JPH11230108A

JPH11230108A - アクチュエータのブリードオフ制御装置

Info

Publication number: JPH11230108A
Application number: JP3869498A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Asakage; 朋彦浅蔭; Hideaki Yoshimatsu; 英昭吉松; Akira Tsutsui; 昭筒井; Shigeki Kitagawa; 茂樹北川; Tadakazu Nishikino; 宰一錦野; Hiroshi Kimura; 宙士木村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JP3626590B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した操作フィーリングが得られ、しかも
制御特性の設定の自由度が高いブリードオフ制御を実現
する。【解決手段】ポンプ１２から旋回モータ１４等のアク
チュエータを経由せずにタンク１０に戻る作動流体の流
量を方向流量制御弁２０等を用いて制御するブリードオ
フ制御装置。予め電気レバー４４等の操作量とブリード
オフ絞りの前後差圧との関係を定めておき、この関係が
ポンプ１２の吐出流量にかかわらず保たれるように、上
記操作量とポンプ１２の吐出流量とに基づいてブリード
オフ絞りの開口面積を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業船その他の油
圧クレーンや油圧ショベル等に用いられるアクチュエー
タのブリードオフ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、作動流体の供給を受けて作動する
アクチュエータの速度制御方式として、当該アクチュエ
ータを経由せずにポンプからタンクに戻る流体の流量を
制御するブリードオフ制御が良く知られている。例え
ば、特公平７−６５２５号公報には、内部にブリードオ
フ通路をもつ方向流量制御弁を油圧モータと油圧ポンプ
との間に設け、作業者により操作されるレバーの操作量
に対応して上記方向流量制御弁のパイロット圧を変化さ
せて、ブリードオフ流路の開口面積を制御するようにし
たものが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報にかかる装置
では、レバー操作とブリードオフ流路の開口面積とが一
対一で対応づけられているため、同じレバー操作量で
も、ポンプ吐出流量によって当該操作量に対応するブリ
ードオフ圧（ブリードオフ流路の前後の差圧）が異なる
ことになる。換言すれば、レバー操作とブリードオフ流
路の開口面積との関係が一定しておらず、このため、適
切な操作を行いにくい不都合がある。

【０００４】なお、上記公報では、操作レバーの操作量
に応じ、加速時にはポンプ吐出圧力、減速時にはモータ
排出側流路の圧力をそれぞれ制御する圧力制御を実行
し、スムーズな減速停止や荷振れ防止の実現を図ったも
のが開示されているが、このような圧力制御において
も、ポンプ吐出流量によって圧力関係が変動するため、
操作者が同じ操作をしたつもりであっても加速感、減速
感が変わってしまうおそれがある。

【０００５】また、この公報に示される装置では、パイ
ロット圧とバネ反力との関係で流量特性・圧力特性が決
まってしまうので、その特性の設定自由度が低い。従っ
て、多種の特性を設定するためにはその数だけ油圧機器
を追加しなければならず、コスト高となる不都合が生じ
る。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、安定し
た操作フィーリングが得られ、しかもその制御特性の設
定の自由度が高いアクチュエータのブリードオフ制御装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、アクチュエータと、このアク
チュエータに作動流体を供給するポンプと、このポンプ
から上記アクチュエータを経由せずに作動流体をタンク
に戻すためのブリードオフ流路の開口面積を変化させる
ブリードオフ絞り手段と、上記アクチュエータを作動さ
せるために操作される操作手段と、上記ポンプの吐出流
量を検出する吐出流量検出手段と、この吐出流量検出手
段により検出された吐出流量と上記操作手段の操作量と
に基づき、上記操作手段の操作量と上記ブリードオフ絞
り手段の前後の差圧との関係が予め定められた関係とな
るように上記ブリードオフ絞り手段を作動させる制御手
段とを備えたものである。

【０００８】この構成では、上記操作手段の操作量と上
記ブリードオフ絞り手段の前後の差圧との関係が予め定
められており、この関係を保つようにポンプ吐出流量に
応じてブリードオフ流路の開口面積が決定されるので、
従来のようにポンプ吐出流量の変化に伴って操作量−ブ
リードオフ圧の特性が大きく変動するといったことがな
く、安定した操作フィーリングを得ることができるとと
もに、高い自由度で上記特性の設定ができる。

【０００９】なお、ここでいう「ブリードオフ絞り手段
の前後の差圧」とは、ポンプ吐出全量が通過すると仮定
した場合の差圧を意味し、アクチュエータが動き出した
後も、実際のつうか流量と関係なくポンプ吐出全量がブ
リードオフ絞り手段を通過したと仮定して演算した差圧
とするものである。

【００１０】このブリードオフ絞り手段としては、上記
アクチュエータとポンプとの間に、内部にブリードオフ
流路をもつ方向流量制御弁を設けるようにしてもよい
し、この方向流路制御弁とは別に、このポンプから上記
アクチュエータを経由せずにタンクに戻る作動流体の流
量を変化させるブリードオフ制御弁を設けるようにして
もよい。

