JP3305801B2 - 油圧駆動機械の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパワーショベル等の建設
機械を含む油圧駆動機械の制御装置に関し、特に流量操
作弁の操作量の一定操作量当たりの作業機アクチュエー
タの駆動速度の変化量を、油圧駆動機械の運転状態に応
じて変化させることができる制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来にあって、建設機械の作業内容に応
じた操作レバーの操作性を得るべく、油圧ポンプの吐出
圧と作業機アクチュエータの負荷圧との差圧を、外部よ
り指示された作業種類を示す作業モードに応じて変化さ
せるよう制御する技術が、たとえば特開平２−７６９０
４号公報に開示されている。

【０００３】この公報記載の技術は、「通常作業」モー
ドから「微操作」モードに作業モードの変更がなされる
と、上記差圧が「通常作業」時よりも小さくなり、操作
レバーの一定操作量当たりの作業機アクチュエータの駆
動速度の変化量が「通常作業」時よりも小さくなり、
「微操作」モードに適合した、より細やかな作業をなし
得ることができるというものである。

【０００４】この種の制御方式として、また特開平２−
１６４９４１号公報に開示されたものがあり、エンジン
の回転数の低下に応じて上記差圧を小さくするよう制御
することにより、エンジン回転の低下に応じて小さくな
るいわゆるメータリング領域を大きくしてやり（逆にい
うと回転数低下に応じて大きくなるデッドバンドを小さ
くしてやり）、操作レバーの操作性の向上を図らんとし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、これら従
来技術は、作業モードあるいはエンジン回転に応じて差
圧を変化させ、これにより操作レバー操作量対作業機ア
クチュエータ速度の関係（以下「操作特性」という）を
変化させ、操作レバーの操作性を改善しようとする制御
方式であり、具体的には油圧ポンプを制御する油圧回路
に差圧制御用の弁を設け、この差圧制御弁によって作業
モードあるいはエンジン回転に応じた差圧が得られるよ
うに油圧ポンプの斜板傾転角を制御するものである。し
かし、かかる斜板の制御は、エンジンの出力トルクと油
圧ポンプの吸収トルクとをマッチングさせるという前提
でなされるものではない。

【０００６】したがって、エンジンの出力トルクに制限
のある油圧パワーショベル等にそのまま適用すると、作
業機にかかる負荷が大きくなったときにエンスト等が発
生して作業が継続できないという不都合が招来すること
になる。

【０００７】一方、油圧パワーショベル等においては、
油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクにマッ
チングするように油圧ポンプの斜板傾転角を制御するポ
ンプ吸収トルク制御用の制御弁が油圧ポンプを制御する
油圧回路に設けられているものがある。しかし、このよ
うな吸収トルク制御弁と上記差圧制御弁とを互いに何の
関係もなく並存させて油圧ポンプを制御した場合には、
運転状態によってはトルク制限の影響を受け、操作レバ
ーの操作性を悪化させる場合がある。

【０００８】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収ト
ルクとを吸収トルク制御弁によってマッチングさせつ
つ、差圧制御弁で上記吸収トルクを考慮しるつ差圧を制
御することで、エンスト等の不具合も防止され、操作性
の向上も図ることができる装置を提供することをその目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の主た
る発明では、原動機により駆動される油圧ポンプと、該
油圧ポンプの吐出圧油が圧油供給路を介して供給される
ことにより駆動される複数の油圧アクチュエータと、前
記圧油供給路に設けられ、前記複数の作業機アクチュエ
ータに対して供給される圧油の流量を操作量に応じて制
御する複数の流量制御弁とを有し、前記油圧ポンプの吐
出圧力と前記複数の作業機アクチュエータの負荷圧力と
の差圧が設定された値になるように前記油圧ポンプの吐
出流量を制御するようにした油圧駆動機械の制御装置に
おいて、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段
と、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する吐出圧検出手
段と、前記複数の作業機アクチュエータの負荷圧力を検
出する負荷圧検出手段と、前記複数の流量制御弁の各操
作量を操作量検出手段と、前記原動機の目標回転数に基
づいて前記油圧ポンプの吸収トルクを設定するととも
に、該設定された吸収トルクと前記回転数検出手段の回
転数検出値と前記吐出圧検出手段または前記負荷圧検出
手段の圧力検出値と前記操作量検出手段の操作量検出値
とに基づいて前記差圧を設定し、これら吸収トルク設定
値および差圧設定値に応じた制御信号をそれぞれ出力す
るコントローラと、前記コントローラから吸収トルク設
定値に応じた制御信号が入力されるとともに前記吐出圧
検出手段の吐出圧検出値に応じた検出信号が入力され、
これら各信号に基づいて前記吸収トルク設定値が得られ
るように前記油圧ポンプの斜板傾転角を制御するトルク
制御弁と、前記コントローラから差圧設定値に応じた制
御信号が入力されるとともに、前記吐出圧検出手段およ
び前記負荷圧検出手段の各圧力検出値に応じた検出信号
がそれぞれ入力され、これら各信号に基づいて前記差圧
設定値が得られるように前記油圧ポンプの斜板傾転角を
制御する差圧制御弁とを具えるようにしている。

