JP2006029468A - 流体圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体圧制御装置に関し、複数の流体圧装置の連動時における連動操作性を向上させる。
【解決手段】 第１，第２流体圧供給源１，４が供給する圧力流体により駆動される第１，第２流体圧アクチュエータ１０，１６と、第１流体圧アクチュエータ１０へ供給される該圧力流体の供給流量を調節する二つの第１制御弁２，６と、第２流体圧アクチュエータ１６へ供給される該圧力流体の供給流量を調節する二つの第２制御弁３，５と、第１制御弁６へ流通する第１パイロット圧力流体の流体圧を制御する第１パイロット圧制御弁２２と、第２制御弁３へ流通する第２パイロット圧力流体の流体圧を制御する第２パイロット圧制御弁２３と、操作手段の作動量に基づき第１パイロット圧制御弁２２及び第２パイロット圧制御弁２３における該第１及び第２パイロット圧力流体の圧力を調整する制御手段２１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体圧アクチュエータの作動を制御する流体圧制御装置に関する。

従来より、油圧シリンダ等をはじめとする流体圧アクチュエータの作動を制御することによって、バケットやブーム装置，アーム装置，旋回装置といった流体圧装置を作動させる流体圧制御装置としての油圧制御装置を備えた建設機械が開発されている。このような油圧制御装置においては、油圧ポンプによって加圧された作動油が作動油回路を介して各種油圧装置へ供給されるようになっており、油圧ポンプと油圧装置との間に制御弁が介装されて、油圧装置へ供給される作動油の流量や油圧が適切に制御されるようになっている。

例えば、特許文献１には、油圧メインポンプから吐出される圧油が制御弁を介して複数の油圧シリンダ（アクチュエータ）へ供給される油圧回路の油圧制御装置において、パイロットポンプから吐出されるパイロット圧油が、操作レバーを備えたリモコン弁（遠隔操作弁）を介して制御弁の調圧弁部へ供給されて、制御弁の開度が調整される構成が記載されている。このような構成により、オペレータによる操作レバーの操作に応じて制御弁の開度を調節し、油圧シリンダへ供給される圧油の流量を制御できるようになっている。

ところで、複数の流体圧ポンプ、流体圧装置及び制御弁を備えてこれらを総合的に制御する流体圧制御装置も開発されている。例えば、近年の建設機械の油圧制御装置においては、図７に示すような２ポンプ式油圧回路を制御するものがある。
図７に示された２ポンプ式油圧回路には、流体圧供給源として圧油（作動油）を作動油タンク２４から油圧回路内へ吐出する第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ４と、作業装置を駆動する流体圧装置としてのブームシリンダ１０，アームシリンダ１６及びバケットシリンダ２０とが備えられている。なお、２５は第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ４図示しないパイロットポンプを駆動するエンジンである。

第１油圧ポンプ１の圧油供給ライン上には、ブーム第１制御弁２とアーム第２制御弁３とバケット制御弁１９とが並列に配され、第２油圧ポンプ４の圧油供給ライン上には、アーム第１制御弁５とブーム第２制御弁６とが並列に配されている。ここで、ブーム第１制御弁２及びブーム第２制御弁６は、ともにブームシリンダ１０へ供給される圧油の供給流量を制御する弁であり、一つのブームシリンダ１０に対して第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ４の各々に対応する二系統の油圧回路から供給される作動油が、これらの二つの制御弁によって流量制御されるようになっている。

同様に、アーム第１制御弁５及びアーム第２制御弁３は、ともにアームシリンダ１６へ供給される圧油の供給流量を制御する弁であり、一つのアームシリンダ１６に対して二系統の油圧回路から供給される作動油が、これらの二つの制御弁によって流量制御されるようになっている。また、バケット制御弁１９はバケットシリンダ２０へ供給される圧油の供給流量を制御する弁である。

また、第１油圧ポンプ１，第２油圧ポンプ４の圧油供給ラインとは独立して、各制御弁２，３，５，６，１９の開度制御を行うためのパイロット回路７，１１，１３，１７が備えられている。各制御弁２，３，５，６，１９は、図７に示すように、スプール（流量制御スプール）の位置を３つの位置に連続的に切り替え可能なスプール弁として構成されている。

ブーム第１制御弁２は、パイロットライン７を介して、ブーム操作レバー８に備えられた図示しない油圧リモコン弁によるパイロット圧を圧力室２ａに受圧するようになっており、例えば、ブーム操作レバー８が「ブーム上げ方向」へ操作されると、ブーム第１制御弁２は「ブーム上げ位置」に切り換えられるようになっている。これにより、第１油圧ポンプ１からの圧油は、ブームヘッドライン９Ｈを介してブームシリンダ１０のブームヘッド室１０ｂへ供給されるようになっている。

