り３５と切換弁３４を介してそれぞれ制御弁２３に導かれる。その結果、ロッド室１１ａに作用する圧油量が増加し、ジャッキアップ作業が容易となる。

一方、上述した以外の条件（高負荷条件不成立時）では、電磁電磁弁３３は位置イに切り換えられ、切換弁３４は位置イに切り換わる。これによりブーム下げ用回路の流路面積が減少し、油圧ポンプ２１からの圧油は絞り３５を介して制御弁２３に導かれる。その結果、ロッド室１１ａに作用する圧油量が減少し、低負荷作業を良好に行うことができる。この場合、リリーフ弁１４の設定圧を下げる必要がないので、ブーム３Ａとアーム３Ｂの複合操作も良好に行うことができる。

−第３の実施の形態−
図４を参照して本発明による駆動制御装置の第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態が第２の実施の形態と異なるのは調整装置３０の構成である。以下では、第２の実施の形態との相違点を主に説明する。

図４は、第３の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図３と同一の箇所には同一の符号を付す。第３の実施の形態に係わる調整装置３０には、切換弁３４の代わりに電磁弁３６が設けられ、油圧源３２と電磁切換弁３３は省略されている。

電磁弁３６は第２の実施の形態の電磁切換弁３３と同様、コントローラ４０からの制御信号により切り換えられる。すなわち、高負荷条件成立時には、電磁弁３６が位置ロに切り換わる。これにより油圧ポンプ２１からの圧油が絞り３５と切換弁３４を介してそれぞれ制御弁２３に導かれ、ロッド室１１ａに作用する圧油量が増加する。一方、高負荷条件不成立時には、電磁弁３６は位置イに切り換えられる。これにより油圧ポンプ２１からの圧油は絞り３５を介して制御弁２３に導かれ、ロッド室１１ａに作用する圧油量が減少する。

−第４の実施の形態−
図５を参照して本発明による駆動制御装置の第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは制御装置３０の構成である。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図５は、第４の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付す。図５に示すように、油圧ポンプ２１と制御弁２３の間の管路１０２には油圧切換弁５１が介装されている。油圧切換弁５１のパイロットポートには操作レバー２７の巻上操作により発生するパイロット弁２７ａからのパイロット圧、または電磁切換弁３３の切換による油圧源３２からのパイロット圧がシャトル弁５０を介して導かれる。油圧切換弁５１にパイロット圧が作用すると油圧切換弁５１は位置ロに切り換わり、管路１０２の流路面積が増加する。パイロット圧の作用が停止すると油圧切換弁５１は位置イに切り換わり、管路１０２の流路面積が減少する。

電磁切換３３弁は、第１の実施の形態と同様、切換スイッチ２９がオン操作され、かつ、圧力センサ４２により所定値ｐ１以上のブーム下げ操作圧力が検出され、かつ、圧力センサ４７により所定値ｐ２以下のボトム室１１ｂの圧力が検出されると（高負荷条件成立時）、コントローラ４０からの制御信号により位置ロに切り換えられる。この切換により油圧源３２からのパイロット圧が電磁切換弁３３およびシャトル弁５０を介して油圧切換弁５１に作用し、油圧切換弁５１が位置ロに切り換わる。これにより管路１０２の流路面積が増加するため、ロッド室１１ａに作用する圧油量が増加し、ジャッキアップ作業が容易となる。

一方、上述した以外の条件（高負荷条件不成立時）には電磁切換弁３３は位置イに切り換えられ、油圧切換弁５１は位置イに切り換わる。これにより管路１０２の流路面積が減少するため、ロッド室１１ａに作用する圧油量が減少し、低負荷作業を良好に行うことができる。

ブーム上げ操作時にはパイロット弁２７ａからのパイロット圧がシャトル弁５０を介して油圧切換弁５１に作用し、油圧切換弁５１が位置ロに切り換わる。これによりブーム上げ操作時に管路１０２の流路面積が増加し、油圧ポンプ２１からの圧油を油圧切換弁５１で制限することなく制御弁２３を介してボトム室１１ｂに導くことができ、ブーム上げ動作を良好に行うことができる。なお、圧力センサ４１によりブーム上げ操作が検出されたときにコントローラ４０が電磁切換弁３３を位置ロに切り換えるようにしてもよい。これによりパイロット弁２７ａからのパイロット圧を油圧切換弁５１に導く必要がなく、シャトル弁５０が不要となる。