【００１０】

【作用】すなわち、かかる構成によれば、コントローラ
から吸収トルク設定値に応じた制御信号が入力されると
ともに吐出圧検出手段の吐出圧検出値に応じた検出信号
が入力され、これら各信号に基づいて吸収トルク設定値
が得られるようにトルク制御弁により油圧ポンプの斜板
傾転角が制御される。一方、コントローラから差圧設定
値に応じた制御信号が入力されるとともに、吐出圧検出
手段および負荷圧検出手段の各圧力検出値に応じた検出
信号がそれぞれ入力され、これら各信号に基づいて差圧
設定値が得られるように差圧制御弁により油圧ポンプの
斜板傾転角が制御される。このようにトルク制御弁によ
り、設定された吸収トルクが得られるように斜板が制御
されるとともに、差圧制御弁により、上記吸収トルクが
考慮されつつ差圧が変化するよう斜板が制御されるの
で、エンスト等の不具合が発生して作業が継続できない
という事態が防止され、また操作レバーの操作性も向上
する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る油圧駆動
機械の制御装置の実施例について説明する。なお、実施
例では油圧駆動機械としてパワーショベルを想定してい
る。

【００１２】図１はパワーショベルの作業機のうち２種
類の作業機（ブームおよびアーム）を駆動する作業機油
圧回路の構成を示している。なお、実施例では図面の煩
雑を避けるために２種類の作業機にそれぞれ対応する２
つの操作弁のみを示している。

【００１３】同図に示すように可変容量型油圧ポンプ２
はエンジン１によって駆動され、斜板駆動用のレギュレ
ータ１２のピストン１２ａの移動に応じてその斜板２ａ
の傾転角が変化される。そして、この斜板２ａの傾転角
の変化に応じて油圧ポンプ２の１回転当たりの吐出流量
Ｄ（ｃｃ／ｒｅｖ）が変化される。エンジン１には該エ
ンジン１の回転数（ｒ・ｐ・ｍ）ωEを検出する回転セ
ンサ３２が付設されており、この回転センサ３２の検出
信号ωEはコントローラ３３に加えられる。

【００１４】油圧ポンプ２の吐出圧油は、管路９および
該管路９を分岐する管路９ａ、９ｂを介して操作弁７、
８にそれぞれ供給される。操作弁７、８は図示せぬ操作
レバーの操作量Ｓ1、Ｓ2に応じてスプールが駆動され、
このスプールの移動量に応じて各操作弁の開口面積Ａ
1、Ａ2が変化し、その変化に応じた流量の圧油が作業機
アクチュエータたる油圧シリンダ３、４にそれぞれ供給
される。このとき操作弁７から流出される圧油は管路３
ａ、３ｂを介して油圧シリンダ３の伸張側のシリンダ
室、縮退側のシリンダ室にそれぞれ供給され、油圧シリ
ンダ３をそれぞれ伸張、縮退させる。

【００１５】同様に操作弁８から流出される圧油は管路
４ａ、４ｂを介して油圧シリンダ４の伸張側のシリンダ
室、縮退側のシリンダ室に供給され、油圧シリンダ４を
それぞれ伸張、縮退させる。

【００１６】操作弁７、８は位置Ｎ、Ｍ、Ｌからなり、
中立位置Ｎではポンプ２から吐出される圧油が流入する
ポンプポートはクローズ状態であり、切換位置Ｎから切
換位置Ｌ、Ｍまでの途中の状態では操作弁を流れる圧油
はスプールに設けられたロットリングの可変の絞り２０
で絞られる。また、切換位置Ｌ、Ｍでは絞り２０は一定
の面積になっているとともに、各位置で油圧シリンダ
３、４の負荷圧、つまり管路３ａ、３ｂ、４ａおよび４
ｂにそれぞれ配設された減圧弁２５ａ、２５ｂ、２６ａ
および２６ｂの出口側の圧力がポートＲを介してチェッ
ク弁２１、２２にそれぞれ導かれる。

