JP4209705B2 - 作業機の油圧回路 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機として例えば油圧ショベルのブーム、アーム、旋回体等の作業体を駆動する際、油圧アクチュエータから吐出されタンクへと戻される圧油を作業体の速度向上のために再利用する油圧再生装置を備えた作業機の油圧回路に係り、特に、再生対象となる特定のアクチュエータと他のアクチュエータとが１つの油圧ポンプにパラレル接続された油圧回路にあって、複合操作を行った場合でも、他のアクチュエータの負荷による再生流量への影響を排除できる作業機の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の作業機の油圧回路として、油圧ショベルを対象に、アーム用の油圧シリンダと旋回用の油圧モータとが１つの油圧ポンプに対し互いにパラレル接続され、アーム用の油圧シリンダに対し再生を行う技術がある（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
国際公開番号 ＷＯ９４／１３９５９
この従来技術に設けられる油圧再生装置は、アームシリンダへの圧油の流れを制御するアーム用方向切換弁のタンクポートとタンクとを接続するタンク側管路と、ポンプポートと油圧ポンプとを接続するポンプ側管路とを連絡する管路中に、タンク側管路内の圧力がポンプ側管路内の圧力より高いときにタンク側管路からポンプ側管路への圧油の流入を許容する逆止弁と、タンク側管路に設けた可変絞り弁とを備えている。また、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出器と、この圧力検出器からの圧力信号を入力し、この圧力信号に応じて駆動信号を出力する制御装置と、この制御装置からの駆動信号に基づきパイロットポンプからのパイロット一次圧を減圧し可変絞り弁の制御信号としてパイロットニ次圧を生成する減圧弁とを備えている。
【０００４】
以上のように構成した従来技術では、旋回モータ及びアームシリンダに作用する負荷が小さくポンプ吐出圧が低いときには、制御装置は減圧弁に対しパイロット圧が高圧となるように駆動信号を出力し、可変絞り弁は高圧のパイロット圧により開口面積が小さくなり、タンク側管路が絞られた状態となる。このため、アームシリンダから排出された圧油が可変絞り弁により絞られタンク側管路が高圧となり、アームシリンダからの排出油の多くが逆止弁を介しポンプ側管路に再生流量として流入し、ポンプから吐出された圧油と合流して再びアームシリンダに供給される。一方、アームシリンダあるいは旋回モータの負荷が大きくなり、ポンプ吐出圧が高くなると、制御装置が減圧弁に対しパイロット圧が低圧となる駆動信号を出力し、これにより可変絞り弁の開口面積が大きくなる。このためタンク側管路内の圧力はほぼタンク圧と等しくなり、再生流量はほぼ０となるが、アームシリンダの排出側の圧力が低圧となるため、アームシリンダの推力を確保することができる。
このように、上記従来技術によれば、アームシリンダ及び旋回モータの負荷が小さくポンプ吐出圧が低い状態では、再生流量が多くなり、アームシリンダの速度を速めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では例えばアームによる掘削動作と旋回動作とを同時に操作すると、起動時の旋回負荷が大きくポンプの吐出圧が非常に高くなり、制御装置が可変絞り弁の開口面積を大きくするように減圧弁に対し駆動信号を出力する。上述したように、可変絞り弁の開口面積が大きくなるとタンク側管路内の圧力は、ほぼタンク圧と等しい低圧となり、アームシリンダに作用する負荷が小さい場合であっても再生流量がほぼ０となり、アーム速度を速くすることができない。
【０００６】
このように上記従来技術では、アームの負荷が小さいにも関らず、アーム単独操作時と、旋回との複合操作時とでアームの動作速度が異なり、操作性の面で改善すべき余地が残されている。
【０００７】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、再生を行う特定のアクチュエータに対し２つの油圧ポンプから圧油の供給を行うようにし、２つの油圧ポンプの吐出圧から特定のアクチュエータに作用する負荷の大小を判断することにより、複合操作時に特定のアクチュエータの負荷が小さい場合には再生流量を確保できる油圧再生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、特定のアクチュエータを含む複数のアクチュエータに対し圧油の供給を行う第１の油圧ポンプと、この第１の油圧ポンプに対しそれぞれパラレルに接続され前記複数のアクチュエータへの圧油の流れを制御する特定の方向切換弁を含む複数の方向切換弁と、前記複数のアクチュエータとは別のアクチュエータに対し圧油の供給を行う第２の油圧ポンプと、この第２の油圧ポンプから供給される圧油の流れを制御する別の方向切換