JPH01163323A - 油圧ショベルにおけるブームの振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は油圧ショベルおけるブームの高速上昇時の振動
を抑制する装置に関するものである。

（従来技術） 従来、油圧ショベルにおいては、ブーム用操作レバーの
操作による流量（速度）指令を流通制御機構に入力し、
この流通制御機構の作動により可変容量ポンプの吐出流
量を制御してブームシリンダ、すなわちブームの動作速
度を制御するようにしている。

ところが、このようにレバー指令のみによってポンプ流
樋を制御する従来装置によると、ブームの高速上背時に
流通のｎ変によってブームの振動が発ｌｔシ、スムース
なブーム上昇動作が得られないという問題があった。

ところで、この問題に対しては、ポンプ流通を、レバー
指令とは別の要素、たとえばポンプ圧の変化状況に基づ
いて制御することが考えられるが、この場合、つぎのよ
うな新たな問題が生じる。

すなわち、油圧ショベルにおいては、一般に、−台のポ
ンプからの圧油をブームシリンダとバケットシリンダと
に並列に供給する構成をとっている９、シたがって、ブ
ーム作動時にバケットが操作されると、ポンプ圧がバケ
ット負荷圧の影響をも受けるため、ポンプ圧をブーム振
動抑制のための制御データとして使用すると制御が不正
確となる。

（発明の目的） そこで本発明はバケット操作の有無に関係なく、ブーム
の振動状況に応じた流に制御により、ブームの高速上昇
時の′Ｓ動を抑制することができる油圧作業機械におけ
るブームの振動抑制装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、ブームを駆動するブームシリンダと、アーム
を駆動するアームシリンダとバケットを駆動するバケッ
トシリンダと、これら各シリンダに対する作動指令信号
を出力するブーム用、アーム用バケット用各操作レバー
と、第１および第２の二台のポンプと、上記各操作レバ
ーからの指令信号に基づいてこの両ポンプの吐出１４ｍ
１を別々に制御する第１ポンプ用および第２ポンプ用両
流量制御機構と、上記各操作レバーからの指令信号に基
づいて作動するブーム用、アーム用バケット用各コント
ロールバルブとを具備し、上記第１ポンプの圧油供給ラ
インが二つに分岐され、一方の分岐ラインが上記ブーム
用コントロールバルブを介してブームシリンダの油圧ラ
インに、他方の分岐ラインが上記バケット用コントロー
ルバルブを介してバケツ１〜シリンダの油圧ラインにそ
れぞれ接続される一方、上記第２ポンプの圧油供給ライ
ンが上記アーム用コントロールバルブを介してアームシ
リンダの油圧ラインに接続され、かつ上記アーム用コン
トロールバルブとブームシリンダの伸長側油圧ラインと
の間に、アーム用コントロールバルブが停止または低速
位置にあるときに同パルプを介して上記第２ポンプの圧
油供給ラインと接続されるブームシリンダ用副油圧ライ
ンが設けられ、このブームシリンダ用副油圧ラインには
、上記ブーム用操作レバーからの高速上界指令信号にＶ
づいて作動するブームシリンダ用副コント・［］−ルバ
ルブが設けられた油圧ショベルにおいて、上記第１、第
２両ポンプの吐出圧を検出する第１、第２両ポンプ圧検
出手段と、この検出されたポンプ圧および上記各操作レ
バーからの指令信号が入力されるコントローラとを具備
し、このコントローラは、上記ポンプ圧検出手段によっ
て検出された両ポンプのポンプ圧を微分してポンプ圧の
変化の割合を求め、上記ブーム用操作レバーからの高速
指令信号の入力を条件として、上記入力されるポンプ圧
が（二【ぼ等しいときは上記両ポンプ圧の微分値を上記
第１ポンプ用および第２ポンプ用両流量制御機構に別々
に、またバケット操作によって上記両ポンプ圧に差が生
じたときは第２ポンプのポンプ圧の微分値のみを第２ポ
ンプ用流ｆｆｉ　ｔｉ制御機構にそれぞれブームの振動
に対する補償流量の指令として出力する手段を有するも
のである。