また、ブーム操作レバー８が「ブーム上げ方向」へ操作されたとき、パイロットライン７より分岐したパイロットライン１１を介してパイロット圧がブーム第２制御弁６の圧力室６ａへも供給される。これにより、ブーム第２制御弁６も「ブーム上げ位置」に切り換えられ、第２油圧ポンプ１からの圧油が、ブームヘッドライン１２Ｈを介してブームシリンダ１０のブームヘッド室１０ｂへと供給されるようになっている。また、ブームロッド室１０ａの圧油はブームロッドライン９Ｒを通り、ブーム第１制御弁２を介して作動油タンク２４へ流入するようになっている。このような作動油の流量制御により、ブームシリンダ１０のシリンダロッドがブームヘッド室１０ｂ側からブームロッド室１０ａ側へ押圧されて伸び、ブームが上昇するようになっている。

同様に、アーム第１制御弁５は、パイロットライン１３を介して、アーム操作レバー１４に備えられた図示しない油圧リモコン弁によるパイロット圧を圧力室５ａに受圧するようになっており、例えば、アーム操作レバー１４が「アーム伸び方向」に操作されると、アーム第１制御弁５は「アーム伸び位置」に切り換えられるようになっている。これにより、第２油圧ポンプ４からの圧油が、アームヘッドライン１５Ｈを介してアームシリンダ１６のアームヘッド室１６ｂへ供給されるようになっている。

また、アーム操作レバー１４が「アーム伸び方向」へ操作されたとき、パイロットライン１３より分岐したパイロットライン１７を介してパイロット圧がアーム第２制御弁３の圧力室３ａへも供給される。これにより、アーム第２制御弁３も「アーム伸び位置」に切り換えられ、第１油圧ポンプ１からの圧油が、アームヘッドライン１８Ｈを介してアームシリンダ１６のアームヘッド室１６ｂへと供給されるようになっている。また、アームロッド室１６ａの圧油はアームロッドライン１５Ｒ，１８Ｒを通り、アーム第１制御弁５又はアーム第２制御弁３を介して作動油タンク２４へ流入するようになっている。このような作動油の流量制御により、アームシリンダ１６のシリンダロッドがアームヘッド室１６ｂ側からアームロッド室１６ａ側へ押圧されて、伸び方向へ移動するようになっている。

なお、バケットについては、図示しないバケット伸び用リモコン弁から供給されるパイロット圧により、バケット制御弁１９が「バケット伸び位置」に切り換えられて、バケットシリンダ２０が作動するようになっている。また、これらの制御弁２，３，５，６，１９にはそれぞれ、可変絞りが設けられており、供給されるパイロット圧の大きさに応じて開度が変化するようになっている。

このように、図７に示す油圧回路の油圧制御装置によれば、一つの油圧シリンダに対して、二系統の油圧回路を接続することによって、２台の油圧ポンプ１，４で供給される作動油を効率良く各油圧装置に供給することができるようになっている。
特開２００１−２００８０６号公報

ところで、図７に示す従来の油圧回路では、以下のような課題がある。
すなわち、「ブーム上げ」の操作と「アーム伸び」の操作とを同時に行う空中連動操作時には、構造的に、ブームの荷重が加えられるブームヘッド室１０ｂ側と比較して、重力方向へ自重で落下する方向へ移動するアームヘッド室１６ｂ側の負荷圧力は非常に小さくなりやすい。そのため、第１油圧ポンプ１から供給される圧油は、油圧回路内において負荷圧力の大きいブーム側のブーム第１制御弁２よりも、負荷圧力の小さいアーム側のアーム第２制御弁３の方へ流入しやすくなり、ブームシリンダを上げるための圧油が不足してブームが上がらなくなることがある。また逆に、アームシリンダへ供給される圧油が過剰となってアームがオペレータの意図した速度よりも速く移動してしまうこともあり、良好な連動操作性が得られにくいことが課題とされている。

また、アームシリンダ１６とバケットシリンダ２０とを伸ばしながら掘削作業を行う際、バケットシリンダ２０への掘削負荷を小さくして掘削を容易にするために、所謂「透かし操作（掘削作業時に、バケットとアームのレバー操作量を維持したままブーム上げ操作を行って、掘削負荷を抜く操作）」を行ったときには、アームヘッド室１６ｂ側の負荷圧力がブームヘッド室１０ｂ側の負荷圧力よりも大きくなることがある。そのため、第２油圧ポンプ４から供給される圧油が、油圧回路内において負荷圧力の大きいアーム側のアーム第１制御弁５よりも、負荷圧力の小さいブーム側のブーム第２制御弁６の方へ流入しやすくなり、アームシリンダ１６の動作が鈍くなって、良好な掘削性能が得られないことがある、という課題もある。