【００１１】前者のように方向流量制御弁の内部にブリ
ードオフ通路を設けるものとしては、上記方向流量制御
弁をパイロット圧に応じてブリードオフ流路の開口面積
が変化するパイロット切換弁とするとともに、上記吐出
流量検出手段により検出された吐出流量と上記操作手段
の操作量とに基づいて上記方向流量制御弁のパイロット
圧を変化させるように上記制御手段を構成したものが好
適である。後者のように方向流量制御弁とは別にブリー
ドオフ制御弁を設ければ、方向流量制御弁の作動とは独
立してブリードオフ制御ができるため、当該ブリードオ
フ制御の特性の設定自由度がさらに高くなる。また、方
向流量制御弁の作動方向によってブリードオフ流量がば
らつくといった不都合も回避できる。

【００１２】上記吐出流量を直接検出することは非常に
難しいが、その検出手段として、上記ポンプの駆動源の
作動速度に相当する値とポンプ容量に相当する値とに基
づいてポンプの吐出流量を演算するものを備えれば、容
易にポンプ吐出流量を割り出すことができる。

【００１３】上述のように、本発明では操作手段の操作
量とブリードオフ絞り手段の前後の差圧との特性を自由
に設定できるため、例えばその特性が互いに異なる複数
種の制御パターンを記憶し、このうち選択された制御パ
ターンに基づいてブリードオフ絞り手段の作動を制御す
るといったことも可能になる。このような構成によれ
ば、運転状況等に応じて適当な制御パターンを選択する
ことにより、さらに適正なアクチュエータ制御が可能に
なる。

【００１４】例えば、操作手段の操作量の増加に対応し
て上記ブリードオフ絞り手段の前後の差圧を増大させる
流量制御パターンと、ブリードオフ絞り手段の前後の差
圧を十分に高く維持しながら制御手段の操作量の増加に
対応してリリーフ圧（例えばブリードオフ絞り手段と並
列に設置されるリリーフ弁の設定圧）を増大させる圧力
制御パターンとを用意すれば、速度重視の操作と、作動
力重視の操作のいずれをも行うことが可能になる。ま
た、上記流量制御パターンには、操作手段の操作量の増
加に対応して上記ブリードオフ絞り手段の前後の差圧と
リリーフ圧の双方を増大させる複合制御パターンを含め
るようにしてもよい。

【００１５】上記アクチュエータとしては、例えば作業
機械における旋回モータが好適である。この場合、上記
圧力制御パターンとして、リリーフ圧立上り時の当該リ
リーフ圧の増加率が高い第１の圧力制御パターンと、リ
リーフ圧立上り時の当該リリーフ圧の増加率が低い第２
の圧力制御パターンとを記憶し、操作手段の操作方向に
対応する旋回方向が現在の旋回方向と同じ方向である場
合には上記第１の圧力制御パターンを実行し、操作手段
の操作方向に対応する旋回方向が現在の旋回方向と逆の
方向である場合には上記第２の圧力制御パターンを実行
するように制御手段を構成すれば、前者の場合には加速
性を高めて早い段階でトップスピードに到達するのを可
能にしながら、後者の場合には減速ショックを緩和して
当該ショックに起因する荷振れ等の不都合を回避するこ
とが可能になる。

【００１６】この作用効果は、上記流量制御パターンと
して、ブリードオフ絞り手段の前後の差圧の立上り時の
当該差圧の増加率が高い第１の流量制御パターンと、ブ
リードオフ絞り手段の前後の差圧の立上り時の当該差圧
の増加率が低い第２の流量制御パターンとを記憶し、操
作手段の操作方向に対応する旋回方向が現在の旋回方向
と同じ方向である場合には上記第１の流量制御パターン
を実行し、操作手段の操作方向に対応する旋回方向が現
在の旋回方向と逆の方向である場合には上記第２の流量
制御パターンを実行するようにしても、同様に得ること
が可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図５に基づいて説明する。

【００１８】図１に示す油圧回路は、タンク１０と、油
圧ポンプ１２と、旋回モータ１４とを備えている。油圧
ポンプ１２は、その駆動源として、作業機械等に搭載さ
れているエンジン１６に連結されており、旋回モータ１
４の出力軸は、上記作業機械等に設けられた旋回体１８
に連結されている。

【００１９】なお、本発明において作動制御の対象とな
るアクチュエータは旋回モータ１４に限らず、例えば油
圧シリンダの速度制御にも本発明を適用することが可能
である。

【００２０】上記油圧ポンプ１２と旋回モータ１４との
間には、方向流量制御弁２０が設けられている。図例で
は、この方向流量制御弁２０として、左旋回用のパイロ
ット部２１と右旋回用のパイロット部２２とをもつ３位
置パイロット切換弁が用いられている。この方向流量制
御弁２０は、入口ポートとして、２つのＰポート（ポン
プポート）と１つのＴポート（タンクポート）を有し、
出口ポートとして、ＴポートとＡポートとＢポートとを
有しており、Ａポートが上記旋回モータ１４のＭＡポー
トに、Ｂポートが同モータ１４のＭＢポートにそれぞれ
接続されている。

