JPH11303147A - 油圧駆動機械の制御装置 - Google Patents

油圧駆動機械の制御装置

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JPH11303147A
JPH11303147A JP10115791A JP11579198A JPH11303147A JP H11303147 A JPH11303147 A JP H11303147A JP 10115791 A JP10115791 A JP 10115791A JP 11579198 A JP11579198 A JP 11579198A JP H11303147 A JPH11303147 A JP H11303147A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】油圧アクチュエータが動き始める操作レバーの
ストローク位置については、負荷によらずに固定にし
て、ファインコントロール域でのレバー操作性を確保し
た上で、操作レバーの操作感覚から油圧アクチュエータ
にかっている負荷を感知できるようにする。さらに操作
レバーがフルレバー位置まで操作されたときには、作業
機を駆動する油圧アクチュータに所望の最大流量QMを
供給するようにして、作業機を所望の速度で作動させる
ようにする。 【解決手段】操作レバー6が所定の操作開始位置以上に
操作されたときに油圧シリンダー2の駆動が開始され、
操作レバー6が最大操作量まで操作されたときに油圧シ
リンダー2に供給される流量が所望の最大流量に達し、
かつ操作レバー6の一定操作量当たりに油圧シリンダー
2に供給される流量Qの変化量ΔQが所定の大きさとな
るように流量制御弁4を通過する流量が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧駆動機械の制
御装置に関し、特に、建設機械の作業機を駆動する操作
レバーの操作性を高める制御を行うことができる装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】建設機械では、ブーム、アームなどの作
業機を駆動するために設けられた操作レバーを操作する
際に、作業機にかかっている負荷を、操作レバーの操作
感覚から感じ取り、それに応じて適切なレバー操作を行
うことがレバー操作性を高める上で、ひいては作業効率
を高める上で重要である。しかも、こうした操作レバー
の操作感覚から受ける作業機負荷の感知は、操作レバー
が中立位置からある程度のストローク位置まで倒された
段階だけで十分であり、フルレバー位置(操作量100
%)まで操作されたときには、負荷の大きさいかんにか
からわずに、作業機を駆動する油圧アクチュータに所望
の最大流量を供給して、作業機を所望の速度で作動させ
ることが必要である。
【0003】ここに、図12〜図14は、従来技術にお
ける操作レバーのレバーストローク(操作量)Stと、
油圧アクチュエータに供給される流量Q、つまり油圧ア
クチュエータの速度との関係(レバー操作特性)を示し
ている。図12〜図14に示すレバー操作特性の傾き
は、操作レバーの一定操作量当たりに油圧アクチュエー
タに供給される流量Qの変化量ΔQを示している。
【0004】油圧ポンプをいわゆるネガティブコントロ
ール(ネガコン)で制御し、流量制御弁にセンタバイパ
ス回路(オープンセンタ)を設けた油圧ポンプ制御方式
にあっては、操作レバーの操作特性は、図12に示すよ
うに、油圧アクチュエータにかかる負荷(作業機にかか
る負荷)に応じて変化する。
【0005】すなわち、負荷が大きくなるにつれて、油
圧アクチュエータが動き始めるレバーストローク位置S
tは、大きくなる。このため、オペレータとしては、油
圧アクチュエータが動き始めるレバーストローク位置S
tが中立位置から、より遠くに移動していることを感じ
取ることによって、油圧アクチュエータにかかっている
負荷を感知することができる。
【0006】しかし、負荷に応じて油圧アクチュータが
動き始めるレバーストローク位置Stが中立位置から遠
くに移動するに伴って、いわゆるファインコントロール
域は狭くなる。ここに、ファインコントロール域では、
微操作作業が行われるので、ある一定以上のストローク
範囲を確保しなければならない。この点、図12の場合
には、負荷が大きくなると、ファインコントロール域が
狭くなってしまい、微操作作業をレバー操作性よく行う
ことができない。
【0007】このようにネガコンとオープンセンタによ
る油圧ポンプ制御方式では、操作レバーの操作感覚から
作業機にかかっている負荷を感じ取ることができるもの
の、ファインコントロール域を十分に確保することがで
きないことがあり、ファインコントロール域でのレバー
操作性が損なわれることがあった。
【0008】そこで、特開平6−146344号公報で
は、図14に示すように、油圧アクチュエータが動き出
し始めるレバーストローク位置Stを固定してファイン
コントロール域を十分に確保した上で、負荷に応じてレ
バー操作特性を、L10、L11と変化させることによっ
て、負荷の感知を行わせるようにしている。また、特公
平5−65440号公報でも、同様にしてレバー操作特
性を変化させることで、負荷の感知を行わせるようにし