【００１７】チェック弁２１はパイロット管路２３ａに
接続され、このパイロット管路２３ａはパイロット管路
２３ｂに接続されている。パイロット管路２３ｂにはチ
ェック弁２２が接続されている。そして、パイロット管
路２３ｂはパイロット管路２４に接続されている。よっ
てパイロット管路２４には、油圧シリンダ３、４のうち
高圧ＰLS側の圧油がチェック弁２１、２２のいずれかを
通過して導かれることになる。パイロット管路２４は減
圧弁２５ａ、２５ｂ、２６ａおよび２６ｂのバネ位置側
に接続されており、結局、減圧弁２５ａ、２５ｂ、２６
ａおよび２６ｂのバネ位置側には油圧シリンダ３、４の
高圧側の負荷圧ＰLSが加えられることになる。バネに対
向する側には減圧弁の入口側の圧油、つまり操作弁７、
８の出口側の圧力がパイロット圧として加えられてい
る。なお、管路１０は操作弁７、８の圧油をタンク１１
にリリーフすべく設けられている。

【００１８】定容量型油圧ポンプ３４は所定圧力の圧油
を吐出するものであり、この吐出圧油は管路３５、制御
弁３６（いわゆる「ＬＳ−ＥＰＣ弁」と称されるもの）
を介して差圧制御弁３７のパイロットポート３７ａに制
御圧Ｐcの圧油として供給される。ここで、制御弁３６
は、電磁ソレノイド３６ａに対してコントローラ３３か
ら加えられる制御信号に応じて弁位置が変化され、これ
によって上記パイロットポート３６ａに供給される圧油
の流量が変化される。

【００１９】なお、管路３５には、リリーフ弁３８が配
設されていて、油圧ポンプ３４の吐出圧油の圧力がリリ
ーフ弁３８で設定された圧力以上の圧力になると、リリ
ーフ弁３８によりリリーフされる。

【００２０】油圧ポンプ２の吐出側の管路９はパイロッ
ト管路１４に分岐され、このパイロット管路１４はレギ
ュレータ１２の小径側のシリンダ室に接続されるととも
に、制御弁３７のパイロットポート３７ｂに接続されて
いる。パイロット管路２３ｂは延長されて制御弁３７の
バネ３７ｄが位置されている側のパイロットポート３７
ｃに接続されている。このため、制御弁３７のバネ３７
ｄが無い側の端部には油圧ポンプ２の吐出圧Ｐpおよび
制御弁３６からの制御圧Ｐcが、また制御弁３７の他方
のバネ３７ｄがある側の端部には油圧シリンダ３、４の
負荷圧のうち高圧側の圧力ＰLSがパイロット圧として、
またバネ３７ｄの付勢力がオフセット圧として加えられ
る。そして差圧制御弁３７では、該差圧制御弁３７の各
端部に加えられる圧力の差圧に応じて弁位置が切り換え
られ、切換位置に応じた吐出量の圧油がレギュレータ１
２の大径側のシリンダ室に管路４８を介して供給または
排出され、斜板２ａの傾転角が制御される。

【００２１】上記管路４８は油圧ポンプ２の吸収トルク
を制御するためのトルク制御弁４７に連通しており、結
局、差圧制御弁３７とトルク制御弁４７とによって斜板
２ａの傾転角が制御されることになる。

【００２２】この場合、油圧ポンプ圧Ｐpとシリンダ負
荷圧ＰLSとの差圧ΔＰLSが、後述するような設定値に保
持されるように斜板２ａの傾転角が制御されることにな
る。そして上記差圧ΔＰLSの設定値は、上記制御圧Ｐ
c、つまりコントローラ３３から電磁ソレノイド３６ａ
に加えられる制御信号に応じて変化される。

【００２３】このとき圧力Ｐp、ＰLSと油圧ポンプ２の
吐出量（容積）Ｄの関係は下記（１）式で表される。

【００２４】Ｄ＝Ｃ・Ａ・√（Ｐp−ＰLS） …（１） ここでＣは定数であり、Ａは絞り２０の開口面積であ
る。

【００２５】トルク制御弁４７の一端はレギュレータ１
２のピストン１２ａを押動する押動部材１２ｂにバネ４
７ｃを介して接続されているとともに、他端のパイロッ
トポート４７ｂには管路１４におけるポンプ吐出圧Ｐp
がパイロット圧として加えられている。さらに、このパ
イロットポート４７ｂと同じ側に電磁ソレノイド４７ａ
が配設されており、このソレノイド４７ａにはコントロ
ーラ３３からの制御信号が加えられる。

【００２６】このトルク制御弁４７はポンプ吸収トルク
がコントローラ３３から指示されたトルクτを越えない
ように斜板２ａの傾転角を制御するものである。すなわ
ち、コントローラ３３からトルク制御弁４７のソレノイ
ド４７ａに対してトルクτを指示する制御信号が出力さ
れ、押動部材４７ｃを介して入力される斜板位置、つま
りポンプ容量Ｄとパイロットポート４７ｂを介して入力
される吐出圧Ｐpとによって指示されたトルクτを越え
ないよう弁位置が移動され、斜板２ａが制御される。