弁と、前記特定の方向切換弁のタンクポートとタンクとを結ぶ管路上に設けた絞り手段、及び、前記特定の方向切換弁のタンク側流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記タンク側流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときにタンク側流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁とから形成される油圧再生装置とを備えた作業機の油圧回路において、前記特定の方向切換弁を駆動したときに前記第２の油圧ポンプから吐出される圧油を前記特定のアクチュエータへと導くための合流手段を設け、前記油圧再生装置を形成する前記絞り手段を制御信号に応じてその開口面積を変化させる可変絞り手段とし、この可変絞り手段への前記制御信号を生成する制御信号発生手段と、前記第１の油圧ポンプの吐出圧を検出する第１の圧力検出手段と、前記第２の油圧ポンプの吐出圧を検出する第２の圧力検出手段と、前記第１及び第２の圧力検出手段からの圧力信号を入力し、所定の演算処理を実行し前記制御信号発生手段に対し駆動信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
以上のように構成した本発明では、特定の方向切換弁を操作すると特定のアクチュエータには第１の油圧ポンプから吐出された圧油と、合流手段を介し第２の油圧ポンプから吐出された圧油とが供給される。また、特定のアクチュエータから排出された圧油は、特定の方向切換弁のタンクポートを介し可変絞り手段に導かれる。この可変絞り手段に導かれる流量が増加するにつれてタンク側流路の圧力が高くなり、このタンク側流路の圧力がポンプ側流路の圧力よりも高くなると逆止弁を介してタンク側流路の圧油がポンプ側流路に再生流量として流入し、特定のアクチュエータの速度が速くなる。
【００１０】
一方、特定のアクチュエータの負荷の変化に伴い、第１の油圧ポンプ及び第２の油圧ポンプの吐出圧が変化すると、この圧力の変化は、第１の圧力検出手段及び第２の圧力検出手段によって検出され、制御手段に入力される。制御手段では、所定の演算処理を実行し、入力した圧力信号に応じた駆動信号を生成し、制御信号発生手段に出力する。制御信号発生手段は、その駆動信号に応じて制御信号を生成し、可変絞り手段に出力する。可変絞り手段は、この制御信号に応じてタンクにつながる管路を絞り、タンク側流路からポンプ側流路に戻る再生流量を制御する。
【００１１】
ここで、制御手段による所定の演算処理は任意に設定可能であり、例えば、入力した第１の油圧ポンプの圧力信号と第２の油圧ポンプの圧力信号のうち、いずれか小さい方の圧力を選択するようにし、かつ、圧力が高くなるにしたがい可変絞り手段の開口面積が大きくなるように、圧力信号と駆動信号との関係を設定することができる。これにより、第１又は第２の油圧ポンプの吐出圧が低いときには特定のアクチュエータの負荷が小さいものと判断し、可変絞り手段の開口面積を小さくし、これにより再生流量を多くし、特定のアクチュエータの速度を速くすることができる。一方、第１及び第２の油圧ポンプの吐出圧が高いときには、特定のアクチュエータに作用する負荷が大きいものと判断し、可変絞り手段の開口面積を大きくし、タンク側流路、すなわち特定のアクチュエータの排出側の圧力を低圧にすることで、アクチュエータの推力を確保することができる。
【００１２】
また、第１の油圧ポンプから圧油が供給される複数のアクチュエータのうち、特定のアクチュエータと他のアクチュエータとが複合操作されたとき、他のアクチュエータの負荷が大きく第１の油圧ポンプの吐出圧が高くなった場合であっても、特定のアクチュエータの負荷が小さければ第２の油圧ポンプの吐出圧が低くなり、制御装置は再生流量を多くするよう制御信号発生手段に対し、駆動信号を出力する。
【００１３】
したがって、複合操作を行っても特定のアクチュエータの負荷が小さい場合には多量の再生流量を確保でき、特定のアクチュエータ速度を速くすることができる。これにより、単独操作及び複合操作、いずれの場合にも特定のアクチュエータの動作速度をほぼ同じにすることができ、良好な操作性を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による作業機の油圧回路の実施形態を図に基づき説明する。