ている。
【0009】一方、油圧ポンプの制御方式として、上述
したネガコンとオープンセンタによる制御方式以外に、
油圧ポンプを、ロードセンシング制御により制御し、オ
ープンセンタをもたないクローズドセンタの流量制御弁
を採用した油圧ポンプ制御方式が存在する。
【0010】こうしたクローズドセンタタイプのロード
センシング油圧ポンプ制御方式では、1つの油圧ポンプ
で、異なる負荷圧力の複数の油圧アクチュエータを同時
に制御する場合でも、エンジン回転数によらずに、また
負荷圧力によらずに、操作レバーの操作量だけで油圧ア
クチュエータの速度を調整することができるので、レバ
ー操作性がよいという利点がある。
【0011】すなわち、かかるロードセンシング油圧ポ
ンプ制御方式では、図13に示すように、油圧アクチュ
エータが動き始めるレバーストローク位置Stは負荷に
よらずに固定であるために、ファインコントロール域で
のレバー操作性は良好なものになるものの、負荷によら
ずにレバー操作特性は変化しないために、操作レバーの
操作感覚からは油圧アクチュエータにかかっている負荷
を感知することができなかった。
【0012】ところで、上述したクローズドセンタタイ
プのロードセンシング油圧ポンプ制御方式では、油圧ポ
ンプの吐出圧と複数の油圧アクチュエータの最大負荷圧
との差圧が所望の設定差圧となるように制御すること
で、図13に示すように、レバー操作特性を一定のもの
に固定している。
【0013】したがって、上記差圧設定値を変更すれ
ば、図14に示すように、レバー操作特性を、L10、L
11と変化させることができる。よって、負荷に応じて、
差圧設定値を変更し、レバー操作特性をL10、L11と変
化させれば、負荷の感知を行うことが可能となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図14に示す
ように、負荷に応じてレバー操作特性をL10、L11と変
化させた場合には、確かに、レバー操作特性がL10から
L11に変化したことによって「操作レバーの一定操作量
当たりの流量Qの変化ΔQが小さくなった」ということ
を感じ取ることができ、これにより油圧アクチュエータ
にかかっている負荷が大きくなったことを感知すること
ができるものの、レバー操作特性の傾き全体が小さくな
ってしまうため、フルレバー位置で所望の最大流量QM
を確保することができなくなる。
【0015】すなわち、負荷が小さいときにはレバー操
作特性はL10であり、このときには操作レバーがフルレ
バー位置SF(操作量100%)まで操作されていれば
油圧アクチュエータに供給される流量はQMであり、所
望の速度で作業機を駆動させることができる。しかし、
負荷が大きくなりレバー操作特性がL11に変化してしま
うと、操作レバーがフルレバー位置SFまで操作されて
いたとしても、油圧アクチュエータに供給される流量は
QM´にまで低下してしまう。このように、従来技術に
あっては、フルレバー位置SFで所望の最大流量QMにま
で達しないので、作業機を所望の速度よりも低い速度で
作動させざるを得ないことになていた。
【0016】これはフルレバー域でのレバー操作性の低
下のみならず、作業効率の低下を招来することになる。
【0017】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、油圧アクチュエータが動き始める操作レバ
ーのストローク位置については、負荷によらずに固定に
して、ファインコントロール域でのレバー操作性を確保
した上で、操作レバーの操作感覚から油圧アクチュエー
タにかっている負荷を感知できるようにすることはもち
ろんのこと、さらに操作レバーがフルレバー位置(操作
量100%)まで操作されたときには、負荷の大きさい
かんにかからわずに、作業機を駆動する油圧アクチュー
タに所望の最大流量QMを供給するようにして、作業機
を所望の速度で作動させるようにすることを解決課題と
するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段および効果】そこで、本発
明では、上記解決課題を達成するために、油圧ポンプの
吐出圧油が供給されることにより駆動される油圧アクチ
ュエータと、操作手段の操作量に応じた流量の圧油を、
対応する油圧アクチュエータに供給する流量制御弁と、
前記操作手段が所定の操作開始位置以上に操作されたと
きに前記油圧アクチュエータの駆動が開始され、前記操
作手段が最大操作量まで操作されたときに前記油圧アク
チュエータに供給される流量が所望の最大流量に達し、
かつ前記操作手段の一定操作量当たりに前記油圧アクチ
ュエータに供給される流量の変化量が所定の大きさとな
るように、前記流量制御弁を通過する流量を制御するよ
うにした油圧駆動機械の制御装置において、前記操作手
段の操作量を検出する操作量検出手段と、前記油圧アク
チュエータにかかる負荷を検出する負荷検出手段と、前
記操作量検出手段の検出結果に基づき、前記操作手段が
前記所定の操作開始位置から所定の操作量に至るまで操
作されたときには、前記負荷検出手段で検出される負荷
が大きくなるほど、前記流量変化量が小さくなるよう
に、前記流量制御弁を通過する流量を制御するととも
に、前記操作手段が前記最大操作量まで操作されたとき
