JP2014163072A

JP2014163072A - 油圧ショベルの油圧駆動装置

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Publication number: JP2014163072A
Application number: JP2013033361A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Narasaki; 昭広楢▲崎▼; Hideo Karasawa; 英男柄澤; Tsuyoshi Nakamura; 剛志中村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: JP5938356B2

Abstract

【課題】ブーム上げ・アームクラウド複合操作時に、ブームシリンダのロッド圧とアームシリンダのボトム圧との差圧に応じた機体のショックを抑えられるようにする。
【解決手段】本発明は、ブームシリンダ６のロッド圧を検出する第１圧力センサ６７ｄ、及びアームシリンダ７のボトム圧を検出する第２圧力センサ６７ｃと、第１圧力センサ６７ｄで検出されたブームシリンダ６のロッド圧と第２圧力センサ６７ｃで検出されたアームシリンダ７のボトム圧との差圧ΔＰが所定圧Ｓ以上のときに、開口面積が小さくなるように切換弁５７を制御する開口制御部とを備えた構成にしてある。開口制御部は、切換弁５７を制御する電磁弁６９に制御信号を出力するコントローラ６８から成っている。コントローラ６８により、差圧ΔＰが所定圧Ｓに満たないときは、切換弁５７の開口面積は最大に保たれ、差圧ΔＰが所定圧Ｓ以上のときに切換弁５７の開口面積が小さくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブームシリンダのロッド室とアームシリンダのボトム室とを連通させる切換弁を備えた油圧ショベルの油圧駆動装置に関する。

この種の従来技術として特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、油圧ショベルの油圧駆動装置であって、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動し、ロッド室及びボトム室をそれぞれ有するブームシリンダ及びアームシリンダとを備えている。また、この従来技術は、主油圧ポンプからブームシリンダに供給される圧油の流れを制御するブーム用方向制御弁、及び主油圧ポンプからアームシリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方向制御弁と、ブーム用方向制御弁を切り換え操作するブーム用操作装置、及びアーム用方向制御弁を切り換え操作するアーム用操作装置とを備えている。さらに、この従来技術は、ブームシリンダのロッド室の圧が所定圧以上になったときに、ブームシリンダのロッド室とアームシリンダのボトム室とを連通させる切換弁を備えている。

このように構成される従来技術にあっては、アームクラウド単独操作時に掘削反力によってブームシリンダのロッド室の圧が所定圧よりも高くなると、ブームシリンダのロッド室の圧油を切換弁を介してアームシリンダのボトム室に送ることができる。したがって、ブームシリンダが伸長し、アームクラウド操作における掘削反力を逃がすことができ、機体の浮き上がりを防止することができる。また、ブームシリンダのロッド室から流出した圧油がアームシリンダのボトム室に供給されることから、アームシリンダの伸長方向の増速を実現でき、アームクラウドの操作速度を速くすることができる。

国際公開第ＷＯ２００４／００５７２７号パンフレット

上述した従来技術においては、ブーム上げ・アームクラウド複合操作による掘削作業が実施されているときに、すなわちブームシリンダ、アームシリンダの複合操作が実施されているときに、切換弁が最大開口面積に保持されている状態でブームシリンダのロッド室とアームシリンダのボトム室との差圧が大きいと、ブームシリンダのロッド室の圧油が開口面積の大きい切換弁を通過する際に、機体にショックを発生する。このショックにより操作性が低下する。また、精度の高い作業を実施している場合には、ショックにより作業精度が劣化しやすくなっていた。

