JP3494853B2

JP3494853B2 - 油圧ショベルの油圧制御装置

Info

Publication number: JP3494853B2
Application number: JP17610797A
Authority: JP
Inventors: 浩田路
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2004-02-09
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: JPH1121941A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルのフ
ロントアタッチメントに備えられているアーム用アクチ
ュエータ及びブーム用アクチュエータを複合操作する場
合に好適である油圧ショベルの油圧制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧ショベルにおける油圧制御装
置の構成としては、特開平7 −189285号公報に記載の油
圧制御装置が知られている。この油圧制御装置は、図１
０に示すように、油圧ショベルのアームシリンダ５０及
びブームシリンダ５１にそれぞれ供給される圧油の流量
を制御する流量制御弁５２，５３と、その流量制御弁５
２，５３の上流側に配置され、各流量制御弁５２，５３
の前後差圧を補償する可変圧力補償弁５４，５５を備え
ている。

【０００３】同図において、ブーム上げとアーム引き込
みが同時に操作される、いわゆる水平引き操作には、フ
ロントアタッチメント全体を引き揚げる際の負荷がブー
ム上げに加わるため、ブームシリンダ５１の負荷圧力Ｐ
ＢＵが高くなる。一方、アーム引き操作については、実
掘削を行なうわけではなく土砂を均すだけであるため、
アームシリンダ５０の負荷圧力ＰＡは低く、結果とし
て、水平引き操作では、ブーム上げ時の負荷圧力ＰＢＵ
が最大負荷圧力となる。

【０００４】ポンプ吐出圧力Ｐｓは、ロードセンシング
制御部の演算により、ＰＢＵ＋ΔＰＬＳとなるように制
御され、ポンプ吐出流量Ｑは、入力トルク制限制御によ
り負荷圧力ＰＢＵ＋ΔＰＬＳに対応する流量に制限され
る。従って、ブーム上げとアーム下げが同時に操作され
ると、アームシリンダ５０とブームシリンダ５１に対し
て供給されるポンプ吐出流量が不足し、ロードセンシン
グ差圧は目標差圧よりも小さいΔＰＬＳ´となり、且つ
各可変圧力補償弁５４，５５の補償圧はこのΔＰＬＳ´
に等しくなるように制御される。

【０００５】そうすると、アームシリンダ５０及びブー
ムシリンダ５１に導入される圧油は、この不足状態のロ
ードセンシング差圧ΔＰＬＳ´に基づく流量制御弁５
２，５３のメータイン可変絞りの開口面積比に応じて分
流供給されてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の油
圧制御装置では、油圧ポンプ５８からの吐出流量を、ア
ーム用流量制御弁５２とブーム用流量制御弁５３とに分
配するとき、その分流比を変更できるようになっている
が、掘削作業、荷つり作業等に対応できるようにするた
めに、ブーム用方向切換弁の制御は微操作を考慮した特
性に設定されており、従って、すばやい応答性が要求さ
れる作業には不向きであるという不都合があった。

【０００７】また、ブーム上げとアーム引き込みが同時
に操作される場合、アーム引き操作に対してブーム上げ
操作が遅れると、バケットの爪先が地面に食い込んでし
まうために慎重な操作が要求され、オペレータの負担と
なっていた。

【０００８】本発明は以上のような従来の油圧制御装置
における課題を考慮してなされたものであり、アーム単
独操作では応答遅れなしにアームを操作することがで
き、またブーム上げとアーム引きが同時に操作される場
合には、バケットの爪先が地面に食い込むような不具合
を解消し、水平引き操作を簡単かつ確実に行えるように
する油圧ショベルの油圧制御装置を提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、アーム用及び
ブーム用の各油圧アクチュエータと、アーム用油圧アク
チュエータ及びブーム用油圧アクチュエータを制御する
アーム用方向制御弁及びブーム用方向制御弁と、各方向
制御弁に圧油を供給する油圧ポンプと、アーム及びブー
ム操作用の操作体と、アーム用操作体及びブーム用操作
体の操作状態を検出する検出手段と、アーム用方向制御
弁の油出口ポートと油タンクとを連通する油路に介設さ
れ、アーム用方向制御弁に連動して油路制限位置から油
路開放位置に切り換わる油路切換弁と、アーム用及びブ
ーム用操作体が同時に操作された状態において検出手段
により検出された操作状態に応じて、油路切換弁の切り
換え動作速度を、アーム用操作体の単独操作時よりも遅
らせる切換弁制御手段と、を備えてなる作業機械の油圧
制御装置である。

