JPH11256622A - 建設機械の油圧制御装置およびその油圧制御方法 - Google Patents

建設機械の油圧制御装置およびその油圧制御方法

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JPH11256622A
JPH11256622A JP8280898A JP8280898A JPH11256622A JP H11256622 A JPH11256622 A JP H11256622A JP 8280898 A JP8280898 A JP 8280898A JP 8280898 A JP8280898 A JP 8280898A JP H11256622 A JPH11256622 A JP H11256622A
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JP
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hydraulic pump
pressure
hydraulic
actuator
load pressure
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JP8280898A
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Inventor
Hiroshi Yoshimura
浩 吉村
Takakazu Nishimura
貴和 西村
Koichi Kawamura
公一 川村
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ショベル等の建設機械の作業機、及び車
体を旋回せしめる旋回装置を駆動するアクチュエータへ
必要流量を供給し駆動速度の低下がなく、簡単な構造で
製作し易くするとともに、アクチュエータの動き出すと
きの負荷検知ができるようにする建設機械の油圧制御装
置を提供する。 【解決手段】 建設機械の油圧制御装置において、 操
作手段の操作量を検出する操作量検知手段20a,20
bと、操作手段の操作始めの点から操作ストロークエン
ドまでの範囲で操作手段の操作量の増加に伴って除々に
油圧ポンプ1の吐出量を増加させるように記憶手段40
cに設定し、操作量検知手段20a,20bの操作量信
号を受けて演算し、その演算結果に基づいてレギュレー
タ10へ指令信号を出力する制御手段40とを設けた構
成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械のブーム、アーム、およびバケット等の作業
機、上部旋回体を旋回せしめる旋回装置を駆動するアク
チュエータへの流量制御を行う油圧制御装置に係り、特
に、作業機、及び旋回装置を駆動する各アクチュエータ
へ必要流量を供給するとともに、複数のアクチュエータ
を駆動するときの複合操作性を向上するようにした建設
機械の油圧制御装置およびその油圧制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の油圧ショベル等の建設機械には、
図示しないブーム、アーム、およびバケット等の作業機
を駆動するために、図11に示すようなクローズド、セ
ンタ、ロードセンシングシステム(以下、油圧制御装置
と言う。)が採用されている。図ではアームアクチュエ
ータ95、ブームアクチュエータ96の駆動回路を示し
ているが、ブームアクチュエータ96と図示しない旋回
アクチュエータとを駆動する場合も同様の回路となって
いる。従来の油圧制御装置について、アームアクチュエ
ータ95、ブームアクチュエータ96の駆動回路を例と
して説明する。図11に示すように、可変容量型油圧ポ
ンプ90(以下、油圧ポンプ90と言う。)から吐出さ
れる圧油は、それぞれの管路91a,92aからアーム
流量制御弁91およびブーム流量制御弁92を通って、
それぞれの圧力補償弁93,94を介してアームアクチ
ュエータ95およびブームアクチュエータ96に流入せ
しめるようになっており、アームアクチュエータ95お
よびブームアクチュエータ96は所謂パラレル回路に構
成されている。
【0003】アームアクチュエータ駆動回路のアーム流
量制御弁91には、アーム操作手段102の操作量(ス
トローク)に応じた操作信号が出力され、アーム流量制
御弁91の開口面積が調整される。これにより、アーム
単独操作時には油圧ポンプ90から吐出される圧油は開
口面積が調整されたアーム流量制御弁91を通ってアー
ム側の第1圧力補償弁93からアームアクチュエータ9
5に流入せしめる。この第1圧力補償弁93は、一端側
に上流側圧力(ポンプ吐出圧)がパイロット管路を介し
て作用し、かつ他端側(ばね側)に下流側のアームアク
チュエータ95管路内に発生する負荷圧がパイロット管
路からチェツク弁99aを介して作用している。このた
め、第1圧力補償弁93は、上流側圧力(ポンプ吐出
圧)と下流側圧力(負荷圧)との差圧により所定の開口
面積(絞り量)に調整されている。
【0004】ブームアクチュエータ駆動回路のアーム流
量制御弁92には、ブーム操作手段103の操作量(ス
トローク)に応じた操作信号が出力され、ブーム流量制
御弁92の開口面積が調整される。これにより、ブーム
単独操作時には油圧ポンプ90から吐出される圧油は開
口面積が調整されたブーム流量制御弁92を通ってブー
ム側の第2圧力補償弁94からブームアクチュエータ9
6に流入せしめる。この第2圧力補償弁94は、一端側
に上流側圧力(ポンプ吐出圧)がパイロット管路を介し
て作用し、かつ他端側(ばね側)に下流側のブームアク
チュエータ管路内に発生する負荷圧がパイロット管路を
介して作用している。このため、第2圧力補償弁94
は、上流側圧力(ポンプ吐出圧)と下流側圧力(負荷
圧)との差圧により所定の開口面積(絞り量)に調整さ
れている。
【0005】次に、アームアクチュエータ95と、ブー
ムアクチュエータ96とを同時に操作する複合操作の作
動について説明する。アーム操作手段102、及びブー
ム操作手段103を同時に操作して図示しないアーム及
びブームの作業機を複合操作する場合、油圧ポンプ90
から吐出される圧油はそれぞれの管路91a,92aか
らアーム流量制御弁91およびブーム流量制御弁92を
通って、それぞれの圧力補償弁93,94を介してアー
ムアクチュエータ95およびブームアクチュエータ96
に流入せしめる。この時、アームアクチュエータ95に