この構成により、ポンプ圧の変化状況がブームの振動状
況として読取られ、これがブームシリンダに対するポン
プ吐出流機の１ｉｊｌ　ｆｉｌｌ要素に加えられるため
、ポンプ圧の変化、すなわちブームの振動が抑制される
。しかも、ブームの高速上昇時にバケットが操作された
場合には、このバケットとは油圧的に無関係な第２ポン
プのポンプ圧が上記流量制御要素となるためバケット操
作に影響されない正確な制御を行なうことができる。

（実施ｆｉ！＞ 本発明の実施例を図によって説明する。

第１図にこの実施例にかかる装置の全体構成を示してい
る。なお、同図における油圧回路においでは、図面の簡
略化のために、通常装備されるチエツク弁等の図示を省
略している。

１はブームを昇降（起伏）駆動するブームシリンダ、２
はバケットを回動駆動するバケットシリンダ、３はアー
ムを押し引き駆動するアームシリンダである。また、４
はブーム用の第１コントロールバルブ、５はバケット用
の第２コントロールバルブ、６はアーム用の第３コント
ロールバルブで、これら各コントロールバルブ４，５．
６は、ブーム用バケット用、アーム用の各操作レバー（
以下、これらをブームレバーバケットレバー、アームレ
バーという）７，８．９の操作によるパイロット圧（以
下、レバー指令値という）によって作Ｏ」制御され、こ
の各コントロールバルブ４゜５．６の作動によって各シ
リンダ１．２．３に対する第１、第２両ポンプ１０．１
１からの圧油の供給がυ）御される。

第１ポンプ１０の圧油供給ライン１２は二つに分岐され
、一方の分岐ライン１２ａが第１コントロールバルブ４
を介してブームシリンダ１の油圧ライン１３．１４に接
続されている。さらに、同分岐ライン１２ａは、第１、
第２両コントロールバルブ４．５における停止および低
速位置で開通する通路４ａ、５ａ、およびアームレバー
６から高速引き指令が出されたときに作動する第４コン
トロールバルブ１５、ならびにアーム用副油圧ライン１
６を介してアームシリンダ３の伸長側（アーム引き側）
油圧ライン１７に接続されている。

また、第１圧油供給ライン１２の他方の分岐ライン１２
ｂは、第２コントロールバルブ５を介してバケットシリ
ンダ２の油圧ライン１８．１９に接続されている。

一方、第２ポンプ１１の圧油供給ライン２０は第３コン
トロールパルプ６を介してアームシリンダ３の伸長側お
よび縮小側両油圧ライン１７，２１に接続されるととも
に、同コントロールバルブ６における停止［および低速
位置で開通する通路６ａ、おにびブームレバー７から高
速上昇指令が出されたときに作動する第５コントロール
バルブ２３、ならびにブーム用副油圧ライン２４を介し
てブームシリンダ１の伸長側（ブーム上昇側）油圧ライ
ン１３に接続されている。

したがって、各シリンダ１．２．３と両ポンプ１０．１
１の関係はつぎのようになる。

（イ）ブームシリンダ１については、ブームの高速上昇
時以外、および高速上昇時であっても同時にアームが高
速駆動されているときには、第１ポンプ１０からの圧油
のみが供給される。また、ブーム高速上界時で、かつア
ームが高速駆動されていないときには、第１ポンプ１０
からの圧油に、第２ポンプ１１からの圧油がブームシリ
ンダ用副油圧ライン２４を介し【ブームシリンダ伸長側
油圧ライン１３に合流し、大流燵がブームシリンダ１の
伸長側に供給される。