【００２１】この方向流量制御弁２０は、図の中立位置
の他、右旋回位置（ＰポートとＡポートとを主に連通す
る位置）や左旋回位置（ＰポートとＢポートとを主に連
通する位置）でも一部の作動油を旋回モータ１４を経由
せずにタンク１０に戻すブリードオフ流路を有してお
り、このブリードオフ流路も含めた各流路の開口面積と
スプールストローク（中立位置からのスプール移動量）
との関係は図２のように設定されている。すなわち、ス
プールストロークが一定未満の中立範囲（Ｐ→Ａ流路も
Ｐ→Ｂ流路も完全に開いていない範囲）では、Ｐ→Ｔ流
路の開口面積が大きく、スプールストロークが一定以上
の旋回範囲（Ｐ→Ａ流路またはＰ→Ｂ流路が完全に開い
ている範囲）では、Ｐ→Ｔ流路（ブリードオフ流路）の
開口面積が小さく、かつ当該開口面積がスプールストロ
ークの増大に伴って減少するように、方向流量制御弁２
０のスプール及びスリーブの形状が設定されている。

【００２２】この方向流量制御弁２０の両パイロット部
２１，２２には、共通のパイロット油圧源３０が接続さ
れており、このパイロット油圧源３０と各パイロット部
２１，２２との間にそれぞれ電磁比例減圧弁３１，３２
が設けられている。従って、これら電磁比例減圧弁３
１，３２に入力されるソレノイド励磁電流によって、各
パイロット部２１，２２に入力されるパイロット圧が調
節可能となっている。

【００２３】油圧ポンプ１２の吐出側とタンク戻り油路
との間には、リリーフ圧を可変にするための電磁比例リ
リーフ弁４０が設けられている。また、方向流量制御弁
２０のＡポート、Ｂポートと旋回モータ１４のＭＡポー
ト、ＭＢポートとをそれぞれつなぐ流路は、当該流路が
負圧となるのを防ぐため、逆止弁４２を介してタンクに
接続されている。

【００２４】この油圧回路が搭載される作業機械の運転
室には、運転者等により操作される電気レバー（操作手
段）４４が設けられている。この電気レバー４４は、そ
の操作量に応じた電気信号を出力するように構成されて
いる。また、この装置には、旋回モータ１４の旋回方向
を検出する旋回方向検出センサ４６や、エンジン１６の
回転数を検出するエンジン回転数センサ４８等のセンサ
類が設けられ、これらセンサの出力する検出信号や、上
記電気レバー４４の出力する電気信号が、コントローラ
５０に入力されるようになっている。

【００２５】このコントローラ５０は、上記各入力信号
に基づき、上記電磁比例減圧弁３１，３２及び電磁比例
リリーフ弁４０のソレノイドに制御信号を出力するよう
に構成されている。具体的に、このコントローラ５０
は、図３に示すような差圧算出手段５１、吐出流量算出
手段５２、パイロット圧制御手段５３、及びリリーフ圧
制御手段５４を備えている。

【００２６】差圧算出手段５１は、レバー入力信号（レ
バー操作量に対応する信号）Ｖinと、上記ブリードオフ
流路の前後差圧の目標値（目標差圧）Ｐｂとの関係につ
いて、２種類のパターン、すなわち、流量制御用のパタ
ーンと圧力制御用のパターンとを記憶しており、こ
れらパターン，のうち選択されたパターンと前記レ
バー入力信号Ｖinとに基づいて、当該レバー入力信号Ｖ
inに対応する目標差圧Ｐｂを算出するものである。

【００２７】上記流量制御用のパターン（図４（ａ）
に示すパターン）は、図４（ｄ）に示すように、ポンプ
吐出流量Ｑｐの大小にかかわらず、レバー入力信号Ｖin
にほぼ比例して定常旋回速度を増減させるように設定さ
れたパターンである。これに対して圧力制御用のパター
ン（同図（ｂ）に示すパターン）は、レバー入力信号
Ｖinが一定以上となった時点で上記目標差圧Ｐｂをリリ
ーフ圧の最高値よりも十分高い圧力まで立ち上げるよう
に設定されたパターンであり、この範囲において、図５
（ｄ）に示すように定常旋回速度はレバー入力信号Ｖin
にかかわらず一定となる。

【００２８】なお、上記パターンの選択は、運転者が備
付けのスイッチを操作することにより行うようにしても
よいし、コントローラ５０が運転状態に応じて自動的に
判断して行うようにしてもよい。例えば、加速度、減速
度が低い定常運転時には流量制御パターンを選択し、
加速度、減速度が大きい作業時には圧力制御パターン
を選択するようにコントローラ５０を構成してもよい。

【００２９】吐出流量算出手段５２は、エンジン回転数
センサ４８により検出されたエンジン回転数Ｎｅと、次
式とに基づき、ポンプ１２の吐出流量Ｑｐを算出するも
のである。