加わる負荷W1 と、ブームアクチュエータ96に加わる
負荷W2 が、W1 <W2 のときはアームアクチュエータ
95管路に発生する負荷圧P1 とブームアクチュエータ
96管路に発生する負荷圧P2 は、P1 <P2 となり、
高い方の負荷圧P2 がパイロット管路100を介してレ
ギュレータ90aに作用するようになっている。この
時、レギュレータ90aの他側には油圧ポンプ90の吐
出圧P3 がパイロット管路101を介して作用してい
る。これにより、前記負荷圧P2 とポンプの吐出圧P3
との差圧ΔPA によりポンプの斜板角を制御しており、
ロードセンシング制御が行われる。
【0006】前記アームアクチュエータ95およびブー
ムアクチュエータ96の圧油供給管路に配設されるそれ
ぞれの圧力補償弁93,94は、一端側に上流側圧力
(ポンプ吐出圧)を受ける受圧部と、他端側(ばね側)
に下流側圧力(負荷圧)を受ける受圧部との開口面積比
を1:1に設定されている。したがって、アームアクチ
ュエータ95と、ブームアクチュエータ96との複合操
作時は、前述の如くアームアクチュエータ95に加わる
負荷W1 と、ブームアクチュエータ96に加わる負荷W
2 が、W1 <W2 のときに、低負荷圧側のアームアクチ
ュエータ95の圧油供給管路に配設される圧力補償弁9
3の他端側にブームアクチュエータ96の負荷圧が作用
するように構成されている。
【0007】油圧制御装置の先行技術として、特開平3
−157501号が出願されている。この出願内容によ
れば、油圧ポンプと複数のアクチュエータの各々との間
に、操作手段の操作量に応じて圧油の通過流量および流
れ方向を制御する方向切換弁と、この方向切換弁の前後
の圧力差を制御する圧力補償弁とからなる圧力補償付流
量制御弁を設け、かつ前記方向切換弁の少なくとも1つ
とこれに対応するアクチュエータとの間の回路に高圧側
の回路圧力を設定圧力以下に制御する圧力制御弁を設け
た油圧回路において、前記圧力制御弁の設定圧力を前記
操作量に応じて制御する第1の制御手段と、前記圧力制
御手段から逃げる流量を低圧回路に戻す流路に配置した
流量検知手段と、この流量検知手段で検出した流量に応
じて前記圧力補償弁の補償差圧を制御する第2の制御手
段を設けた、技術が記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示す従来の油圧制御装置では、前記低負荷圧側のアー
ムアクチュエータ95の圧力補償弁93は、高負荷側の
ブームアクチュエータ96の負荷圧の影響を受けて、開
口面積が小さくなる。この時、アームアクチュエータ9
5へ供給される流量は、アーム流量制御弁91の開口面
積に応じてのみの流量しか増減することはできない。こ
のため、アーム流量制御弁91が最大開口面積のとき
は、高負荷側のブームアクチュエータ96の負荷圧の影
響を受ける圧力補償弁93を介して供給される流量がア
ームアクチュエータ95を駆動する必要流量以下となっ
て速度が低下すると言う問題がある。
【0009】前記特開平3−157501号公報に記載
されている技術は、方向切換弁とアクチュエータとの間
の回路に高圧側の回路圧力を設定圧力以下に制御する圧
力制御弁、圧力制御弁の設定圧力を操作手段の操作量に
応じて制御する第1の制御手段(コントローラ)、圧力
制御弁から逃げる流量を低圧回路に戻す流路に配置した
流量検知手段(流量計)、及び流量検知手段で検出した
流量に応じて圧力補償弁の補償差圧を制御する第2の制
御手段(パイロットライン)を備える必要があり、構造
が複雑でコスト高であるとともに、流量検知手段で検出
した流量に応じて圧力補償弁の補償差圧を制御するもの
では必ずしも精度の高い流量制御を行うことはできな
い。
【0010】本発明は上記従来の問題点に着目し、油圧
ショベル等の建設機械のブーム、アーム、及びバケット
等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装置を駆動す
るアクチュエータへ必要流量を供給し駆動速度の低下が
なく、簡単な構造で製作し易くするとともに、アクチュ
エータの動き出すときの負荷検知ができるようにする建
設機械の油圧制御装置およびその油圧制御方法を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段および作用効果】上記目的
を達成するために、本発明に係る建設機械の油圧制御装
置の第1発明は、油圧ポンプと、ブーム、アーム、およ
びバケット等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装
置を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポンプから
吐出される圧油を複数のアクチュエータへ供給する各流
量制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操作
手段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータの負荷圧
との差圧により油圧ポンプの吐出量を制御するレギュレ
ータとを備えた建設機械の油圧制御装置において、操作
手段の操作量を検出する操作量検知手段と、操作手段の
操作始めの点から操作ストロークエンドまでの範囲で操
作手段の操作量の増加に伴って除々に油圧ポンプの吐出
量を増加させるように記憶手段に設定し、前記操作量検
知手段の操作量信号を受けて演算し、その演算結果に基
づいてレギュレータへ指令信号を出力する制御手段とを
設けた構成としたものである。上記構成によれば、操作
手段の操作量の増加により、油圧ポンプの吐出量が増加
するようにしてあり、作業内容及びオペレータの操作レ
バーを操作する意思に対応し、操作手段の操作量に関連
してアクチュエータへ必要流量の供給が適切に行われる
ので作業性が向上するとともに、構造が簡素化されるの
でコストも安価となる。
【0012】第2発明は、油圧ポンプと、ブーム、アー
ム、およびバケット等の作業機、及び車体を旋回せしめ
る旋回装置を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポ
ンプから吐出される圧油を複数のアクチュエータへ供給
する各流量制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御す
る各操作手段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータ
の負荷圧との差圧により油圧ポンプの吐出量を制御する
レギュレータとを備えた建設機械の油圧制御装置におい
て、操作手段の操作量を検出する操作量検知手段と、流
量制御弁とアクチュエータの間の管路で負荷圧を検知す
る負荷圧検知手段と、操作手段の操作始めの点から操作
ストロークエンドまでの範囲で操作手段の操作量の増加
に伴って除々に油圧ポンプの吐出量を増加させるととも
に、負荷圧が大きくなるにしたがって前記油圧ポンプの
吐出量より増加を小さくするように記憶手段に設定し、
前記操作量検知手段の操作量信号と負荷圧検知手段の負
荷圧信号を受けて演算し、その演算結果に基づいてレギ
ュレータへ指令信号を出力する制御手段とを設けた構成
としたものである。上記構成によれば、操作手段の操作
量の増加により、油圧ポンプの吐出量が増加するように
してあり、しかも負荷圧が大きくなると操作手段がの操
作量がフルストロークまでの領域で順次前記油圧ポンプ
の吐出量Qよりも増加を小さく、かつ、その操作量がフ
ルストロークの位置では油圧ポンプを全吐出量(Qmax)
となるように制御される。これにより、作業内容及びオ
ペレータの操作レバーを操作する意思に対応し、操作手
段の操作量に関連してアクチュエータへの必要流量の供
給が適切に行われる。また、アクチュエータの速度は、
負荷が大きいときは遅くし、負荷が小さいときは速くす
ることができるので、オペレータの負荷検知が容易とな
り作業性が向上する。
【0013】第3発明は、油圧ポンプと、ブーム、アー
ム、およびバケット等の作業機、及び車体を旋回せしめ
る旋回装置を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポ
ンプから吐出される圧油を複数のアクチュエータへ供給
する各流量制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御す
る各操作手段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータ
の負荷圧との差圧により油圧ポンプの吐出量を制御する
レギュレータとを備えた建設機械の油圧制御装置におい
て、操作手段の操作量を検出する操作量検知手段と、流
量制御弁とアクチュエータの間の管路で負荷圧を検知す
る負荷圧検知手段と、操作手段の操作始めの点から操作
ストロークエンドの点までの間に変曲点を有し、操作手
段の操作始めの点から変曲点までの範囲は操作手段の操
作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプの吐出量を増加さ
せ、かつ、負荷圧が大きくなるにしたがって前記油圧ポ
ンプの吐出量より増加を小さくするとともに、変曲点か
ら操作ストロークエンドまでの範囲は操作手段の操作量
の増加に伴って油圧ポンプの吐出量を急激に増加させる
ように記憶手段に設定し、前記操作量検知手段の操作量
信号と負荷圧検知手段の負荷圧信号を受けて演算し、そ
の演算結果に基づいてレギュレータへ指令信号を出力す
る制御手段とを設けた構成としたものである。上記構成
によれば、操作手段の操作始めの点から変曲点までの範
囲は操作手段の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプ
の吐出量を増加させ、かつ、負荷圧が大きくなるにした
がって前記油圧ポンプの吐出量より増加を小さくすると
ともに、変曲点から操作ストロークエンドまでの範囲は
操作手段の操作量の増加に伴って油圧ポンプの吐出量を
急激に増加させるようにしたので、作業内容及びオペレ
ータの操作レバーを操作する意思に対応し、操作手段の
操作量と、負荷圧とに関連して油圧ポンプの吐出量が制
御される。これにより、アクチュエータへの必要流量の
供給が適切に行われる。また、アクチュエータの速度
は、負荷が大きいときは遅くし、負荷が小さいときは速
くすることができるので、オペレータの負荷検知が容易
となり作業性が向上する。
【0014】第4発明は、油圧ポンプと、ブーム、アー
ム、およびバケット等の作業機、及び車体を旋回せしめ
る旋回装置を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポ
ンプから吐出される圧油を複数のアクチュエータへ供給
する各流量制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御す
る各操作手段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータ
の負荷圧との差圧により油圧ポンプの吐出量を制御する
レギュレータとを備えた建設機械の油圧制御装置におい
て、操作手段の操作量を検出する操作量検知手段と、流
量制御弁とアクチュエータの間の管路で負荷圧を検知す
る負荷圧検知手段と、操作手段の操作始めの点から操作
ストロークエンドまでの範囲で操作手段の操作量の増加
に伴って徐々に油圧ポンプの吐出量を増加させるととも
に、前記操作始めの点と操作ストロークエンドとの間
で、負荷圧が大きくなるにしたがって前記油圧ポンプの
吐出量より増加を小さくし、かつ、負荷圧が大きいとき
は操作ストロークエンドの点では所定の時間遅れて油圧
ポンプの吐出量を増加するように記憶手段に設定し、前
記操作量検知手段の操作量信号と負荷圧検知手段の負荷
圧信号を受けて演算し、その演算結果に基づいてレギュ
レータへ指令信号を出力する制御手段とを設けた構成と
したものである。上記構成によれば、操作手段の操作始
めの点から操作ストロークエンドまでの範囲で操作手段
の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプの吐出量を増
加させるとともに、前記操作始めの点と操作ストローク
エンドとの間で、負荷圧が大きくなるにしたがって前記
油圧ポンプの吐出量より増加を小さくし、かつ、負荷圧
が大きいときは操作ストロークエンドの点では所定の時
間遅れて油圧ポンプの吐出量を増加するようにしたの
で、急激な油圧ポンプの吐出量の変動がない。これによ
り、作業内容及びオペレータの操作レバーを操作する意
思に対応し、操作手段の操作量と、負荷圧とに関連して
油圧ポンプの吐出量が制御されるので、アクチュエータ
への必要流量の供給が適切に行われる。また、アクチュ
エータの速度は、負荷が大きいときは遅くし、負荷が小
さいときは速くすることができるので、オペレータの負
荷検知が容易となり作業性が向上する。