本発明は、このような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で、複数の流体圧装置の連動時における連動操作性を向上させることができる流体圧制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の流体圧制御装置（請求項１）は、流体圧回路の作動流体としての圧力流体を供給する第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源と、上記の第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源から供給される該圧力流体により駆動される第１流体圧アクチュエータ及び第２流体圧アクチュエータと、該第１流体圧アクチュエータから上記の第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源への圧力流体供給通路上にそれぞれ介装され、該第１流体圧アクチュエータへ供給される該圧力流体の供給流量を調節する二つの第１制御弁と、該第２流体圧アクチュエータから上記の第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源への圧力流体供給通路上にそれぞれ介装され、該第２流体圧アクチュエータへ供給される該圧力流体の供給流量を調節する二つの第２制御弁と、該第１流体圧アクチュエータの第１作動量を設定するとともに、該第１作動量に応じて第１パイロット回路を介して該二つの第１制御弁へ第１パイロット圧力流体を流通させ、該二つの第１制御弁の開度を制御する第１操作手段と、該第２流体圧アクチュエータの第２作動量を設定するとともに、該第２作動量に応じて第２パイロット回路を介して該二つの第２制御弁へ第２パイロット圧力流体を流通させ、該二つの第２制御弁の開度を制御する第２操作手段と、該第１パイロット回路上に介装され、該二つの第１制御弁のうち該第２流体圧供給源からの該圧力流体を該第１流体圧アクチュエータへ供給する第１制御弁へ流通する該第１パイロット圧力流体の流体圧を制御する第１パイロット圧制御弁と、該第２パイロット回路上に介装され、該二つの第２制御弁のうち該第１流体圧供給源からの該圧力流体を該第２流体圧アクチュエータへ供給する第２制御弁へ流通する該第２パイロット圧力流体の流体圧を制御する第２パイロット圧制御弁と、上記の第１作動量及び第２作動量に基づいて、上記の第１パイロット圧制御弁及び第２パイロット圧制御弁における上記の第１パイロット圧力流体及び第２パイロット圧力流体の圧力を調整する制御手段とを備えたことを特徴としている。

また、上記の第１パイロット回路及び第２パイロット回路における上記の第１パイロット圧力流体及び第２パイロット圧力流体のそれぞれの流体圧を検出する検出手段とを備え、
該制御手段は、該検出手段で検出された該それぞれの流体圧に基づいて、上記の第１パイロット圧力流体及び第２パイロット圧力流体の圧力を調整することが好ましい（請求項２）。

また、上記の第１パイロット圧制御弁及び第２パイロット圧制御弁が、電磁比例圧力制御弁として構成されていることが好ましい（請求項３）。

本発明の流体圧制御装置（請求項１）によれば、第１流体圧アクチュエータ及び第２流体圧アクチュエータの作動量に基づいて第１パイロット圧制御弁及び第２パイロット圧制御弁におけるパイロット圧力流体の圧力が減少するため、第１流体圧供給源からの圧力流体を第２流体圧アクチュエータへ流通させる片方の第２制御弁と、第２流体圧供給源からの圧力流体を第２流体圧アクチュエータへ流通させる片方の第１制御弁との開口を絞ることができる。

これにより、第１流体圧アクチュエータ及び第２流体圧アクチュエータの連動時においても、負荷圧力の低いアクチュエータ側への作動流体の流入量を減少させることができ、連動操作性を向上させることができる。
また、本発明の流体圧制御装置（請求項２）によれば、このような第１制御弁及び第２制御弁の開度制御がパイロット回路における流体圧に応じて制御されるため、オペレータの操作意思に応じた制御を実施することができ、操作性を向上させることができる。

また、本発明の流体圧制御装置（請求項３）によれば、第１制御弁，第２制御弁を絞る必要のないときには、制御手段が電磁比例圧力制御弁を制御する際に、電流値をゼロにすればよいため、制御にかかる消費電力量を抑えることができる。

以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図５は本発明の一実施形態としての油圧制御装置を示すもので、図１は本油圧制御装置の油圧回路の全体構成を示す回路構成図、図２は本油圧制御装置における制御弁の開口特性を示すグラフ、図３は本油圧制御装置における電磁比例圧力制御弁の制御特性を示すグラフ、図４は本油圧制御装置の変形例における電磁比例圧力制御弁の制御特性を示すグラフであり、（ａ）は電流値の増大に対し曲線的に設定圧が減少する対応関係を示すもの、（ｂ）は電流値に対し設定圧の最低値が保証された対応関係を示すもの、図５は本油圧制御装置が適用された建設機械を示す模式的側面図である。

なお、図６は、電磁比例圧力制御弁の制御特性を示すグラフであって、本油圧制御装置の効果を説明するために記載したものである。
まず、図１を用いて本油圧制御装置の構成について説明する。なお、図１において前述した従来の油圧制御装置（図７参照）と同一の部位については同一の符号を用いて説明を省略している。

本油圧制御装置は、図５に示したような油圧ショベル等の建設機械に適用されている。この油圧ショベルは、図５に示すように、上部旋回体１００と下部走行体１０１と作業装置１０２とから構成され、作業装置１０２としてブーム１０３，アーム（スティック）１０４，バケット１０８を備えて構成されている。ブーム１０３は上部旋回体１００に対して回動可能に枢着され、ブーム１０３の先端には同じく鉛直面内に回動可能にアーム１０４が接続され、さらにアーム１０４の先端には鉛直面内に回動可能にバケット１０８が接続されている。