【００３０】

【数１】Ｑｐ＝η_v・ｑ_p・Ｎｅただし、η_v：容積効率ｑ_p：ポンプ容積ここで、ポンプ容積ｑ_pには、使用するポンプ１２の固
有の値を用いる。容積効率η_vの求め方は吐出流量Ｑｐ
の算出に要求される精度によって定められばよい。例え
ば、高い精度が要求される場合には、ポンプ回転数に対
応するエンジン回転数Ｎｅとポンプ吐出圧とを時々刻々
センサによって検出し、これをコントローラ５０に取り
込んでポンプの容積効率特性に基づいて容積効率η_vを
算出するようにすればよい。さほど高い精度が要求され
ない場合には、エンジン回転数Ｎｅとポンプ吐出圧との
いずれか一方のみを検出してこれをパラメータとし、他
方を固定値として容積効率η_vを算出するようにしても
よいし、容積効率η_vそのものを固定値として取扱って
もよい。

【００３１】パイロット圧制御手段５３は、上記設定圧
力Ｐｂとポンプ吐出流量Ｑｐとに対応するブリードオフ
流路の開口面積Ａｂを演算し、この開口面積Ａｂが得ら
れるスプールストロークを割り出し、このスプールスト
ロークに対応するパイロット圧が得られるように電磁比
例減圧弁３１もしくは３２に制御信号を出力するもので
ある。

【００３２】ここで、上記ブリードオフ流路の開口面積
Ａｂは、次式により求められる。

【００３３】

【数２】Ａｂ＝Ｑｐ／（Ｃ√Ｐｂ）ただし、Ｃはオリフィスの式にかかる係数である。この
式により演算される開口面積Ａｂと電気レバー入力Ｖin
との関係は、流量制御パターンの場合には図４（ｅ）
のように、圧力制御パターンの場合には図５（ｅ）の
ようになる。すなわち、この装置では、従来装置と違
い、電気レバー入力Ｖinとブリードオフ流路開口面積Ａ
ｂとの関係はポンプ吐出流量Ｑｐによって異なることに
なる。

【００３４】リリーフ圧制御手段５４は、レバー入力信
号Ｖinに対応する目標リリーフ圧Ｐｒを算出し、この目
標リリーフ圧Ｐｒが得られるように電磁比例リリーフ弁
４０に制御信号を出力するものである。具体的に、この
リリーフ圧制御手段５４は、上記制御パターンのうち流
量制御パターンが選択された場合には、図４（ｂ）に
示すように電気レバー入力Ｖinに関わらず目標リリーフ
圧Ｐｒを最高値に設定する。これに対し、圧力制御パタ
ーンが選択された場合には、図３に示すような３つの
パターンａ，ｂ，ｃのうち選択されたパターンを採用
し、このパターンとレバー入力信号Ｖinとに基づいて目
標リリーフ圧Ｐｒの算出を行う。ここに示すパターン
ａ，ｂ，ｃのうち、パターンａは、レバー入力信号Ｖin
が一定以上の範囲で、このレバー入力信号Ｖinと目標リ
リーフ圧Ｐｒとが比例するパターンである。パターンｂ
は、レバー入力信号Ｖinが比較的小さい領域（リリーフ
圧立上り時）での当該レバー入力信号Ｖinの増加に対す
る目標リリーフ圧Ｐｒの増加率が比較的高いパターン
（第１の圧力制御パターン）であり、パターンｃは、レ
バー入力信号Ｖinが比較的小さい領域での当該レバー入
力信号Ｖinの増加に対する目標リリーフ圧Ｐｒの増加率
が第１の圧力制御パターンよりも低いパターン（第２の
圧力制御パターン）である。

【００３５】これらのパターンａ〜ｃも、運転者が備付
けのスイッチを操作することにより行うようにしてもよ
いし、コントローラ５０が運転状態に応じて自動的に判
断して行うようにしてもよい。例えば、旋回方向検出セ
ンサ４６により検出される旋回方向と、電気レバー４４
の操作方向に対応する旋回方向（指令旋回方向）とが同
じである場合には、レバー操作開始時から比較的早い段
階で最高速度に近い速度が得られるようにパターンｂを
自動的に選択し、旋回方向検出センサ４６により検出さ
れる旋回方向と、電気レバー４４の操作方向に対応する
旋回方向（指令旋回方向）とが逆である場合には、急激
な減速によるショックで荷振れが起こるのを防ぐために
パターンｃを自動的に選択するように、コントローラ５
０を構成するようにしてもよい。

【００３６】このことは、例えば流量制御パターンにつ
いても同様にいえる。すなわち、流量制御パターンにお
いて、レバー入力信号Ｖinが比較的小さい領域での当該
レバー入力信号Ｖinの増加に対する目標差圧Ｐｂの増加
率が比較的高いパターン（第１の流量制御パターン）
と、レバー入力信号Ｖinが比較的小さい領域での当該レ
バー入力信号Ｖinの増加に対する目標差圧Ｐｂの増加率
が第１の流量制御パターンよりも低いパターン（第２の
流量制御パターン）とを用意し、旋回方向検出センサ４
６により検出される旋回方向と、電気レバー４４の操作
方向に対応する旋回方向（指令旋回方向）とが同じであ
る場合には、第１の流量制御パターンを選択することに
より、レバー操作開始時から比較的早い段階で最高速度
に近い速度を得ることが可能になり、電気レバー４４の
操作方向に対応する旋回方向（指令旋回方向）とが逆で
ある場合には、第２の流量制御パターンを選択すること
により、急激な減速によるショックで荷振れが起こるの
を防ぐことが可能になる。

