JP2579571B2 - 油圧機械の流量制御式油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、建設工事等に用いら
れるパワーショベル等の油圧ショベル，油圧クレーン等
その機構に複数の油圧アクチュエータを装備する油圧機
械の該各油圧アクチュエータに対する圧油の流量を制御
する油圧システムの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、各種の産業機械にあって大
出力が安定して得られ、相当の作業が精度良く、経時的
に変化なく行われることが望ましい等から油圧シリンダ
を扛重装置として有する各種の油圧機械が広く用いられ
ており、特に、建設工事等においては効率的な仕事量を
処理することが出来る等の点から各種のものが広く用い
られている。

【０００３】そして、該種油圧機械に於いては油圧シリ
ンダ等の油圧アクチュエータが単基で用いられているシ
ンプルなタイプもあるが、近時、複雑な作業を多目的に
処理出来る油圧ショベルや油圧クレーン等左右独立制御
可能なクローラタイプの重機として油圧アクチュエータ
が複数基設けられた態様のタイプのものが種々用いられ
ており、単基の傾斜板式の可変容量型油圧ポンプからの
吐出圧力をして油圧アクチュエータの最大負荷圧力より
も所定の差圧だけ高く保持し、圧力補償付き流量制御弁
により圧油の流量を最適に制御する所謂ロードセンシン
グシステムを装備する油圧回路が、例えば、特開平１−
１１６３０２号，１−１９７８１４号，１−３１２２０
２号公報発明等に見られる如く開発されて実使用に供さ
れている。

【０００４】かかるロードセンシングシステムは、油圧
ポンプの吐出量を油圧アクチュエータの最大負荷圧力に
利用出来るような最小限の流量を保持し、又、圧力補償
付き流量制御弁は負荷圧力や油圧ポンプの吐出圧力の変
動に無関係に流量を所定量に制御する圧力補償機能を有
し、各油圧アクチュエータの個別作動性を保持出来るよ
うにされている。

【０００５】そして、複数の油圧アクチュエータの操作
において、操作レバーからの所定信号による圧油の要求
流量の消費可能流量と油圧ポンプの最大吐出可能流量の
関係から、これまでのロードセンシングシステムにあっ
ては、上記特開平１−３１２２０２号発明に示されてい
る如く、最大負荷圧を選択するための高圧選択弁や差圧
計等の高圧選択ラインが設けられており、又、当該油圧
ポンプの吐出流量と流量制御弁の合計要求流量とのアン
バランスから飽和状態の現出を避けるべく圧油の流量制
御弁の通過流量を制御するべく所謂アンチサチュレーシ
ョン機構が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
在来態様のロードセンシングシステムにおける高圧選択
ラインやアンチサチュレーション機構は構造が複雑で、
又、圧油の管理制御が煩瑣である欠点があり、イニシャ
ルコストは勿論のこと、メンテナンスコスト，ランニン
グコストが高くつくという不利点もある。

【０００７】そして、流過圧油の制御において負荷圧力
検出方式を用いていることにより流過する圧油の流量制
御とでダブルシステムとされて機構をより複雑化し、取
り扱い操作がし難く熟練を要するという難点があった。

【０００８】そして、近時各種の制御にマイクロコンピ
ュータを使用する態様が可能であるにもかかわらず、負
荷圧力の検出のため該マイクロコンピュータを介しての
電気制御の最適制御化を阻害しているという不都合さも
あった。

【０００９】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく複数基設置の油圧アクチュエータを有する油圧機
械の油圧制御の問題点を解決すべき技術的課題とし、ロ
ードセンシングシステムの秀でた点を生かしながら、負
荷圧力検出方式に代えて回路を流過する圧油の流量を直
接的に検出する方式を採用することによりロードセンシ
ングシステムの簡素化を図り、該ロードセンシングシス
テムにおいて高圧選択ラインを不要とし、又、アンチサ
チュレーション機構を簡単にし、且つ、油圧アクチュエ
ータの安定した作動を最適制御により行うことが出来る
ようにして移送扛重産業における油圧技術利用分野に益
する優れた油圧機械の流量制御式油圧回路を提供せんと
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、所定の油圧機械に設け
られた複数基の油圧アクチュエータを前段の作動制御弁
に接続させ、該作動制御弁とその後段の流量制御弁との
間にホールディングチェック弁を兼ねる油圧式フローセ
ンサーを介装させ、これらの弁を各々並列にしてリモー
トコントロール弁と共に単体流量演算部に接続すると共
に総消費流量補正演算部にも接続し、又、該単体流量演
算と総消費流量補正演算部も共に接続され各接続が油圧
通路、或いは、リード線によって電気的に接続される態
様を採り、各単体流量演算部と総消費流量補正演算部と
がリモートコントロール弁からの指令信号と油圧式フロ
ーセンサーからの信号とを比較演算し該油圧式フローセ
ンサーからの流量信号がリモートコントロール弁からの
信号より大きい場合には、流量制御弁の開度を小さく、
逆の場合には、大きくするように流量制御弁の開度を調
整するように操作油圧を付与し、ロードセンシング時に
は油圧ポンプの傾転に対しフイードバックをかけて各油
圧アクチュエータに対するロードセンシング作用が与え
られ、最大流量を超える場合には該最大流量の吐出流量
となるように制御され、総消費可能流量の補正制御にお
いては抑制率を一定にする信号が付与されるようにし、
油圧アクチュエータへの圧油の供給流量の滑らかな制御
が可能となって該油圧アクチュエータの操作性が向上
し、ロードセンシング制御と総消費流量補正制御の相互
干渉によるハンチング現象を起させずに安定した流量制
御が出来るようにした技術的手段を講じたものである。