【００１０】本発明における油路切換弁は、アーム用操
作体の操作量に比例して動作させることが好ましく、切
換弁制御手段は、アーム引き操作とブーム上げ操作が同
時に検出された際、すなわち水平引き操作が検出された
際に、油路切換弁の切り換え動作速度を、アーム用操作
体の単独操作時よりも遅らせることが好ましい。また、
上記水平引き操作が行われる場合には、ブーム用操作体
の操作量に応じて油路切換弁の応答性を変更することが
できるように構成することが好ましい。

【００１１】本発明における油路切換弁は、油路を遮断
位置からアーム用方向制御弁の圧油導入部に切り換える
とともに、過剰な油を油タンクに戻すスプール弁で構成
することができ、また、油路を遮断位置から油タンク連
通位置に切り換えるスプール弁から構成することがで
き、また、通路を絞り込んだ状態でアーム用方向制御弁
の圧油導入部に圧油を送る中立位置から、通路を開放す
る開放位置に切り換えるスプール弁から構成することが
でき、さらには、油路を遮断位置から絞り部付き油タン
ク連通位置に切り換えるスプール弁から構成することが
できる。また、本発明においては、アーム用及びブーム
用操作体の同時操作が検出手段によって検知された際
に、油圧ポンプの吐出流量を減少させることが好まし
い。

【００１２】本発明に従えば、ブーム用操作体及びアー
ム用操作体がそれぞれブームの上昇側及びアームの引き
込み側に同時操作されると、例えばブーム用リモコン弁
に接続されている圧力センサ、及びアーム用リモコン弁
に接続されている圧力センサからブーム上げ信号及びア
ーム引き込み信号がそれぞれ出力されて切換弁制御手段
に与えられる。

【００１３】切換弁制御手段は、各信号が与えられたこ
とにより同時操作であることを判断し、例えば電磁比例
減圧弁を介して油路切換弁における油路を制限位置から
開放位置に切り換えるとともに、切換え動作を、アーム
用操作体の単独操作時よりも遅れるように制御する。そ
れにより、油路切換弁におけるスプールが緩慢に移動す
る。すなわち、同時操作の場合には、油路切換弁におけ
るスプールの移動が立上り時に遅れ、結果としてアーム
の引き込みが緩やかに行われる。従って、オペレータは
バケットの爪が地面に食い込むことに注意を払うことな
く、水平引き操作を簡単且つ確実に行うことが可能にな
る。

【００１４】また、油路切換弁におけるスプールのメー
タアウト開口は、ブーム用操作体のブーム上げ操作量が
大きくなるにつれて拡大されるため、油路切換弁の応答
性は、ブーム上げの操作量が大きくなるほど機敏にな
る。

【００１５】さらにまた、ブーム上げとアーム引き込み
が同時に操作されると、油圧ポンプの吐出流量も減少さ
れるため、ブーム上げとアーム引き込みの各動作が緩や
かに行われることになり、水平引き操作をより確実に行
うことができる。

【００１６】一方、アーム用操作体が単独操作された際
は、切換弁制御手段は遅れを指示することなく電磁比例
減圧弁を介して油路切換弁を切り換えるため、同時操作
時に比べてアーム動作を速くすることができる。なお、
上記油路切換弁のスプールは、アーム用操作体の操作量
に比例して動作する。

【００１７】また、ブーム上げとアームの引き込みが同
時に操作されたとき、アームシリンダからのアーム引き
込み操作時の戻り油通路の開口量は、アーム用方向切換
弁のアームスプール及び油路切換弁のスプールのそれぞ
れメータウト開口の開口量の総和で規定されるようにな
っている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の油圧ショベルの油
圧制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、油圧ショベル１の外観構成を示す側面図であ
り、水平引き作業を行っている状態を示している。同図
において、２は油圧ショベル１の走行体、３は走行体２
の上部に搭載されている旋回体、４は旋回体３のフロン
ト部に連結されている作業アタッチメント、その作業ア
タッチメントにおいて、５はブーム、５ａはブーム用油
圧アクチュエータとしてのブームシリンダ、６はアー
ム、６ａはアーム用アクチュエータとしてのアームシリ
ンダ、７はバケット、７ａはそのバケットシリンダであ
る。

【００１９】図２は、油圧制御装置としてのアームシリ
ンダ制御装置に係る第一の実施形態を示す回路図であ
る。同図において、１０はアームシリンダ６ａを制御す
るアーム用方向制御弁としてのアーム用パイロット切換
弁であり、１０Ｌ，１０Ｒはそのアーム用パイロット切
換弁１０の左右のパイロットポート、１０ａは図示しな
いアーム用パイロット切換弁１０のメインスプール（以
下、アームスプールと呼ぶ）である。