【００３７】次に、この装置の作用を説明する。

【００３８】電気レバー４４が操作されると、その操作
方向及び操作量に応じたレバー入力信号Ｖinがコントロ
ーラ５０に入力される。この信号を受け、コントローラ
５０は、電磁比例減圧弁３１，３２に制御信号を出力し
て方向流量制御弁２０のパイロット圧を制御するととも
に、電磁比例リリーフ弁４０に制御信号を出力してリリ
ーフ圧の制御を行う。

【００３９】ここで、流量制御パターンが選択されて
いる場合には、図４（ａ）に示す関係に基づいて目標差
圧（ブリードオフ流路の前後差圧の目標値）Ｐｂが演算
され、この演算値に基づいて同図（ｅ）に示されるブリ
ードオフ流路の開口面積Ａｂが演算され、この開口面積
Ａｂに対応するスプールストロークが得られるように方
向流量制御弁２０のパイロット圧が制御される。

【００４０】一方、同図（ｂ）に示すように、目標リリ
ーフ圧Ｐｒはレバー入力信号Ｖinにかかわらず最高値に
設定される。旋回モータ１４の作動圧力、すなわち、実
際の加速力、減速力は、上記ブリードオフ流路の前後差
圧と目標リリーフ圧のうちの低い方の圧力に支配される
ので、結局、上記加速力及び減速力の特性は、同図
（ｃ）に示すように、ほとんどの領域においてブリード
オフ流路前後差圧Ｐｂの特性と等しくなる。従って、こ
の流量制御時には、同図（ｄ）に示すように、ポンプ吐
出流量Ｑｐに対応した割合でレバー入力信号Ｖinにほぼ
比例して定常旋回速度が増減することになる。

【００４１】圧力制御パターンが選択されている場合
には、図５（ａ）に示す関係に基づいて目標差圧Ｐｂが
演算され、この演算値に基づいて同図（ｅ）に示される
ブリードオフ流路の開口面積Ａｂが演算され、この開口
面積Ａｂに対応するスプールストロークが得られるよう
に方向流量制御弁２０のパイロット圧が制御される。

【００４２】一方、同図（ｂ）に示すように、目標リリ
ーフ圧Ｐｒはレバー入力信号Ｖinにほぼ比例した値に設
定される。前記と同様、実際の加速力及び減速力は、上
記ブリードオフ流路の前後差圧と目標リリーフ圧のうち
の低い方の圧力に支配されるので、当該加速力及び減速
力の特性は、同図（ｃ）に示すように、ほとんどの領域
においてリリーフ圧Ｐｒの特性と等しくなる。すなわ
ち、この圧力制御時には、レバー入力信号Ｖinにほぼ比
例する加速力・減速力が得られることになる。

【００４３】以上のように、この実施の形態にかかる装
置では、予めレバー入力信号Ｖinとブリードオフ流路前
後差圧Ｐｂとの関係を定めておき、この関係を維持する
ようにポンプ吐出流量Ｑｐに応じてブリードオフ流路開
口面積Ａｂを調節するようにしているので、従来のよう
にポンプ吐出流量Ｑｐによってレバー入力信号Ｖinとブ
リードオフ流路前後差圧Ｐｂとの関係が大きく変化して
しまうといったことがない。よって、常に安定した操作
フィーリングを得ることができる効果が得られる。

【００４４】さらに、この実施の形態では、レバー入力
信号Ｖinとブリードオフ流路前後差圧Ｐｂとの関係とし
て流量制御用のパターンと圧力制御用のパターンの２種
を用意しておき、これらのパターンを適宜選択できるよ
うにしているので、より運転状態に見合ったブリードオ
フ制御を行うことが可能となっている。

【００４５】なお、このように複数種のパターンを用意
する場合、その種類数は２種に限らず、３種以上に設定
してもよい。また、流量制御用のパターンについて複数
種設定するようにしてもよいし、リリーフ圧の特性の設
定によっては、流量制御用のパターン及び圧力制御用の
パターン以外のパターンを設定することも可能である。
例えば、図６（ａ）に示すようにレバー入力信号Ｖinと
目標差圧Ｐｂとの関係は前記図４（ａ）に示したものと
同様に設定し、図６（ｂ）に示すようにレバー入力信号
Ｖinと目標リリーフ圧Ｐｒとの関係は前記図５（ｂ）に
示した圧力制御パターンと同様に設定すれば、最終的に
得られる加速力及び減速力は、図６（ｃ）に示されるよ
うに流量制御と圧力制御とを複合した特性を有すること
になる。このような複合制御パターンも流量制御パター
ンに含めるようにすれば、より多彩な制御が可能にな
る。