には、前記油圧アクチュエータに供給される流量が前記
所望の最大流量となるように、前記流量制御弁を通過す
る流量を制御する制御手段とを具えるようにしている。
【0019】かかる第1発明の構成を、図1、図4、図
8に示す実施形態に即して説明すると、基本的には、本
発明では、図8に示すように、操作手段6(図1)が所
定の操作開始位置Ss以上に操作されたときに油圧アク
チュエータ2(図1)の駆動が開始され、操作手段6が
最大操作量SFまで操作されたときに油圧アクチュエー
タ2に供給される流量が所望の最大流量QMに達し、か
つ操作手段6の一定操作量当たりに油圧アクチュエータ
2に供給される流量Qの変化量ΔQが所定の大きさとな
るように(レバー操作特性L2)、流量制御弁4を通過
する流量が制御される。ただし、上記流量変化量ΔQ
は、負荷PL1の大きさに応じて変化する。
【0020】すなわち、操作手段6の操作量Stが検出
されるとともに、油圧アクチュエータ2にかかる負荷P
L1が検出され、図4に示す対応関係から流量変化量ΔQ
に対応する差圧設定値ΔPLSが求められる。この差圧設
定値ΔPLSは、負荷PL1が大きくなるほど小さくなる。
そして、この差圧設定値ΔPLS1に応じて図8に示すレ
バー操作特性がL2、L3、L4と変化する。差圧設定値
ΔPLS1が小さくなるほど、レバー操作特性は、L2から
L3へ、L3からL4へと変化する。つまり、負荷PL1が
大きくなるほど、レバー操作特性は、L2からL3へ、L
3からL4へと変化し、レバー一定操作量当たりの流量変
化量ΔQは小さくなる。
【0021】よって、オペレータとしては、レバー一定
操作量当たりの流量変化量ΔQが小さくなった(操作レ
バーの操作の割には作業機の速度が上昇しない)ことを
操作レバーの操作から感じ取ることによって、油圧アク
チュエータにかかる負荷PL1が大きくなったことを感知
することができる。
【0022】しかも、このように負荷PL1が変化した場
合でも、油圧アクチュエータ2が動き始めるレバースト
ローク位置Ssは固定されたままであり、フルレバー位
置SFでの最大流量QMは確保されている。
【0023】以上のように第1発明によれば、油圧アク
チュエータ2が動き始める操作レバー6のストローク位
置Ssについては、負荷PL1によらずに固定であるた
め、ファインコントロール域でのレバー操作性が確保さ
れる。さらに、負荷PL1が大きくなるにつれて、所定の
操作ストローク位置まで操作されたときの流量変化量Δ
Qが小さくなるので、操作レバー6の操作感覚から油圧
アクチュエータ2にかっている負荷を感知することがで
きる。しかも、操作レバー6がフルレバー位置SFまで
操作されたときには、負荷PL1の大きさいかんにかから
わずに、作業機を駆動する油圧アクチュータ2に所望の
最大流量QMが供給されるので、作業機を所望の速度で
作動させることができる。
【0024】また、第2発明では、上記第1発明におい
て、前記油圧駆動機械は、前記油圧ポンプの吐出圧と前
記油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が所望の設定差
圧となるように制御する差圧制御手段を具えており、前
記制御手段は、前記差圧制御手段の設定差圧を、前記負
荷検出手段で検出された負荷が大きくなるほど、小さく
するように変更する制御を行うものであるとしている。
【0025】また、第3発明では、油圧ポンプの吐出圧
油が供給されることにより駆動される油圧アクチュエー
タと、操作手段の操作量に応じた流量の圧油を、対応す
る油圧アクチュエータに供給する流量制御弁と、前記操
作手段が所定の操作開始位置以上に操作されたときに前
記油圧アクチュエータの駆動が開始され、前記操作手段
が最大操作量まで操作されたときに前記油圧アクチュエ
ータに供給される流量が所望の最大流量に達し、かつ前
記操作手段の一定操作量当たりに前記油圧アクチュエー
タに供給される流量の変化量が所定の大きさとなるよう
に、前記流量制御弁を通過する流量を制御するようにし
た油圧駆動機械の制御装置において、前記操作手段の操
作量を検出する操作量検出手段と、前記油圧アクチュエ
ータにかかる負荷を検出する負荷検出手段と、前記操作
手段が前記所定の操作開始位置から所定の操作量に至る
まで操作されたときに、前記負荷検出手段で検出される
負荷が大きくなるほど、前記流量変化量が小さくなるよ
うに、かつ前記操作手段が前記最大操作量まで操作され
たときに前記油圧アクチュエータに供給される流量が前
記所望の最大流量となるように、前記操作手段の操作
量、前記負荷検出手段で検出される負荷に対応する前記
流量変化量の対応関係を設定する設定手段と、前記操作
量検出手段で検出された現在の操作量と、前記負荷検出
手段で検出された現在の負荷とに対応する前記流量変化
量を、前記設定手段で設定された対応関係から求め、こ
の求められた流量変化量が得られるように、前記流量制
御弁を通過する流量を制御する制御手段とを具えるよう
にしている。
【0026】また、第4発明では、上記第3発明におい
て、前記油圧駆動機械は、前記油圧ポンプの吐出圧と前
記油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が所望の設定差
圧となるように制御する差圧制御手段を具えており、前