【0015】第5発明は、第1発明乃至第4発明のうち
のいずれかに記載の構成において、前記操作手段は、パ
イロット油圧源からの圧油を操作手段の操作量に応じた
パイロット圧で、あるいは、電気レバーの操作量に応じ
た操作信号を出力する構成としたものである。上記構成
によれば、第1発明乃至第4発明の作用効果に加えて、
操作手段をパイロット油圧式、あるいは、電気式とする
ことができるので、小型から大型の油圧ショベル等の建
設機械の仕様に応じて適宜選択することができるので有
用である。
【0016】第6発明は、本発明に係る建設機械の油圧
制御方法に係るものであり、油圧ポンプと、ブーム、ア
ーム、およびバケット等の作業機、及び車体を旋回せし
める旋回装置を駆動する各アクチュエータと、油圧ポン
プから吐出される圧油を各アクチュエータへ供給する各
流量制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操
作手段とを備え、各アクチュエータへ必要流量を供給す
るようにした建設機械の油圧制御方法において、操作手
段の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプの吐出量を
増加させるようにしたことを特徴とする。上記油圧制御
方法によれば、オペレータの操作レバーを操作する意思
に対応し、迅速な作業が要求される掘削作業、あるい
は、整地精度の要求される整地作業等の作業内容に応じ
て油圧ポンプからアクチュエータへ必要流量が適切に供
給されるので作業性が向上する。
【0017】第7発明は、本発明に係る建設機械の油圧
制御方法に係るものであり、油圧ポンプと、ブーム、ア
ーム、およびバケット等の作業機、及び車体を旋回せし
める旋回装置を駆動する各アクチュエータと、油圧ポン
プから吐出される圧油を各アクチュエータへ供給する各
流量制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操
作手段とを備え、各アクチュエータへ必要流量を供給す
るようにした建設機械の油圧制御方法において、操作手
段の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプの吐出量を
増加させるとともに、負荷圧が大きくなるにしたがって
前記油圧ポンプの吐出量より増加を小さくするように調
整してアクチュエータに必要流量を供給するようにした
ことを特徴とする。上記油圧制御方法によれば、オペレ
ータの操作レバーを操作する意思に対応し、迅速な作業
が要求される掘削作業、あるいは、整地精度の要求され
る整地作業等の作業内容に応じて油圧ポンプからアクチ
ュエータへ必要流量が適切に供給されるとともに、アク
チュエータの速度を、負荷が大きいときは遅くし、負荷
が小さいときは速くすることができるので、オペレータ
の負荷検知が容易となり作業性が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る建設機械の
油圧制御装置およびその油圧制御方法について図1乃至
図11により説明する。油圧ショベル等の建設機械のブ
ーム、アーム、およびバケット等の作業機、上部旋回体
を旋回せしめる旋回装置を駆動する複数のアクチュエー
タを駆動する油圧制御回路に適用できるものである。本
発明の実施形態を、図1に示すように1つの油圧アクチ
ュエータを駆動する油圧制御装置で説明する。また、図
1,図2に示す本発明を操作レバーと、操作レバーに連
動するパイロット弁からなる操作手段で説明するが、既
知の電気レバーを操作手段にして、流量制御弁を電磁式
のものに置き換えることにより実施できるものである。
以下、一実施例として操作レバーと、操作レバーに連動
するパイロット弁からなる操作手段を例として説明す
る。先ず図1に示す、可変容量型油圧ポンプ1(以下、
油圧ポンプ1と言う。)は図示しないエンジンにより駆
動される。この油圧ポンプ1は管路1Aを介して流量制
御弁4と接続している。この流量制御弁4は管路1Eを
介して油圧アクチュエータ7のポトム室bと接続してい
る。また同弁4は管路1Fを介して油圧アクチュエータ
7のヘッド室aと接続している。前記管路1E,1Fに
は、それぞれ圧力補償弁5a,5bを介在している。各
圧力補償弁5a,5bは、一端側に上流側圧力(ポンプ
吐出圧)がパイロット管路1h,1jを介して作用し、
かつ他端側(ばね側)に下流側の油圧アクチュエータ7
の管路1E,1F内に発生する負荷圧がパイロット管路
1e,1fからチェック弁6a,6bを介して作用して
いる。このため、各圧力補償弁5a,5bは、上流側圧
力(ポンプ吐出圧)と下流側圧力(負荷圧)との差圧に
より所定の開口面積(絞り量)に調整される。前記油圧
アクチュエータの負荷圧は、パイロット管路1e,1f
からチェツク弁6a,6bを介してパイロット管路1g
から詳しくは後述するロードセンシング弁3(以下、L
S弁3と言う。)の操作部3bに作用している。
【0019】図1に示す、油圧アクチュエータ7を駆動
するために用いる操作レバー20Aと連動するパイロッ
ト弁20からなる操作手段を備えている。この操作手段
をパイロット弁を用いたもので説明するが、これ以外に
電気レバーを用いるようにしても良い。パイロット弁2
0は図示しないパイロットポンプと接続している。この
操作レバー20Aの操作量(ストローク)に応じてパイ
ロット弁20からパイロット圧が出力される。操作レバ
ー20AをF側に操作するとパイロット弁20からのパ
イロット圧はパイロット管路20cを介して流量制御弁
4の操作部4bに作用する。これにより、同弁4はb位
置に切換わり、油圧ポンプ1から吐出する圧油は管路1
Aから管路1Fを介して油圧アクチュエータ7のヘッド
室aに流入し、油圧アクチュエータ7のボトム室bの油
は管路1Eから同弁4を通ってタンクへドレーンされ
る。これにより、油圧アクチュエータ7は短縮駆動す
る。操作レバー20AをR側に操作するとパイロット弁
20からのパイロット圧はパイロット管路20dを介し
て流量制御弁4の操作部4aに作用する。これにより、
同弁4はa位置に切換わり、油圧ポンプ1から吐出する
圧油は管路1Aから管路1Eを介して油圧アクチュエー
タ7のボトム室bに流入し、油圧アクチュエータ7のヘ
ッド室aの油は管路1Fから同弁4を通ってタンクへド
レーンされる。これにより、油圧アクチュエータ7は伸
長駆動する。前記各パイロット管路20c,20dは、
それぞれのパイロット圧を検知する油圧センサ20a,