【００２７】さて、エンジン１には燃料噴射ポンプ３８
とガバナ３９が併設されている。ガバナ３９の燃料コン
トロールレバー３９ａはモータ４０で駆動され、該レバ
ー３９ａの駆動位置は位置センサ４１で検出される。位
置センサ４１の検出信号はモータ４０を駆動制御する際
のフィードバック位置信号としてコントローラ３３に加
えられる。

【００２８】スロットルダイヤル４２はエンジン１の目
標回転数を設定するものであり、目標回転数ωTHに応じ
たスロットル信号はコントローラ３３に加えられる。ま
た、モニタパネル４３はパワーショベルで行われる作業
モードＭ、つまり「重堀削」モードＭ1、「堀削」モー
ドＭ2、「整正」モードＭ3、「微操作」モードＭ4を選
択、指示するものであり、選択された作業モードＭ1、
Ｍ2、Ｍ3、Ｍ4を示す信号がコントローラ３３に加えら
れる。

【００２９】また、管路１４にはポンプ圧力センサ４４
が配設されており、このセンサ４４によって管路１４内
の圧油の圧力、つまり油圧ポンプ２の吐出圧油Ｐpが検
出される。この検出値Ｐpはコントローラ３３に加えら
れる。

【００３０】また、操作弁７、８には、それぞれ操作ス
トローク量（以下「操作量」という）Ｓ1、Ｓ2を検出す
る操作量センサ４５、４６が配設されており、検出値Ｓ
1、Ｓ2はコントローラ３３に加えられる。

【００３１】コントローラ３３は、入力された各種信号
に基づいてモータ４０に対して駆動制御信号を出力し、
エンジン１の出力トルクを制御する。すなわち、図２に
示すように、入力された目標回転数ωTHとエンジン回転
センサ３２で検出された現在のエンジン回転数ωEとに
応じたレギュレーションラインｌ1、ｌ2、ｌ3…が設定
されるようモータ４０に駆動制御信号が加えられ、燃料
コントロールレバー３９ａが作動されることになる。

【００３２】一方、コントローラ３３は、入力された各
種信号に基づいて後述するような演算処理を実行して、
その結果得られた制御信号を制御弁３６のソレノイド３
６ａに出力するとともに、トルク制御弁４７の電磁ソレ
ノイド４７ａに出力し、差圧制御弁３７、トルク制御弁
４７、レギュレータ１２を介して油圧ポンプ２の斜板２
ａの傾転角、つまり油圧ポンプ２の吐出量Ｄ（ｃｃ／ｒ
ｅｖ）を制御する。

【００３３】この場合、コントローラ３３はトルク制御
弁４７に対して後述するように吸収馬力を一定値にする
制御信号を出力している。すなわち、油圧ポンプ２の吸
収馬力が、入力された作業モードＭ1…に応じた一定馬
力となるような制御信号をトルク制御弁３７に出力し、
トルク制御弁３７を介して油圧ポンプ２の斜板２ａを制
御する。このようにして、現在の負荷状態に応じて、最
も効率のよい点にマッチング点が移動することになる
（図２のＦ参照）。一方、コントローラ３３は、後述す
るようにして設定された差圧ΔＰLSが得られるような制
御信号を制御弁３６に対して出力している。すなわち、
コントローラ３３は、上記ポンプ吸収馬力の制御ととも
に差圧の制御も行っており、この場合、制御弁３６のソ
レノイド３６ａに加える制御信号に応じて制御弁３７の
パイロットポート３７ａに加えられる制御圧Ｐcが変化
し、これによって差圧ΔＰLSが変化される。この実施例
では、この差圧ΔＰLSを後述するような各種制御態様に
応じて変化させることで、操作弁７、８の図示せぬ操作
レバーの操作性向上を図っている。

【００３４】以下、かかる差圧ΔＰLSの可変制御の内容
について詳述する。

【００３５】・第１の制御 この第１の制御では、エンジン１の回転数ωEと油圧ポ
ンプ２の吐出圧力Ｐp、つまり作業機アクチュエータ
３、４の負荷圧力ＰLSと操作弁７、８の各操作量Ｓ1、
Ｓ2とをそれぞれ検出するとともに、エンジン１の目標
回転数ωTHおよび上記検出回転数ωEに基づき油圧ポン
プ２の吸収トルクτを等馬力制御にしたがい設定し、こ
れら各検出値およびトルク設定値τに応じて差圧ΔＰLS
を変化させることで、油圧ポンプ２の吸収トルクを制限
する制御を行ないエンスト等の不具合の発生を防止しつ
つ、しかも良好なレバー操作性をも得ようとするもので
ある。