記設定手段には、前記操作手段の操作量、前記負荷検出
手段で検出される負荷に対応する前記設定差圧の対応関
係が設定されており、前記制御手段は、前記操作量検出
手段で検出された現在の操作量と、前記負荷検出手段で
検出された現在の負荷とに対応する前記設定差圧を、前
記設定手段で設定された対応関係から求め、前記差圧制
御手段の設定差圧を、この求められた設定差圧に変更す
る制御を行うものであるとしている。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0028】図1は、本実施形態で想定している油圧駆
動機械の制御装置を示す油圧回路図である。
【0029】すなわち、図1に示すように、この制御装
置は、大きくは、図示せぬエンジンによって駆動される
可変容量型の油圧ポンプ1と、同エンジンによって駆動
されパイロット用の圧油を吐出するパイロットポンプ
(図示せず)と、油圧ポンプ1の吐出圧油が流入される
ことによって駆動される油圧シリンダ2、3と、スプー
ルストローク位置に応じて開口面積Aが変化され、それ
により油圧ポンプ1から吐出される圧油の流量を変化さ
せて、これを対応する油圧シリンダ2、3にそれぞれ供
給する流量制御弁4、5と、上記流量制御弁4、5のス
プールストローク位置を操作する油圧式レバーとしての
操作レバー6、7と、操作レバー6の操作レバーストロ
ークStをパイロット圧p1として検出する圧力センサ8
と、操作レバー7の操作量Stをパイロット圧p2として
検出する圧力センサ9と、油圧ポンプ1の吐出圧力Pp
と上記油圧アクチュエータ2、3の負荷圧力PL1、PL2
の中の最大負荷圧力PLとの差圧ΔPLSが、差圧設定値
ΔPLSになるように油圧ポンプ1の斜板1aの傾転角、
つまりポンプ押し退け容積q(cc/rev)を制御す
るロードセンシグ制御手段としての斜板駆動機構部10
と、油圧シリンダ2の負荷圧力PL1を、流量制御弁4に
設けられた負荷圧抽出ポートから流出されるパイロット
圧として検出する圧力センサ15と、同様に、油圧シリ
ンダ3の負荷圧力PL2を、流量制御弁5に設けられた負
荷圧抽出ポートから流出されるパイロット圧として検出
する圧力センサ16と、圧力センサ8、9で検出される
操作レバー6、7の各操作量Stを示すパイロット圧信
号p1、p2を入力するとともに、圧力センサ15、16
で検出される油圧シリンダ2、3の各負荷圧力PL1、P
L2を示す信号を入力して、後述するように差圧設定値Δ
PLSを変更するための電流指令ILSを生成して、これを
斜板駆動機構部10に出力して差圧設定値ΔPLSを変更
するコントローラ20とから構成されている。
【0030】さらに具体的に説明する。
【0031】操作レバー6が操作されると、この操作レ
バー6に付設された減圧弁によって、パイロットポンプ
から吐出されているパイロット圧油が、操作量Stに応
じた圧力にまで減圧される。そして、この操作レバー6
の操作量Stを示すパイロット圧油が、流量制御弁4の
各入力ポートのうち、レバー操作方向に対応する入力ポ
ートに加えられ、これにより、流量制御弁4のスプール
ストロークが変化される。
【0032】圧力センサ8は、操作レバー6が、油圧シ
リンダ2のロッドを伸張させる側に操作された場合の操
作量Stを、パイロット圧p1として検出する圧力センサ
である。なお、図面では、操作レバー6が、油圧シリン
ダ2のロッドを縮退させる側に操作された場合の操作量
Stを、パイロット圧p1として検出する圧力センサにつ
いては省略している。油圧シリンダ2のロッドは、たと
えば建設機械の作業機を構成するブームに接続されてい
る。
【0033】同様にして、操作レバー7が操作される
と、この操作レバー7に付設された減圧弁によって、パ
イロットポンプから吐出されているパイロット圧油が、
操作量Stに応じた圧力まで減圧される。そして、この
操作レバー7の操作量Stを示すパイロット圧油が、流
量制御弁5の各入力ポートのうち、レバー操作方向に対
応する入力ポートに加えられ、これにより、流量制御弁
5のスプールストロークが変化される。
【0034】圧力センサ9は、操作レバー7が、油圧シ
リンダ3のロッドを伸張させる側に操作された場合の操
作量Stを、パイロット圧p2として検出する圧力センサ
である。なお、図面では、操作レバー7が、油圧シリン
ダ3のロッドを縮退させる側に操作された場合の操作量
Stを、パイロット圧p2として検出する圧力センサにつ
いては省略している。油圧シリンダ3のロッドは、たと
えば建設機械の作業機を構成するバケットに接続されて
いる。
【0035】流量制御弁4、5の各負荷圧抽出ポートを
通過した圧油は、シャトル弁14に連通されており、シ
ャトル弁14からは、油圧シリンダ2の負荷圧PL1、油
圧シリンダ3の負荷圧PL2のうちで高い方の圧、すなわ
ち最大負荷圧PLを示す圧油が、流出される。
【0036】ロードセンシング制御を行う斜板駆動機構
部10は、さらに油圧ポンプ1の斜板1aを駆動するサ
ーボピストン11と、このサーボピストン11に圧油を
作用させるLS弁(ロードセンシング弁)12とから構
成されている。
【0037】油圧ポンプ1の吐出圧Ppを示すパイロッ
ト圧信号は、パイロット管路を介してLS弁12の図面
左側の入力ポート12aに入力される。一方、油圧シリ