本実施の形態は、作業機として図示しない油圧ショベルを対象に適用したものであり、図１〜図４は第１の実施形態の説明図、図１は全体油圧回路図、図２は制御装置のブロック図、図３及び図４はアーム単独操作時及びアームと旋回との複合操作時におけるポンプ吐出圧と可変絞り手段としての再生切換弁の開口面積及び再生流量との関係を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、この第１の実施形態では、不図示の油圧ショベルを形成するアームを駆動するためのアームシリンダ４と、旋回体を駆動するための旋回モータ５と、ブームを駆動するためのブームシリンダ３と、主にアームシリンダ４及び旋回モータ５に対し圧油の供給を行う第１の油圧ポンプとして可変容量型の油圧ポンプ１と、この油圧ポンプ１から吐出されアームシリンダ４又は旋回モータ５へ供給される圧油の流れを制御するアーム用の方向切換弁１４及び旋回用の方向切換弁１５と、主にブームシリンダ３に対し圧油の供給を行う第２の油圧ポンプとして可変容量型の油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２から吐出されブームシリンダ３へ供給される圧油の流れを制御するブーム用の方向切換弁１１とを備えている。また、アーム用の方向切換弁１４が操作装置２２により操作されたとき、油圧ポンプ２から吐出された圧油を油圧ポンプ１から吐出された圧油と合流してアームシリンダ４へ供給する合流手段としての方向切換弁１３と、ブーム用の方向切換弁１１が操作装置２１により操作されたとき、油圧ポンプ１から吐出された圧油を油圧ポンプ２から吐出された圧油と合流してブームシリンダ３へ供給する方向切換弁１２とを設けている。
【００１６】
方向切換弁１２，１４，１５は、油圧ポンプ１とタンク９とを連絡するセンタバイパスライン１Ａが貫通するセンタバイパス型の弁であり、これらの方向切換弁１２，１４，１５は油圧ポンプ１の吐出管路１０Ａ及びポンプライン１０Ｂを介して互いにパラレルに接続されている。また、方向切換弁１１，１３は、油圧ポンプ２とタンク９とを連絡するセンタバイパスライン２Ａが貫通するセンタバイパス型の弁であり、これらの方向切換弁１１，１３は油圧ポンプ２の吐出ライン２０Ａ及びポンプライン２０Ｂを介して互いにパラレルに接続されている。
【００１７】
旋回用の方向切換弁１５は、操作レバー装置２３により生成されるパイロット圧Ｐｉ５，Ｐｉ６により作動し、アーム用の方向切換弁１４及び方向切換弁１３は操作レバー装置２２により生成されるパイロット圧Ｐｉ３，Ｐｉ４により作動し、ブーム用の方向切換弁１１，１２は操作レバー装置２１により生成されるパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２により作動する。ここで、アーム用の操作レバー装置２２を操作すると、方向切換弁１４及び方向切換弁１３のスプールが移動し、後述する第２ライン１０Ｃあるいはポンプライン１０Ｂを介し油圧ポンプ１からの圧油がアームシリンダ４に供給されるとともに、油圧ポンプ２からの圧油がポンプライン２０Ｂ、方向切換弁１３、管路４１又は４２を介しアームシリンダ４に供給される。また、ブーム用の操作レバー装置２１を操作すると、方向切換弁１１及び方向切換弁１２のスプールが移動し、油圧ポンプ２からの圧油が方向切換弁１１を介しブームシリンダ３に供給されるとともに、油圧ポンプ１からの圧油がポンプライン１０Ｂ、方向切換弁１２、管路４３又は管路４４を介しブームシリンダ３に供給される。なお、方向切換弁１１，１４，１５は、方向切換弁１４に代表させて図示するように、スプールの移動量に応じて絞り量が設定されるメータイン可変絞り１４ａとメータアウト可変絞り１４ｂとを有している。
【００１８】
アーム用の方向切換弁１４のタンクポート３１は、排出ラインである第１ライン３４を介してタンク９に接続され、ポンプポート３２はフィーダラインである第２ライン１０Ｃ及び逆止弁１９、絞り３０を介しポンプライン１０Ｂに接続されている。なお、逆止弁１９は、第２ライン１０Ｃからポンプライン１０Ｂへの圧油の逆流を防止するために設けられる。また、絞り３０は、旋回とアームとが同時に操作されたときに、負荷の大きな旋回モータ５と旋回モータ５に比べ負荷が小さくなりがちなアームシリンダ４のそれぞれに油圧ポンプ１から吐出された圧油が供給されるように設けられている。
【００１９】
以上のように構成された油圧ショベルの油圧回路に本実施形態による油圧再生装置が設けられている。この油圧再生装置は、第１ライン３４に設置した可変絞り手段としての再生切換弁６と、この再生切換弁６よりも上流側でアームシリンダ４のボトム側とを連絡する再生用の第３ライン３５と、方向切換弁１４内に設けられ第１ライン３４からアームシリンダ４のボトム側へ流入する圧油の流れのみを許容する逆止弁７とを備えている。
再生切換弁６は、可変絞り６ａを形成するスプール６ｂと、制御信号としてのパイロット圧Ｐｘが導かれ、スプール６ｂを閉弁方向に駆動する油圧駆動部６ｃと、スプール６ｂを開弁方向に付勢するばね６ｄとを有し、油圧駆動部６ｃに導入されるパイロット圧Ｐｘとばね６ｄによる付勢力とが釣り合う位置で可変絞り６ａの開口面積が設定される。
【００２０】
また、油圧ポンプ１及び油圧ポンプ２の吐出圧を検出する圧力検出器１０１，１０２と、パイロットポンプ５０から吐出されたパイロット一次圧を減圧し再生切換弁６へのパイロット圧Ｐｘを生成する制御信号発生手段としての電磁比例弁４０と、圧力検出器１０１，１０２からの圧力信号Ｓ１、Ｓ２を入力し、この圧力信号に応じた駆動信号を生成し、電磁比例弁４０に出力する制御手段１００とを備えている。