また、上部旋回体１００とブーム１０３との間には、ブーム１０３を駆動するための２本のブームシリンダ１０が設けられるとともに、ブーム１０３とアーム１０４との間には、アーム１０４を駆動するためのアームシリンダ１６が設けられ、アーム１０４とバケット１０８との間には、バケット１０８を駆動するためのバケットシリンダ２０が設けられている。

本油圧制御装置は、これらの作業装置１０２を駆動する油圧回路に適用されている。
図１に示すように、本油圧制御装置は、エンジン２５の動力で駆動する第１油圧ポンプ（第１流体圧供給源）１及び第２油圧ポンプ（第２流体圧供給源）４を備え、油圧回路（流体圧回路）を介してこれらの油圧ポンプ１，４から作動油（作動流体）を供給される作業装置１０２の各油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ）１０，１６，２０と、油圧回路上に設けられて各油圧シリンダ１０，１６，２０へ供給される作動油量を調整する複数の制御弁２，３，５，６，１９と、各油圧シリンダ１０，１６，２０の作動量を設定する操作レバー８，１４とを備えている。また、操作レバー８，１４の操作量に応じて制御弁２，３，５，６，１９の開度を制御するためのパイロット回路７，１１，１３，１７が設けられるとともに、パイロット回路内を流通するパイロット作動油の油圧を制御する電磁比例圧力制御弁２２，２３と、電磁比例圧力制御弁２２，２３におけるパイロット作動油圧の被制御量を調整制御するコントローラ２１とが備えられている。

まず、本油圧制御装置を備えた本建設機械の作業装置１０２に関して、ブーム１０３を駆動するアクチュエータであるブームシリンダ１０（第１流体圧アクチュエータ，図１では２本のブームシリンダ１０のうちの１本を代表して示している）と、アーム１０４を駆動するアクチュエータであるアームシリンダ（第２流体圧アクチュエータ）１６とは、第１油圧ポンプ１が作動油を供給する回路（ライン）と第２油圧ポンプ４が作動油を供給する回路（ライン）との二系統（二ライン）の油圧回路に共に接続されており、第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ４のそれぞれから作動油を供給されうるように配置されている。

ブームシリンダ１０と第１油圧ポンプ１とを連結する作動油供給系路上には、ブーム第１制御弁２が介装され、第２油圧ポンプとを連結する作動油供給系路上には、ブーム第２制御弁６が介装されている。また、アームシリンダ１６と第１油圧ポンプ１とを連結する作動油供給系路上には、アーム第１制御弁５が介装され、第２油圧ポンプとを連結する作動油供給系路上には、アーム第２制御弁３が介装されている。

換言すると、ブームシリンダ１０へ供給される作動油は、ブーム第１制御弁２とブーム第２制御弁６との二つの制御弁（第１制御弁）によって、流量制御されるようになっている。同様に、アームシリンダ１６へ供給される作動油は、アーム第１制御弁５とアーム第２制御弁３との二つの制御弁（第２制御弁）によって、流量制御されるようになっている。

つまり、第１油圧ポンプ１の作動油供給ライン上にはブーム第１制御弁２とアーム第２制御弁３とが並列に配置され、また、第２油圧ポンプ４の作動油供給ライン上にはアーム第１制御弁５とブーム第２制御弁６とが並列に配置されている。
なお、バケット１０８を駆動するバケットシリンダ２０及びバケット制御弁１９は、第１油圧ポンプ１の作動油供給ライン上に配置されている。

これらの各制御弁２，３，５，６，１９は、スプール（流量制御スプール）の位置を３つの位置に連続的に切り換え可能なスプール弁として構成されており、各作業装置の操作レバーの操作量に応じて開度調整が行われるようになっている。
すなわち、ブームシリンダ１０の伸縮作動量を設定するブーム操作レバー（第１操作手段）８には、図示しない油圧リモコンバルブが備えられており、オペレータによってブーム操作レバー８が操作されると、パイロット回路（第１パイロット回路）７，１１を介して、ブーム第１制御弁２の圧力室２ａ及びブーム第２制御弁６の圧力室６ａへパイロット作動油が供給されて、ブーム第１制御弁２及びブーム第２制御弁６のスプール位置が切り換えられるとともに、パイロット作動油の油圧の大きさ（すなわち、パイロット圧）に応じた開度に調整されるようになっている。

また、アームシリンダ１６の伸縮作動量を設定するアーム操作レバー（第２操作手段）１４がオペレータによって操作されると、パイロット回路（第２パイロット回路）１３，１７を介して、アーム第１制御弁５の圧力室５ａ及びアーム第２制御弁３の圧力室３ａへパイロット作動油が供給されて、アーム第１制御弁５及びアーム第２制御弁３のスプール位置が切り換えられるとともに、パイロット圧に応じた開度に調整されるようになっている。また、ブームの各制御弁２，６を制御するパイロット回路７，１１とアームの各制御弁３，５を制御するパイロット回路１３，１７とは互いに独立した回路となっている。