ンダ2、3の最大負荷圧PLを示すパイロット圧信号
は、シャトル弁14からパイロット管路を介してLS弁
12の右側の入力ポート12bに入力される。また、L
S弁12の右側にはバネ12cによるバネ力が付与され
ている。さらにLS弁12の左側にはコントローラ20
から出力される指令電流ILSに応じたパイロット圧PLS
が付与されている。ここで、コントローラ20から出力
された差圧設定値変更のための指令電流ILSは、電磁比
例制御弁13でパイロット圧PLSに変換されて、LS弁
の左側の入力ポート12eに加えられる。
【0038】斜板駆動機構部10は、これら入力された
圧力Pp、PLの差圧ΔP(Pp−PL)が、バネ力とパイ
ロット圧PLSとの差による差圧設定値ΔPLSに保持され
るように可変容量型油圧ポンプ1の斜板1aを変化させ
る。
【0039】すなわち、差圧Pp−PLが、設定値ΔPLS
よりも小さい場合、つまり最大負荷圧PLが大きくなる
と、LS弁12が左側に押され、これによりサーボピス
トン11が左に駆動され油圧ポンプ1の斜板1aが最大
傾転角MAX側に移動される。これにより、油圧ポンプ
1の押し退け容積qが増やされ、油圧ポンプ1から吐出
される流量が増大される。一方、油圧ポンプ1の吐出量
の増加により、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが増加する
と、LS弁12を右に押す力が増大され、サーボピスト
ン11が右に駆動され油圧ポンプ1の斜板1aが最小傾
転角MIN側に移動される。結局、最大負荷圧PLに、
バネ力とパイロット圧PLSとの差による差圧設定値ΔP
LSを加えた力が、油圧ポンプ1の吐出圧Ppと釣り合う
ように、油圧ポンプ1の斜板1aが制御される。
【0040】図1(b)は、指令電流ILSに応じた力
を、LS弁12に付与する他の構成例を示している。
【0041】図1(b)では、コントローラ20から出
力される指令電流ILSが、LS弁12の右側のバネ12
cに対して押し付け力を発生する電磁ソレノイド12d
に加えられる。よって、コントローラ20から指令電流
ILSが出力されると、この指令電流ILSの大きさに比例
した推力が電磁ソレノイド12dで発生し、これにより
バネ12cのバネ力が変化して、差圧設定値ΔPLS が
変化される。なお、指令電流ILSがオフされているとき
のバネ12の初期バネ力は予め弱くしておくことが望ま
しい。
【0042】つぎに、上記差圧設定値ΔPLSと、図14
に示すレバー操作特性との関係について説明する今、Q
を流量制御弁4、5の絞りを通過する流量、cを流量定
数、Aを流量制御弁4、5の絞りの開口面積、ΔPを流
量制御弁4、5の前後差圧とすると、 Q=c・A・√( ΔP ) …(1) なる関係が成立する。
【0043】ここで、流量制御弁4、5の前後差圧ΔP
は、上述したように差圧設定値ΔPLSによって定まるの
で、差圧設定値ΔPLSが一定値ならば、前後差圧ΔPは
一定であり、油圧シリンダ2、3に供給される流量Q
は、流量制御弁4、5の開口面積A、つまり操作レバー
6、7のレバーストロークStに比例することになる。
このときのレバー操作特性をL10とする。そこで、差圧
設定値ΔPLSを小さくすると、前後差圧ΔPが小さくな
るので、それに応じて油圧シリンダ2、3に供給される
流量Qは小さくなる。このときのレバー操作特性をL11
とする。つまり、差圧設定値ΔPLSを小さくすることに
よって、同じレバー操作量St(同じ開口面積A)であ
っても流量Qの小さいレバー操作特性L11(単位操作量
当たりの流量変化量ΔQの小さいレバー操作特性L11)
に変更することができる。
【0044】以下、コントローラ20で行われる処理に
ついて、図3に示す機能ブロック図を併せ参照して説明
する。なお、以下、操作レバー6が操作され、油圧シリ
ンダ2が作動される場合を代表させて説明する。操作レ
バー7が操作され、油圧シリンダ3が作動される場合に
も同様の制御がなされるものとする。
【0045】図3に示すように、コントローラ20の信
号入力部21には、操作レバー6の操作量Stを示すパ
イロット圧信号p1、負荷圧センサ15の検出負荷圧PL
1を示す信号、モード設定器25で選択されたモードM
0、M1、M2、M3のいずれを示すモード選択信号Mが入
力されて、A/D変換等の処理が実行された上で、演算
部22に入力される。ここで、モード設定器25は、後
述するように操作レバー6のレバー操作特性を、各モー
ドM0、M1、M2、M3として選択する切換スイッチであ
り、モードM0が選択されると、図11に示す操作レバ
ー特性として基準パターンM0が得られ、モードM1が選
択されると、図11に示す操作レバー特性のパターンM
1が得られ、モードM2が選択されると、図11に示す操
作レバー特性のパターンM2が得られ、モードM3が選択
されると、図11に示す操作レバー特性のパターンM3
が得られる。ここで、モードM0は、操作レバー6の操
作感覚から油圧シリンダ2にかかっている負荷を感知す
ることが不要な場合に選択されるモードである。
【0046】演算部22では、記憶部23に記憶された
記憶テーブルの内容から、現在の操作レバー6のレバー
ストロークSt、油圧シリンダ2の負荷圧PL1に対応す
る差圧設定値ΔPLSが読み出す処理が実行され、この差