【００４６】次に、第２の実施の形態を図７及び図８に
基づいて説明する。

【００４７】図７（ａ）に示すように、スリーブ２６内
にスプール２５が装填されてなる方向流量制御弁２０に
おいて、例えばスプール２５の表面に左旋回用切欠２５
ａ及び右旋回用切欠２５ｂが加工され、左旋回用切欠２
５ａによって左旋回時のブリードオフ通路が確保され、
右旋回用切欠２５ｂによって右旋回時のブリードオフ通
路が確保されるような場合、両旋回用切欠２５ａ，２５
ｂの加工には必ず誤差があるので、両切欠２５ａ，２５
ｂの形状を全く同一にすることはきわめて困難であり、
実際には、例えば同図二点鎖線に示すように左旋回用切
欠２５ａの方が右旋回用切欠２５ｂよりも大きくなった
りすることが生じ得る。このような場合、同じスプール
ストロークであっても、左旋回時と右旋回時とではブリ
ードオフ流路の開口面積に差が生じることになり、図例
では、左旋回時の方が当該開口面積が増えてブリードオ
フ流路前後差圧は低くなることになる。

【００４８】一方、図７（ｂ）に示すように、旋回範囲
でのレバーストロークをＳｏ、ポンプ吐出流量Ｑｐが比
較的大きい時の旋回範囲におけるスプールストロークを
Ｓ₁、ポンプ吐出流量Ｑｐが比較的小さい時の旋回範囲
におけるスプールストロークをＳ₂（＜Ｓ₁）とすると、
スプールストロークに対するレバーストロークの拡大率
Ｒは、大吐出流量時でＲ₁＝Ｓｏ／Ｓ₁、小吐出流量時で
Ｒ₂＝Ｓｏ／Ｓ₂（＞Ｒ₁）となる。従って、レバースト
ロークでみた場合、上記ブリードオフ流路の開口面積の
差までも上記拡大率Ｒだけ拡大されてしまうことにな
り、特に小吐出流量時には、大きい比率で拡大されてし
まうことになる。このような不都合は、スプール２５の
外面にブリードオフ流路を形成する場合に限らず、スリ
ーブ２６の内面にブリードオフ流路を形成する場合にも
同様に生じ得る。

【００４９】そこで、この実施の形態では、前記実施の
形態のように方向流量制御弁２０の内部にブリードオフ
流路を形成するのに代え、もしくはこれに加え、図８に
示すように、方向流量制御弁２０の外部にこれとは別の
ブリードオフ制御弁６０を電磁比例リリーフ弁４０と並
列に設け、このブリードオフ制御弁６０によってブリー
ドオフ制御を方向流量制御弁２０とは独立して行うよう
にしている。このようにすれば、左旋回時と右旋回時と
でブリードオフ流量に差が生じるといった不都合を防止
し、もしくは抑制することができる。

【００５０】しかも、図示のように、上記ブリードオフ
制御弁６０として、パイロット部６３に入力されるパイ
ロット圧によって流路開口面積が変わる流量可変のパイ
ロット切換弁を用いるとともに、電磁比例減圧弁３１，
３２の二次側のパイロット回路にシャトル弁６３を設
け、パイロット部２１，２２に入力されるパイロット圧
のうち高い側の圧力を選択してパイロット部６３に入力
するようにすれば、方向流量制御弁２０を作動させるた
めのパイロット回路をそのまま利用してブリードオフ制
御も実行できる効果が得られる。

【００５１】勿論、ブリードオフ制御については方向流
量制御弁２０のパイロット圧以外の手段を用いて行うこ
とも自由である。例えば、第３の実施の形態として図９
に示すように、ブリードオフ制御専用の電磁比例減圧弁
３３を前記電磁比例減圧弁３１，３２と並列に共通のパ
イロット油圧源３０に接続し、この電磁比例減圧弁３３
にコントローラ５０から制御信号を入力することによ
り、ブリードオフ制御弁６０のパイロット圧を制御する
ようにしてもよい。この構成では、メータイン・メータ
アウトの絞り開度に影響されずにブリードオフ絞りを独
立して制御できるので、当該制御の自由度がさらに高く
なる利点も得られる。

【００５２】第４の実施の形態を図１０に示す。この実
施の形態では、操作手段として、前記電気レバー４４に
代え、操作量に応じて二次圧が変化するリモコン弁６４
が装備されており、その二次側圧力が圧力センサ６６，
６８により検出され、その検出信号すなわちリモコン弁
６４の操作量に対応する信号がコントローラ５０に入力
されるようになっている。

【００５３】一方、各パイロット部２１，２２と電磁比
例減圧弁３１，３２との間には、それぞれ電磁切換弁７
１，７２が設けられており、これら電磁切換弁７１，７
２にコントローラ５０から制御信号が入力される時に
は、電磁比例減圧弁３１，３２とパイロット部２１，２
２とを結ぶパイロット油路が確保され、電磁切換弁７
１，７２にコントローラ５０から制御信号が入力されな
い時には、リモコン弁６４の二次圧をそのままパイロッ
ト圧としてパイロット部２１，２２に入力するパイロッ
ト油路が確保されるようになっている。

【００５４】このような装置によれば、コントローラ５
０が正常に作動して電磁切換弁７１，７２に制御信号を
入力している時には、前記第１の実施の形態と同様の制
御を実行できる一方、例えばコントローラ５０が故障し
て作動しなくなった非常時には、電磁切換弁７１，７２
への制御信号の入力が停止して自動的にリモコン弁６４
がパイロット部２１，２２に接続されるため、コントロ
ーラ５０を経由することなく油圧回路のみで最低限の操
縦を行うことができる。従って、コントローラ５０の異
常時に全く機械が作動しなくなるといった不都合を回避
することができ、とりあえず安全な場所へ避難するとい
った緊急の安全処理を迅速に行うことが可能になる。