【００３６】一般的に、エンジン１の回転数ωEと油圧
ポンプ２の吐出圧力Ｐpと操作弁７、８の開口面積の総
和Ａと油圧ポンプ２の吸収トルクτと差圧ΔＰLSとの間
には、下記（２）式のような関係が成立する。

【００３７】 √（ΔＰLS）＝ωE・τ／（ｋ・Ｐp・Ａ） …（２） ここで、 Ａ＝ΣＡ1〜Ａn （１〜ｎは各操作弁を意味し、この実施例ではＡ1＋Ａ2
となる）である。上記（２）式は以下のようにして得ら
れる。すなわち、油圧ポンプ２の吐出量Ｑ（ｃｃ／ｍｉ
ｎ）と容積Ｄとの間には、 Ｑ＝Ｄ・ωE という関係が成立し、またポンプ２の吸収トルクτは、 τ＝Ｄ・Ｐp＝τ（ωE、ωTH） と表される。そして前記した（１）式より、 Ｑ＝Ｃ・Ａ・√（ΔＰLS） が成立する。よって、これら式よりＱ、Ｄを消去するこ
とにより上記（２）式を得る。なお、ポンプ吐出圧Ｐp
とアクチュエータ負荷圧ＰLSは実質的には同じなので、
上記（２）式におけるＰpに替わりにＰLSを使用する実
施も可能である。

【００３８】一方、油圧ポンプ２の吐出量Ｑの最大値
は、エンジン１の最大回転時において各操作弁７、８を
最大操作量まで操作したときに、自ずと決定される。そ
こで、この吐出量Ｑの最大値を予め求めておき、対応す
る最大差圧をΔＰLSmaxとして、上記（２）式によって
得られる差圧ΔＰLSが最大差圧ΔＰLSmaxを越えないよ
うにする必要がある。結局、差圧ΔＰLSは、 ΔＰLS＝ｍｉｎ（｛ ωE・τ／（ｋ・Ｐp・Ａ）｝2、ΔＰLSmax） …（３） によって求められる。上記（３）式におけるωE・τ／
（ｋ・Ｐp・Ａ）のωE、Ｐp、Ａは、対応する各センサ
の検出値より得ることができ、τはエンジン１の目標回
転数ωTHと検出回転数ωEに基づき油圧ポンプ２の吸収
トルクτを等馬力制御にしたがい設定することで得られ
る。なお、開口面積総和Ａは操作量センサ４５、４６の
各出力Ｓ1、Ｓ2の和として得るようにしてもよく、また
操作量センサ４５、４６の出力Ｓ1、Ｓ2のいずれか大き
い方の値として得るようにしてもよい。

【００３９】ここで、前述したように作業モードＭ1…
に応じて設定される馬力は異なり（図２に示す等馬力線
は異なり）、これによって設定される吸収トルクτも異
なってくるので、（２）式の右辺ωE・τ／（ｋ・Ｐp・
Ａ）を各作業モードＭ1…ごとに、エンジン回転数ωE…
を変数とする関数として複数用意しておき、選択された
作業モードＭ1…に対応する関数を選択し、選択した関
数にしたがって差圧ΔＰLSを演算するようにしてもよ
い。

【００４０】さらに、上記関数ωE・τ／（ｋ・Ｐp・
Ａ）を、作業機アクチュエータ３、４の駆動状態ごと
に、つまりいずれの作業機がいずれの方向に駆動された
かに応じて用意しておくことも可能である。たとえばブ
ーム上昇時では負荷が大きく、吸収トルクτは大きく設
定される必要があり、またバケット動作時では比較的負
荷が小さく、吸収トルクτは小さく設定してもよいとい
う具合に設定されるべき吸収トルクの大きさは駆動状態
ごとに異なるからである。なお、いずれの作業機がいず
れの方向に駆動されたかは操作量検出センサ４５、４６
の出力に基づき検出することができる。

【００４１】また、上記最大差圧ΔＰLSmaxも、選択さ
れた作業モードＭ1…および作業機アクチュエータ７、
８の駆動状態によって異なるので、それらに応じて決定
しておくこともできる。

【００４２】よって、この第１の制御では、選択された
作業モードＭ1…および操作量センサ４５、４６で検出
された現在駆動されているアクチュエータ３、４の種類
およびその駆動方向に応じて上記関数が選択され、エン
ジン回転数ωE…等をこの選択された関数に代入するこ
とにより上記（２）式の差圧ΔＰLSが求められる。一
方、選択された作業モードＭ1…および操作量センサ４
５、４６で検出された現在駆動されているアクチュエー
タ３、４の種類およびその駆動方向に応じて差圧最大値
ΔＰLSmaxが求められ、上記（３）式によって小さい方
の差圧ΔＰLSが求められ、この求められた差圧ΔＰLSを
得るための制御信号が制御弁３６に対して出力されるこ
とになる。一方において、上記設定された吸収トルクτ
（ωE、ωTH）を得るための制御信号がトルク制御弁４
７に対して出力され、トルク制御弁４７により吸収トル
クτを越えないように斜板２ａが制御される。