本発明は、上述した従来技術における実情からなされたもので、その目的は、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際し、ブームシリンダのロッド圧とアームシリンダのボトム圧との差圧に応じて機体に発生するショックを抑えることができる油圧ショベルの油圧駆動装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動し、ロッド室及びボトム室をそれぞれ有するブームシリンダ及びアームシリンダと、上記主油圧ポンプから上記ブームシリンダに供給される圧油の流れを制御するブーム用方向制御弁、及び上記主油圧ポンプから上記アームシリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方向制御弁と、上記ブーム用方向制御弁を切り換え操作するブーム用操作装置、及び上記アーム用方向制御弁を切り換え操作するアーム用操作装置と、上記ブームシリンダの上記ロッド室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記ブームシリンダの上記ロッド室と上記アームシリンダの上記ボトム室とを連通させる切換弁とを備えた油圧ショベルの油圧駆動装置において、上記ブームシリンダのロッド圧を検出する第１圧力検出部、及び上記アームシリンダのボトム圧を検出する第２圧力検出部と、上記第１圧力検出部で検出された上記ブームシリンダのロッド圧と上記第２圧力検出部で検出された上記アームシリンダのボトム圧との差圧が所定圧以上のときに、上記ブームシリンダの上記ロッド室と上記アームシリンダの上記ボトム室とを連通させる上記切換弁の開口面積が小さくなるように上記切換弁を制御する開口制御部とを備えたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、第１圧力検出部と第２圧力検出部によって、ブームシリンダのロッド圧とアームシリンダのボトム圧との差圧が所定圧以上であることが検出されたときには、開口制御部によって開口面積が小さくなるように切換弁が制御される。すなわち、ブームシリンダのロッド室からアームシリンダのボトム室に送られる圧油の切換弁における通過流量が、切換弁が最大開口面積に保持されている場合に比べて少なくなる。これによりブーム上げ・アームクラウド複合操作に際し、ブームシリンダのロッド圧とアームシリンダのボトム圧との差圧に応じて機体に発生するショックを抑えることができる。

また、本発明は、上記発明において、ブーム上げに際しての上記ブーム用操作装置の操作量を検出する第１操作量検出部、及びアームクラウドに際しての上記アーム用操作装置の操作量を検出する第２操作量検出部を備え、上記開口制御部は、上記第１操作量検出部と上記第２操作量検出部とから出力される信号に応じて、上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたかどうかを判別する判別部と、上記第１圧力検出部で検出された上記ブームシリンダのロッド圧と上記第２圧力検出部で検出された上記アームシリンダのボトム圧との差圧を求める演算部と、この演算部で求めた差圧が上記所定圧以上のときに上記切換弁の開口面積が最大よりも小さな開口となるような開口面積を出力するように設定された第１関数発生部とを含み、当該開口制御部は、上記判別部で上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたと判別したとき、上記第１関数発生部から出力される開口面積に応じて上記切換弁を制御することを特徴としている。

このように構成した本発明は、第１操作量検出部と第２操作量検出部とにより、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施されているときのみ、開口制御部によって切換弁の開口面積を小さくする制御を実施させることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記開口制御部は、上記第１操作量検出部の操作量と開口面積の関係が設定された第２関数発生部と、上記第２操作量検出部の操作量と開口面積の関係が設定された第３関数発生部と、上記第１関数発生部、上記第２関数発生部、及び上記第３関数発生部からそれぞれ出力される開口面積の最小値を選択する最小値選択部とを含み、当該開口制御部は、上記判別部で上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたと判別したとき、上記最小値選択部から出力される開口面積となるように上記切換弁を制御することを特徴としている。

このように構成した本発明は、ブーム上げ操作に関係する第２関数発生部における設定と、アームクラウド操作に関係する第３関数発生部における設定のそれぞれを、当該油圧ショベルで実施されるブーム上げ・アームクラウド複合操作による掘削作業を考慮して設定することにより、掘削作業の高い作業精度を得ることができるとともに、掘削作業時の機体のショックを抑えることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記第１圧力検出部が第１圧力センサから成り、上記第２圧力検出部が第２圧力センサから成り、上記第１操作量検出部が第３圧力センサから成り、上記第２操作量検出部が第４圧力センサから成り、上記切換弁の制御ポートに、この切換弁の開口面積を制御するパイロット圧を供給可能な電磁弁を備え、上記開口制御部が、上記電磁弁を制御する制御信号を出力するコントローラから成り、このコントローラは、上記判別部と、上記演算部と、上記第１関数発生部と、上記第２関数発生部と、上記第３関数発生部と、上記最小値選択部とを含むとともに、上記判別部で上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたと判別されたときに、上記切換弁の開口面積の制御の実施を許可する許可部と、この許可部で上記切換弁の開口面積の制御が許可されたときに、上記最小値選択部から出力される開口面積に相応する制御信号を上記電磁弁に出力する出力部とを含むことを特徴としている。