なお、ここではブーム操作レバー８が「ブーム上げ方向」へ操作された場合と、アーム操作レバー１４が「アーム伸び方向」へ操作された場合とを想定した説明を行っているが、これらの操作レバーが逆方向（例えば「ブーム下げ方向」や「アーム縮み方向」）へ操作された場合には、図示しないパイロット回路を介してパイロット作動油が各制御弁２，３，５，６へ供給されて、スプール位置が逆方向へ切り換えられるようになっている。また、バケット制御弁１９の伸び，縮み制御用のパイロット回路についても、図示を省略している。

パイロット圧に対する油圧シリンダ，油圧ポンプ及び作動油タンクを結ぶ各通路の開口特性（絞り特性）は、図２に示すように設定されている。すなわち、図２に示すように、パイロット圧が大きいほど油圧シリンダと油圧ポンプとを結ぶ通路（Ｐ−Ｃ通路）の開口面積、及び油圧シリンダと作動油タンクとを結ぶ通路（Ｃ−Ｔ通路）の開口面積は大きくなり、油圧ポンプと作動油タンクとを結ぶバイパス通路の開口面積は逆に減少していくような特性に設定されている。これにより、オペレータは、操作レバーを操作してパイロット圧を適宜調整することで、各制御弁における油圧シリンダ，油圧ポンプ及び作動油タンクを結ぶ各通路の作動油流量を調整できるようになっている。

また、パイロット回路１１には、ブーム第２制御弁６へ供給されるパイロット作動油を制御する電磁比例圧力制御弁（第１パイロット圧制御弁）２２と電磁比例圧力制御弁２２の上流側のパイロット作動油圧を検出する第１パイロット圧センサ（検出手段）２６とが介装され、また同様に、パイロット回路１７には、アーム第２制御弁３へ供給されるパイロット作動油を制御する電磁比例圧力制御弁（第２パイロット圧制御弁）２３と電磁比例圧力制御弁２３の上流側のパイロット作動油圧を検出する第２パイロット圧センサ（検出手段）２７とが介装されている。

これらの圧力制御弁２２，２３は、第１パイロット圧センサ２６及び第２パイロット圧センサ２７で検出された各パイロット圧の大きさに応じてコントローラ（制御手段）２１から入力される電流値に基づき、パイロット作動油の流量制御を行う電磁比例圧力制御弁である。
第１パイロット圧センサ２６は、パイロット回路１１に介装された電磁比例圧力制御弁２２の上流側におけるパイロット圧（パイロット作動油の油圧の大きさ）Ｐ₁を検出するようになっている。また、第２パイロット圧センサ２７は、パイロット回路１７に介装された電磁比例圧力制御弁２３の上流側におけるパイロット圧（パイロット作動油の油圧の大きさ）Ｐ₂を検出するようになっている。

コントローラ２１は、検出されたパイロット圧Ｐ₁，Ｐ₂に基づいて、様々なパターンで電流値Ｕ₁，Ｕ₂を電磁比例圧力制御弁２２，２３のぞれぞれへ出力するようになっている。なお、本実施形態では、コントローラ２１に予め記述されたソフトウェアによって、パイロット圧Ｐ₁，Ｐ₂がそれぞれ大きいほど、出力される電流値Ｕ₁，Ｕ₂が大きくなるように設定されている。また、ブーム操作レバー８とアーム操作レバー１４とが同時に作動したとき（例えば、Ｐ₁，Ｐ₂がともに所定圧力Ｐ₀以上となったとき）には、それぞれが単独で作動したとき（例えば、Ｐ₁，Ｐ₂のいずれかが所定圧力Ｐ₀未満のとき）よりも、出力される電流値がＵ₁，Ｕ₂が大きくなるように設定されている。

電磁比例圧力制御弁２２，２３は、図３に示す特性を有した制御弁となっている。つまり、コントローラ２１から入力された電流値Ｕが小さければ弁の下流側のパイロット圧Ｐ_exの大きさを大きくし、電流値Ｕが大きくなるほど弁の下流側のパイロット圧Ｐ_exの大きさを小さくするようになっている。これにより、ブーム第２制御弁６の圧力室６ａ及びアーム第２制御弁３の圧力室３ａへ供給されるパイロット圧の大きさは、コントローラ２１から各電磁比例圧力制御弁２２，２３へ入力される電流値Ｕの大きさに応じて制御されて、ブーム第２制御弁６及びアーム第２制御弁３の開度が絞られるようになっている。つまり、コントローラ２２は、操作レバー８，１４の操作量に基づいて、電磁比例圧力制御弁２２，２３における下流側のパイロット圧を調整する制御手段として機能している。

なお、図３に示すように、本実施形態では、コントローラ２１から入力される電流値がＵ₀未満のときには、弁の下流側のパイロット圧が所定値Ｐ_pとなるように設定されている。この所定値Ｐ_pは、コントローラ２１から入力される電流値が０のときの電磁比例圧力制御弁の上流側の圧力、すなわち、操作レバー８，１４の操作によって各パイロット回路へ作用しうる最大のパイロット圧Ｐ_mよりも小さい値として設定されている。