【００２０】図３はパイロット圧Ｐ₁ と時間ｔとの関係
を示すグラフである。パイロット圧Ｐ₁ とは、アーム引
き込み操作（図２におけるアーム用操作レバー１２ａを
矢印ロの方向に傾動操作）時における、アーム用油圧リ
モコン弁１２から導出されるパイロット二次圧である。
同図に示されるように、アーム用パイロット切換弁１０
のアームスプール１０ａは、アーム引き込み操作に追従
して移動することができる。

【００２１】１１は油路切換弁としての油路切換スプー
ル弁であり、１１Ｒはスプール弁１１のパイロットポー
ト、１１ａはスプール弁１１の切換スプール（図示しな
い）である。

【００２２】１２はアーム用油圧リモコン弁、１２ａは
アーム用油圧リモコン弁１２の操作レバー（操作体）で
ある。１３はブーム用油圧リモコン弁、１３ａはブーム
用油圧リモコン弁１３のブーム用操作レバー（操作体）
である。

【００２３】１４はメイン圧油を吐出する可変容量型の
油圧ポンプ、１４ａは油圧ポンプ１４のレギュレータ、
１５はパイロット油圧源であるパイロットポンプ、１６
は油タンク、１７，１８はそれぞれ電磁比例減圧弁、１
９及び２０はアーム用油圧リモコン弁１２及びブーム用
油圧リモコン弁１３の操作状態を検出する検出手段とし
ての圧力センサ、２１は切換弁制御手段としてのコント
ローラである。なお、アーム用油圧リモコン弁１２の出
口イは、アーム用パイロット切換弁１０の左側パイロッ
トポート１０Ｌのイに接続されている。次に、上記アー
ムシリンダ制御装置の構成を図１〜図３を参照しながら
さらに詳しく説明する。

【００２４】本発明の実施形態では、油圧ポンプ１４か
ら分配される圧油は、アーム用パイロット切換弁１０、
図示しないブーム用パイロット切換弁、図示しないバケ
ット用パイロット切換弁に与えられ、アーム６を駆動す
るアームシリンダ６ａ、ブーム５を駆動するブームシリ
ンダ５ａ、バケット７を駆動するバケットシリンダ７ａ
をそれぞれ動作させる。

【００２５】本発明では、ブーム用操作レバー１３ａが
ブーム５の上昇側（以下、図１に示す矢印ａ方向にブー
ム５が操作されることをブーム上げと呼ぶ）に、アーム
用操作レバー１２ａがアーム６の引き込み側（以下、図
１に示す矢印ｂ方向にアーム６が操作されることをアー
ム引きと呼ぶ）に、それぞれ同時操作されたとき、アー
ム用パイロット切換弁１０の油出口から流出する油量
を、少なくともアーム用操作レバー１２ａが単独操作さ
れた場合より減少させるように、アームスプールの応答
性を調整できるように構成されている。すなわち、アー
ムシリンダ６ａの伸長動作によってアーム引き込みが行
われるとき、ロッド側油室６ａ₁ から油タンク２２へ戻
される戻り油を通すために開かれるアームスプール１０
ａの油出口の開口面積Ａc1が調整されるようになってい
る。

【００２６】そのための構成として、第一の実施形態に
係るアームシリンダ制御装置では、アーム用パイロット
切換弁１０のアーム引き操作時戻り油出口ポート１０ｂ
と油タンク２２との間に、アーム用パイロット切換弁１
０のアーム引き切換動作と連動して切換動作する油路切
換スプール弁１１を介設している。

【００２７】また、圧力センサ２０，１９は、ブーム用
操作レバー１３ａがブーム上げ（図１に示す矢印ハの方
向に操作）に、アーム用操作レバー１２ａがアーム引き
（矢印ロの方向に操作）にそれぞれ同時に操作された際
にブーム信号Ｓ₂ 及びアーム信号Ｓ₁ を出力することが
できるようになっており、これらの信号はコントローラ
２１に与えられる。コントローラ２１は、上記ブーム信
号Ｓ₂ 及びアーム信号Ｓ₁ を受けて各操作レバーが同時
操作されたことを判断し、電磁比例減圧弁１７を介して
油路切換スプール弁１１のパイロットポート１１Ｒにパ
イロット圧Ｐ₂を作用させる。

【００２８】油路切換スプール弁１１の油路遮断位置
（油路制限位置）ニは、アーム引き操作時戻り油出口ポ
ート１０ｂから流出する戻り油を遮断しており、また、
油路遮断位置ニ内に配設されている絞り部１１ｂとチェ
ック弁１１ｃは、アームシリンダ６ａのボトム側油室６
ａ₂ のキャビテーションを防止するためのものである。

