JP2821339B2 - アタッチメント付建設機械の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】アタッチメント付建設機械、例え
ばアタッチメントハンマを備えた油圧ショベル等に適用
される制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のアタッチメント付建設機械は、ア
タッチメントの種類に応じて適正なポンプ流量になるよ
うに、オペレータが手動でエンジン回転数を変更してい
た。例えば油圧ショベルにおけるハンマのように、一定
のポンプ流量で駆動する必要のあるアタッチメントがあ
る。一方、実開平４−２４６３６号公報に示されるよう
に、アタッチメントが操作された信号を用いてエンジン
回転数のみを制御するようにしたエンジン回転数制御装
置がある。

【０００３】この公報記載の制御装置は、アタッチメン
トの使用が検出手段によって検出されたときに、アタッ
チメントの駆動力に合致したエンジン回転数またはアタ
ッチメントの種類に応じて設定手段により設定された目
標回転数が得られるように、燃料噴射量の可変手段を制
御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記オペレータによる
手動調整は適正なポンプ流量を得ることが容易でなく、
また前記公報に記載の制御装置では、通常のポンプが持
っている一定トルク制御機能により、アタッチメントの
負荷圧によってはポンプ流量が変化してしまい、本来の
目的である、一定のポンプ流量を供給することができな
い。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、ポンプ負荷圧に関わらず必要なポンプ流量が得ら
れるように制御できるアタッチメント付建設機械の制御
装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、この
油圧ポンプから吐出される油をオペレータにより操作さ
れる操作器にしたがって油圧アクチュエータに方向切換
しながら供給する方向制御弁とを有するアタッチメント
付建設機械において、アタッチメント用の操作器がオペ
レータにより操作されたことを検出する検出手段と、エ
ンジンの燃料噴射量を可変にしてエンジンの回転数を目
標回転数に可変調整する回転数可変手段と、油圧ポンプ
から吐出されるポンプ流量を目標流量に可変調整する流
量可変手段と、目標回転数および目標流量を予めそれぞ
れ記憶しておく目標回転数記憶部および目標流量記憶部
を内部に備え、検出手段の信号が入力されたときにエン
ジンの回転数を目標回転数に固定する信号を回転数可変
手段へ出力するとともにポンプ流量をポンプの負荷圧に
関わらず全ての圧力範囲で一定の目標流量に固定する信
号を流量可変手段へ出力する制御手段と、制御手段に設
定された複数の目標回転数を切換える目標回転数切換器
と、制御手段に設定された複数の目標流量を切換える目
標流量切換器とを具備した構成のアタッチメント付建設
機械の制御装置である。

【０００７】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の操作器を電気式とした構成の制御装置である。

【０００８】請求項３に記載された発明は、請求項１記
載の操作器が油圧式であり、この油圧式操作器によりア
タッチメントが操作されない時はポンプ負荷圧を流量可
変用のポンプ斜板制御レギュレータに供給するとともに
アタッチメントが操作された時は一定の低圧をポンプ斜
板制御レギュレータに供給する切換弁を備えた構成のア
タッチメント付建設機械の制御装置である。

【０００９】

【作用】請求項１に記載された発明は、アタッチメント
用操作器が操作されたことを検出手段が検出すると、外
部の目標回転数切換器によって制御手段内の目標回転数
記憶部に記憶されている目標回転数の一つを選択し、制
御手段によって回転数可変手段を制御してエンジン回転
数を目標回転数に調整する。同時に、外部の目標流量切
換器によって制御手段内の目標流量記憶部に記憶されて
いる目標流量の一つを選択し、制御手段によって流量可
変手段を制御してポンプ流量をポンプ負荷圧に関わらず
全ての圧力範囲で一定の目標流量に調整する。