つまり、本実施形態にかかる油圧制御装置では、一つの油圧シリンダに対して、二系統の油圧回路を接続することによって、２台の油圧ポンプ１，４で供給される作動油を効率良く油圧装置に作用させることができるようになっているとともに、特定の条件下では、二系統の油圧回路のうち一方の油圧回路に介装された制御弁を絞るように制御することによって、供給される作動油の負担割合を、２台の油圧ポンプ１，４間で異ならせることができるようになっている。つまり、特定の条件下では、各油圧ポンプ１，４から供給される作動油量が、あたかも、それぞれの油圧シリンダに対する重み付けがなされたかのように分配されるようになるということである。そして、本油圧制御装置では、パイロット回路に電磁比例圧力制御弁を介装させることによって、また、その配置を工夫することによって、それぞれの油圧シリンダに対する作動油供給量の重み付け作用を実現しているのである。

なお、本実施形態では、この特定の条件がパイロット回路１１，１７のパイロット圧Ｐ₁，Ｐ₂によって規定されていることになる。
以上のような構成により、本実施形態におけるバケットによれば以下のような作用・効果を奏する。
オペレータによってブーム操作レバー８とアーム操作レバー１４とが同時に操作されて、ブーム上げ操作とアーム伸び操作とを同時に実施する場合、第１パイロット回路では、パイロット回路７，１１を介して、ブーム第１制御弁２の圧力室２ａ及びブーム第２制御弁６の圧力室６ａへパイロット作動油が供給される。このとき、第１パイロット圧センサ２６によってパイロット回路１１に介装された電磁比例圧力制御弁２２の上流側のパイロット作動油圧Ｐ₁がブーム操作レバー８の操作量に対応した値として検出され、コントローラ２１へ入力される。

コントローラ２１は、入力されたＰ₁が大きいほど、大きな電流値Ｕ₁を設定して電磁比例圧力制御弁２２へ出力し、電磁比例圧力制御弁２２は入力された電流値Ｕ₁に基づいて下流側のパイロット作動油圧を制御する。このため、ブーム第２制御弁６はブーム第１制御弁２よりも開口が絞られることになり、第２油圧ポンプ４の作動油供給ライン上において、アームシリンダ１６よりもブームシリンダ１０の負荷圧力が小さいときに生じる、作動油のブームシリンダ１０側への流出を抑制することができるようになる。

したがって、例えば、掘削作業時に所謂透かし操作を行った場合であっても、各シリンダの動きが遅くなるようなことがなく、良好な掘削性を得ることができる。
一方、第２パイロット回路では、パイロット回路１３，１７を介して、アーム第１制御弁５の圧力室５ａ及びアーム第２制御弁３の圧力室３ａへパイロット作動油が供給される。このとき、第２パイロット圧センサ２７によってパイロット回路１７に介装された電磁比例圧力制御弁２３の上流側のパイロット作動油圧Ｐ₂がアーム操作レバー１４の操作量に対応した値として検出され、コントローラ２１へ入力される。

そしてコントローラ２１は、入力されたＰ₂が大きいほど、大きな電流値Ｕ₂を設定して電磁比例圧力制御弁２３へ出力し、電磁比例圧力制御弁２３は入力された電流値Ｕ₂に基づいて下流側のパイロット作動油圧を制御する。このため、アーム第２制御弁３はアーム第１制御弁５よりも開口が絞られることになり、第１油圧ポンプ１の作動油供給ライン上において、ブームシリンダ１０よりもアームシリンダ１６の負荷圧力が小さいときに生じる、作動油のアームシリンダ１６側への流出を抑制することができるようになる。

したがって、例えば、空中でアームとブームとの連動操作を行った場合であっても、各シリンダの動きが遅くなるようなことがなく、良好な操作性を得ることができる。
また、本実施形態によれば、コントローラ２１から入力された電流値に対して、弁の下流側のパイロット圧が逆比例するように開度制御を行う電磁比例圧力制御弁を用いて、パイロット回路１１及び１７の下流側のパイロット圧を制御しているため、制御する必要がない場合（つまり、アーム第２制御弁３，ブーム第２制御弁６の開口を絞る必要がない場合）にはコントローラ２１から出力される電流値を０にするだけでよい。

これは例えば、コントローラ２１から入力された電流値が大きいほど、弁の下流のパイロット圧も大きくなるように開度制御を行う電磁比例圧力制御弁（図６に示す特性を備えた、電磁比例圧力制御弁等）を用いた場合について考察すると、制御する必要がないときでも、コントローラ２１は、電磁比例圧力制御弁にパイロット圧の制御をさせないための電流値を出力しなければならず、消費電力が嵩んでしまう。

これに対して、本実施形態の電磁比例圧力制御弁によれば、コントローラ２１から出力される電流値を０にするだけで、制御弁の制御機能を停止させることができるため、省電力化が図れるのである。
また、コントローラ２１と電磁比例圧力制御弁２２，２３との断線等によって電磁比例圧力制御弁が電流値に応じた作動を行うことができなくなった場合であっても、パイロット回路が遮断されることがなく、電磁比例圧力制御弁２２，２３が弁として機能していないのと同じ状態で操作することができ、安全性が向上するという利点もある。