20b(以下、操作量検知手段20a,20bと言
う。)と接続している。この検知手段20a,20bで
検知される油圧信号PA,PB は制御手段40に入力して
いる。
【0020】前記油圧ポンプ1は、斜板角を増加あるい
は減少せしめる制御シリンダ2と接続している。また、
制御シリンダ2の一端側の制御圧導入室aは、LS弁3
と接続している。LS弁3の一端側の操作部3aは、前
記負荷圧を導くパイロット管路1gと接続している。同
弁3の一端側は、ばね3bにより付勢されている。同弁
3の他端側の操作部3cは、前記制御圧を導く分岐導管
1aを介してさらに分岐する導管1cと接続している。
また、同弁3の他端側の操作部3dは、制御圧管路30
aを介して電磁式制御弁30と接続している。同弁30
は、制御圧を吐出する制御油圧源31と接続するととも
に、操作部30bは制御手段40と接続している。即
ち、LS弁3の操作部3cには、油圧ポンプ1から吐出
される制御圧が作用し、同弁3の操作部3bには、油圧
アクチュエータ7の負荷圧が作用するようになってお
り、いずれも油圧制御装置の内部の油圧が作用するよう
になっている。同弁3の操作部3dには、制御手段40
からの指令信号により外部の制御圧が作用するようにな
っている。図1に示す、制御シリンダ2と、LS弁3と
からなる油圧ポンプ1の斜板角の増加あるいは減少せし
める制御機構をレギュレータ10と言う。本発明のレギ
ュレータ10は、図1に示す制御シリンダ2とLS弁3
にて説明するが、油圧ポンプ1の吐出圧と、油圧アクチ
ュエータ7の負荷圧との差圧により油圧ポンプ1の斜板
角を制御するものであれば、図1に示す構造以外のレギ
ュレータでも良い。
【0021】図1,図2に示す油圧ポンプ1の斜板角を
制御するレギュレータ10の作動について説明する。詳
しくは後述する制御手段40は、パイロット弁から出力
されるパイロット圧PA,PB を受けてそのパイロット圧
に応じて操作レバー20Aの操作量(ストローク)に変
換する。この操作量に対応する指令信号i1 を電磁式制
御弁30に出力し、同弁30をa位置に切換えるように
なっている。この電磁式制御弁30がa位置に切換わる
と制御圧油圧源31からの制御圧はLS弁3の操作部3
dに作用する。同弁3の操作部3cには油圧ポンプ1の
吐出圧が作用しており、同弁3の操作部3aには油圧ア
クチュエータ7の負荷圧が作用している。LS弁3の操
作部3cに作用する油圧ポンプ1の吐出圧と、同弁3の
操作部3dに作用する電磁式制御弁30から出力される
制御圧との合計した圧力に対して、同弁3の操作部3a
に作用する油圧アクチュエータ7の負荷圧と、ばね3b
のばね力との合計の圧力が小さいときは、LS弁3はb
位置に切換わる。このため、油圧ポンプ1から吐出され
る油圧が分岐導管1aからLS弁3のb位置を通って制
御シリンダ2の制御圧導入室aに流入する。これによ
り、制御シリンダ2は図に示す右方向に作動して油圧ポ
ンプ1の斜板角を増加させて吐出量を多くする制御が行
われる。この逆の時は、LS弁3がa位置となり制御シ
リンダ2の制御圧導入室aに流入していた制御圧がタン
クへドレーンされる。これにより、制御シリンダ2の制
御圧導入室bに流入する油圧ポンプ1の油圧と、ばね2
cにより、同シリンダ2は図に示す左方向に作動して油
圧ポンプ1の斜板角を減少させて吐出量を少なくする制
御が行われるようになっている。即ち、操作レバー20
Aの操作量に応じてパイロット弁20から出力されるパ
イロット圧を操作量検知手段20a,20bから制御手
段40に入力される。制御手段40は、演算した結果に
基づいて電磁式制御弁30に指令信号i1 を出力する。
これにより、LS弁3は、電磁式制御弁30から出力さ
れる制御圧によって、ロードセンシング(LS)差圧を
可変として油圧ポンプ1の吐出量を制御するようになっ
ている。図2に示す、油圧アクチュエータ7の負荷圧を
導管1gから検知する負荷圧検知手段25から負荷圧信
号Pc が制御手段40に入力されている。この場合も前
記と同様に制御手段40から電磁式制御弁30に指令信
号i1 が出力され、電磁式制御弁30から出力される制
御圧によって、ロードセンシング(LS)差圧を可変と
して油圧ポンプ1の吐出量を制御するようになってい
る。
【0022】前記制御手段40について図1,図2を参
照して図3により説明する。制御手段40は、操作レバ
ー20と、操作レバーに連動するパイロット弁とからな
る操作手段から操作量信号PA,PB 、および油圧アクチ
ュエータ7の負荷圧検知手段25から負荷圧信号Pc を
入力する信号入力手段40aと、記憶手段40cに記憶
した関数マップを用いて、同記憶手段40cに記憶した
関数マップにしたがって油圧ポンプ2の吐出量を演算す
る演算手段40bと、演算手段40bで求めた油圧ポン
プ2の吐出量を制御するための指令信号i1 として出力
する信号出力手段40dを備えている。
【0023】前記記憶手段40cに記憶されている関数
マップについて図4乃至図11により説明する。図4
は、油圧ポンプ吐出量Qと、操作レバーストロークS
(操作手段の操作量)の第1関数マップを示しており、
図1乃至図3を参照して説明する。図3に示す記憶手段
40cには、操作手段の操作始めの点Aaから操作スト
ロークエンドAbまでの範囲で操作手段の操作量(スト
ローク)の増加に伴って徐々に油圧ポンプ1の吐出量を
増加させている。また、負荷圧が大きくなるにしたがっ
て、点線A1,A2 に示すように前記油圧ポンプ2の吐出
量より増加を小さくするように設定してある。図3に示
す制御手段40は、操作量検知手段20a,20bの操
作量信号と負荷圧検知手段25の負荷圧信号を受けて演
算手段40bで油圧ポンプ1の吐出量を演算し、その演
算結果に基づいてレギュレータ10へ指令信号を出力す
るようになっている。この第1関数マップは、負荷圧に
関係なく、操作手段の操作始めの点Aaから操作ストロ
ークエンドAbまでの範囲で操作手段の操作量(ストロ
ーク)の増加に伴って徐々に油圧ポンプ1の吐出量を増
加させる関数関係により、本発明の油圧制御装置を作動
させることが可能である。
【0024】図5は、油圧ポンプ吐出量Qと、操作レバ
ーストロークS(操作手段の操作量)の第2関数マップ
を示しており、図1乃至図3を参照して説明する。図3
に示す記憶手段40cには、操作手段の操作始めの点B
aから操作ストロークエンドの点Bbまでの間に変曲点
B0 を有し、操作手段の操作始めの点Baから変曲点B
0 までの範囲は操作手段の操作量の増加に伴って徐々に