（ロ）バケットシリンダ２については、常に第１ポンプ
１０の圧油のみが供給される。

（ハ）アームシリンダ３については、アーム高速引き駆
動時以外は第２ポンプ１１からの圧油のみが供給され、
アーム高速引き駆動時で、かつブームおよびバケットが
高速駆動されていないとぎには、第２ポンプ１１からの
圧油に、第１ポンプ１０からの圧油がアームシリンダ用
副油圧ライン１６を介してアームシリンダ伸長側油圧ラ
イン１７に合流し、大流Ｍがアームシリンダ３の伸長側
に供給される。

各レバー７．８．９の操作によるレバー指令値は、高圧
選択弁２５〜３０を介して、第１ポンプ１０用の第１流
昂制御機構３１および第２ポンプ１１用の第２流恰制＠
機構３２に入力され、基本的にこのレバー指令値に基づ
いて両ポンプ１０゜１１の吐出流量がυ制御される。

また、レバー７からのレバー指令値、および高圧選択弁
２６．２７で選択されたレバー８，９からのレバー指令
値は油圧−電気変換Ｚ３３ａ、３３ｂ、３４．３５に」
；す、また両ポンプ１０，１１の吐出圧Ｐ１．Ｐ２はポ
ンプ圧検出手段としての油圧−電気変換器３６．３７に
より、それぞれ電気量に変換されてコントローラＣに入
力される。

このコントローラＣは、微分手段および係数手段を備え
、入力された両ポンプ汁Ｐ１．Ｐ２が微分手段により微
分され、ブームの振りＪによって起こるポンプ圧の変化
の割合としての微分値ｄＰ１゜ｄＰ２が求められる。ま
た、係数手段は、この微分値ｄＰ＋　、ｄＰ２に、ブー
ム長さ等の機械側々の特性によって定まる係数（ゲイン
）Ｋ１．に２を掛けてｔＩＩＩ１１１電流出力とし、こ
の制御電流に１　・ｄＰｌ、に２　・ｄＰ２が電気−油
圧変換器３８゜３９により油圧に変換されてそれぞれ流
量制御１機横３１．３２に、ブーム振動を抑制するため
の補償流量の指令値として送られる。なお、微分手段に
おいては、外乱による過度の応答を避けるために微分値
の上限と下限とを設け、微分値をこれらの範囲内に規制
する。　このコントローラＣの作用を第２図のフＢ−チ
ャートによってさらに説明する。

ステップＳ１でレバー指令値、ステップＳ２でポンプ圧
Ｐ＋　、Ｐ２がそれぞれ読取られ、ステップＳ３でこの
ポンプ圧Ｐ１．Ｐ２が微分される。

つぎに、ステップＳ４で、油圧−電気変換器３３ａを介
して人力されるレバー指令値によりブームが高速上昇操
作されているか否かが、またステップＳ５でアームが高
速操作されているか否かがそれぞれ判断され、ブーム高
速上昇操作で、かつアーム停止または低速操作が判別さ
れたとき（このときブームシリンダ１には両ポンプｉｏ
、ｉ１からの圧油が合流して供給される）には、さらに
ステップＳ６でバケットが停止または低速作動状態にあ
るか否かが判断される。そして、このバケット停止また
は低速作動を条件として、ステップＳ７で前記微分値ｄ
Ｐ＋　、ｄＰ２にそれぞれ係数に１、に２が掛けられて
制ｔＩＩ電流に１　・ｄＰｌ、に２　・ｄＰ２が求めら
れ、この制御電流に１　・ｄＰｌ、に２・ｄＰ２が、所
定の上限値と下限値の間に制限処理されて（ステップ＄
８）、両流量制御機構３１．３２に向けて出力される（
ステップＳ９．５１０）。

こうして、ポンプＩＴＩ’１．Ｐｚの変化の割合（微分
値）がブームの振動状況として読取られ、この微分値が
流量制御機構３１．３２にフィードバックされる。した
がって、流吊制６１１ｍ横３１゜３２には、レバー操作
によるレバー指令値と上記フィードバック値とが入力さ
れ、これらによる流量指令によってポンプ流量が制御さ
れ、ブームシリンダ、すなわちブームの動作が制御され
る。