圧設定値ΔPLSを得るための指令電流ILSが演算され、
これが信号出力部24に加えられる。信号出力部24で
は、演算部22で求められた指令電流ILSをD/A変換
する等の処理が実行され、この指令電流ILSを電気信号
線を介して電磁比例制御弁13に出力する。これにより
前述したように斜板駆動機構部10のLS弁12の差圧
設定値ΔPLSが変更される。
【0047】記憶部23には、操作レバー特性M1に対
応して図5(a)、(b)に示す内容の記憶テーブルが
格納されており、操作レバー特性M2に対応して図6
(a)、(b)に示す内容の記憶テーブルが格納されて
おり、操作レバー特性M3に対応して図7(a)、
(b)に示す内容の記憶テーブルが格納されている。
【0048】いま、モード設定器25でモードM1が選
択されている場合を例にとり説明する。
【0049】このとき、演算部22では、図5(a)、
(b)に示す内容の記憶テーブルが選択される。
【0050】図5(a)は、操作レバーストロークSt
に比例して差圧設定値ΔPLSが大きくなる対応関係を示
している。操作レバー6がフルレバー位置SFまで操作
されたときの差圧設定値ΔPLSは差圧基準設定値ΔPLS
0となる。操作レバー6がフルレバー位置SFにあり、差
圧設定値ΔPLSが差圧基準設定値ΔPLS0になっていれ
ば、図8に示すように、油圧シリンダ2に供給される流
量Qとして所望の最大流量QMが得られる。
【0051】図5(b)は、油圧シリンダ2の負荷圧P
L1に比例して差圧設定値ΔPLSが小さくなる対応関係を
示している。
【0052】演算部22では、まず、現在の操作レバー
6の検出レバーストロークStに対応する差圧設定値Δ
PLSを、図5(a)に示す対応関係から求める処理が行
われる。つぎに、現在の油圧シリンダ2の検出負荷圧P
L1に対応する差圧設定値ΔPLSを、図5(b)に示す対
応関係から求める処理が行われるそして、これら求めら
れた両差圧設定値ΔPLSのうちで、大きい方の差圧設定
値ΔPLSが最終的に求められる。
【0053】図5(c)は、図5(a)と図5(b)の
各対応関係を一つにまとめたものであり、L2は、負荷
圧PL1が小さいときの、操作レバーストロークStと、
差圧設定値ΔPLSとの対応関係を示しており、L3は、
負荷圧PL1が中程度の大きさのときの、操作レバースト
ロークStと、差圧設定値ΔPLSとの対応関係を示して
おり、L4は、負荷圧PL1が大きいときの、操作レバー
ストロークStと、差圧設定値ΔPLSとの対応関係を示
している。
【0054】そして、コントローラ20から指令電流I
LSが出力されることにより、演算部22で求められた差
圧設定値ΔPLSになるように斜板駆動機構部10のLS
弁12の差圧設定値が変更させられ、これに伴って流量
制御弁4の前後差圧ΔPが変更させられ、油圧シリンダ
2に供給される流量Q、レバー一定操作量当たりの流量
変化量ΔQが変化される。
【0055】図8は、図5(a)、(b)に従って得ら
れるレバー操作特性を示している。
【0056】L2は、負荷圧PL1が小さいときのレバー
操作特性を示しており、L3は、負荷圧PL1が中程度の
大きさのときのレバー操作特性を示しており、L4は、
負荷圧PL1が大きいときのレバー操作特性を示してい
る。
【0057】このように油圧シリンダ2の負荷PL1が大
きくなるほど、レバー操作特性は、L2からL3へ、L3
からL4へと変化し、レバー一定操作量当たりの流量変
化量ΔQは小さくなる。よって、オペレータとしては、
「レバー一定操作量当たりの流量変化量ΔQが小さくな
った」、「操作レバーを操作した割には作業機の速度が
上昇しない」ことを操作レバー6の操作から感じ取るこ
とによって、油圧シリンダ2にかかる負荷PL1が大きく
なったことを感知することができる。
【0058】しかも、このように負荷PL1が変化した場
合でも、油圧シリンダ2が動き始めるレバーストローク
位置Ssは固定されたままであり、フルレバー位置SFで
の最大流量QMについても確保されている。
【0059】さて、上述した説明では、図5(a)、
(b)に示す各対応関係に基づき差圧設定値ΔPLSを求
めるようにしているが、これら対応関係の代わりに、図
4に示す対応関係を用いて差圧設定値ΔPLSを求めるよ
うにしてもよい。
【0060】図4では、負荷圧PL1の各値毎に、操作レ
バーストロークStと差圧設定値ΔPLSの対応関係L1
(PL1)が設定されている。そこで、現在の検出負荷圧
PL1に対応する対応関係L1(PL1)が選択される。つ
いで、この選択された対応関係L1(PL1)を用いて、
現在の検出操作レバーストロークStに対応する差圧設
定値ΔPLSが求められる。
【0061】このように図4に示す対応関係に従って差
圧設定値ΔPLSを求めた場合でも、同様にして図8に示
すレバー操作特性L2、L3、L4が得られる。
【0062】つぎに、モード設定器25でモードM2が
選択されている場合を例にとり説明する。
【0063】このとき、演算部22では、図6(a)、
(b)に示す内容の記憶テーブルが選択される。
【0064】図6(a)は、ハーフレバー位置SHに至
るまで操作レバーストロークStに比例して差圧設定値
ΔPLSが大きくなり、ハーフレバー位置SHからフルレ
バー位置SFまでは一定の差圧基準設定値ΔPLS0をとる