−第５の実施の形態−
図６を参照して本発明による制動制御装置の第５の実施の形態について説明する。
図６は、第５の実施の形態に係る駆動制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図５と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第４の実施の形態との相違点を主に説明する。

管路１０２には油圧切換弁５１の代わりに油圧切換弁５２が設けられている。油圧切換弁５２に電磁切換弁３３からのパイロット圧が作用すると油圧切換弁５２は位置ロに切り換わり、管路１０２の流路面積が減少する。一方、パイロット圧の作用が停止すると油圧切換弁５２は位置イに切り換わり、管路１０２の流路面積が増加する。

電磁切換弁３３は、切換スイッチ２９がオン操作され、かつ、圧力センサ４２により所定値ｐ１以上のブーム下げ操作圧力が検出され、かつ、圧力センサ４７により所定値ｐ２以下のボトム室１１ｂの圧力が検出されると（高負荷条件成立時）、図示のように位置イ（中立位置）に切り換えられる。これにより油圧切換弁５２は位置ロに切り換わり、管路１０２の流路面積が増加する。その結果、ロッド室１１ａに作用する圧油量が増加し、ジャッキアップ作業が容易となる。

一方、ブーム上げ操作時等、上述した以外の条件（高負荷条件不成立時）ではコントローラ４０から電磁切換弁３３に制御信号が出力され、電磁切換弁３３は位置ロに切り換えられる。これにより油圧切換弁５２にパイロット圧が作用して油圧切換弁５２は位置ロに切り換わり、管路１０２の流路面積が減少する。その結果、ロッド室１１ａに作用する圧油量が減少し、低負荷作業を良好に行うことができる。

−第６の実施の形態−
図７を参照して本発明による制動制御装置の第６の実施の形態について説明する。
図７は、第６の実施の形態に係る駆動制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図６と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第５の実施の形態との相違点を主に説明する。

図７に示すように油圧ポンプ２１と制御弁２３の間の管路には制御弁５３が介装されている。制御弁５３は管路１０３から管路１０４への圧油量を調整する可変絞り弁として機能する。すなわち油圧ポンプ２１からの圧油が管路１０５および油圧切換弁５４を介して制御弁５３の油室に作用すると、制御弁５３内のピストン５３ａが絞りを減少する方向に押動され、管路１０３から管路１０４への圧油量が減少する。一方、油圧ポンプ２１から制御弁５３の油室への圧油の作用が停止すると、ピストン５３ａが絞りを増加する方向に押動され、管路１０３から管路１０４への圧油量が増加する。

油圧切換弁５４は電磁切換弁３３からのパイロット圧により切り換わる。油圧切換弁５４にパイロット圧が作用すると油圧切換弁５４は位置ロに切り換わり、管路１０５からの圧油が制御弁５３に作用する。油圧切換弁５４へのパイロット圧の作用が停止すると油圧切換弁５４は位置イに切り換わり、管路１０５から制御弁５４への圧油の作用が停止する。

電磁切換弁３３は、切換スイッチ２９がオン操作され、かつ、圧力センサ４２により所定値ｐ１以上のブーム下げ操作圧力が検出され、かつ、圧力センサ４７により所定値ｐ２以下のボトム室１１ｂの圧力が検出されると（高負荷条件成立時）、図示のように位置イ（中立位置）に切り換えられる。これにより油圧切換弁５４は位置イに切り換わり、制御弁５３の絞り面積が増加する。その結果、ロッド室１１ａに作用する圧油量が増加し、ジャッキアップ作業が容易となる。

一方、ブーム上げ操作時等、上述した以外の条件（高負荷条件不成立時）ではコントローラ４０から電磁切換弁３３に制御信号が出力され、電磁切換弁３３は位置ロに切り換えられる。これにより油圧切換弁５４にパイロット圧が作用して油圧切換弁５４は位置ロに切り換わり、制御弁５３の絞り面積が減少する。その結果、ロッド室１１ａに作用する圧油量が減少し、低負荷作業を良好に行うことができる。