【００４３】図３の操作特性（ａ）、（ｃ）は、この第
１の制御による、操作量Ｓ1、Ｓ2と作業機アクチュエー
タ駆動速度ｖ1、ｖ2との関係をそれぞれ負荷が小さい場
合、負荷が大きい場合について示したものであり、上記
（２）式より負荷Ｐpが大きくなるほど差圧ΔＰLSが小
さくなるので、負荷Ｐpが大きくなったとしても特性
（ａ）からデッドバンドの大きい特性（ｂ）に移行する
ことなく、傾きの小さい特性（ｃ）に移行され、これに
より負荷Ｐpが小さい場合の特性（ａ）と同様にデッド
バンドは小さいままであり、良好な操作性が維持され
る。しかも、油圧ポンプ２の吸収トルクの等馬力制御も
同時に行われるので、エンスト等の不具合も生じること
もない。なお、図３の破線で示す特性（ｂ）は上記
（２）式に基づかない制御を行った場合のものであり、
負荷が大きいときにトルク制限を受けることによりデッ
ドバンドが広がり操作性が悪化しているのがわかる。

【００４４】・第２の制御 上記第１の制御では上記（２）式にしたがい差圧ΔＰLS
を変化させているので、作業機の現在かかっている負荷
に適合した良好な操作性を得ることができるが、この第
２の制御では、上記（２）式の負荷Ｐpを補正してより
精度のよい制御を行おうとするものである。

【００４５】ところで、図４（ｃ）はポンプ吐出圧Ｐp
とポンプ吐出量Ｑとの関係を示したものであり、一般的
に開口面積の総和Ａが小さいほど、つまり操作レバーの
操作量Ｓ1、Ｓ2が小さいほどＰＱカーブにかかるため
に、実圧力Ｐpの変動によりＧに示すように流量Ｑの変
動が生じてしまい、これが差圧の変動となって顕われ操
作性に悪影響を与えることとなっている。

【００４６】結局、図４（ａ）に示すように、この第２
の制御ではポンプ吐出圧の検出値Ｐpを開口面積総和Ａ
が小さくなるほど破線Ｈ、一点鎖線Ｉで示すように徐々
に吐出圧Ｐp´が大きくなるように検出値Ｐpを補正する
ようにしている。同図（ａ）において実線Ｊは開口面積
総和Ａが最大値Ａmaxとなっている場合の検出値Ｐpと補
正値Ｐp´との関係を示したものであり、開口面積総和
Ａが最大のときは操作性の悪化は生じないので検出値Ｐ
pには補正を行っていない。そして、開口面積総和Ａが
最小値Ａminよりも大きく最大値Ａmaxよりも小さいとき
には破線Ｈのごとく上記補正を行い、開口面積総和Ａが
最大値Ａmaxのときには一点鎖線Ｉのごとく補正量を破
線Ｈの場合よりもよりも大きくして操作性の悪化に対応
している。

【００４７】なお、検出値Ｐpが大きくなるほど補正量
を小さくしているのは、図４（ｃ）より明らかなように
ポンプ圧Ｐpが大きいほど流量Ｑの変動幅が小さくなる
ので、差圧の変動は小さくなり補正を余り行わなくても
よいという理由によるものである。

【００４８】また、図４（ａ）の内容を図４（ｂ）のご
とく、ポンプ圧検出値Ｐpと開口面積総和Ａと補正値Ｐp
´との関係を３次元マップＫとして表し、この３次元マ
ップＫにしたがい補正を行うようにしてもよい。

【００４９】よって、この第２の制御では、図４（ａ）
または同図（ｂ）の内容がコントローラ３３内の図示せ
ぬメモリ内に予め記憶されておかれる。そしてポンプ圧
力センサ４４の検出値Ｐpおよび操作量センサ４５、４
６の検出値Ｓ1、Ｓ2とに基づいて上記図４の（ａ）また
は（ｂ）における、対応する補正値Ｐp´が読み出され
る。この場合、開口面積総和Ａは操作量Ｓ1、Ｓ2の総和
より求めてもよく、また操作量Ｓ1、Ｓ2のうち大きい方
として求めるようにしてもよい。

【００５０】そして、こうした得られた補正値Ｐp´を
用いて、上記（３）式は、 ΔＰLS＝ｍｉｎ（｛ ωE・τ／（ｋ・Ｐp´・Ａ）｝2、ΔＰLSmax） …（４） と補正され、この補正差圧ΔＰLSを得るための制御信号
が制御弁３６に対して出力される。この結果、操作レバ
ーの微速度領域における操作性がより向上することとな
る。