【００１０】請求項２に記載された発明は、検出手段か
ら制御手段への入力、制御手段から回転数可変手段およ
び流量可変手段への出力を電気的に行う。

【００１１】請求項３に記載された発明は、油圧式操作
器によりアタッチメントが操作されると、切換弁が作動
して、それまでのポンプ負荷圧の代りに一定の低圧がポ
ンプ斜板制御レギュレータに供給される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図１乃至図５に示される実施
例１および図６に示される実施例２を参照して詳細に説
明する。

【００１３】（実施例１）電気式操作器の場合の実施例
を図１を用いて説明する。

【００１４】図１において、１はオペレータにより操作
されるアタッチメント用の電気式操作器であり、この操
作器１としては、図示された操作ペダルだけでなく操作
レバーや操作ボタンでもよい。この操作器１はリミット
スイッチ等の検出手段1aを備えており、その検出手段1a
は制御手段としてのコントローラ２の入力端子の一つに
接続されている。コントローラ２の出力端子の一つは流
量可変手段として用いる電磁比例弁３に接続され、ポン
プ斜板サーボ４を駆動する。

【００１５】ポンプ駆動用エンジン５は、燃料噴射ポン
プ６を備え、回転数可変手段としてのモータ７により燃
料調整用ガバナレバー6aを介して燃料噴射ポンプ６を制
御することにより、該エンジン５の回転数さらには該エ
ンジン５により駆動される油圧ポンプ８の回転数を制御
する。

【００１６】９は種々の油圧アクチュエータを駆動する
ための方向制御弁の集合体であり、その一つの出力ポー
トはアタッチメント（例えば油圧ハンマ）10に接続され
ている。コントローラ２の出力端子に接続された電磁比
例弁11は、アタッチメント10を駆動制御するための方向
制御弁を制御し、電磁比例弁12はアタッチメント以外の
アクチュエータを駆動制御するための方向制御弁を制御
する。

【００１７】図２にも示されているように、前記コント
ローラ２の入力信号処理部2aには操作器１の検出手段1a
とともに、建設機械のアタッチメント以外のアクチュエ
ータを駆動する操作器（例えば操作レバー）13と、オペ
レータが回転数の目標値を与えるアクセルダイアル14
と、ポンプ吐出圧力を検出する圧力センサ19とが接続さ
れている。

【００１８】図２に示されているように、前記コントロ
ーラ２の入力信号処理部2aは演算部2bを経て出力信号処
理部2cに接続されている。コントローラ２の演算部2bに
は、目標回転数記憶部2dおよび目標流量記憶部2eが接続
されている。

【００１９】コントローラ２の目標回転数記憶部2dに
は、該記憶部2dに記憶された複数の目標回転数の中から
一つを選択する外部の目標回転数切換器21が接続されて
いる。また、コントローラ２の目標流量記憶部2eには、
該記憶部2eに記憶された複数の目標流量の中から一つを
選択する外部の目標流量切換器22が接続されている。

【００２０】このような構成において、オペレータがア
タッチメント以外の操作器13を操作すると、コントロー
ラ２は電磁比例弁12を駆動してブーム、スティック等の
アタッチメント以外のアクチュエータを動かす。

【００２１】この時、コントローラ２は、図３（Ａ）に
示すようにアクセルダイアル14により可変される目標回
転数を入力し、モータ７を制御してエンジン回転数をア
クセルダイアルで決まる目標回転数に制御する。また、
コントローラ２は、図４（Ａ）に示すように圧力センサ
19を通してポンプ吐出圧を読取り、ポンプトルクが一定
になるように電磁比例弁３を用いて、ポンプ流量を調整
する。

【００２２】オペレータがアタッチメント用の操作器１
を操作すると、コントローラ２は電磁比例弁11を駆動し
てアタッチメント10を駆動すると同時に、目標回転数切
換器21の設定値および目標流量切換器22の設定値を入力
し、コントローラ２の中にある目標回転数記憶部2dおよ
び目標流量記憶部2eより、予め決められた目標回転数、
目標流量を選択して、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）に示
すように、エンジン回転数およびポンプ流量をアタッチ
メントにとって最適な値に固定する。ここで、ポンプ流
量を固定するとは、図４（Ｂ）に実線で示されるように
ポンプ流量をポンプの負荷圧に関わらず全ての圧力範囲
で一定の選択された目標流量に制御することである。