【００１１】

【実施例】次に、この出願の発明の１実施例を図面に基
づいて説明すれば以下の通りである。

【００１２】図示実施例は、例えば、油圧ショベルのシ
ャベル昇降用の油圧シリンダ，左右の走行クローラ等の
油圧シリンダ等の複数基（当該実施例では３基図示）の
油圧アクチュエータ1 ，2 ，3 …のロードセンシング制
御を行い、且つ、該ロードセンシング制御と総消費流量
補正制御の干渉によるハンチング現象が起らず、安定し
た作動制御が行えるようにした態様であり、簡単なアン
チサチュレーション機構を有するものである。

【００１３】尚、当該実施例においては、油圧アクチュ
エータは３つ示されているが４つ以上の複数基の油圧ア
クチュエータでも良く、図示態様においては３番目の油
圧アクチュエータ 3以降のものについてはその制御機構
は省略されている。

【００１４】而して、各油圧アクチュエータ1 ，2 ，3
…にはその上流側に油圧パイロット方式の作動制御弁1
1，21，31…が設けられ、又、それらの上流側の周知の
流量制御弁12，22，32…との間にはホールディングチェ
ック弁を兼ねるフローセンサー13，23，33…が直列的に
介設されて内装する図示しないスプールを流過する圧油
の油圧で進退動させてその油圧を検出し、或いは、油圧
を電気信号として変換して検出する当業者に周公知の構
造のものであり、流量の増減を指示し、後述する如く、
各々対応する流量制御弁12，22，32…の作動を行うよう
にされている。

【００１５】そして、これらの各弁を接続する油圧通路
14，24，34…は１つの油圧通路5 を介して傾転板方式の
可変容量型の油圧ポンプ6 に接続されて圧油を各油圧ア
クチュエータ1 ，2 ，3 …に設定量送給するようにされ
ている。

【００１６】而して、15，25は油圧アクチュエータ1 ，
2 に対するロードセンシング単体流量演算部であり（油
圧アクチュエータ3 以降のアクチュエータに対する単体
流量演算部は上記油圧アクチュエータ1 ，2 に対応する
と同様であるので省略してある。）、そして、これらの
単体流量演算部15，25（以下同様）は周公知の油圧式比
較演算機構、或いは、電気式比較演算機構で構成されて
おり、運転席等に設けられたレバー7 に連係するリモー
トコントロール弁8 に油圧的に、或いは、電気的に選択
弁16，26を介して接続されている。

【００１７】そして、リモートコントロール弁8 に於て
は図４に示す様に、レバー7 を傾動することでタペット
23を介してスプール24,24'を押圧し、レバー7 の傾きに
比例した油圧を流量指令信号として出力する。又、該リ
モートコントロール弁8 の出力信号は作動制御弁11，2
1，31…の受圧室にも導かれている。

【００１８】尚、この油圧出力信号は低圧力センサー2
5，25' により電気的信号に変換し、電気的信号を単体
流量演算部15，25に導くことも出来る。

【００１９】そして、該各単体流量演算部15，25は各々
対応するフローセンサー13，23…、及び、流量制御弁1
2，22，32にも接続されており、該フローセンサー13，2
3…からの流量検出信号とリモートコントロール弁8 か
らの流量指令信号とを比較演算してその出力信号により
該各流量制御弁12，22，32の開度を調整制御する。

【００２０】そして、フローセンサー13，23，33は、例
えば、出願人の先願発明の特願平２−３１２０５１号公
報に開示されているホールディングチェック弁を用いた
ものや図２に示す様なフローセンサー9 にホールディン
グチェック弁10に減圧弁10'を組合わせたものが用いら
れる。