【００２１】
制御装置１００は、図２に示すように、予め設定された油圧ポンプ１の吐出圧と再生切換弁６の目標開口面積との関係に基づき、入力された油圧ポンプ１の圧力信号Ｓ１に応じた目標開口面積を算出する第１演算部８１と、予め設定された油圧ポンプ２の吐出圧と再生切換弁６の目標開口面積との関係に基づき、入力された油圧ポンプ２の圧力信号Ｓ２に応じた目標開口面積を算出する第２演算部８２と、第１演算部８１及び第２演算部８２によって算出された再生切換弁６の目標開口面積のうち小さい方の値を選択する第３演算部８６と、この第３演算部８６から出力された目標開口面積に対する電磁比例弁４０への駆動信号としての駆動電流ｉを出力する第４演算部８９とを備えている。第１演算部８１及び第２演算部８２には、油圧ポンプ1及び油圧ポンプ２の吐出圧が低圧の所定圧Ｐ０までは目標開口面積が最小となるように設定し、所定の高圧Ｐ１にかけ徐々に目標開口面積を増加させるように設定している。また、第４演算部８９には、目標開口面積が増加するにしたがい電磁比例弁４０への駆動電流ｉが減少するように設定されている。
【００２２】
以上のように構成した本実施形態による作業機の油圧回路では、例えば操作レバー装置２２を操作し、パイロット圧Ｐｉ４を発生させ、方向切換弁１３，１４が切換えられたとき、油圧ポンプ１から吐出された圧油は、吐出管路１０Ａ、逆止弁８、第２ライン１０Ｃを介しポンプポート３２を経てアームシリンダ４のボトム側へ流入する。また、油圧ポンプ２から吐出された圧油も吐出管路２０Ａ、センタバイパス管路２Ａあるいはポンプライン２０Ｂ、方向切換弁１３、管路４１を介し、アームシリンダ４のボトム側に供給される。
【００２３】
このようなアームシリンダ４の駆動に際し、例えばアームが鉛直下向きの姿勢でアームを単独操作した場合には、アームシリンダ４に加わる負荷がほぼ無負荷状態と同等となり、アームシリンダ４のボトム側圧力が極めて低くなるため、油圧ポンプ１及び油圧ポンプ２の吐出圧も極めて低い圧力となる。このため、各圧力検出器１０１，１０２から制御装置１００に入力される圧力信号Ｓ１，Ｓ２はいずれも低圧信号となり、第３演算部８６から出力される目標開口面積も最小値に近い値となる。第４演算部８９は、入力した目標開口面積に対応する電磁比例弁４０への駆動電流ｉとして最大値に近い電流値を算出する。電磁比例弁４０は、この駆動電流ｉを入力すると、弁位置を４０ａから４０ｂに移行させ、ほぼ最大開口面積となりパイロット一次圧と同等のパイロット圧Ｐｘを再生切換弁６に導入する。再生切換弁６は、このパイロット圧Ｐｘによりスプール６ｂが絞り方向に移動し開口面積がほぼ最小となるため、アームシリンダ４のロッド側から排出された圧油が再生切換弁６により絞られ、第１ライン３４内の圧力が高くなる。そして、この第１ライン３４内の圧力が第２ライン１０Ｃの圧力よりも高くなったときに、タンクポート３１から第１ライン３４に流出する戻り油の一部が再生流量として第三ライン３５、再生ポート３３、逆止弁７を介し油圧ポンプ１からの圧油に合流してアームシリンダ４のボトム側に供給される。これにより、アームシリンダ４の移動速度が速くなる。
【００２４】
このときの、油圧ポンプ１，２と再生流量との関係を図３に示す。同図３に示すように、アーム用の操作レバー装置２２を操作し方向切換弁１３，１４が開口するにつれ、アームシリンダ４の負荷により油圧ポンプ１，２の圧力が増加する。上述したようにアームの姿勢がほぼ鉛直下向きの状態ではアームシリンダ４の負荷が小さく、油圧ポンプ１，２の吐出圧も低圧となる。この間は、再生切換弁６の開口面積がほぼ最小となり、アームシリンダ４のロッド側から排出される圧油が絞られ第１ライン３４内の圧力が高くなり、再生流量が増加する。その後、アームシリンダ４のロッドが伸張し、アームの姿勢が変化するにつれアームシリンダ４の負荷が大きくなり、油圧ポンプ１，２の吐出圧が高くなると、制御装置１００から電磁比例弁４０へ出力される駆動電流ｉが減じられ、再生切換弁６の開口面積が大きくなる。このため、第１ライン３４内の圧力が低下し、再生流量が少なくなる。ただし、この状態では、アームシリンダ４のロッド側の圧力も低くなるため、アームシリンダ４の推力は確保されることになる。
【００２５】
一方、アーム用の操作レバー装置２２を操作しパイロット圧Ｐｉ４を発生させると同時に、旋回用の操作レバー装置２３を操作したときには、油圧ポンプ１から吐出した圧油が吐出管路１０Ａ、方向切換弁１５を介し旋回モータ５に供給され、さらに、油圧ポンプ１から吐出した圧油はポンプライン１０Ｂ、逆止弁１９、絞り３０、第２ライン１０Ｃ、ポンプポート３２を経て、アームシリンダ４のボトム側に供給される。その際、特に旋回操作直後には旋回モータ５に大きな負荷が作用し、旋回モータ５の圧力がアームシリンダ４のボトム側の圧力に比べ高くなるが、絞り３０の作用により両アクチュエータ４，５に油圧ポンプ１からの圧油が供給される。また、油圧ポンプ２から吐出された圧油は、上記同様方向切換弁１３を介し、アームシリンダ４のボトム側に供給される。