また、本実施形態によれば、ブーム操作レバー８とアーム操作レバー１４とが同時に作動したとき（例えば、Ｐ₁，Ｐ₂がともに所定圧力Ｐ₀以上となったとき）には、それぞれが単独で作動したとき（例えば、Ｐ₁，Ｐ₂のいずれかが所定圧力Ｐ₀未満のとき）よりも、出力される電流値がＵ₁，Ｕ₂が大きくなるように設定されている。
つまり、複数の油圧シリンダを操作するような複合操作を行う場合には、上述のような、一つの油圧ポンプの作動油供給ライン上における、低負荷圧力側への作動油の流出が操作性能に与える影響が大きくなることを鑑み、電流値がＵ₁，Ｕ₂を大きく設定して、ブーム第２制御弁６及びアーム第２制御弁３の開度を絞るようになっている。
したがって、複合操作状態では、油圧ポンプから供給される作動油を、予め意図された所定の油圧シリンダへ、より優先的に供給することが可能となり、より操作性能を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、上述の実施形態では、電磁比例圧力制御弁２２，２３が図３に示すような特性を有した圧力制御弁となっているが、コントローラ２１から入力される電流値と弁の下流側のパイロット油圧Ｐ_pとの対応関係はこれに限定されるものではなく、図４（ａ）や図４（ｂ）に示されるような特性を有したものでもよい。
図４（ａ）に示す特性は、電流値Ｕの増大に対して弁の下流側のパイロット油圧Ｐ_pが直線的に減少するように設定されている。このような特性の圧力制御弁を用いた場合でも、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

また、図４（ｂ）に示す特性は、弁の下流側のパイロット油圧Ｐ_pの制御最小値Ｐ_minを定め、電流値Ｕに関わらず弁の下流側のパイロット油圧Ｐ_pが制御最小値Ｐ_min未満に設定されないようになっている。このような特性の圧力制御弁を用いた場合には、ブーム第２制御弁６及びアーム第２制御弁３における弁開度の最小値が保証されることになり、第２油圧ポンプ４からブーム第２制御弁６を介してブームシリンダ１０へ供給される作動油量の最小量（つまり、保証された最小の弁開度に対応した、作動油の最小量）や、第１油圧ポンプ１からアーム第２制御弁３を介してアームシリンダ１６へ供給される作動油量の最小量を確保することができる。

また、上述の実施形態において、コントローラ２１から出力される電流値Ｕはパイロット油圧の大きさＰ₁，Ｐ₂が大きいほど大きく設定されるようになっているが、例えば、電流値Ｕとパイロット油圧Ｐ₁，Ｐ₂との間に比例関係を持たせた設定とすることもできる。この場合、図４（ａ），（ｂ）に示す電流値Ｕに対するパイロット圧Ｐ_exの設定特性は、圧力制御弁の上流側パイロット圧（すなわち、圧力制御弁によって制御される前の油圧の大きさ）Ｐ_inと圧力制御弁の下流側パイロット圧Ｐ_exとの対応関係を示すグラフで
あるものとして読みかえることができる。もちろん、図３に示す対応関係においても同様である。

また、上述の実施形態では、パイロット回路１１，１７に圧力制御弁２２，２３が介装されるとともに、コントローラ２１が備えられて、パイロット作動油の流量制御によりパイロット圧が制御されるようになっているが、これは、操作レバー８，１４の操作に基づいてパイロット回路１１，１７のパイロット圧を制御可能な制御弁がパイロット回路１１，１７に介装されていればよく、例えばリリーフ弁が介装されてもよい（この場合、リリーフ弁の内部的な調圧構造が制御手段に相当するものとなる）。

つまり、操作レバー８，１４の操作に基づいてパイロット回路１１，１７のパイロット圧を制御できればよく、このようなパイロット圧の制御によって、ブームシリンダ１０及びアームシリンダ１６のそれぞれに対して供給される作動油量が、あたかも重み付けがなされたかのように分配されるように構成されていればよい。そしてその端的な構成例として、パイロット回路上に介装されたリリーフ弁の調圧作用により、ブーム第２制御弁６，アーム第２制御弁３の弁開度が絞られる構成でもよいということである。

なお、上述の実施形態では、各制御弁２，３，５，６，１９が、スプールの位置を３つの位置に連続的に切り替え可能なスプール弁として構成されているが、このような弁に限定されるものではなく、各種油圧装置のアクチュエータへ供給する作動油量を制御するための弁であれば、弁の形式は問われない。
また、上述の実施形態では、作動油量を制御することによって油圧の大きさをコントロールする油圧制御装置に対して、本発明の流体圧制御装置を適用したものとなっているが、作動油以外の各種流体の圧力の大きさをコントロールする制御装置に適用可能である。

また、上述の実施形態では、本発明にかかる流体圧制御装置が油圧ショベルに適用されたものを例示しているが、流体圧を利用した様々な機械の制御装置に適用することができる。