【００２１】而して、該図２に示すフローセンサー9 は
通過流量が増加するとホールディングチェック弁10の開
度が大となりバネの押付力も大きくなる。そして、減圧
弁10' のサーボ圧ａに対する２次圧ｂはバネの強さに比
例するためフローセンサー9の出力圧力は通過流量に伴
い増加する。

【００２２】勿論、前述した如く、これらの油圧信号は
総消費流量補正演算部17にも与えられるようにされてい
る。

【００２３】そして、該総消費流量補正演算部17に於い
ては各単体流量演算部15，25…からの各リモートコント
ロール信号の和とフローセンサー13，23，33からの信号
の和を比較演算して偏差信号を各流量制御弁12，22，32
に入力させてその開度を調整制御するようにされている
と共に、油圧ポンプ6 の傾転制御機構部に入力させて各
油圧アクチュエータ1 ，2 ，3 への供給圧油の量の総和
が油圧ポンプ6 の最大吐出量を超える場合には該最大吐
出量になるように制御されるようにされている。

【００２４】そして、前述した如く、総消費流量補正演
算部17に於ける総消費流量補正制御は各流量制御弁12，
22，32…に対し抑制率一定の信号が与えられるようにさ
れている。

【００２５】尚、フローセンサー13，23，33…からの流
量検出信号を電気信号として取り出す手段としては、例
えば、図３に示す公知の変換装置13' を用いることが出
来、この変換装置13' は通過流量によってスプリング18
を介して変化するスプール19の変位をターミナル20に設
けたＭＲ素子等の磁気抵抗素子21により電気信号に変化
し、流量検出信号としてリード線22により出力する。

【００２６】上述構成において、各油圧アクチュエータ
1 ，2 ，3 …の個々のフローセンサー13，23，33…から
の流量検出信号とリモートコントロール弁8 からの指令
信号とが各単体流量演算部15，25にて比較演算され、併
せて、総消費流量補正演算部17に於いてはリモートコン
トロール弁8 からの指令信号の和とフローセンサー13，
23，33…からの信号の和とを比較演算し各流量制御弁1
2，22，32…に抑制制御信号を入力させて所定に開度調
整を行い、油圧ポンプ6 からの吐出流量が最大吐出量に
達した状態では総消費流量補正制御が行われ、各油圧ア
クチュエータ1 ，2 ，3 …への圧油の供給流量の滑らか
な制御，アンチサチュレーション制御が可能となり、そ
して、ロードセンシング制御と総消費流量補正制御の干
渉によるハンチング現象が起らず、安定した制御が行え
る。

【００２７】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に複数の油圧アクチュエータを装備する油圧機械におい
て従来秀れたメリットを有するロードセンシングシステ
ムが高圧選択ライン無しに、そして、アンチサチュレー
ション機構を複雑にすることなく、ロードセンシング制
御を行うことが出来るという優れた効果が奏される。

【００２８】しかも、負荷圧力検出方式ではなく圧油の
流量直接検出方式によってロードセンシングシステムを
現出することが出来、機構が複雑にならず、簡易で確実
な制御が行えるという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の１実施例の説明図である。

【図１】ロードセンシングシステムのフロー図である。

【図２】フローセンサーの１態様の部分断面模式図であ
る。

【図３】同他の実施例の他の態様の断面図である。

【図４】リモートコントロール弁の部分断面図である。

【符号の説明】

6 油圧ポンプ 1 ，2 ，3 油圧アクチュエータ 11，21，31 作動制御弁 12，22，32 流量制御弁 13，23，33 フローセンサー 15，25 単体流量演算部 17 総消費流量補正演算部 8 リモートコントロール弁 10 ホールディングチェック弁 10' 減圧弁 13' 変換装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧ポンプからの油圧通路に複数の油圧ア
   クチュエータが並列に接続され、該各油圧アクチュエー
   タの前段に作動制御弁と流量制御弁が直列に介装されて
   いる油圧機械の流量制御式油圧回路において、上記作動
   制御弁と流量制御弁との間にホールディングチェック弁
   機能を有する油圧式フローセンサーを設け、該油圧式フ
   ローセンサーとリモートコントロール弁とが流量制御弁
   に接続されている単体流量演算部と総消費流量補正演算
   部とに接続され、又該単体流量演算部と総消費流量補正
   演算部とが接続されていることを特徴とする油圧機械の
   流量制御式油圧回路。
2. 【請求項２】上記油圧式フローセンサーがホールディン
   グチェック弁と減圧弁とで構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の油圧機械の流量制御式
   油圧回路。
3. 【請求項３】上記油圧フローセンサーが油圧を電気信号
   に変換する変換装置を備えていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の油圧機械の流量制御式油圧回
   路。