第３図はこの制御結果としてのポンプ圧力のステップ応
答状況の一例を、撮動抑制機能をもたない従来装置によ
る場合と比較して示している。図中イが本装置による制
御結果、口が従来装置による制御結果をそれぞれ示し、
本装置によると、ポンプ圧の変化状況を読取り、ポンプ
圧上昇時にはポンプ流量を減少させ、ポンプ圧下降時に
はポンプ流量を増加さけるというように、ポンプ圧の変
化を鎮静化させる方向にポンプ流はを制御することによ
り、ブーム動作の立上がり後、ポンプ圧が、負荷条件（
たとえば油圧ショベルの場合の１くい込み−ｔ［とブー
ム姿勢）によって定まる定格レベルに速かに落着き、ブ
ームの振動が効果的に抑制される。

ただし、ブームの高速上背時にバケットが同時に操作さ
れると、このバケット負荷圧にＪ、ってポンプｊ王が影
響を受けることとなる。このときには、つぎのような処
理がなされる。

すなわち、ステップＳ８でバケット作動が判別されたと
きには、ステップＳ１１で両ポンプ圧Ｐｔ　。

Ｐ２が比較される。このときバケットシリンダ２の負荷
圧がブームシリンダの負荷圧よりも小さいため、第１ポ
ンプ１０の吐出流量はすべてバケットシリンダ２に流れ
、両ポンプ１０．１１のポンプ圧に差が生じる（ＰＩ　
　＜Ｐ２　）。そこで、このときにはステップＳ１２に
移り、第１流量制ｍ機構３１に対する出力はＯとし、第
２流量制御機構３２に対する制ｔｍ電流に２　・ｄＰｚ
のみが出力される。

このように、ブームの高速上Ｒ１１ｉにバケットが操作
されたときにはバケット負荷圧の影響を受けない第２ポ
ンプ１１の吐出流量を、同ポンプ１１の吐出圧の微分値
によってａｉｌ　ＩＩｌするためバケット停止時と同様
にブームの振動を抑制することができる。

なお、両ポンプ１０．１１の用出圧がほぼ等しいときに
はバケット停止と同じ条件であるため、バケット停止時
同様、ステップＳ１１からステップＳ７に移り、両流吊
ｆ１．１Ｊｔｉ１機構３１．３２に向けて制御型′ｆｌ
Ｋ１　・ｄＰ＋　、に２　・ｄＰｚが出力される。

また、ブーム低速上昇時およびブーム下降時には、ステ
ップＳ４からステップＳｔ＋を経て、またブーム高速上
昇時にアームも高速駆動されている場合にはステップＳ
４からステップＳ５を経てそれぞれステップＳ　１４に
移る。このときには、ブームシリンダ１は第１ポンプ１
０のみによって駆動されるため、同ポンプ１０の吐出圧
の微分値に基づく制御電流に１　・ｄＰ＋のみが第１Ｆ
、量制ｉｌ１機横３１に入力される。

（発明の効果） 上記のように本発明によるときは、ポンプ圧を検出して
微分することにより、ポンプ圧の変化状況をブームの振
動状況として読取り、この微分値を流に制′ｇＡ機構に
ブーム振動の抑制のための補償流量の指令値として入力
する構成としたから、ブームの高速上昇時における振動
を効果的に抑制することができるものである。

しかも、ブームシリンダとバケットシリンダとが１台の
ポンプに対し並列に接続され、かつブームの９速上昇時
には２台のポンプからの合２！流聞がブームシリンダに
供給される構成において、ブーム高速上昇時にバケット
が同時に操作された場合には、このバケット操作の影響
を受けない方のポンプの吐出圧の微分値に基づいて同ポ
ンプの流量制御を行なうようにしたから、この場合にも
ブームのＳ動抑制のための流量制御を正確に行なうこと
ができるものである。