−第７の実施の形態−
図８，９を参照して本発明による駆動制御装置の第７の実施の形態について説明する。
上記第１〜第６の実施の形態では、調整装置３０（メータイン回路）によりブーム下げ用回路の流路面積を調整するようにしたが、第７の実施の形態では、ブーム下げ操作時の制御弁２３の切換量を調整する。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図８は、第７の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付す。制御弁２３のブーム下げ側のパイロットポートは、電磁比例弁３７を介して油圧源３８に接続されている。これにより制御弁２３には電磁比例弁３７の切換に応じたパイロット圧が作用し、このパイロット圧に応じて制御弁２３が切り換わる。

電磁比例弁３７はコントローラ４０からの制御信号により以下のように切り換わる。すなわち、高負荷条件不成立時には、図９の実線に示すように圧力センサ４２により検出された操作圧力の増加に伴い電磁比例弁３７の二次圧力が増加する。一方、操作圧力が所定値ｐ１以上で、かつボトム室１１ｂの圧力が所定値ｐ２以下の高負荷条件成立時には、図９の点線に示すように電磁比例弁３７の二次圧力が実線のものより大きくなる。これにより高負荷条件成立時に制御弁２３の位置イ側への切換量が増加し、ロッド室１１ａに作用する圧油量が増加してジャッキアップ作業が容易となる。反対に、高負荷条件不成立時には制御弁２３の位置イ側への切換量が減少し、ロッド室１１ａに作用する圧油量が減少して低負荷作業を良好に行うことができる。

上記実施の形態では、コントローラ４０からの制御信号により電磁切換弁３３,電磁弁３６を切り換えるようにしたが、切換時のショック低減のためにこれらを徐々に切り換えるようにしてもよい。上記実施の形態では、一対の油圧ポンプ２１,２２と一対の制御弁２３,２４をブームシリンダ１１の油圧回路に設けたが、油圧ポンプ２２（第２の油圧ポンプ）と制御弁２４（第２の制御弁）を省略してもよい。すなわち少なくとも油圧ポンプ２１（第１の油圧ポンプ）とブームシリンダ１１と制御弁２３（第１の制御弁）とを設け、高負荷条件の成否に応じたコントローラ４０（制御手段）からの制御信号により調整装置３０を制御、あるいは切換弁２３の切換量を制御するのであれば、他の構成はいかなるものでもよい。例えば選択手段としての切換スイッチ２９を省略してもよい。

操作レバー２７以外の操作手段によりブームシリンダ１１の駆動指令を発生するようにしてもよい。弁手段としての調整装置３０の構成は図２〜７のものに限らない。切換スイッチ２９と圧力センサ４１,４２,４７の検出値に応じてコントローラ４０がブームシリンダ１１の高負荷条件を判定するようにしたが、判定手段としてのコントローラ４０の構成はこれに限らない。圧力センサ４１，４２以外の操作検出手段により操作レバー２７の操作を検出してもく、圧力センサ４７以外の圧力検出手段によりボトム室１１ｂの圧力を検出してもよい。油圧ポンプ２１からの圧油がロッド室１１ａのみに供給された状態で高負荷条件成立と判定されるとコントローラ４０がレギュレータ２１ａに制御信号を出力してポンプ容量を最小に制御し、これ以外の条件ではポンプ吐出圧に応じてポンプ容量を制御するようにしたが、ポンプ容量制御手段の構成はこれに限らない。制御弁２４以外の再生手段を用いてもよい。

上記実施の形態に係わる駆動制御装置はブームシリンダ１１に適用したが、他の作業用油圧シリンダにも同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の駆動制御装置に限定されない。

本発明が適用される油圧ショベルの側面図。 本発明の第１の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図。 本発明の第２の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図。 本発明の第３の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図。 本発明の第４の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図。 本発明の第５の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図。 本発明の第６の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図。 本発明の第７の実施の形態に係わる駆動制御装置の構成を示す油圧回路図。 図８の電磁比例弁の弁特性を示す図。