油圧ポンプ1の吐出量を増加させ、かつ、負荷圧が大き
くなるにしたがって前記油圧ポンプ1の吐出量より増加
を小さくするとともに、変曲点B0 から操作ストローク
エンドBbまでの範囲は操作手段の操作量の増加に伴っ
て油圧ポンプ1の吐出量を急激に増加させるように設定
してある。図3に示す制御手段40は、操作量検知手段
20a,20bの操作量信号と負荷圧検知手段25の負
荷圧信号を受けて油圧ポンプ1の吐出量を演算し、その
演算結果に基づいてレギュレータ10へ指令信号を出力
するようになっている。
【0025】図6は、油圧ポンプ吐出量Qと、操作レバ
ーストロークS(操作手段の操作量)の第3関数マップ
を示しており、図1乃至図3を参照して説明する。図3
に示す記憶手段40cには、操作手段の操作始めの点X
aから操作ストロークエンドX2 までの範囲で操作手段
の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプ1の吐出量を
増加させるとともに、前記操作始めの点Xaと操作スト
ロークエンドX2 との間で、負荷圧が大きくなるにした
がって前記油圧ポンプ1の吐出量より増加を小さくし、
かつ、負荷圧が大きいときは操作ストロークエンドの点
では、X1 点からX2 点までの所定の時間遅れて油圧ポ
ンプ1の吐出量を増加するように設定してある。図3に
示す制御手段40は、操作量検知手段20a,20bの
操作量信号と負荷圧検知手段25の負荷圧信号を受けて
油圧ポンプ1の吐出量を演算し、その演算結果に基づい
てレギュレータ10へ指令信号を出力するようになって
いる。
【0026】図7乃至図9に示す関数マップは、前記図
4乃至図6で説明した第1〜第3関数マップと組合わせ
て適宜用いることができる例を示すものであり、図1乃
至図3を参照して説明する。図7はLSセット圧(ロー
ドセンシングセット圧)と、操作レバーストロークS
(操作手段の操作量)の関数マップを示しており、図3
に示す記憶手段40cに予め記憶されているLSセット
圧と操作レバーストロークの関数は、操作レバーストロ
ーク(操作手段の操作量)の増加に対して、線bに示す
ようにLSセット圧が高くなるように設定してある。こ
の関数により、LSセット圧を演算手段40bで演算
し、その演算結果に基づいてレギュレータ10へ指令信
号i1 が出力される。図8はLSセット圧(ロードセン
シングセット圧)と、操作レバーストロークS(操作手
段の操作量)の関数マップを示しており、図3に示す記
憶手段40cに予め記憶されているLSセット圧と操作
レバーストロークの関数は、操作レバーストローク(操
作手段の操作量)の増加に対して、線Cに示す領域では
LSセット圧が高くなり、変曲点C0 から線C1 に移行
したときはLSセット圧を図に示すように保持するよう
に設定してある。
【0027】図9はLSセット圧(ロードセンシングセ
ット圧)と、負荷圧(油圧アクチュエータ7の管路に発
生する負荷圧)の関数マップを示しており、図3に示す
記憶手段40cに予め記憶されているLSセット圧と負
荷圧の関数は、負荷圧の増加に対して、線dに示すよう
にLSセット圧が低くなるように設定してある。この関
数により、制御手段40はLSセット圧を演算手段40
bで演算し、その演算結果に基づいてレギュレータ10
へ指令信号i1 が出力される。図10は、図6の第3関
数マップと組合わせて用いる関数マップを示しており、
図3に示す記憶手段40cに予め記憶されている操作レ
バーフルストローク(Smax )時のLSセット圧と遅れ
時間(油圧ポンプの吐出量を増加させるときの所定の遅
れ時間)との関数関係を線eに示すように設定してあ
る。この関数により、制御手段40は遅れ時間を演算手
段40bで演算し、その演算結果に基づいて所定の時間
遅らせて油圧ポンプ1の吐出量を増加するようにレギュ
レータ10へ指令信号i1 が出力されるようになってい
る。
【0028】以上の説明の通り本発明の建設機械の油圧
制御装置によれば、操作手段の操作量の増加により、油
圧ポンプの吐出量が増加するようにしてあり、作業内容
及びオペレータの操作レバーを操作する意思に対応し、
操作手段の操作量に関連してアクチュエータへ必要流量
の供給が適切に行われるので作業性が向上するととも
に、構造が簡素化されるのでコストも安価となる。
【0029】また、図4に示す通り、操作手段の操作量
の増加により、油圧ポンプの吐出量が増加するととも
に、負荷圧が大きくなると操作手段がの操作量がフルス
トロークまでの領域で順次前記油圧ポンプの吐出量Qよ
りも増加を小さく、かつ、その操作量がフルストローク
の位置では油圧ポンプを全吐出量(Qmax)となるように
制御されるので、作業内容及びオペレータの操作レバー
を操作する意思に対応し、操作手段の操作量に関連して
アクチュエータへの必要流量の供給が適切に行われる。
また、アクチュエータの速度は、負荷が大きいときは遅
くし、負荷が小さいときは速くすることができるので、
オペレータの負荷検知が容易となり作業性が向上する。
【0030】さらに、図5に示す通り、操作手段の操作
始めの点から変曲点までの範囲は操作手段の操作量の増
加に伴って徐々に油圧ポンプの吐出量を増加させ、か
つ、負荷圧が大きくなるにしたがって前記油圧ポンプの
吐出量より増加を小さくするとともに、変曲点から操作
ストロークエンドまでの範囲は操作手段の操作量の増加
に伴って油圧ポンプの吐出量を急激に増加させるように
したので、作業内容及びオペレータの操作レバーを操作
する意思に対応し、操作手段の操作量と、負荷圧とに関
連して油圧ポンプの吐出量が制御される。これにより、
アクチュエータへの必要流量の供給が適切に行われる。
また、アクチュエータの速度は、負荷が大きいときは遅
くし、負荷が小さいときは速くすることができるので、
オペレータの負荷検知が容易となり作業性が向上する。
【0031】さらにまた、図6に示す通り、操作手段の
操作始めの点から操作ストロークエンドまでの範囲で操
作手段の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプの吐出
量を増加させるとともに、前記操作始めの点と操作スト
ロークエンドとの間で、負荷圧が大きくなるにしたがっ
て前記油圧ポンプの吐出量より増加を小さくし、かつ、
負荷圧が大きいときは操作ストロークエンドの点では所
定の時間遅れて油圧ポンプの吐出量を増加するようにし
たので、急激な油圧ポンプの吐出量の変動がない。これ