【００２９】また、油路帰還位置ホは、アーム引き操作
時戻り油出口ポート１０ｂから流出する戻り油の一部
を、絞り部１１ｄとチェック弁１１ｃを介して油圧ポン
プ１４の圧油導入部と合流させ、ボトム側油室６ａ₂ に
帰還させるようになっている。なお、余剰の戻り油は、
絞り部１１ｂを通じて油タンク２２に戻される。

【００３０】このような構成において、油路切換スプー
ル弁１１は、上記パイロット圧Ｐ₂を受けて切換弁を油
路遮断位置ニから油路帰還位置ホに切り換える。また、
油路切換スプール弁１１の切換スプール１１ａは、コン
トローラ２１から立ち上がりを遅らせる指示が出力され
ない限り、アーム用操作レバー１２ａのアーム引き操作
量（中立位置からの傾動操作角度量をいう）に比例して
動くことができる。

【００３１】このようにアーム用パイロット切換弁１０
の油出口に油路切換弁１１を接続ししている理由は、ブ
ーム上げとアーム引きが同時に操作された場合、アーム
シリンダ６ａのロッド側油室６ａ₁ からの戻り油の通路
の開口量（開口面積）を、アームスプール１０ａのメー
タアウト開口（その開口面積をＡc1とする）と、切換ス
プール１１ａのメータアウト開口（その開口面積をＡc2
とする）の総和で設定されるようにするためである。そ
の総和Ａtotal を求める式の一例を数式で表わすと、下
記の通りである。

【００３２】

【数１】

【００３３】また、ブーム上げとアーム引き込みが同時
に操作されたとき、切換スプール１１ａについてはその
メータアウト開口が、ブーム用操作レバー１３ａのブー
ム上げ操作量に応じて変更されるため、ブーム上げ操作
量が大きくなるほど、切換スプール１１ａの応答性は機
敏になる。すなわち、油路切換スプール１１ａのメータ
アウト開口（開口面積Ａc2）は拡大する方向に調整され
る。次に、上記構成を有するアームシリンダ制御装置の
動作について説明する。

【００３４】( ａ) アーム引き込み単独操作アーム引き込み単独操作時において、アーム用操作レバ
ー１２ａがアーム引き込み（矢印ロ方向に操作）操作さ
れると、圧力センサ１９によって検出され、信号Ｓ₁ が
コントローラ２１に与えられ、アーム用油圧リモコン弁
１２から導出されるパイロット圧Ｐ₁ が、管路２３、２
４を経て、アーム用パイロット切換弁１０のパイロット
ポート１０Ｒに作用する。また、これと同時に、コント
ローラ２１は、圧力センサ１９から出力される信号Ｓ₁
に基づき、電磁比例弁１７を介して油路切換スプール弁
１１のパイロットポート１１Ｒにパイロット圧Ｐ₂ を作
用させる。このように、アーム用パイロット切換弁１
０は、パイロット圧Ｐ₁ を受けて中立位置からアーム引
き位置トに切り換えられ、このアーム用パイロット切換
弁１０の切換動作と連動して、切換スプール弁１１は油
路遮断位置ニから油路循環位置ホに切り換えられる。

【００３５】このとき、切換スプール弁１１の切換スプ
ール１１ａは、アーム用操作レバー１２ａのアーム引き
操作量に比例してしかも機敏に動作するため、高応答性
のアーム引き込み操作を効果的かつ確実に行うことがで
きる。また、アーム６の俊敏な回動操作が可能になるこ
とにより、アーム６の回動操作に基づくバケット７によ
る土払い作業等を難なく行うことができる。

【００３６】図４のグラフはパイロット圧Ｐ₂ と時間ｔ
との関係を示したものである。パイロット圧Ｐ₂ は、上
記したアーム引き込み単独操作時において切換スプール
１１ａに作用するパイロット二次圧であり、電磁比例減
圧弁１７から導出され、切換スプール１１ａのパイロッ
トポート１１Ｒに作用する。

【００３７】( ｂ) ブーム上げとアーム引き込み同時操
作ブーム上げとアーム引き込みが同時に操作されると、同
時操作されたことが各圧力センサ２０，１９によって検
出され、圧力センサ２０，１９から出力される信号Ｓ₂
及び信号Ｓ₁ がコントローラ２１に与えられる。