本発明は、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際し、ブームシリンダのロッド圧とアームシリンダのボトム圧との差圧が大きい場合に、第１圧力検出部、第２圧力検出部と、開口制御部とによって、開口面積が小さくなるように切換弁を制御することにより、ブームシリンダのロッド室からアームシリンダのボトム室に送られる圧油が切換弁を通過する際に生じる機体のショックを抑えることができる。これにより、従来に比べて操作性を向上させることができ、高い作業精度を確保することができる。

本発明に係る油圧駆動装置の一実施形態が備えられる油圧ショベルを示す側面図である。本実施形態に係る油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。本実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。本発明の別の実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る油圧ショベルの油圧駆動装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る油圧駆動装置が備えられる油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に設けられる旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に装着されるブーム３と、このブーム３に上下方向の回動可能に装着されるアーム４と、このアーム４に上下方向の回動可能に装着されるバケット５とを備えている。ブーム３、アーム４、及びバケット５はフロント作業機を構成している。また、ブーム３を駆動するブームシリンダ６と、アーム４を駆動するアームシリンダ７と、バケット５を駆動するバケットシリンダ８とを備えている。

このように構成される油圧ショベルでは、土砂の掘削作業時等には、ブームシリンダ６は同図１の矢印１３に示すように伸長し、ブーム３が矢印１２に示すように回動してブーム上げが行われる。また、このブーム上げ操作とともに、アームシリンダ７が矢印９に示すように伸長し、アーム４が矢印１１に示すように回動して、アームクラウド操作が行われる。さらに、このようなブーム上げ・アームクラウド複合操作とともに、バケットシリンダ８を矢印１０方向に伸長させて、矢印１１に示すようにバケット５を回動させることが行われる。これらの動作により所望の掘削作業等が行われる。

図２に示すように、ブームシリンダ６はボトム室６ａ及びロッド室６ｂを備え、ボトム室６ａに圧油が供給されることにより、当該ブームシリンダ６が伸長してブーム上げが実施され、ロッド室６ｂに圧油が供給されることにより、当該ブームシリンダ６が収縮してブーム下げが実施される。アームシリンダ７もボトム室７ａ及びロッド室７ｂを備え、ボトム室７ａに圧油が供給されることにより、アームクラウドが実施され、ロッド室７ｂに圧油が供給されることによりアームダンプが実施される。

このようなブームシリンダ６及びアームシリンダ７を含む本実施形態に係る油圧駆動装置は、同図２に示すように、エンジン２０と、このエンジン２０によって駆動される主油圧ポンプ２１、及びパイロットポンプ２２とを備えている。また、本実施形態は、主油圧ポンプ２１からブームシリンダ６に供給される圧油の流れを制御するブーム用方向制御弁２３と、主油圧ポンプ２１からアームシリンダ７に供給される圧油の流れを制御するアーム用方向制御弁２４と、ブーム用方向制御弁２３を切り換え操作するブーム用操作装置２５と、アーム用方向制御弁２４を切り換え操作するアーム用方向制御弁２６とを備えている。

ブーム用操作装置２５はパイロットポンプ２２に接続され、操作に応じて発生したパイロット圧をパイロット管路２５ａ，２５ｂのいずれかを介してブーム用方向制御弁２３の制御ポートに供給し、このブーム用方向制御弁２３を同図２の左位置、あるいは右位置に切り換える。同様に、アーム用操作装置２６もパイロットポンプ２２に接続され、操作に応じて発生したパイロット圧をパイロット管路２６ａ，２６ｂのいずれかを介してアーム用方向制御弁２４の制御ポートに供給し、このアーム用方向制御弁２４を同図２の左位置、あるいは右位置に切り換える。

また、本実施形態は、ブームシリンダ６のロッド室６ｂの圧が所定圧以上の高圧となったときに、ブームシリンダ６のロッド室６ｂとアームシリンダ７のボトム室７ａとを連通させる切換弁５７を含む連通制御部を備えている。