により、作業内容及びオペレータの操作レバーを操作す
る意思に対応し、操作手段の操作量と、負荷圧とに関連
して油圧ポンプの吐出量が制御されるので、アクチュエ
ータへの必要流量の供給が適切に行われる。また、アク
チュエータの速度は、負荷が大きいときは遅くし、負荷
が小さいときは速くすることができるので、オペレータ
の負荷検知が容易となり作業性が向上する。
【0032】また、図1に示す油圧制御装置に記載の操
作手段をパイロット油圧式、あるいは、電気式とするこ
とにより、小型から大型の油圧ショベル等の建設機械の
仕様に応じて適宜選択することができるので有用であ
る。
【0033】さらに、本発明に係る建設機械の第1の油
圧制御方法によれば、図1,図3の油圧制御装置を用い
ることにより、オペレータの操作レバーを操作する意思
に対応し、迅速な作業が要求される掘削作業、あるい
は、整地精度の要求される整地作業等の作業内容に応じ
て油圧ポンプからアクチュエータへ必要流量が適切に供
給されるので作業性が向上するものである。
【0034】そして、本発明に係る建設機械の第1の油
圧制御方法によれば、図2,図3の油圧制御装置を用い
ることにより、オペレータの操作レバーを操作する意思
に対応し、迅速な作業が要求される掘削作業、あるい
は、整地精度の要求される整地作業等の作業内容に応じ
て油圧ポンプからアクチュエータへ必要流量が適切に供
給されるとともに、アクチュエータの速度を、負荷が大
きいときは遅くし、負荷が小さいときは速くすることが
できるので、オペレータの負荷検知が容易となり作業性
が向上するものである。
【0035】本発明を1つの油圧アクチュエータの油圧
制御装置で説明したが、油圧ショベル等の建設機械のブ
ーム、アーム、およびバケットからなる作業機、及び車
体を旋回せしめる旋回装置を駆動する複数の油圧アクチ
ュエータの油圧制御装置に適用できることは言うまでも
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る建設機械の油圧制御装置を説明す
る図である。
【図2】同、図1の油圧制御装置に油圧アクチュエータ
の負荷圧検知手段を備えたものである。
【図3】同、制御手段を説明する図である。
【図4】同、記憶手段に記憶される第1関数マップであ
る。
【図5】同、記憶手段に記憶される第2関数マップであ
る。
【図6】同、記憶手段に記憶される第3関数マップであ
る。
【図7】同、記憶手段に記憶されるLSセット圧と操作
レバーストロークとの関数関係を説明する1例の図であ
る。
【図8】同、記憶手段に記憶されるLSセット圧と操作
レバーストロークとの関数関係を説明する2例の図であ
る。
【図9】同、記憶手段に記憶されるLSセット圧と負荷
圧との関数関係を説明する図である。
【図10】同、図6に関連する遅れ時間と操作レバーフ
ルストローク時のLSセット圧と
【図11】従来の油圧制御装置を示す図である。
【符号の説明】
1 可変容量型油圧ポンプ 2 制御シリンダ 3 ロードセンシング弁(LS弁) 4 流量制御弁 5a,5b 圧力補償弁 7 油圧アクチュエータ 10 レギュレータ 20 パイロット弁 20A 操作レバー 20a,20b 操作量検知手段 25 負荷圧検知手段 30 電磁式制御弁 40 制御手段 40a 信号入力手段 40b 演算手段 40c 記憶手段 40d 信号出力手段

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧ポンプと、ブーム、アーム、および
    バケット等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装置
    を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポンプから吐
    出される圧油を複数のアクチュエータへ供給する各流量
    制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操作手
    段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータの負荷圧と
    の差圧により油圧ポンプの吐出量を制御するレギュレー
    タとを備えた建設機械の油圧制御装置において、 操作手段の操作量を検出する操作量検知手段(20a,20b)
    と、 操作手段の操作始めの点(Aa) から操作ストロークエン
    ド(Ab)までの範囲で操作手段の操作量の増加に伴って除
    々に油圧ポンプ(1) の吐出量を増加させるように記憶手
    段(40c) に設定し、前記操作量検知手段(20a,20b) の操
    作量信号を受けて演算し、その演算結果に基づいてレギ
    ュレータ(10)へ指令信号を出力する制御手段(40)とを設
    けたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
  2. 【請求項2】 油圧ポンプと、ブーム、アーム、および
    バケット等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装置
    を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポンプから吐
    出される圧油を複数のアクチュエータへ供給する各流量
    制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操作手
    段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータの負荷圧と
    の差圧により油圧ポンプの吐出量を制御するレギュレー
    タとを備えた建設機械の油圧制御装置において、 操作手段の操作量を検出する操作量検知手段(20a,20b)
    と、 流量制御弁(4) とアクチュエータ(7) の間の管路で負荷
    圧を検知する負荷圧検知手段(25)と、操作手段の操作始
    めの点(Aa) から操作ストロークエンド(Ab)までの範囲
    で操作手段の操作量の増加に伴って除々に油圧ポンプ
    (1) の吐出量を増加させるとともに、負荷圧が大きくな
    るにしたがって前記油圧ポンプ(1) の吐出量より増加を
    小さくするように記憶手段(40c) に設定し、前記操作量
    検知手段(20a,20b) の操作量信号と負荷圧検知手段(25)