【００５１】・第３の制御 上記第１の制御では上記（２）式にしたがい差圧ΔＰLS
を変化させているので、作業機の現在かかっている負荷
に適合した良好な操作性を得ることができるが、この第
３の制御では上記（２）式における吸収トルクτを補正
してより精度のよい制御を行おうとするものである。

【００５２】さて、（２）式は、ＰＱカーブ上の吸収ト
ルクτを越えないように差圧ΔＰLSを求める式である。
したがってＰＱカーブによる馬力制限にかからない、操
作レバー操作量が小さいときには、吸収トルクτ（最大
値）以下のトルクでエンジン出力とポンプ負荷とはマッ
チングしており、レバーストローク分の流量を流しても
よい状態となっている。そこで、操作量の検出値Ｓ1、
Ｓ2が小さいほど吸収トルクが小さくなるように（２）
式におけるトルクτをτ´に補正することで対応してい
る。

【００５３】よって、この第３の制御では、開口面積総
和の検出値Ａが小さくなるほどトルクτを小さくするよ
う補正値τ´を求める演算式等がコントローラ３３内の
図示せぬメモリ内に予め記憶されておかれる。そして、
操作量センサ４５、４６の検出値Ｓ1、Ｓ2と上記記憶内
容とに基づいて上記補正値τ´が演算等される。この場
合、開口面積総和Ａは操作量Ｓ1、Ｓ2の総和より求めて
もよく、また操作量Ｓ1、Ｓ2のうち大きい方として求め
るようにしてもよい。

【００５４】そして、補正トルクτ´を用いて、上記
（３）式は、 ΔＰLS＝（｛ ωE・τ´／（ｋ・Ｐp´・Ａ）｝2、ΔＰLSmax） …（５） と補正され、補正された差圧ΔＰLSが求められる。そし
て、この求められた補正差圧ΔＰLSを得るための制御信
号が制御弁３６に対して出力され、微速度領域における
操作性がより向上することとなる。

【００５５】以上説明したようにこの実施例によれば、
エンジンの回転数と油圧ポンプの吐出圧力と操作弁の各
操作量をそれぞれ検出するとともに、油圧ポンプの吸収
トルクを設定し、これら各検出値および設定トルクと差
圧ΔＰLSとの間に成立する所定の関係にしたがい差圧Δ
ＰLSを変化させるようにしたので、現在の作業状態に適
合した最適なレバー操作性が得られ、作業効率を飛躍的
に向上させることができる。

【００５６】なお、この実施例では図２に示すように油
圧ポンプ２を等馬力制御する場合を想定して説明した
が、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクと
をマッチングさせることができる制御であればよく、油
圧ポンプ２を定トルク制御する場合にも当然適用可能で
ある。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
差圧制御弁とトルク制御とによってエンジンの出力トル
クと油圧ポンプの吸収トルクとをマッチングさせつつ差
圧を制御するようにしたので、エンスト等の不具合が解
消され、操作性も同時に向上するという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る油圧駆動機械の制御装置の
実施例における作業機油圧回路の構成を示す回路図であ
る。

【図２】図２は、エンジン回転数とエンジンの出力トル
クとの関係を、示すグラフである。

【図３】図３は実施例における操作レバーの操作量と作
業機アクチュエータの駆動速度との関係を示すグラフで
ある。

【図４】図４はポンプ吐出圧を操作弁の開口面積の総和
に応じて補正する実施例を説明するために用いたグラフ
である。

【符号の説明】

２ 油圧ポンプ ３ 油圧シリンダ ４ 油圧シリンダ ７ 操作弁 ８ 操作弁 １２ レギュレータ ３３ コントローラ ３６ 制御弁 ３７ 差圧制御弁 ４４ ポンプ圧力センサ ４５ 操作量センサ ４６ 操作量センサ ４７ トルク制御弁