符号の説明

１１ ブームシリンダ
１２ アームシリンダ
１４ リリーフ弁
２１,２２ 油圧ポンプ
２１ａ,２２ａ レギュレータ
２３〜２６ 制御弁
２７,２８ 操作レバー
２９ 切換スイッチ
３１ 切換弁
３３ 電磁切換弁
３４ 切換弁
３６ 電磁弁
３７ 電磁比例弁
４０ コントローラ
４１〜４７ 圧力センサ
５１,５２ 油圧切換弁
５３ 制御弁
５４ 油圧切換弁

Claims (8)

1. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油により駆動する作業用油圧シリンダと、
   前記油圧シリンダの駆動指令を発生する操作手段と、
   前記操作手段の駆動指令に応じて前記油圧ポンプから前記油圧シリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、
   前記油圧ポンプから前記油圧シリンダのロッド室に至る流路の面積を調整する弁手段と、
   前記操作手段の操作を検出する操作検出手段と、
   前記油圧シリンダのボトム室の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記操作検出手段により所定値以上の操作が検出され、かつ、前記圧力検出手段により所定値以下の圧力が検出されると高負荷条件成立と判定する判定手段と、
   前記判定手段により高負荷条件成立と判定されると、高負荷条件不成立と判定されたときよりも前記流路面積を増加するように前記弁手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする作業用油圧シリンダの駆動制御装置。
2. 請求項１に記載の作業用油圧シリンダの駆動制御装置において、
   前記油圧ポンプからの圧油が前記制御弁の上流側で分岐して他の油圧アクチュエータにも導かれるように油圧回路を形成し、
   前記弁手段は、この油圧回路の分岐点よりも少なくとも下流側に設けられることを特徴とする作業用油圧シリンダの駆動制御装置。
3. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油により駆動する作業用油圧シリンダと、
   前記油圧シリンダの駆動指令を発生する操作手段と、
   前記操作手段の駆動指令に応じて前記油圧ポンプから前記油圧シリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、
   前記操作手段の操作を検出する操作検出手段と、
   前記油圧シリンダのボトム室の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記操作検出手段により所定値以上の操作が検出され、かつ、前記圧力検出手段により所定値以下の圧力が検出されると高負荷条件成立と判定する判定手段と、
   前記判定手段により高負荷条件成立と判定されると、高負荷条件不成立と判定されたときよりも前記油圧シリンダへの圧油量が増加するように前記制御弁を制御する制御手段とを備えることを特徴とする作業用油圧シリンダの駆動制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業用油圧シリンダの駆動制御装置において、
   高負荷作業または低負荷作業を選択する選択手段を有し、
   前記判定手段は、少なくとも前記選択手段により高負荷作業が選択されると高負荷条件成立と判定することを特徴とする作業用油圧シリンダの駆動制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業用油圧シリンダの駆動制御装置において、
   前記油圧ポンプは、可変容量形油圧ポンプであり、
   前記油圧ポンプからの圧油が前記ロッド室のみに供給された状態で高負荷条件不成立と判定されるとポンプ容量を最小に制御し、これ以外の条件ではポンプ吐出圧に応じてポンプ容量を制御するポンプ容量制御手段をさらに備えることを特徴とする作業用油圧シリンダの駆動制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業用油圧シリンダの駆動制御装置において、
   前記油圧シリンダの縮退により前記油圧シリンダのボトム室から排出された圧油を前記ロッド室に導く再生手段をさらに備えることを特徴とする作業用油圧シリンダの駆動制御装置。
7. 請求項６に記載の作業用油圧シリンダの駆動制御装置において、
   前記油圧シリンダはブームシリンダであり、前記油圧ポンプ（第１の油圧ポンプ）と前記制御弁（第１の制御弁）に対して並列に、それぞれ第２の油圧ポンプと第２の制御弁とを設け、
   前記第２の制御弁は、前記操作手段により前記ブームシリンダの伸張動作が指令されると前記第２の油圧ポンプからの圧油を前記ボトム室に導くように切り換わり、前記ブームシリンダの縮退動作が指令されると前記再生手段として機能するように切り換わることを特徴とする作業用油圧シリンダの駆動制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の作業用油圧シリンダの駆動制御装置を備えたことを特徴とする油圧ショベル。

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