対応関係を示している。
【0065】図6(b)は、油圧シリンダ2の負荷圧P
L1に比例して差圧設定値ΔPLSが小さくなる対応関係を
示している。
【0066】演算部22では、まず、現在の操作レバー
6の検出レバーストロークStに対応する差圧設定値Δ
PLSを、図6(a)に示す対応関係から求める処理が行
われる。つぎに、現在の油圧シリンダ2の検出負荷圧P
L1に対応する差圧設定値ΔPLSを、図6(b)に示す対
応関係から求める処理が行われるそして、これら求めら
れた両差圧設定値ΔPLSのうちで、大きい方の差圧設定
値ΔPLSが最終的に求められる。
【0067】図6(c)は、図6(a)と図6(b)の
各対応関係を一つにまとめたものであり、L5は、負荷
圧PL1が小さいときの、操作レバーストロークStと、
差圧設定値ΔPLSとの対応関係を示しており、L6は、
負荷圧PL1が中程度の大きさのときの、操作レバースト
ロークStと、差圧設定値ΔPLSとの対応関係を示して
おり、L7は、負荷圧PL1が大きいときの、操作レバー
ストロークStと、差圧設定値ΔPLSとの対応関係を示
している。
【0068】そして、コントローラ20から指令電流I
LSが出力されることにより、演算部22で求められた差
圧設定値ΔPLSになるように斜板駆動機構部10のLS
弁12の差圧設定値が変更させられ、これに伴って流量
制御弁4の前後差圧ΔPが変更させられ、油圧シリンダ
2に供給される流量Q、レバー一定操作量当たりの流量
変化量ΔQが変化される。
【0069】図9は、図6(a)、(b)に従って得ら
れるレバー操作特性を示している。
【0070】L5は、負荷圧PL1が小さいときのレバー
操作特性を示しており、L6は、負荷圧PL1が中程度の
大きさのときのレバー操作特性を示しており、L7は、
負荷圧PL1が大きいときのレバー操作特性を示してい
る。
【0071】このように油圧シリンダ2の負荷PL1が大
きくなるほど、レバー操作特性は、L5からL6へ、L6
からL7へと変化し、ハーフレバー位置SHまでの操作範
囲において、レバー一定操作量当たりの流量変化量ΔQ
は小さくなる。よって、オペレータとしては、「レバー
一定操作量当たりの流量変化量ΔQが小さくなった」、
「操作レバーを操作した割には作業機の速度が上昇しな
い」ことを操作レバー6の操作から感じ取ることによっ
て、油圧シリンダ2にかかる負荷PL1が大きくなったこ
とを感知することができる。
【0072】しかも、このように負荷PL1が変化した場
合でも、油圧シリンダ2が動き始めるレバーストローク
位置Ssは固定されたままである。そして、ハーフレバ
ー位置SHからフルレバー位置SFまでは従来のレバー操
作特性M0と同じ操作特性でレバーを操作でき、フルレ
バー位置SFでの最大流量QMについても確保されてい
る。
【0073】つぎに、モード設定器25でモードM3が
選択されている場合を例にとり説明する。
【0074】このとき、演算部22では、図7(a)、
(b)に示す内容の記憶テーブルが選択される。
【0075】図7(a)は、油圧シリンダ2の負荷圧P
L1に比例して差圧設定値ΔPLSが小さくなる対応関係を
示している。
【0076】図7(b)は、操作レバー6がフルレバー
位置SFまで操作されたときの差圧設定値ΔPLSと、こ
のときの差圧設定値ΔPLSを、差圧基準設定値ΔPLS0
まで上昇させるための遅れ時間τとの関係を示してい
る。
【0077】演算部22では、現在の油圧シリンダ2の
検出負荷圧PL1に対応する差圧設定値ΔPLSを、図7
(a)に示す対応関係から求める処理が行われる。そし
て、操作レバー6の検出ストロークStに基づき、フル
レバー位置SFまで操作されたかどうかが判断されてお
り、フルレバー位置SFまで操作されたことが判断され
た時点で、図7(b)に示す対応関係から、フルレバー
位置操作時点の差圧設定値ΔPLSに対応する遅れ時間τ
が求められる。
【0078】コントローラ20から指令電流ILSが出力
されることにより、演算部22で求められた差圧設定値
ΔPLSになるように斜板駆動機構部10のLS弁12の
差圧設定値が変更させられ、これに伴って流量制御弁4
の前後差圧ΔPが変更させられ、油圧シリンダ2に供給
される流量Q、レバー一定操作量当たりの流量変化量Δ
Qが変化される。操作レバー6がフルレバー位置SFま
で操作された時点では、差圧設定値ΔPLSは一定の割合
で遅れ時間τの期間だけ上昇され、差圧基準設定値ΔP
LS0に変更される。
【0079】図10は、図7(a)、(b)に従って得
られるレバー操作特性を示している。
【0080】L8は、負荷圧PL1が小さいときのレバー
操作特性を示しており、L9は、負荷圧PL1が大きいと
きのレバー操作特性を示している。
【0081】このように油圧シリンダ2の負荷PL1が大
きくなるほど、レバー操作特性は、L8からL9へと変化
し、フルレバー位置SHまでの操作範囲において、レバ
ー一定操作量当たりの流量変化量ΔQは小さくなる。よ
って、オペレータとしては、「レバー一定操作量当たり
の流量変化量ΔQが小さくなった」、「操作レバーを操
作した割には作業機の速度が上昇しない」ことを操作レ
バー6の操作から感じ取ることによって、油圧シリンダ
2にかかる負荷PL1が大きくなったことを感知すること
ができる。