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ１５Ｂ 11/16 Ｆ１５Ｂ 11/16 Ｚ (72)発明者 悪七 秀樹 神奈川県平塚市四ノ宮2597 株式会社 小松製作所 エレクトロニクス事業本部 電子システム事業部内 (56)参考文献 特開 平５−10269（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−33776（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−42185（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−267534（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 11/00 - 11/22 E02F 9/20 - 9/22 F04B 49/00 - 51/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機により駆動される油圧ポンプ
   と、該油圧ポンプの吐出圧油が圧油供給路を介して供給
   されることにより駆動される複数の油圧アクチュエータ
   と、前記圧油供給路に設けられ、前記複数の作業機アク
   チュエータに対して供給される圧油の流量を操作量に応
   じて制御する複数の流量制御弁とを有し、前記油圧ポン
   プの吐出圧力と前記複数の作業機アクチュエータの負荷
   圧力との差圧が設定された値になるように前記油圧ポン
   プの吐出流量を制御するようにした油圧駆動機械の制御
   装置において、 前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する吐出圧検出手段
   と、 前記複数の作業機アクチュエータの負荷圧力を検出する
   負荷圧検出手段と、 前記複数の流量制御弁の各操作量を操作量検出手段と、 前記原動機の目標回転数に基づいて前記油圧ポンプの吸
   収トルクを設定するとともに、該設定された吸収トルク
   と前記回転数検出手段の回転数検出値と前記吐出圧検出
   手段または前記負荷圧検出手段の圧力検出値と前記操作
   量検出手段の操作量検出値とに基づいて前記差圧を設定
   し、これら吸収トルク設定値および差圧設定値に応じた
   制御信号をそれぞれ出力するコントローラと、 前記コントローラから吸収トルク設定値に応じた制御信
   号が入力されるとともに前記吐出圧検出手段の吐出圧検
   出値に応じた検出信号が入力され、これら各信号に基づ
   いて前記吸収トルク設定値が得られるように前記油圧ポ
   ンプの斜板傾転角を制御するトルク制御弁と、 前記コントローラから差圧設定値に応じた制御信号が入
   力されるとともに、前記吐出圧検出手段および前記負荷
   圧検出手段の各圧力検出値に応じた検出信号がそれぞれ
   入力され、これら各信号に基づいて前記差圧設定値が得
   られるように前記油圧ポンプの斜板傾転角を制御する差
   圧制御弁とを具えた油圧駆動機械の制御装置。
2. 【請求項２】 前記コントローラは、前記複数の流
   量制御弁の各操作量の検出値が小さくなるほど前記吐出
   圧または前記負荷圧が大きくなるように当該吐出圧また
   は負荷圧の圧力検出値を補正し、この補正圧力に応じて
   前記差圧を設定するものである請求項１記載の油圧駆動
   機械の制御装置。
3. 【請求項３】 前記コントローラは、前記複数の流
   量制御弁の各操作量の検出値が小さくなるほど前記油圧
   ポンプの吸収トルクが小さくなるように当該吸収トルク
   設定値を補正し、この補正吸収トルクに応じて前記差圧
   を設定するものである請求項１記載の油圧駆動機械の制
   御装置。
4. 【請求項４】 原動機により駆動される油圧ポンプ
   と、該油圧ポンプの吐出圧油が圧油供給路を介して供給
   されることにより駆動される複数の油圧アクチュエータ
   と、前記圧油供給路に設けられ、前記複数の作業機アク
   チュエータに対して供給される圧油の流量を操作量に応
   じて制御する複数の流量制御弁とを有し、前記油圧ポン
   プの吐出圧力と前記複数の作業機アクチュエータの負荷
   圧力との差圧が設定された値になるように前記油圧ポン
   プの吐出流量を制御するようにした油圧駆動機械の制御
   装置において、 前記油圧駆動機械が行う作業種類を選択指示する作業種
   類指示手段と、 前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する吐出圧検出手段
   と、 前記複数の作業機アクチュエータの負荷圧力を検出する
   負荷圧検出手段と、 前記複数の流量制御弁の各操作量を操作量検出手段と、 前記複数の作業機アクチュエータのうち現在駆動されて
   いる作業機アクチュエータの種類を検出する作業機種類
   検出手段と、 前記原動機の目標回転数と前記作業種類指示手段によっ
   て指示された作業種類と前記作業機種類検出手段によっ
   て検出された作業機アクチュエータの種類とに基づいて
   前記油圧ポンプの吸収トルクを設定するとともに、該設
   定された吸収トルクと前記吐出圧検出手段または前記負
   荷圧検出手段の圧力検出値と前記操作量検出手段の操作
   量検出値とに基づいて前記差圧を設定し、これら吸収ト
   ルク設定値および差圧設定値に応じた制御信号をそれぞ
   れ出力するコントローラと、 前記コントローラから吸収トルク設定値に応じた制御信
   号が入力されるとともに前記吐出圧検出手段の吐出圧検
   出値に応じた検出信号が入力され、これら各信号に基づ
   いて前記吸収トルク設定値が得られるように前記油圧ポ
   ンプの斜板傾転角を制御するトルク制御弁と、 前記コントローラから差圧設定値に応じた制御信号が入
   力されるとともに、前記吐出圧検出手段および前記負荷
   圧検出手段の各圧力検出値に応じた検出信号がそれぞれ
   入力され、これら各信号に基づいて前記差圧設定値が得
   られるように前記油圧ポンプの斜板傾転角を制御する差
   圧制御弁とを具えた油圧駆動機械の制御装置。