【００２６】
ここで、上述したように旋回モータ５には大きな負荷が作用するため、油圧ポンプ１の吐出圧は高圧となるが、アームシリンダ４の負荷が小さい場合には、油圧ポンプ２の吐出圧が低圧となり、圧力検出器１０１からは高圧信号Ｓ１が、圧力検出器１０２からは低圧信号Ｓ２が制御装置１００に入力される。第１演算部８１では、高圧信号Ｓ１に応じ目標開口面積が大きな値となり、第２演算部８２では、低圧信号Ｓ２に応じ目標開口面積が小さい値となり、第３演算部８６により両信号のうち小さい方の信号が選択される。第４演算部８９では、目標開口面積として小さい値に対応する大きな駆動電流ｉが算出される。すなわち、制御装置１００からは、低圧信号Ｓ２に応じた大きな駆動電流ｉが電磁比例弁４０に対し出力される。このため、上記同様再生切換弁６の開口面積が小さくなり、第１ライン３４からの再生流量が増加する。
【００２７】
このときの状況を、図４に示す。上述したように旋回モータ５の負荷が大きいため、油圧ポンプ１の吐出圧は高くなるが、アームシリンダ４の負荷が小さいため油圧ポンプ２の吐出圧は低圧となる。このとき再生切換弁６は、低圧の油圧ポンプ２の吐出圧に基づき実線（イ）で示すようにその開口面積が小さく制御され、これに伴い実線（ハ）で示すように再生流量が増加する。
【００２８】
なお、上述した従来技術による制御の場合には、破線（ロ），(ニ)に示すように、高圧の油圧ポンプ１の吐出圧に応じて再生切換弁が制御されるため、油圧ポンプ１の吐出圧が高圧の状態を保持している間は、再生流量がほぼ０となる。
【００２９】
したがって、本実施形態によれば、旋回とアームとの複合操作を行ってもアームシリンダ４の負荷が小さい場合には、アームシリンダ４のボトム側に対し多量の再生流量を確保でき、アームシリンダ４の動作速度を速くすることができる。これにより、アーム単独操作時及び旋回との複合操作時のいずれの場合にもアームシリンダ４に対し再生を行うことができ、良好な操作性を得ることができる。これに伴い、作業効率も向上する。なお、合流用の方向切換弁１２，１３の絞り量を予め調整しておくことにより、アームとブームとの複合操作時においても同様の効果を得ることができる。
【００３０】
次に、図５〜図８を用い本発明による第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態は、２つの油圧ポンプ１，２からの圧油が合流してアームシリンダ４に供給されることから、アーム単独操作時に油圧再生を行うと必要以上にアームの駆動速度が速くなりすぎることがあるため、他のアクチュエータとの複合操作時にアームの負荷圧が低いときだけ再生を実行させることを意図したものである。図５は、この第２の実施形態による全体油圧回路図、図６は制御装置のブロック図、図７及び図８はポンプ吐出圧及び操作パイロット圧と再生切換弁の開口面積及び再生流量との関係を示す図である。
【００３１】
この第２の実施形態では、図５に示すように各アクチュエータ３，４，５を操作する操作レバー装置２１，２２，２３から出力されるパイロット圧を検出する操作量検出手段としてのパイロット圧検出器１０３，１０４，１０５を設け、これらのパイロット圧検出器１０３，１０４，１０５からのパイロット圧信号Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５が制御装置１００Ａに入力される。そして、制御装置１００Ａは、油圧ポンプ１，２の圧力信号Ｓ１，Ｓ２に加え、パイロット圧信号Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に基づき後述する演算処理を実行する。なお、パイロット圧検出器１０３は、ブームシリンダ３のボトム側への圧油の供給を指示するパイロット圧Ｐｉ１を検出するように、パイロット圧検出器１０４は、アームシリンダ４のボトム側への圧油の供給を指示するパイロット圧Ｐｉ４を検出するように、パイロット圧検出器１０５は、旋回モータ５駆動用のパイロット圧Ｐｉ５とＰｉ６のうち高圧側のパイロット圧をシャトル弁６０を介し検出するように設けられている。
【００３２】
また、制御装置１００Ａは、図６に示すように上述した第１の実施形態に用いた第１演算部８１、第２演算部８２、第３演算部８６、第４演算部８９に加え、予め設定されたブームシリンダ３駆動用のパイロット圧Ｐｉ１と再生切換弁６の目標開口面積との関係に基づき、入力されたパイロット圧信号Ｓ３に応じた目標開口面積を算出する第５演算部８３と、予め設定された旋回モータ５駆動用のパイロット圧Ｐｉ５又はＰｉ６と再生切換弁６の目標開口面積との関係に基づき、入力されたパイロット圧信号Ｓ５に応じた目標開口面積を算出する第６演算部８４と、第５演算部８３と第６演算部８４により算出された目標開口面積のうち小さい方の開口面積を選択する第７演算部８５と、予め設定されたアームシリンダ４駆動用のパイロット圧Ｐｉ４と再生切換弁６の目標開口面積との関係に基づき、入力されたパイロット圧信号Ｓ４に応じた目標開口面積を算出する第８演算部８７と、第３演算部８６と第７演算部８５と第８演算部８７によって算出された目標開口面積のうち最大の開口面積を選択する第９演算部８８とを備えている。