【００５５】なお、以上の各実施形態では、中立位置で
方向流量制御弁２０が旋回モータ１４の両ポートＭＡ，
ＭＢとポンプポート及びタンクポートを連通する、いわ
ゆる中立フリー式のものを用いたが、本発明は、例えば
第５の実施の形態として図１１に示すように、中立位置
で両ポートＭＡ，ＭＢをブロックする中立ブロック式の
ものにも有効に適用できる（ただし、同図では便宜上オ
ーバーロードリリーフ弁を省略している。）。

【００５６】これを具体的に説明すると、まず従来の装
置では、ポンプ吐出流量に関係なく、電気レバー入力Ｖ
inに対応するブリードオフ流路の開口面積Ａｂ（図１２
（ａ）の実線Ｌ１）及びメータイン及びメータアウトの
流路の開口面積（同図（ａ）の実線Ｌ２）が固定されて
いたため、同図（ｂ）に示すように、同じ電気レバー入
力Ｖinでも、ポンプ吐出流量が低いときの前後差圧（曲
線Ｃ_L）よりも、ポンプ吐出流量が高いときの前後差圧
（曲線Ｃ_H）とが高くなってしまい、特に後者の場合、
メータインあるいはメータアウトの流路が開き始める時
点でのブリードオフ差圧は、アクチュエータの起動抵抗
よりも必要以上に高い圧力となって、その分だけ余計に
エネルギーを消費してしまう不都合が生じる。また、こ
のエネルギー消費を抑えるため、ポンプ吐出流量が高い
ときの前後差圧を低く設定すると、逆にポンプ吐出流量
が低いときの前後差圧が足りなくなってしまい、所定の
操作位置までレバー操作してもアクチュエータが立ち上
がらなくなるおそれがある。

【００５７】これに対して本発明では、ポンプ吐出流量
が高い場合、ポンプ吐出流量が低い場合よりもブリード
オフ流路の開口面積Ａｂを大きくし（図１２（ａ）の二
点鎖線Ｌ１´）、ポンプ吐出流量にかかわらず電気レバ
ー入力Ｖinとブリードオ前後差圧Ｐｂとの関係が予め定
められた関係となるようにしているので（同図（ｃ）の
曲線Ｃ）、良好なアクチュエータの始動を確保しなが
ら、無駄なエネルギーの消費を防ぐことが可能になる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明は、ポンプの吐出流
量を検出し、この吐出流量検出手段により検出された吐
出流量と上記操作手段の操作量とに基づき、上記操作手
段の操作量と上記ブリードオフ絞り手段の前後の差圧と
の関係が予め定められた関係となるように上記ブリード
オフ絞り手段を作動させるようにしたものであるので、
従来のようにポンプ吐出流量の変化に伴って操作量−ブ
リードオフ圧の特性が大きく変動するといった不都合を
防ぎ、安定した操作フィーリングを得ることができると
ともに、高い自由度で上記特性の設定ができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す油圧回路図で
ある。

【図２】図１に示される方向流量制御弁のスプールスト
ロークと各流路の開口面積との関係を示すグラフであ
る。

【図３】図１に示されるコントローラの機能構成を示す
ブロック図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は上記コントローラにおいて流
量制御パターンが選択された時の各パラメータの特性を
示すグラフである。

【図５】（ａ）〜（ｅ）は上記コントローラにおいて圧
力制御パターンが選択された時の各パラメータの特性を
示すグラフである。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は上記コントローラにおいて複
合制御パターンが選択された時の各パラメータの特性を
示すグラフである。

【図７】（ａ）は方向流量制御弁のスプールにブリード
オフ流路用の切欠が設けられた例を示す正面図、（ｂ）
は当該方向流量制御弁のレバーストロークとスプールス
トロークとの関係を示すグラフである。

【図８】本発明の第２の実施の形態を示す油圧回路図で
ある。

【図９】本発明の第３の実施の形態を示す油圧回路図で
ある。

【図１０】本発明の第４の実施の形態を示す油圧回路図
である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す油圧回路図
である。

【図１２】（ａ）は第５の実施の形態において設定され
る電気レバー入力とブリードオフ流路開口面積との関係
を示すグラフ、（ｂ）は従来の装置において得られる電
気レバー入力と実際のブリードオフ前後差圧との関係を
示すグラフ、（ｃ）は第５の実施の形態において設定さ
れる電気レバー入力とブリードオフ前後差圧との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０タンク１２油圧ポンプ１４旋回モータ１６エンジン（ポンプ駆動源）１８旋回体２０方向流量制御弁２１，２２パイロット部３０パイロット油圧源３１，３２電磁比例減圧弁４０電磁比例リリーフ弁４４電気レバー（操作手段）４８エンジン回転数センサ５０コントローラ（制御手段）６０ブリードオフ制御弁６２シャトル弁（パイロット圧入力手段）６３パイロット部６４リモコン弁（操作手段）