【００３８】コントローラ２１は、両信号Ｓ₂ ，Ｓ₁ が
与えられたことを条件として時間遅れ（後述する）を発
生させ、電磁比例減圧弁１７を介して切換スプール弁１
１を制御する。すなわち、切換スプール弁１１は、アー
ム用パイロット切換弁１０と連動動作するため、切換ス
プール１１ａはアーム用操作レバー１２ａのアーム引き
操作量に比例して移動するが、ブーム上げとアーム引き
込みが同時に操作された場合には、アームスプール１０
ａの動作についてはアーム引き込み単独操作と同じであ
るものの、切換スプール１１ａの動作についてはアーム
引き込み単独操作時に比べて、移動が緩慢になる。

【００３９】図５のグラフは、ブーム上げとアーム引き
込みが同時操作された場合の切換スプール１１ａに作用
するパイロット圧Ｐ₂ ´と、時間ｔとの関係を示したも
のである。単独操作の場合は線１１０のように立ち上が
るが、同時された場合には、ブーム操作レバーの操作量
に応じて立ち上がりの速度が変化し、具体的には、操作
量が小さくなるほど線１１１→１１３のように所定圧力
に達するまでの時間が長くなるように設定されている。
このようにして、ブーム上げとアーム引き込みが同時操
作されると、切換スプール１１ａの応答性は、同図に示
すよう立ち上がりが遅れるように調整される。なお、応
答性の調整は、立ち上がりについて、または立ち上がり
と立ち下がりの両方について行うことができる。

【００４０】また、図６のグラフは、アームスプール１
０ａと切換スプール１１ａによるアーム引き込みメータ
アウト開口（総和式による開口面積Ａtotal ）と、時間
ｔとの関係を示したものである。線１１４はアーム引き
込み単独操作の場合のメータアウト開口面積の変化を示
し、線１１５はブーム上げとアーム引き込み同時操作の
場合のメータアウト開口面積の変化を示している。この
ように、ブーム上げとアーム引き込みが同時操作された
場合には、アーム引き込みメータアウト開口が絞られ
る。従って、図５及び図６に示したように、ブーム上げ
とアーム引き込みが同時に操作された場合には、切換ス
プール１１ａのメータアウト開口が絞られることによ
り、アーム動作の立上り時において遅れが生じ、それに
よりアーム引き込み操作が緩やかに行われる。よって、
オペレータは同時操作時に発生していたトラブルすなわ
ち、バケットの爪が地面に食い込むことに注意を払う必
要がなく、簡単且つ確実に水平方向の引き込み操作を行
うことができる。

【００４１】また、切換スプール１１ａのメータアウト
開口は、ブーム用操作レバー１３ａのブーム上げ操作量
に応じて調整され、その応答性は、ブーム上げ操作量が
大きくなるほど機敏になり、水平引き作業をより簡単且
つすばやく行うことができる。

【００４２】図７（ａ）は上記ブーム上げに対する切換
スプール１１ａの応答性を説明するためのフローチャー
トであり、同図（ｂ）は切換スプール１１ａとブーム上
げリモコン圧との関係を示すグラフである。

【００４３】アーム引き込み操作有りと判断され（ステ
ップＳ１）、次いでブーム上げ操作有りと判断されると
（ステップＳ２）、ブーム上げリモコン弁１３から導出
されるリモコン圧が１５kgf/cm² 以上であるかどうかを
判断し（ステップＳ３）、ｎｏであれば、ブーム上げリ
モコン圧／１５kgf/cm² の値を応答感度として設定し
（ステップＳ４）、ｙｅｓであれば応答感度を“１”に
設定する。すなわち、図７（ｂ）に示すように、ブーム
操作レバー１３ａの操作量が大きければ応答感度を
“１”に設定して応答特性を高め、ブーム操作レバー１
３ａの操作量がしきい値である１５kgf/cm² を下回れ
ば、ブーム操作量に応じた応答感度に設定する。具体的
には、設定された応答感度が例えば０．５である場合に
は、１／０．５＝２．０となり、コントローラ２１は、
２．０秒かけて切換スプール弁１１に対するパイロット
圧Ｐ₂ が最大になるよう指示を行う。そこで、コントロ
ーラ２１の制御周期が２０msecとすると、２０００msec
／２０msec＝１００回の指令でパイロット圧Ｐ₂ が最大
になるような遅延制御が行われる。

【００４４】また、本実施形態では、ブーム上げとアー
ム引き込みが同時に操作され、圧力センサ２０，１９か
ら出力される信号がコントローラ２１に入力されると、
両信号有りと判断したコントローラ２１は、電磁比例減
圧弁１８を介して油圧ポンプ１４のレギュレータ１４ａ
を制御するようになっている。詳しくは、油圧ポンプ１
４の斜板傾転量を調整し、ポンプ最大吐出流量を低減さ
せることによって、ブーム５とアーム６のそれぞれの回
動動作を緩やかに行い、それにより、水平引き操作の確
実性を高めている。