【００３３】
以上のように構成した第２の実施形態では、アームシリンダ４のみを伸張方向に、すなわちアームシリンダ４のボトム側に圧油を供給するように操作レバー装置２２を図示右方向に操作すると、パイロット圧Ｐｉ４が方向切換弁１３，１４に供給され、このパイロット圧Ｐｉ４がパイロット圧検出器１０４により検出される。このパイロット圧信号Ｓ４が制御装置１００Ａに入力されると第８演算部８７では、このパイロット圧信号Ｓ４に応じた再生切換弁６の目標開口面積を算出する。また、アームシリンダ４の駆動に伴い、油圧ポンプ１，２の吐出圧が高くなると、第１演算部８１及び第２演算部８２ではポンプ吐出圧信号Ｓ１，Ｓ２に基づき目標開口面積を算出し、第３演算部８６からは第１演算部８１と第２演算部８２から出力される目標開口面積のうち小さい方の開口面積が出力される。ここで、アーム用の操作レバー装置２２のみが操作されている場合には、ブーム駆動用のパイロット圧Ｐｉ１、旋回駆動用のパイロット圧Ｐｉ５又はＰｉ６はほぼタンク圧となり、第５演算部８３、第６演算部８４では目標開口面積が最大値となるため、第７演算部８５から出力される目標開口面積は最大値となる。ところで、第９演算部８８は、第３演算部８６、第７演算部８５、第８演算部８７によって算出された目標開口面積のうち最も大きい値が選択されるようになっており、アーム単独操作の場合には、パイロット圧信号Ｓ４及び油圧ポンプ１，２の吐出圧信号Ｓ１，Ｓ２に基づく目標開口面積の如何に関らず、最大の目標開口面積が選択され、第４演算部８９からは最大開口面積に応じた最小の駆動電流ｉが出力される。この最小の駆動電流ｉが電磁比例弁４０に入力されると、電磁比例弁４０から出力されるパイロット圧Ｐｘはほぼタンク圧に等しい低圧となり、再生切換弁６が最大開口面積を保持する。したがって、第１ライン３４がほぼタンク圧に等しくなり、第１ライン３４からアームシリンダ４のボトム側への再生流量はほぼ０となる。
【００３４】
このときの油圧ポンプ１，２と再生流量との関係を図７に示す。同図７に示すように、アーム用の操作レバー装置２２を操作し方向切換弁１３，１４が開口するにつれ、アームシリンダ４の負荷により油圧ポンプ１，２の圧力が増加する。しかし、第９演算部８８から出力される目標開口面積はほぼ最大値となるため、再生切換弁６の開口面積は最大値となる。したがって、アームシリンダ４から排出された圧油のほとんどがタンク９に流出し、再生流量はほぼ０となる。
【００３５】
このように、この第２の実施形態では、アーム単独操作時にはアームシリンダ４への圧油の再生が行われることがない。
【００３６】
一方、アームとブーム又は旋回とが同時に操作された場合には、第５演算部８３又は第６演算部８４のいずれかから出力される目標開口面積が最小となり、第７演算部８５から出力される目標開口面積も最小値となる。これに対し、アーム用の操作レバー装置２２の操作によってパイロット圧信号Ｓ４が高圧となり、第８演算部８７からは小さい目標開口面積が出力される。また、第３演算部８６からは油圧ポンプ１又は油圧ポンプ２の吐出圧のうち低い方の圧力に応じた目標開口面積が出力されるため、アームシリンダ４の負荷圧が低い場合には、油圧ポンプ１又は油圧ポンプ２のいずれかの吐出圧が低くなり、第３演算部８６から出力される目標開口面積は小さい値となる。このため、第３演算部８６、第７演算部８５、第８演算部８７から出力される目標開口面積は小さい値となり、第９演算部８８からは、目標開口面積が小さい値として出力され、第４演算部８９から大きな駆動電流ｉが出力される。電磁比例弁４０は、この電流ｉを入力すると、高圧のパイロット圧Ｐｘを再生切換弁６に導出し、再生切換弁６の開口面積が小さくなる。このため、アームシリンダ４のロッド側から排出される圧油が絞られ、第１ライン３４内の圧力が高くなり、再生流量が増加する。
【００３７】
このときの油圧ポンプ１，２と再生流量との関係を図８に示す。同図８に示すように、アーム用の操作レバー装置２２及びブーム用の操作レバー装置２１を操作すると、アームシリンダ４及びブームシリンダ３の負荷により油圧ポンプ１，２の圧力が増加する。ここで、アームシリンダ４の負荷圧が低い場合には、少なくとも油圧ポンプ１の吐出圧が低圧となり、第９演算部８８から出力される目標開口面積はほぼ最小値となるため、再生切換弁６の開口面積が最小値となる。このため、アームシリンダ４のロッド側から排出される圧油が絞られ、第１ライン３４内の圧力が高くなり、再生流量が増加する。
【００３８】
したがって、この第２の実施形態によれば、アームの単独操作時には油圧の再生は行われることがなく、アームの速度が過度に速くなりすぎることがない。これに対し、旋回又はブームとの複合操作時に、アームシリンダ４の負荷圧が低い場合には、再生流量が増加するため、アーム単独操作時とほぼ同等の速度を確保することができ、従来に比べ操作性が向上し、結果として作業効率が向上する。