この連通制御部は、図２に示すように、ブームシリンダ６のロッド室６ｂとアームシリンダ７のボトム室７ａとを連通可能な連通路４０と、この連通路４０中に設けられ、ブームシリンダ６のロッド室６ｂの圧が所定圧より低いときに連通路４０を遮断し、所定圧以上の高圧となったときに連通路４０を連通状態に保持する前述の切換弁５７とを含んでいる。切換弁５７は、管路５７ｂを介して導かれるパイロット圧により切り換えられるパイロット式の切換弁から成っている。また、アームシリンダ７のボトム室７ａからブームシリンダ６のロッド室６ｂ方向への圧油の流れを阻止する逆止弁４１を含んでいる。ブームシリンダ６のロッド室６ｂとタンク４３とを結ぶ管路５６上には、オーバーロードリリーフ弁８０を設けてある。切換弁５７を遮断位置から連通位置に切り換えるためのばね５７ａによる設定圧は、オーバーロードリリーフ弁８０の設定圧よりも低くく設定されている。

また、本実施形態に係る油圧駆動装置は、ブームシリンダ６のロッド圧を検出する第１圧力検出部、すなわち第１圧力センサ６７ｄと、アームシリンダ７のボトム圧を検出する第２圧力検出部、すなわち第２圧力センサ６７ｃとを備えている。また、本実施形態は、第１圧力センサ６７ｄで検出されたブームシリンダ６のロッド圧と第２圧力センサ６７ｃで検出されたアームシリンダ７のボトム圧との差圧ΔＰが所定圧Ｓ以上のときに、開口面積が小さくなるように切換弁５７を制御する開口制御部を備えている。

また、本実施形態は、ブーム上げに際してのブーム用操作装置２５の操作量を検出する第１操作量検出部、すなわち第３圧力センサ６７ｂと、アームクラウドに際してのアーム用操作装置２６の操作量を検出する第２操作量検出部、すなわち第４圧力センサ６７ａとを備えている。

また、本実施形態は、パイロット管路５７ｂを介して切換弁５７の制御ポートに、切換弁５７の開口面積を制御するパイロット圧、すなわち管路６９ａを介して導かれるパイロットポンプ２２に基づくパイロット圧を供給可能な電磁弁６９を備えている。

上述した開口制御部は、電磁弁６９を制御する制御信号を出力するコントローラ６８から成っている。ブームシリンダ６のロッド圧が所定圧よりも低いときには、コントローラ６８から電磁弁６９に出力される制御信号の値が小さく、パイロット管路５７ｂに導かれるパイロット圧による力が切換弁５７のばね５７ａの力よりも弱く保たれる。これによって切換弁５７は図２の左位置に保たれ、連通路４０は遮断される。したがって、この状態では、ブームシリンダ６のロッド室６ｂからの圧油がアームシリンダ５７のボトム室５７ａへ供給されることがない。また、ブームシリンダ６のロッド圧が所定圧よりも高くなったときには、コントローラ６８から電磁弁６９に出力される制御信号の値が大きくなり、パイロット管路５７ｂに導かれるパイロット圧による力が切換弁５７のばね５７ａの力よりも強くなる。これによって切換弁５７は図２の右位置に切り換えられ、連通路４０は連通する。したがってこの状態になると、ブームシリンダ６のロッド室６ｂからの圧油をアームシリンダ７のボトム室７ａに再生供給することができる。

図３に示すように、本実施形態に備えられるコントローラ６８は、ブーム上げに際してのブーム用操作装置２５の操作量を検出する第３圧力センサ６７ｂの検出信号と、アームクラウドに際してのアーム用操作装置２６の操作量を検出する第４圧力センサ６７ａの検出信号が入力され、ブーム用操作装置２５とアーム用操作装置２６の双方が操作されて、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が行われようとしているかどうかを判別する判別部９３と、第４圧力センサ６７ｄで検出されたブームシリンダ６のロッド圧と、第２圧力センサ６７ｃで検出されたアームシリンダ６のボトム圧との差圧ΔＰを求める演算部９０と、この演算部９０で求めた差圧ΔＰが予め定められる所定圧Ｓ以上のときに、切換弁５７の開口面積が最大よりも小さな開口となるような開口面積を、すなわち、最大開口面積Ｍよりも小さな開口面積を出力するように設定された第１関数発生部９１とを含んでいる。また、同図３に示すように、本実施形態は、判別部９３でブーム用操作装置２５とアーム用操作装置２６の双方が操作されたと判別されたときに、切換弁５７の開口面積の制御の実施を許可する許可部、すなわちスイッチング部９２と、このスイッチング部９２で切換弁５７の開口面積の制御が許可されたときに、すなわちスイッチング部９２がオンとなったときに、第１関数発生部９１で求められた開口面積に相応する値の制御信号を電磁弁６９に出力する出力部９４とを備えている。