【００４５】図８は、本発明の第二の実施形態に係るア
ームシリンダ制御装置を示す回路図である。なお、以下
の説明において、図２と同じ構成要素については同一符
号を付してその説明を省略する。

【００４６】このアームシリンダ制御装置が上記第一の
実施形態の構成と異なる点は、アーム用パイロット切換
弁３０のアーム引き操作時戻り油出口ポート３０ｂと油
タンク２２とを連通する管路３２に、油路遮断位置（油
路制限位置）リから油路開通位置ヌに切換可能なメータ
アウト用スプール弁３１を介設していることである。な
お、上記管路３２は、アーム用パイロット切換弁３０が
アーム引き位置チに切り換わると、そのチ位置内のタン
ク連通油路３０ｃ、管路３０ｄを経て油タンク２２に通
じるようになっている。

【００４７】この第二の実施形態では、ブーム上げとア
ーム引き込みが同時に操作されたとき、アームシリンダ
６ａのロッド側油室６ａ₁ からの戻り油の通路開口量
（開口面積）を、アームスプール３０ａのメータアウト
開口（その開口面積をＡ_c1とする）と、メータアウト用
スプール３１ｂのメータアウト開口（その開口面積をＡ
_c2とする）の総和で設定されるようにしている。その総
和を求める式は前述した数式１と同じである。

【００４８】次に、上記第二の実施形態の構成を有する
アームシリンダ制御装置の動作について説明する。アー
ム引き込み単独操作時には、第一の実施形態と同様に、
アーム用パイロット切換弁３０が、中立位置よりアーム
引き込み位置チに切り換わり、また、メータアウト用ス
プール弁３１が油路遮断位置リより油路開通位置ヌに連
動して切り換わる。なお、この場合にメータアウト用ス
プール弁３１のメータアウト用スプール３１ｂは、アー
ム用操作レバー２４のアーム引き操作量に比例してしか
も機敏に動くので、高応答性のアーム引き動作を効果的
かつ確実に行うことができる。

【００４９】次にブーム上げとアーム引きが同時に操作
されたときには第一の実施形態の場合と同様に、メータ
アウト用スプール弁３１は、アーム用パイロット切換弁
３０と連動して動作し、かつメータアウト用スプール３
１ｂはアーム用操作レバー１２ａのアーム引き操作量に
比例して動作するが、ブーム上げとアーム引き込みの同
時操作時の場合にはアーム引き込み単独操作時の場合に
比べて、メータアウト用スプール３１ｂの動作が緩慢に
なる。すなわち、切換え動作制御手段としてのコントロ
ーラ２１は、アーム動作の立上り時においてメータアウ
ト用スプール３１ｂの移動を遅れさせ、それにより、ア
ーム引き動作が緩やかに行われる。よって、オペレータ
は簡単かつ確実に水平引き操作を行うことができる。ま
た、メータアウト用スプール３１ｂのメータアウト開口
がブーム用操作レバー１３ａのブーム上げ操作量に応じ
て変更されることによって、メータアウト用スプール３
１ｂの応答性がブーム上げ操作量に応じて機敏となる点
は第一の実施形態と同じである。

【００５０】従って、第二の実施形態においても第一の
実施形態と基本的に同じ機能を果たすことができる。

【００５１】図９は、本発明の第三の実施形態に係るア
ームシリンダ制御装置を示す回路図である。同図におい
て、４０はアームシリンダ６ａを制御する方向切換弁と
してのアーム用パイロット切換弁、４０Ｌ，４０Ｒはア
ーム用パイロット切換弁４０の左右のパイロットポー
ト、４０ａは図示しないアーム用パイロット切換弁４０
のメインスプールであるアームスプール、４１は応答性
変更用スプール弁の一例であるメータアウト用スプール
弁、４１Ｒはメータアウト用スプール弁４１のパイロッ
トポート、４１ａは図示しないメータアウト用スプール
弁４１内における応答性変更用のメータアウト用スプー
ルである。

【００５２】第三の実施形態に係るアームシリンダ制御
装置が上記した実施形態と異なる点は、アーム用パイロ
ット切換弁４０のアーム引き操作時戻り油出口ポート４
０ｂと油タンク２２との間に、油路遮断位置（油路制限
位置）オから絞り部４１ｂ付き油路位置ワに切換可能な
メータアウト用スプール弁４１を介設したことである。