【００２３】図５は本発明に係る制御系のフローチャー
トを示し、操作器１の踏込みの有無が判断され（S1）、
操作器１が踏込まれた場合は、目標回転数切換器21によ
り選択された目標回転数を制御手段としてのコントロー
ラ２の記憶部2dより取出し（S2）、さらに目標流量切換
器22により選択された目標流量をコントローラ２の記憶
部2eより取出し（S3）、それらを目標回転数および目標
流量が得られるように回転数可変手段としてのモータ７
および流量可変手段としての電磁比例弁３に出力する(S
4)。一方、S1で操作器１の踏込みがない場合はアクセル
ダイアル14より目標回転数を計算し(S5)、ポンプ吐出圧
力センサ19の検出値を使って、目標流量を計算する（S
6）。

【００２４】（実施例２）次に、図６を参照して油圧式
操作器を用いた場合の実施例を説明する。

【００２５】この図６にて、アタッチメント用の油圧式
操作器（操作ペダル）１、ポンプ斜板制御レギュレータ
４、油圧式方向制御弁の駆動ポート11および12、アタッ
チメント以外の油圧式操作器（操作レバー）13は、電気
式と対応する油圧式機器類であるから同一符号を付す
る。なお、アタッチメント用の油圧式操作器１は駆動ポ
ート11へ、またアタッチメント以外の油圧式操作器13は
駆動ポート12へそれぞれ直接に接続されている。

【００２６】電気式にない油圧式の独自構成は、ポンプ
流量を制御するネガコンリリーフ弁16、流量可変手段と
しての電磁比例弁17、アタッチメント用の流量にするか
アタッチメント以外のアクチュエータ用の流量にするか
を選択する切換弁18、アタッチメント操作器が操作され
たことを検出する圧力センサまたは圧力スイッチ等の検
出手段20である。

【００２７】この図６の油圧式実施例の作用を説明す
る。オペレータがアタッチメント以外の操作器13を操作
すると、この操作器13は方向制御弁駆動ポート12を駆動
してブーム等の他のアクチュエータを駆動する。

【００２８】この時、ポンプ流量はネガコンリリーフ弁
16の上流圧とポンプ負荷圧が切換弁18を通過してポンプ
斜板制御レギュレータ４に入力されて決まり、図４
（Ａ）に示されるアタッチメント非操作時のポンプ特性
カーブとなる。また、エンジン回転数は実施例１と同様
に、アクセルダイアル14で決まる値となり、図３（Ａ）
に示されるアタッチメント非操作時のエンジン特性カー
ブとなる。

【００２９】一方、オペレータがアタッチメント操作器
１を操作すると、操作器１は油圧式方向制御弁の駆動ポ
ート11を駆動してアタッチメント10を駆動する。この
時、コントローラ２は、検出手段20によりアタッチメン
トが操作されたことを検出し、切換弁18を切換えて、ポ
ンプ負荷圧がポンプ斜板制御レギュレータ４に入らない
ようにするとともに、コントローラ２から出力された信
号に基づき作動する電磁比例弁17から切換弁18を経てポ
ンプ斜板制御レギュレータ４へ供給されたパイロット圧
力のみによってポンプ流量を制御できる状態にする。そ
して、実施例１と同様にコントローラ２の中に予め記憶
された目標回転数および目標流量になるべく、モータ７
および電磁比例弁17を制御し、図３（Ｂ）および図４
（Ｂ）に示すように、エンジン回転数およびポンプ流量
をアタッチメントにとって最適な値に固定する。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、オペレータが
アタッチメント用操作器を操作すると、この操作器が操
作されたことを検出手段により検出して、目標回転数切
換器および目標流量切換器によって制御手段内の目標回
転数記憶部および目標流量記憶部から目標回転数および
目標流量を選択し、制御手段によって回転数可変手段を
制御してエンジン回転数を目標回転数に調整すると同時
に、制御手段によって流量可変手段を制御してポンプ流
量をポンプ負荷圧に関わらず全ての圧力範囲で一定の目
標流量に調整でき、ポンプ負荷圧に影響されない最適な
ポンプ流量をアタッチメントに供給できる。