上述の第１関数発生部９１は、差圧ΔＰが所定圧Ｓに至るまでは最大開口面積Ｍを維持し、所定圧Ｓを超えると差圧ΔＰが大きくなる伴って徐々に開口面積が小さくなる関係に設定してある。また、上述の出力部９４は、開口面積が最大開口面積Ｍに至るまでは徐々に値を大きくする制御信号となり、最大開口面積Ｍ以上は最大の値の制御信号となる関係に設定してある。

このように構成した本発明は、ブーム上げ、アームクラウド複合操作によって図１に示すような掘削作業が行われる場合、ブーム用操作装置２５が図２の右方向に操作され、アーム用操作装置２６が図２の右方向に操作される。ブーム用操作装置２５の操作によりパイロット圧がパイロット管路２５ａに導かれ、ブーム用方向制御弁２３が同図２の左位置に切り換えられ、アーム用操作装置２６の操作によりパイロット圧がパイロット管路２６ａに導かれて、アーム用方向制御弁２４が同図２の左位置に切り換えられる。また、このときブーム用操作装置２５の操作が第３圧力センサ６７ｂで検出され、アーム用操作装置２６の操作が第４圧力センサ６７ａで検出され、それぞれの検出信号がコントローラ６８に出力される。

上述のようにブーム用方向制御弁２３が同図２の左位置に切り換えられることにより、油圧ポンプ２１から吐出される圧油が管路２８、ブーム用方向制御弁２３、主管路２９ｂを介してブームシリンダ６のボトム室６ａに供給され、ブームシリンダ６のロッド室６ｂから排出される圧油が、主管路２９ｂ、ブーム用方向制御弁２３、管路４２を介してタンク４３に戻される。これにより、ブームシリンダ６は図１の矢印１３で示すように伸長し、ブーム３が同図１の矢印１２方向に回動してブーム上げが行われる。

また、上述のように図２に示すアーム用方向制御弁２４が同図２の左位置に切り換えられることにより、油圧ポンプ２１から吐出される圧油が管路２７、アーム用方向制御弁２４、主管路３０ａを介してアームシリンダ７のボトム室７ａに供給され、アームシリンダ７のロッド室７ｂから排出される圧油が、主管路３０ｂ、アーム用方向制御弁２４を介してタンク４３に戻される。これにより、アームシリンダ７は図１の矢印９で示すように伸長し、アーム４が同図１の矢印１１方向に回動してアームクラウドが行われる。

上述のようなブーム上げ操作とアームクラウド操作との複合操作によって、図１に示すように、バケット５による掘削作業が実施される。

このようなブーム上げ、アームクラウド複合操作において、ブームシリンダ６のロッド圧が第１圧力センサ６７ｄで検出され、アームシリンダ７のボトム圧が第２圧力センサ６７ｃで検出され、それぞれの検出信号がコントローラ６８に出力される。

上述のようにブーム用操作装置２５が操作されたことに伴って第３圧力センサ６７ｂから検出信号がコントローラ６８に出力され、また、アーム用操作装置２６が操作されたことに伴って第４圧力センサ６７ａから検出信号がコントローラ６８に出力されると、コントローラ６８の判別部９３は、ブーム用操作装置２５とアーム用操作装置２６の双方が操作されてブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施される状態にあると判別し、スイッチング部９２をオンとする信号を出力する。これにより、スイッチング部９２を介して第１関数発生部９１と出力部９４とが連絡される。なお、ブーム上げ・アームクラウド複合操作以外の動作のときには、スイッチング部９２は判別部９３の制御によりオフに保たれる。したがって、このようなときには第１関数発生部９１の開口面積による制御は行われない。

また、ブームシリンダ６のロッド圧を検出する第１圧力センサ６７ｄの検出信号と、アームシリンダ７のボトム圧を検出する第２圧力センサ６７ｃの検出信号とに基づいて、図３に示すコントローラ６８の演算部９０で、ブームシリンダ６のロッド圧からアームシリンダ７のボトム圧を減算して差圧ΔＰを求める演算が行われる。求められた差圧ΔＰは第１関数発生部９１に出力される。