フロントページの続き (72)発明者北川茂樹兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者錦野宰一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者木村宙士兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータと、このアクチュエータ
に作動流体を供給するポンプと、このポンプから上記ア
クチュエータを経由せずに作動流体をタンクに戻すため
のブリードオフ流路の開口面積を変化させるブリードオ
フ絞り手段と、上記アクチュエータを作動させるために
操作される操作手段と、上記ポンプの吐出流量を検出す
る吐出流量検出手段と、この吐出流量検出手段により検
出された吐出流量と上記操作手段の操作量とに基づき、
上記操作手段の操作量と上記ブリードオフ絞り手段の前
後の差圧との関係が予め定められた関係となるように上
記ブリードオフ絞り手段を作動させる制御手段とを備え
たことを特徴とするアクチュエータのブリードオフ制御
装置。
【請求項２】請求項１記載のブリードオフ制御装置に
おいて、上記アクチュエータとポンプとの間に、内部に
ブリードオフ流路をもつ方向流量制御弁を設けたことを
特徴とするアクチュエータのブリードオフ制御装置。
【請求項３】請求項２記載のブリードオフ制御装置に
おいて、上記方向流量制御弁をパイロット圧に応じてブ
リードオフ流路の開口面積が変化するパイロット切換弁
とするとともに、上記吐出流量検出手段により検出され
た吐出流量と上記操作手段の操作量とに基づいて上記方
向流量制御弁のパイロット圧を変化させるように上記制
御手段を構成したことを特徴とするアクチュエータのブ
リードオフ制御装置。
【請求項４】請求項１記載のブリードオフ制御装置に
おいて、上記アクチュエータとポンプとの間に方向流路
制御弁を設けるとともに、この方向流路制御弁とは別
に、このポンプから上記アクチュエータを経由せずにタ
ンクに戻る作動流体の流量を変化させるブリードオフ制
御弁を設けたことを特徴とするアクチュエータのブリー
ドオフ制御装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のアクチ
ュエータのブリードオフ制御装置において、上記吐出流
量検出手段は、上記ポンプの駆動源の作動速度に相当す
る値とポンプ容量に相当する値とに基づいてポンプの吐
出流量を演算するものであることを特徴とするアクチュ
エータのブリードオフ制御装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のアクチ
ュエータのブリードオフ制御装置において、上記制御手
段は、操作手段の操作量と上記ブリードオフ絞り手段の
前後の差圧との関係が異なる複数種の制御パターンを記
憶し、このうち選択された制御パターンに基づいてブリ
ードオフ絞り手段の作動を制御することを特徴とするア
クチュエータのブリードオフ制御装置。
【請求項７】請求項６記載のアクチュエータのブリー
ドオフ制御装置において、上記制御手段は、操作手段の
操作量の増加に対応して上記ブリードオフ絞り手段の前
後の差圧を増大させる流量制御パターンと、ブリードオ
フ絞り手段の前後の差圧を十分に高く維持しながら制御
手段の操作量の増加に対応してリリーフ圧を増大させる
圧力制御パターンとを記憶することを特徴とするアクチ
ュエータのブリードオフ制御装置。
【請求項８】請求項１〜６のいずれかに記載のアクチ
ュエータのブリードオフ制御装置において、上記アクチ
ュエータが作業機械における旋回モータであることを特
徴とするアクチュエータのブリードオフ制御装置。
【請求項９】請求項７記載のアクチュエータのブリー
ドオフ制御装置において、上記アクチュエータが作業機
械における旋回モータであり、上記操作手段が中立位置
に操作された状態で旋回モータの両ポート同士とポンプ
ポート及びタンクポートを連通するように構成されると
ともに、上記制御手段は、上記圧力制御パターンとし
て、リリーフ圧立上り時の当該リリーフ圧の増加率が高
い第１の圧力制御パターンと、リリーフ圧立上り時の当
該リリーフ圧の増加率が低い第２の圧力制御パターンと
を記憶し、操作手段の操作方向に対応する旋回方向が現
在の旋回方向と同じ方向である場合には上記第１の圧力
制御パターンを実行し、操作手段の操作方向に対応する
旋回方向が現在の旋回方向と逆の方向である場合には上
記第２の圧力制御パターンを実行することを特徴とする
アクチュエータのブリードオフ制御装置。
【請求項１０】請求項７記載のアクチュエータのブリ
ードオフ制御装置において、上記アクチュエータが作業
機械における旋回モータであり、上記操作手段が中立位
置に操作された状態で旋回モータの両ポート同士とポン
プポート及びタンクポートを連通するように構成される
とともに、上記制御手段は、上記流量制御パターンとし
て、ブリードオフ絞り手段の前後の差圧の立上り時の当
該差圧の増加率が高い第１の流量制御パターンと、ブリ
ードオフ絞り手段の前後の差圧の立上り時の当該差圧の
増加率が低い第２の流量制御パターンとを記憶し、操作
手段の操作方向に対応する旋回方向が現在の旋回方向と
同じ方向である場合には上記第１の流量制御パターンを
実行し、操作手段の操作方向に対応する旋回方向が現在
の旋回方向と逆の方向である場合には上記第２の流量制
御パターンを実行することを特徴とするアクチュエータ
のブリードオフ制御装置。