【００３９】
次に、図９を用い本発明による第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態は、制御装置を用いることなく純油圧的に上述した第１の実施形態とほぼ同様の作用・効果を得ることを意図したものである。
【００４０】
図９は第３の実施形態における全体油圧回路を示す図であり、油圧ポンプ１，２の吐出圧のうち低圧側の圧力を選択出力する低圧選択弁２００と、この低圧選択弁２００からの圧力に基づきパイロット一次圧を減圧する減圧弁２０１を設けている。低圧選択弁２００と減圧弁２０１を設けたこと、制御装置１００及び圧力検出器１０１，１０２を排除したこと以外は、上述した第１の実施形態における油圧回路構成と同じ構成となっている。
【００４１】
以上のように構成した第３の実施形態では、操作レバー装置２２を操作し、アームを駆動したときに、油圧ポンプ１及び油圧ポンプ２の吐出圧のうち低圧側の圧力が低圧選択弁２００により減圧弁２０１の油室２０１ｃに導かれる。減圧弁２０１は、低圧選択弁２００により導かれた圧力信号Ｐに応じてその弁位置が制御され、パイロットポンプ５０からのパイロット一次圧を減圧し再生切換弁６の油圧駆動部６ｃに導入する。したがって、低圧選択弁２００から導かれる圧力Ｐが低圧の場合には、減圧弁２０１からのパイロット圧Ｐｘは比較的高圧となり、再生切換弁６の開口面積が小さくなり、上述した第１の実施形態同様第１ライン３４からアームシリンダ４のボトム側への再生流量が多くなる。逆に、低圧選択弁２００から導かれる圧力Ｐが高圧の場合には、減圧弁２０１からのパイロット圧Ｐｘは比較的低圧となり、再生切換弁６の開口面積が大きくなり、再生流量が少なくなる。
【００４２】
したがって、この第３の実施形態によっても、第１の実施形態同様に、旋回とアームとの複合操作を行ってもアームシリンダ４の負荷が小さい場合には、アームシリンダ４のボトム側に対し多量の再生流量を確保でき、アームシリンダ４の動作速度を速くすることができる。これにより、アーム単独操作時及び旋回との複合操作時のいずれの場合にもアームシリンダ４に対し再生を行うことができ、良好な操作性を得ることができる。これに伴い、作業効率も向上する。
【００４３】
なお、この第３の実施形態では、低圧選択弁２００によって導かれた圧力に基づき減圧弁２０１によってパイロット一次圧を減圧し、再生切換弁６にパイロット圧Ｐｘを導くようにしたが、直接低圧選択弁２００から出力された圧力により再生切換弁６を制御するようにしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特定のアクチュエータと他のアクチュエータとの複合操作時に、特定のアクチュエータの負荷が小さい場合には特定のアクチュエータから排出された圧油が再び特定のアクチュエータの駆動用の圧油として用いられるため、特定のアクチュエータの単独操作時と他のアクチュエータとの複合操作時とで、ほぼ同等の速度を確保することができ、従来に比べ操作性が向上し、結果として作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施形態の全体油圧回路図である。
【図２】第１の実施形態における制御装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態におけるアーム単独操作時のポンプ吐出圧と再生流量との関係を示す図である。
【図４】第１の実施形態におけるアームと旋回との複合操作操作時のポンプ吐出圧と再生流量との関係を示す図である。
【図５】本発明による第２の実施形態の全体油圧回路図である。
【図６】第２の実施形態における制御装置のブロック図である。
【図７】第２の実施の形態におけるアーム単独操作時のポンプ吐出圧と再生流量との関係を示す図である。
【図８】第２の実施の形態におけるアームとブームとの複合操作操作時のポンプ吐出圧と再生流量との関係を示す図である。
【図９】本発明による第３の実施形態の全体油圧回路図である。
【符号の説明】
１ 油圧ポンプ（第１の油圧ポンプ）
２ 油圧ポンプ（第２の油圧ポンプ）
３ ブームシリンダ（別のアクチュエータ）
４ アームシリンダ（特定のアクチュエータ）
５ 旋回モータ（アクチュエータ）
６ 再生切換弁（可変絞り手段）
７ 逆止弁
９ タンク
１１ ブーム用の方向切換弁（別の方向切換弁）
１２ 方向切換弁（合流手段）
１４ アーム用の方向切換弁（特定の方向切換弁）
１５ 旋回用の方向切換弁
２１ ブーム用の操作レバー装置（操作手段）
２２ アーム用の操作レバー装置（操作手段）
２３ 旋回用の操作レバー装置（操作手段）
３１ タンクポート
３２ ポンプポート
３３ 再生ポート
３４ 第１ライン（タンク側管路）
３５ 第３ライン
４０ 電磁比例弁（制御信号発生手段，減圧弁）
５０ パイロットポンプ