ブーム上げ・アームクラウド複合操作の間、上述の差圧ΔＰが第１関数発生部９１で設定される所定圧Ｓに満たないときには、最大開口面積Ｍが第１関数発生部９１から出力される。この最大開口面積Ｍがスイッチング部９２を介して出力部９４に出力される。この出力部９４は最大開口面積Ｍに応じた大きな値の制御信号を図２に示す電磁弁６９に出力する。

電磁弁６９は、図２に示すように、大きな値の制御信号に応じて最大のパイロット圧をパイロット管路５７ｂに供給するように作動する。このときのパイロット圧による力はばね５７ａの力よりも大きく、したがって切換弁５７は、同図２の右位置に切り換えられる。これにより、ブームシリンダ６のボトム室６ｂから排出された圧油が、主管路２９ｂ、管路５６、切換弁５７、逆止弁４１、管路４０、主管路３０ａを介してアームシリンダ７のボトム室７ａに再生供給され、アームシリンダ７の増速を実現できる。

コントローラ６８の演算部９０で求められるブームシリンダ６のロッド圧とアームシリンダ７のボトム圧との差圧ΔＰが所定圧Ｓを超える程大きくなると、第１関数発生部９１から出力される開口面積は、最大開口面積Ｍよりも小さなものとなる。この小さな開口面積に相応する信号が第１関数発生部９１からスイッチング部９２を介して出力部９４に送られる。出力部９４は、最大開口面積よりも小さな開口面積に応じた比較的小さな値の制御信号を電磁弁６９に出力する。

電磁弁６９は、比較的小さな値の制御信号に応じて最大のパイロット圧よりも小さなパイロット圧をパイロット管路５７ｂに供給するように作動する。これに応じて切換弁５７は、同図２の左位置側に切り換えられる傾向となり、こり切換弁５７の開口面積が、コントローラ６８の第１関数発生部９１で求められた比較的小さな開口面積となるように制御される。

この比較的小さな開口面積に制御された切換弁５７、連通路４０等を介して、ブームシリンダ６のロッド室６ｂから排出された油がアームシリンダ７のボトム室７ａに再生される。

上述のように本実施形態は、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際して、第１圧力センサ６７ｄによって検出されるブームシリンダ６のロッド圧と、第２圧力センサ６７ｃによって検出されるアームシリンダ７のボトム圧との差圧ΔＰが所定圧Ｓ以上であることが検出されたときには、演算部９０、第１関数発生部９１、及び判別部９３等を含む開口制御部を構成するコントローラ６８によって、開口面積が小さくなるように切換弁５７が制御される。すなわち、ブームシリンダ９のロッド室６ｂからアームシリンダ６のボトム室７ａに送られる圧油の切換弁５７における通過流量が、切換弁５７が最大開口面積Ｍに保持されている場合に比べて少なくなる。これによりブーム上げ・アームクラウド複合操作に際し、ブームシリンダ６のロッド圧とアームシリンダ７のボトム圧との差圧ΔＰに応じて機体に発生するショックを抑えることができ、操作性を向上させることができるとともに、高い作業精度を確保することができる。

図４は、本発明の別の実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。

この図４に示すように、本発明に係る油圧駆動装置の第２実施形態は、コントローラ６８が、第１実施形態に構成に加えて、ブーム用操作装置２５の操作量に相当する第３圧力センサ６７ｂで検出された圧力Ｐａと、開口面積との関係が設定された第２関数発生部９５と、アーム用操作装置２６の操作量に相当する第４圧力センサ６７ａで検出される圧力Ｐｂと、開口面積との関係が設定された第３関数発生部９６と、第１関数発生部９１、第２関数発生部９５、及び第３関数発生部９６からそれぞれ出力される開口面積の最小値を選択し、スイッチング部９２に出力する最小値選択部９７とを含む構成にしてある。その他の構成は、上述した第１実施形態と同等である。