本発明の一実施形態としての油圧制御装置の油圧回路の構成を示す回路構成図である。 本発明の一実施形態としての油圧制御装置における制御弁の開口特性を示すグラフである。 本発明の一実施形態としての油圧制御装置における圧力制御弁の制御特性を示すグラフである。 本発明の変形例としての油圧制御装置における圧力制御弁の制御特性を示すグラフであり、（ａ）は電流値の増大に対し直線的に設定圧が減少する対応関係を示すもの、（ｂ）は電流値に対し設定圧の最低値が保証された対応関係を示すものである。 本発明の一実施形態としての油圧制御装置が適用された建設機械を示す模式的側面図である。 電磁比例圧力制御弁の制御特性を示すグラフであって、本油圧制御装置の効果を説明するための比較対照図である。 従来例としての油圧制御装置の油圧回路の構成を示す回路構成図である。

符号の説明

１ 第１油圧ポンプ（第１流体圧供給源）
２ ブーム第１制御弁（第１制御弁の一つ）
３ アーム第２制御弁（第２制御弁の一つ）
４ 第２油圧ポンプ（第２流体圧供給源）
５ アーム第１制御弁（第２制御弁の一つ）
６ ブーム第２制御弁（第１制御弁の一つ）
２ａ，３ａ，５ａ，６ａ 圧力室
７，１１ パイロット回路（第１パイロット回路）
８ ブーム操作レバー（第１操作手段）
９Ｈ，１２Ｈ ブームヘッドライン
９Ｒ ブームロッドライン
１０ ブームシリンダ（第１流体圧アクチュエータ）
１０ａ ブームロッド室
１０ｂ ブームヘッド室
１３，１７ パイロット回路（第２パイロット回路）
１４ アーム操作レバー（第２操作手段）
１５Ｈ，１８Ｈ アームヘッドライン
１５Ｒ，１８Ｒ アームロッドライン
１６ アームシリンダ（第２流体圧アクチュエータ）
１６ａ アームロッド室
１６ｂ アームヘッド室
１９ バケット制御弁
２０ バケットシリンダ
２１ コントローラ（制御手段）
２２ 圧力制御弁（電磁比例圧力制御弁，第１パイロット圧制御弁）
２３ 圧力制御弁（電磁比例圧力制御弁，第２パイロット圧制御弁）
２４ 作動油タンク
２５ エンジン
２６ 第１パイロット圧センサ（検出手段）
２７ 第２パイロット圧センサ（検出手段）

Claims (3)

1. 流体圧回路の作動流体としての圧力流体を供給する第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源と、
   上記の第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源から供給される該圧力流体により駆動される第１流体圧アクチュエータ及び第２流体圧アクチュエータと、
   該第１流体圧アクチュエータから上記の第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源への圧力流体供給通路上にそれぞれ介装され、該第１流体圧アクチュエータへ供給される該圧力流体の供給流量を調節する二つの第１制御弁と、
   該第２流体圧アクチュエータから上記の第１流体圧供給源及び第２流体圧供給源への圧力流体供給通路上にそれぞれ介装され、該第２流体圧アクチュエータへ供給される該圧力流体の供給流量を調節する二つの第２制御弁と、
   該第１流体圧アクチュエータの第１作動量を設定するとともに、該第１作動量に応じて第１パイロット回路を介して該二つの第１制御弁へ第１パイロット圧力流体を流通させ、該二つの第１制御弁の開度を制御する第１操作手段と、
   該第２流体圧アクチュエータの第２作動量を設定するとともに、該第２作動量に応じて第２パイロット回路を介して該二つの第２制御弁へ第２パイロット圧力流体を流通させ、該二つの第２制御弁の開度を制御する第２操作手段と、
   該第１パイロット回路上に介装され、該二つの第１制御弁のうち該第２流体圧供給源からの該圧力流体を該第１流体圧アクチュエータへ供給する第１制御弁へ流通する該第１パイロット圧力流体の流体圧を制御する第１パイロット圧制御弁と、
   該第２パイロット回路上に介装され、該二つの第２制御弁のうち該第１流体圧供給源からの該圧力流体を該第２流体圧アクチュエータへ供給する第２制御弁へ流通する該第２パイロット圧力流体の流体圧を制御する第２パイロット圧制御弁と、
   上記の第１作動量及び第２作動量に基づいて、上記の第１パイロット圧制御弁及び第２パイロット圧制御弁における上記の第１パイロット圧力流体及び第２パイロット圧力流体の圧力を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする、流体圧制御装置。
2. 上記の第１パイロット回路及び第２パイロット回路における上記の第１パイロット圧力流体及び第２パイロット圧力流体のそれぞれの流体圧を検出する検出手段とを備え、
   該制御手段は、該検出手段で検出された該それぞれの流体圧に基づいて、上記の第１パイロット圧力流体及び第２パイロット圧力流体の圧力を調整する
   ことを特徴とする、請求項１記載の流体圧制御装置。
3. 上記の第１パイロット圧制御弁及び第２パイロット圧制御弁が、電磁比例圧力制御弁として構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の流体圧制御装置。
   
   

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