【００５３】本実施形態では、ブーム上げとアーム引き
込みが同時に操作されたとき、アームシリンダ６ａのロ
ッド側油室６ａ₁ からの戻り油の通路開口量（開口面
積）を、アームスプール４０ａのメータアウト開口（そ
の開口面積をＡc1とする）と、メータアウト用スプール
４１ａのメータアウト開口（その開口面積をＡc2とす
る）の総和で設定されるようにした。その総和Ａ_total
を求める式の一例を下記に示す。Ａ_total ＝Ａc1＋Ａc2

【００５４】次に、上記構成を有する第三の実施形態に
係るアームシリンダ制御装置の動作について説明する。
アーム引き込み単独操作時には上記第一の実施形態と同
様に、アーム用パイロット切換弁４０が中立位置よりア
ーム引き位置ルに切り換わり、またアーム用パイロット
切換弁４０の切換動作と連動してメータアウト用スプー
ル弁４１が遮断油路位置オより絞り部付油路位置ワに切
り換わる。なお、この場合にメータアウト用スプール弁
４１のメータアウト用スプール４１ａは、アーム用操作
レバー１２ａのアーム引き操作量に比例して機敏に動作
するため、高応答性のアーム引き動作を効果的かつ確実
に行うことができる。

【００５５】ブーム上げとアーム引き込みが同時に操作
されたときには、第一の実施形態の動作と同様に、メー
タアウト用スプール弁４１は、アーム用パイロット切換
弁４０と連動して動作し、かつメータアウト用スプール
４１ａはアーム用操作レバー１２ａのアーム引き操作量
に比例して動作するが、切換え動作制御手段としてのコ
ントローラ２１は、アーム引き込み単独操作時の場合に
比べて、メータアウト用スプール４１ａの動作が緩慢に
なるように制御する。すなわち、アーム動作においてメ
ータアウト用スプール４１ａの移動が、立上り時におい
て遅れるように制御し、それにより、アーム引き動作を
緩やかに行わせる。

【００５６】また、メータアウト用スプール４１ａのメ
ータアウト開口がブーム用操作レバー１３ａのブーム上
げ操作量に応じて変更されるため、メータアウト用スプ
ール４１ａの応答性は、ブーム上げ操作量が大きくなる
ほど機敏になり、水平引き作業をより簡単にかつすばや
く行うことができる。このように、第三の実施形態にお
いても第一の実施形態と基本的に同じ機能を果たすこと
ができる。

【００５７】なお、本発明の油路切換弁は、上記した実
施形態に限らず、中立位置（油路制限位置）ではアーム
用方向制御弁の圧油導入部への通路は予め開いており、
且つその通路が絞り込まれた状態であり、切換時にその
通路を開く構造のスプール弁で構成することもできる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、アーム引き込みが単独
で操作された場合には、高応答性のアーム引き込み動作
を実現することができ、例えばアームをすばやく動作さ
せてバケットの土払いを行う等の瞬間的な動作速度を高
めることができる。

【００５９】また、ブーム上げとアーム引き込みが同時
に操作されたときには、切換え動作制御手段は、アーム
動作の立上り時において遅れが生じるように制御し、ア
ーム引き込み動作を緩やかに行なう。従って、オペレー
タはバケットの爪が地面に食い込むということに注意を
払うことなく簡単かつ確実に水平引き操作を行うことが
できる。

【００６０】また、油路切換弁の切換え動作速度は、ブ
ーム用操作レバーのブーム上げ操作量に応じて変更され
るため、アームの応答特性は、ブーム上げ操作量が大き
くなるほど機敏になり、水平引き作業の操作性がより高
められる。

【００６１】また、ブーム上げとアーム引き込みが同時
に操作された際には、油圧ポンプの吐出流量が制限され
るため、ブームとアームのそれぞれ回動作動が緩やかに
行われ、水平引き操作がより確実に行われるという長所
を有する。

【００６２】本発明では、水平引きを開始してある時間
経過後に、またはブーム操作量の大きさに応じて応答が
機敏になるように構成されているため、水平引き完了時
の土払いが機敏に行える。すなわち、水平引き開始から
水平引き連続操作に移り、さらに作業の締めくくりとし
て土払いを行うという一連の動作を行うにあたり、それ
ぞれの動作を、必要とされる速度にコントロールするこ
とができる。従って、同時操作時に単にアーム速度を低
下させるという従来技術では実現できなかった機敏な動
作を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧制御装置を搭載した油圧ショベル
（水平引き作業を行っている状態）を示す側面図であ
る。