    の負荷圧信号を受けて演算し、その演算結果に基づいて
    レギュレータ(10)へ指令信号を出力する制御手段(40)と
    を設けたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
  3. 【請求項3】 油圧ポンプと、ブーム、アーム、および
    バケット等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装置
    を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポンプから吐
    出される圧油を複数のアクチュエータへ供給する各流量
    制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操作手
    段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータの負荷圧と
    の差圧により油圧ポンプの吐出量を制御するレギュレー
    タとを備えた建設機械の油圧制御装置において、 操作手段の操作量を検出する操作量検知手段(20a,20b)
    と、 流量制御弁(4) とアクチュエータ(7) の間の管路で負荷
    圧を検知する負荷圧検知手段(25)と、操作手段の操作始
    めの点(Ba)から操作ストロークエンドの点(Bb)までの間
    に変曲点(B0)を有し、操作手段の操作始めの点(Ba)から
    変曲点(B0)までの範囲は操作手段の操作量の増加に伴っ
    て徐々に油圧ポンプ(1) の吐出量を増加させ、かつ、負
    荷圧が大きくなるにしたがって前記油圧ポンプ(1) の吐
    出量より増加を小さくするとともに、変曲点(B0)から操
    作ストロークエンドBb) までの範囲は操作手段の操作量
    の増加に伴って油圧ポンプ(1) の吐出量を急激に増加さ
    せるように記憶手段(40c) に設定し、前記操作量検知手
    段(20a,20b) の操作量信号と負荷圧検知手段(25)の負荷
    圧信号を受けて演算し、その演算結果に基づいてレギュ
    レータ(10)へ指令信号を出力する制御手段(40)とを設け
    たことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
  4. 【請求項4】 油圧ポンプと、ブーム、アーム、および
    バケット等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装置
    を駆動する複数のアクチュエータと、油圧ポンプから吐
    出される圧油を複数のアクチュエータへ供給する各流量
    制御弁と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操作手
    段と、油圧ポンプの吐出圧とアクチュエータの負荷圧と
    の差圧により油圧ポンプの吐出量を制御するレギュレー
    タとを備えた建設機械の油圧制御装置において、 操作手段の操作量を検出する操作量検知手段(20a,20b)
    と、 流量制御弁(4) とアクチュエータ(7) の間の管路で負荷
    圧を検知する負荷圧検知手段(25)と、操作手段の操作始
    めの点(Xa)から操作ストロークエンド(X2)までの範囲で
    操作手段の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプ(1)
    の吐出量を増加させるとともに、前記操作始めの点(Xa)
    と操作ストロークエンド(X2)との間で、負荷圧が大きく
    なるにしたがって前記油圧ポンプ(1) の吐出量より増加
    を小さくし、かつ、負荷圧が大きいときは操作ストロー
    クエンドの点では所定の時間遅れて油圧ポンプ(1) の吐
    出量を増加するように記憶手段(40c) に設定し、前記操
    作量検知手段(20a,20b) の操作量信号と負荷圧検知手段
    (25)の負荷圧信号を受けて演算し、その演算結果に基づ
    いてレギュレータ(10)へ指令信号を出力する制御手段(4
    0)とを設けたことを特徴とする建設機械の油圧制御装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のうちのいずれかに記載
    の建設機械の油圧制御装置において、前記操作手段は、
    パイロット油圧源からの圧油を操作手段の操作量に応じ
    たパイロット圧で、あるいは、電気レバーの操作量に応
    じた操作信号を出力する構成としたことを特徴とする建
    設機械の油圧制御装置。
  6. 【請求項6】 油圧ポンプと、ブーム、アーム、および
    バケット等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装置
    を駆動する各アクチュエータと、油圧ポンプから吐出さ
    れる圧油を各アクチュエータへ供給する各流量制御弁
    と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操作手段とを
    備え、各アクチュエータへ必要流量を供給するようにし
    た建設機械の油圧制御方法において、 操作手段の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプの吐
    出量を増加させるようにしたことを特徴とする建設機械
    の油圧制御方法。
  7. 【請求項7】 油圧ポンプと、ブーム、アーム、および
    バケット等の作業機、及び車体を旋回せしめる旋回装置
    を駆動する各アクチュエータと、油圧ポンプから吐出さ
    れる圧油を各アクチュエータへ供給する各流量制御弁
    と、各流量制御弁の開口面積を制御する各操作手段とを
    備え、各アクチュエータへ必要流量を供給するようにし
    た建設機械の油圧制御方法において、 操作手段の操作量の増加に伴って徐々に油圧ポンプの吐
    出量を増加させるとともに、負荷圧が大きくなるにした
    がって前記油圧ポンプの吐出量より増加を小さくするよ
    うに調整してアクチュエータに必要流量を供給するよう
    にしたことを特徴とする建設機械の油圧制御方法。
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