１００，１００Ａ 制御装置（制御手段）
１０１ 圧力検出器（第１の圧力検出手段）
１０２ 圧力検出器（第２の圧力検出手段）
１０３，１０４，１０５ パイロット圧検出器（操作量検出手段）
２００ 低圧選択弁（低圧選択手段）
２０１ 減圧弁（制御信号発生手段）

Claims (5)

  1. 特定のアクチュエータを含む複数のアクチュエータに対し圧油の供給を行う第１の油圧ポンプと、この第１の油圧ポンプに対しそれぞれパラレルに接続され前記複数のアクチュエータへの圧油の流れを制御する特定の方向切換弁を含む複数の方向切換弁と、前記複数のアクチュエータとは別のアクチュエータに対し圧油の供給を行う第２の油圧ポンプと、この第２の油圧ポンプから供給される圧油の流れを制御する別の方向切換弁と、前記特定の方向切換弁のタンクポートとタンクとを結ぶ管路上に設けた絞り手段、及び、前記特定の方向切換弁のタンク側流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記タンク側流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときにタンク側流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁とから形成される油圧再生装置とを備えた作業機の油圧回路において、
    前記特定の方向切換弁を駆動したときに前記第２の油圧ポンプから吐出される圧油を前記特定のアクチュエータへと導くための合流手段を設け、
    前記油圧再生装置を形成する前記絞り手段を制御信号に応じてその開口面積を変化させる可変絞り手段とし、この可変絞り手段への前記制御信号を生成する制御信号発生手段と、前記第１の油圧ポンプの吐出圧を検出する第１の圧力検出手段と、前記第２の油圧ポンプの吐出圧を検出する第２の圧力検出手段と、前記第１及び第２の圧力検出手段からの圧力信号を入力し、所定の演算処理を実行し前記制御信号発生手段に対し駆動信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする作業機の油圧回路。
  2. 前記複数の方向切換弁及び前記別の方向切換弁にそれぞれ対応して設けられ、各方向切換弁を操作する操作手段の操作量を検出する操作量検出手段を設け、前記制御手段が前記操作量検出手段からの検出信号を入力し、前記第１及び第２のポンプ吐出圧に加え前記操作手段の操作量に応じて前記所定の演算処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の作業機の油圧回路。
  3. 前記制御信号がパイロット油圧であり、前記制御信号発生手段が前記制御手段からの駆動信号に応じてパイロットポンプから吐出されるパイロット一次圧を減圧し前記制御信号としてのパイロット二次圧を生成する減圧弁であることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機の油圧回路。
  4. 特定のアクチュエータを含む複数のアクチュエータに対し圧油の供給を行う第１の油圧ポンプと、この第１の油圧ポンプに対しそれぞれパラレルに接続され前記複数のアクチュエータへの圧油の流れを制御する特定の方向切換弁を含む複数の方向切換弁と、前記複数のアクチュエータとは別のアクチュエータに対し圧油の供給を行う第２の油圧ポンプと、この第２の油圧ポンプから供給される圧油の流れを制御する別の方向切換弁と、前記特定の方向切換弁のタンクポートとタンクとを結ぶ管路上に設けた絞り手段、及び、前記特定の方向切換弁のタンク側流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記タンク側流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときにタンク側流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁とから形成される油圧再生装置とを備えた作業機の油圧回路において、
    前記特定の方向切換弁を駆動したときに前記第２の油圧ポンプから吐出される圧油を前記特定のアクチュエータへと導くための合流手段と、
    前記第１の油圧ポンプの吐出圧と前記第２の油圧ポンプの吐出圧とのうち低圧側の圧力を選択する低圧選択手段とを設けるとともに、
    前記油圧再生装置を形成する前記絞り手段を前記低圧選択手段から出力される圧力信号に基づきその開口面積を変化させる可変絞り手段としたことを特徴とする作業機の油圧回路。
  5. 前記作業機が油圧ショベルであり、前記特定のアクチュエータがアームを駆動するアーム用油圧シリンダであり、前記複数のアクチュエータが旋回用油圧モータを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の作業機の油圧回路。
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