第２関数発生部９５における圧力Ｐａと開口面積の関係、及び第３関数発生部９６における圧力Ｐｂと開口面積の関係は、例えば掘削作業が行われるに際して経験的に望ましいと考えられる関係となっている。第２関数発生部９５は、ブーム用操作装置２５の操作量が比較的小さくて第２圧力センサ６７ｂから出力される圧力Ｐａが所定圧Ａに満たない間は最大開口面積に保持し、所定圧Ａ以上となると最大開口面積よりも小さな開口面積にする関係となっている。逆に、第３関数発生部９６は、アーム用操作装置２６の操作量が比較的小さく所定圧Ｂに満たない間は、開口面積を最大開口面積よりも小さな開口面積に保持し、アーム用操作装置２６が大きく操作されて所定圧Ｂ以上となると最大開口面積にする関係となっている。

これらの第２関数発生部９５と第３関数発生部９６とをコントローラ６８に設けたことにより、ブーム上げ・アームクラウド複合操作によって掘削作業を行い、掘削した土砂等をダンプトラック等に積み込むような場合、ブーム上げ操作装置２５が大きく操作されたときには、アームクラウド操作が同時に行われるときでも最小値選択部９７から開口面積０がスイッチング部９２を介して出力部９４に出力され、図２に示す切換弁５７は同図２の左位置に、すなわち連通路４０を遮断する位置に保持される。また、アーム４のインチング操作を行うためにアーム用操作装置２６が小さく操作されたときには、ブーム上げ操作が同時に行われるときでも最小値選択部９７から開口面積０がスイッチング部９２を介して出力部９４に出力され、切換弁５７は連通路４０を遮断する位置に保持される。すなわち、上述のような操作を行うときには、再生を行わないように設定されている。

また、例えば、ブーム用操作装置２５のブーム上げ操作の操作量が、第３圧力センサ６７ｂで検出される圧力Ｐａが第２関数発生部９５で設定される所定圧Ａよりもわずかに大きくなるような操作量で、しかもアーム用操作装置２６の操作量が、第４圧力センサ６７ａで検出される圧力Ｐｂが第３関数発生部９６で設定される所定圧Ｂよりもわずかに小さくなる操作量である場合であって、ブームシリンダ６のボトム圧とアームシリンダ７のロッド圧との差圧ΔＰが第１関数発生部９で設定される所定圧Ｓよりも小さいときには、比較的大きな開口面積が最小値選択部９７からスイッチング部９２を介して出力部９４に出力される。これによって切換弁５２は、同図２の右位置側に切り換えられる傾向となり、連通路４０を介してブームシリンダ６のロッド室６ｂから排出された油をアームシリンダ７のボトム室７ｂに供給し、アームシリンダ７を増速させることができるようになっている。その他の基本的な作用効果は、第１実施形態と同じである。

この第２実施形態も開口制御部を構成するコントローラ６８が、第１実施形態におけるのと同等の演算部９０、第１関数発生部９１、スイッチング部９２、判別部９３、及び出力部９４を備えていることから、第１実施形態と同様に、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際し、ブームシリンダ６のロッド圧とアームシリンダ７のボトム圧との差圧ΔＰに応じて機体に発生するショックを抑えることができ、操作性を向上させることができる。特にこの第２実施形態は、コントローラ６８が、掘削作業において予想されるブーム上げ・アームクラウド複合操作を考慮した関係が設定される第２関数発生部９５、第３関数発生部９６とともに、最小値選択部９７を含む構成にしてあることから、掘削作業時の高い作業精度を確保できるとともに、掘削作業時の機体のショックを抑えることができる。

１走行体
２旋回体
３ブーム
４アーム
６ブームシリンダ
６ａボトム室
６ｂロッド室
７アームシリンダ
７ａボトム室
７ｂロッド室
２１主油圧ポンプ
２２パイロットポンプ
２３ブーム用方向制御弁
２４アーム用方向制御弁
２５ブーム用操作装置
２６アーム用操作装置
４０連通路
５７切換弁
５７ａばね
５７ｂパイロット管路
６７ａ第４圧力センサ（第２操作量検出部）
６７ｂ第３圧力センサ（第１操作量検出部）
６７ｃ第２圧力センサ（第２圧力検出部）
６７ｄ第１圧力センサ（第１圧力検出部）
６８コントローラ（開口制御部）
６９電磁弁
９０演算部
９１第１関数発生部
９２スイッチング部（許可部）
９３判別部
９４出力部
９５第２関数発生部
９６第３関数発生部
９７最小値選択部