また、ポンプ圧を検出するため、たとえばブームに加速
度センサを取付け、このセンサによりブームの加速度の
変化をブーム撮動状況として検出する場合のように、セ
ンサが土砂等との接触その他によって損１セまたは誤動
作するおそれが４′ｃり、装置の耐久性、信頼性に冨む
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は同
実施例の作用を説明するためのフローチャート、第３図
は同実施例による制御結束を従来装置による場合と比較
して示す図である。 １・・・ブームシリンダ、２・・・バケットシリンダ、
３・・・アームシリンダ、４・・・ブーム用コントロー
ルバルブ、５・・・バケット用コントロールバルブ、６
・・・アーム用コントロールバルブ、７・・・ブーム用
操作レバー、８・・・バケット用操作レバー、９・・・
アーム用操作レバー、１ｏ・・・第１ポンプ、１１・・
・第２ポンプ、３１．３２・・・両ポンプの流量制御ｍ
構、１２・・・第１ポンプの圧油供給ライン、１２ａ、
１２ｂ・・・同ラインの分岐ライン、２ｏ・・・第２ポ
ンプの圧油供給ライン、２４・・・ブームシリンダ用４
１油圧ライン、２３・・・ブームシリンダ用副コントロ
ールバルブ、３６．３７・・・ポンプ圧検出手段として
の油圧−電気変換器、Ｃ・・・コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ブームを駆動するブームシリンダと、アームを駆動
   するアームシリンダと、バケットを駆動するバケットシ
   リンダと、これら各シリンダに対する作動指令信号を出
   力するブーム用、アーム用バケット用各操作レバーと、
   第１および第２の二台のポンプと、上記各操作レバーか
   らの指令信号に基づいてこの両ポンプの吐出流量を別々
   に制御する第１ポンプ用および第２ポンプ用両流量制御
   機構と、上記各操作レバーからの指令信号に基づいて作
   動するブーム用、アーム用、バケット用各コントロール
   バルブとを具備し、上記第１ポンプの圧油供給ラインが
   二つに分岐され、一方の分岐ラインが上記ブーム用コン
   トロールバルブを介してブームシリンダの油圧ラインに
   、他方の分岐ラインが上記バケット用コントロールバル
   ブを介してバケットシリンダの油圧ラインにそれぞれ接
   続される一方、上記第２ポンプの圧油供給ラインが上記
   アーム用コントロールバルブを介してアームシリンダの
   油圧ラインに接続され、かつ上記アーム用コントロール
   バルブとブームシリンダの伸長側油圧ラインとの間に、
   アーム用コントロールバルブが停止または低速位置にあ
   るときに同バルブを介して上記第２ポンプの圧油供給ラ
   インと接続されるブームシリンダ用副油圧ラインが設け
   られ、このブームシリンダ用副油圧ラインには、上記ブ
   ーム用操作レバーからの高速上昇指令信号に基づいて作
   動するブームシリンダ用副コントロールバルブが設けら
   れた油圧ショベルにおいて、上記第１、第２両ポンプの
   吐出圧を検出する第１、第２両ポンプ圧検出手段と、こ
   の検出されたポンプ圧および上記各操作レバーからの指
   令信号が入力されるコントローラとを具備し、このコン
   トローラは、上記ポンプ圧検出手段によって検出された
   両ポンプのポンプ圧を微分してポンプ圧の変化の割合を
   求め、上記ブーム用操作レバーからの高速指令信号の入
   力を条件として、上記入力されるポンプ圧がほぼ等しい
   ときは上記両ポンプ圧の微分値を上記第１ポンプ用およ
   び第２ポンプ用両流量制御機構に別々に、またバケット
   操作によって上記両ポンプ圧に差が生じたときは第２ポ
   ンプのポンプ圧の微分値のみを第２ポンプ用流量制御機
   構にそれぞれブームの振動に対する補償流量の指令とし
   て出力する手段を有することを特徴とする油圧ショベル
   におけるブームの振動抑制装置。