【図２】本発明の第一の実施形態に係るアームシリンダ
制御装置を示す回路図である。

【図３】アーム引き操作時におけるパイロット圧Ｐ₁ と
時間ｔとの関係を示すグラフである。

【図４】アーム引き単独操作時において油路切換弁のス
プールに作用するパイロット圧Ｐ₂ と時間ｔとの関係を
示すグラフである。

【図５】ブーム上げとアーム引き込みの同時操作時にお
いて油路切換弁のスプールに作用するパイロット圧Ｐ₂
´と時間ｔとの関係を示すグラフである。

【図６】図２に示すアームスプールと切換スプールとに
よるアーム引きメータアウト開口面積Ａtotal と時間ｔ
との関係を示すグラフである。

【図７】本発明に係るブーム上げ操作量に対応して動作
する油路切換弁の応答状態を説明する説明図である。

【図８】本発明の第二の実施形態に係るアームシリンダ
制御装置の構成を示す回路図である。

【図９】本発明の第三の実施形態に係るアームシリンダ
制御装置の構成を示す回路図である。

【図１０】従来の油圧ショベルに搭載されている油圧制
御装置の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１油圧ショベル４作業アタッチメント５ブーム５ａブームシリンダ６アーム６ａアームシリンダ１０アーム用パイロット切換弁１０ａアームスプール１０ｂアーム引き操作時戻り油出口ポート１１油路切換スプール弁１１ａ油路切換スプール１２ａアーム操作レバー１３ａブーム操作レバー１４油圧ポンプ１７，１８電磁比例減圧弁１９，２０圧力センサ２１コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−4055（ＪＰ，Ａ) 特開平９−151489（ＪＰ，Ａ) 特開平５−302603（ＪＰ，Ａ) 特開平８−128065（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/22 F15B 11/04 F15B 11/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アーム用及びブーム用の各油圧アクチュ
エータと、前記アーム用油圧アクチュエータ及びブーム用油圧アク
チュエータを制御するアーム用方向制御弁及びブーム用
方向制御弁と、各方向制御弁に圧油を供給する油圧ポンプと、アーム及びブーム操作用の操作体と、前記アーム用操作体及び前記ブーム用操作体の操作状態
を検出する検出手段と、前記アーム用方向制御弁の油出口ポートと油タンクとを
連通する油路に介設され、前記アーム用方向制御弁に連
動して油路制限位置から油路開放位置に切り換わる油路
切換弁と、前記アーム用及びブーム用操作体が同時に操作された状
態において前記検出手段により検出された操作状態に応
じて、前記油路切換弁の切り換え動作速度を、アーム用
操作体の単独操作時よりも遅らせる切換弁制御手段と、を備えてなることを特徴とする油圧ショベルの油圧制御
装置。
【請求項２】前記油路切換弁は、前記アーム用操作体
の操作量に比例して動作する請求項１記載の油圧制御装
置。
【請求項３】前記切換弁制御手段は、アーム引き操作
とブーム上げ操作が同時に検出された際に、前記油路切
換弁の切り換え動作速度を、前記アーム用操作体の単独
操作時よりも遅らせる請求項１または２に記載の油圧制
御装置。
【請求項４】前記アーム用及びブーム用操作体が同時
に操作された状態において、前記ブーム用操作体の操作
量に応じて前記油路切換弁の応答性が変更される請求項
１〜３のいずれかに記載の油圧制御装置。
【請求項５】前記油路切換弁は、油路を遮断位置から
前記アーム用方向制御弁の圧油導入部に切り換えるとと
もに、過剰な油を油タンクに戻すスプール弁から構成さ
れる請求項１〜４のいずれかに記載の油圧制御装置。
【請求項６】前記油路切換弁は、油路を遮断位置から
油タンク連通位置に切り換えるスプール弁から構成され
る請求項１〜４のいずれかに記載の油圧制御装置。
【請求項７】前記油路切換弁は、通路を絞り込んだ状
態でアーム用方向制御弁の圧油導入部に圧油を送る中立
位置から、前記通路を開放する開放位置に切り換えるス
プール弁から構成される請求項１〜４のいずれかに記載
の油圧制御装置。
【請求項８】前記油路切換弁は、油路を遮断位置から
絞り部付き油タンク連通位置に切り換えるスプール弁か
ら構成される請求項１〜４のいずれかに記載の油圧制御
装置。
【請求項９】前記アーム用及びブーム用操作体が同時
に操作された状態において、前記油圧ポンプの吐出流量
を減少させる請求項１〜８のいずれかに記載の油圧制御
装置。