【００３１】請求項２の発明によれば、操作器が電気式
の場合に対応できる。

【００３２】請求項３の発明によれば、油圧式操作器に
よりアタッチメントが操作される場合は、ポンプ斜板制
御レギュレータに供給されるポンプ負荷圧を切換弁によ
り一定の低圧に切換えて、アタッチメントに最適なポン
プ流量が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアタッチメント付建設機械の制御装置
を示す電気式操作器を用いた実施例の回路図である。

【図２】同上制御装置のブロック図である。

【図３】（Ａ）は同上制御装置におけるアタッチメント
非操作時のエンジン特性カーブを示すグラフ、（Ｂ）は
同上制御装置におけるアタッチメント操作時のエンジン
特性カーブを示すグラフである。

【図４】（Ａ）は同上制御装置におけるアタッチメント
非操作時のポンプ特性カーブを示すグラフ、（Ｂ）は同
上制御装置におけるアタッチメント操作時のポンプ特性
カーブを示すグラフである。

【図５】同上制御装置による制御方法を示すフローチャ
ートである。

【図６】本発明の油圧式操作器を用いた実施例の回路図
である。

【符号の説明】

１，13 操作器 1a，20 検出手段 ２ 制御手段 2d 目標回転数記憶部 2e 目標流量記憶部 ３，17 流量可変手段 ４ ポンプ斜板制御レギュレータ ５ エンジン ７ 回転数可変手段 ８ 油圧ポンプ ９ 方向制御弁 10 アタッチメント 18 切換弁 21 目標回転数切換器 22 目標流量切換器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンによって駆動される油圧ポンプ
   と、この油圧ポンプから吐出される油をオペレータによ
   り操作される操作器にしたがって油圧アクチュエータに
   方向切換しながら供給する方向制御弁とを有するアタッ
   チメント付建設機械において、 アタッチメント用の操作器がオペレータにより操作され
   たことを検出する検出手段と、 エンジンの燃料噴射量を可変にしてエンジンの回転数を
   目標回転数に可変調整する回転数可変手段と、油圧ポンプから吐出される ポンプ流量を目標流量に可変
   調整する流量可変手段と、 目標回転数および目標流量を予めそれぞれ記憶しておく
   目標回転数記憶部および目標流量記憶部を内部に備え、
   検出手段の信号が入力されたときにエンジンの回転数を
   目標回転数に固定する信号を回転数可変手段へ出力する
   とともにポンプ流量をポンプの負荷圧に関わらず全ての
   圧力範囲で一定の目標流量に固定する信号を流量可変手
   段へ出力する制御手段と、 制御手段に設定された複数の目標回転数を切換える目標
   回転数切換器と、 制御手段に設定された複数の目標流量を切換える目標流
   量切換器とを具備したことを特徴とするアタッチメント
   付建設機械の制御装置。
2. 【請求項２】 オペレータにより操作される操作器が電
   気式であることを特徴とする請求項１記載のアタッチメ
   ント付建設機械の制御装置。
3. 【請求項３】 オペレータにより操作される操作器が油
   圧式であり、この油圧式操作器によりアタッチメントが
   操作されない時はポンプ負荷圧を流量可変用のポンプ斜
   板制御レギュレータに供給するとともにアタッチメント
   が操作された時は一定の低圧をポンプ斜板制御レギュレ
   ータに供給する切換弁を備えたことを特徴とする請求項
   １記載のアタッチメント付建設機械の制御装置。