Claims

主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動し、ロッド室及びボトム室をそれぞれ有するブームシリンダ及びアームシリンダと、上記主油圧ポンプから上記ブームシリンダに供給される圧油の流れを制御するブーム用方向制御弁、及び上記主油圧ポンプから上記アームシリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方向制御弁と、上記ブーム用方向制御弁を切り換え操作するブーム用操作装置、及び上記アーム用方向制御弁を切り換え操作するアーム用操作装置と、上記ブームシリンダの上記ロッド室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記ブームシリンダの上記ロッド室と上記アームシリンダの上記ボトム室とを連通させる切換弁とを備えた油圧ショベルの油圧駆動装置において、
上記ブームシリンダのロッド圧を検出する第１圧力検出部、及び上記アームシリンダのボトム圧を検出する第２圧力検出部と、
上記第１圧力検出部で検出された上記ブームシリンダのロッド圧と上記第２圧力検出部で検出された上記アームシリンダのボトム圧との差圧が所定圧以上のときに、上記ブームシリンダの上記ロッド室と上記アームシリンダの上記ボトム室とを連通させる上記切換弁の開口面積が小さくなるように上記切換弁を制御する開口制御部とを備えたことを特徴とする油圧ショベルの油圧駆動装置。
請求項１に記載の油圧ショベルの油圧駆動装置において、
ブーム上げに際しての上記ブーム用操作装置の操作量を検出する第１操作量検出部、及びアームクラウドに際しての上記アーム用操作装置の操作量を検出する第２操作量検出部を備え、
上記開口制御部は、
上記第１操作量検出部と上記第２操作量検出部とから出力される信号に応じて、上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたかどうかを判別する判別部と、
上記第１圧力検出部で検出された上記ブームシリンダのロッド圧と上記第２圧力検出部で検出された上記アームシリンダのボトム圧との差圧を求める演算部と、
この演算部で求めた差圧が上記所定圧以上のときに上記切換弁の開口面積が最大よりも小さな開口となるような開口面積を出力するように設定された第１関数発生部とを含み、
当該開口制御部は、上記判別部で上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたと判別したとき、上記第１関数発生部から出力される開口面積に応じて上記切換弁を制御することを特徴とする油圧ショベルの油圧駆動装置。
請求項２に記載の油圧ショベルの油圧駆動装置において、
上記開口制御部は、
上記第１操作量検出部の操作量と開口面積の関係が設定された第２関数発生部と、
上記第２操作量検出部の操作量と開口面積の関係が設定された第３関数発生部と、
上記第１関数発生部、上記第２関数発生部、及び上記第３関数発生部からそれぞれ出力される開口面積の最小値を選択する最小値選択部とを含み、
当該開口制御部は、上記判別部で上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたと判別したとき、上記最小値選択部から出力される開口面積となるように上記切換弁を制御することを特徴とする油圧ショベルの油圧駆動装置。
請求項２または３に記載の油圧ショベルの油圧駆動装置において、
上記第１圧力検出部が第１圧力センサから成り、上記第２圧力検出部が第２圧力センサから成り、上記第１操作量検出部が第３圧力センサから成り、上記第２操作量検出部が第４圧力センサから成り、
上記切換弁の制御ポートに、この切換弁の開口面積を制御するパイロット圧を供給可能な電磁弁を備え、
上記開口制御部が、上記電磁弁を制御する制御信号を出力するコントローラから成り、このコントローラは、上記判別部と、上記演算部と、上記第１関数発生部と、上記第２関数発生部と、上記第３関数発生部と、上記最小値選択部とを含むとともに、上記判別部で上記ブーム用操作装置と上記アーム用操作装置がそれぞれブーム上げ、及びアームクラウドの操作がされたと判別されたときに、上記切換弁の開口面積の制御の実施を許可する許可部と、この許可部で上記切換弁の開口面積の制御が許可されたときに、上記最小値選択部から出力される開口面積に相応する制御信号を上記電磁弁に出力する出力部とを含むことを特徴とする油圧ショベルの油圧駆動装置。