【0082】しかも、このように負荷PL1が変化した場
合でも、油圧シリンダ2が動き始めるレバーストローク
位置Ssは固定されたままである。
【0083】そして、操作レバー6がフルレバー位置S
Fまで操作された時点では、上記遅れ時間τだけ、差圧
設定値ΔPLSが一定の割合で上昇され、差圧基準設定値
ΔPLS0に変更される。この結果、フルレバー位置SFで
の最大流量QMについても確保される。
【0084】図11は、負荷PL1の大きさによらずに操
作レバーストロークStと流量Qとの関係が一定である
従来のレバー操作特性M0と、図8に示すレバー操作特
性M1と、図9に示すレバー操作特性M2と、図10に示
すレバー操作特性M3との関係を示している。
【0085】同図11に示すように、従来のレバー操作
特性M0に比較して、各レバー操作特性M1、M2、M3と
もに、少なくともハーフレバー位置SHまでは負荷PL1
の大きさに応じて、レバー一定操作量当たりの流量変化
量ΔQが小さくなっているのがわかる。たとえば、レバ
ー操作特性M1を従来のレバー操作特性M0と比較する
と、同じレバーストロークS1であっても得られる流量
はQ1からQ1´に低下しており(油圧シリンダ2の速度
が低下しており)、これにより油圧シリンダ2の負荷を
感知することができる。
【0086】以上のように、本実施形態によれば、油圧
シリンダ2が動き始める操作レバー6のストローク位置
Ssについては、負荷PL1によらずに固定であるため、
ファインコントロール域でのレバー操作性が確保され
る。さらに、負荷PL1が大きくなるにつれて、所定の操
作ストローク位置まで操作されたときの流量変化量ΔQ
が小さくなるので、操作レバー6の操作感覚から油圧シ
リンダ2にかっている負荷を感知することができる。し
かも、操作レバー6がフルレバー位置SFまで操作され
たときには、負荷PL1の大きさいかんにかからわずに、
ブームを駆動する油圧シリンダ2に所望の最大流量QM
が供給されるので、ブームを所望の速度で作動させるこ
とができる。
【0087】なお、上述した実施形態では、各レバー操
作特性M0〜M3を選択する場合を想定しているが、もち
ろんレバー操作特性を固定してもよい。常に、レバー操
作特性M1が得られるようにしてもよく、また、常に、
レバー操作特性M2が得られるようにしてもよく、ま
た、常に、レバー操作特性M3が得られるようにしても
よい。
【0088】また、上述した実施形態では、図1に示す
ように、斜板駆動機構部10の差圧設定値ΔPLSを変更
することによって、負荷を感知することができるレバー
操作特性を得るようにしているが、差圧設定値ΔPLSを
変更する代わりに、流量制御弁4に対する駆動指令を変
更しても、同様のレバー操作特性を得ることができる。
【0089】図2は、この場合の油圧回路図である。
【0090】図1と異なる箇所について説明すると、操
作レバー6、7は電気レバーであり、操作ストローク位
置Stを示す電気信号V1、V2がコントローラ20に入
力される。コントローラ20からは、各流量制御弁4、
5に対して指令電流I1、I2が出力される。指令電流I
1、I2は、電磁比例制御弁17、18によってそれぞれ
パイロット圧p1、p2に変換されて、このパイロット圧
p1、p2のパイロット圧油が、流量制御弁4、5の入力
ポートにそれぞれ加えられ、これにより流量制御弁4、
5のスプールストローク位置が変化される。これにより
流量制御弁4、5を通過する流量Qが変更され、負荷を
感知することができるレバー操作特性が得られる。斜板
駆動機構部10のLS弁12には差圧設定値ΔPLSを変
更するための指令電流ILSは加えられていない。
【0091】以下、操作レバー6が操作され、油圧シリ
ンダ2が作動される場合を代表させて、コントローラ2
0で行われる処理について説明する。
【0092】コントローラ20の演算部22では、検出
レバーストロークSt(電気信号V1)と、検出負荷圧P
L1とに基づき、前述した実施形態と同様に、差圧設定値
ΔPLSが求められる。
【0093】ここで、差圧設定値ΔPLSを、差圧基準設
定値ΔPLS0よりも小さな値にすることは、前述した
(1)式、 Q=c・A・√( ΔP ) …(1) において、差圧 ΔPに、1よりも小さい補正係数Kを
乗算することに相当する。つまり、 Q=c・A・K・√(△P) …(2) なる式で、補正係数Kを1よりも小さな値に設定すれ
ば、同じレバーストロークSt(A)であっても流量Q
を小さくすることができ、実質的に、差圧設定値ΔPLS
を、差圧基準設定値ΔPLS0よりも小さな値に変更する
ことができたことになる。
【0094】そこで、検出レバーストロークSt(電気
信号V1)と、検出負荷圧PL1とに基づき、演算部22
で求められた差圧設定値ΔPLSを、上記補正係数Kに変
換する処理が、実行され、A・Kなる指令電流I1がコ
ントローラ20から流量制御弁4に出力される。なお、
求められた差圧設定値ΔPLSが差圧基準設定値ΔPLS0
と同じ値であれば、補正係数Kは1であり、A・1なる
指令電流I1がコントローラ20から流量制御弁4に出
力されることになる。
【0095】このように、流量制御弁4に対する駆動指
令の内容を補正するようにしても、前述した実施形態と
同様にして、図11に示すような、負荷を感知すること
のできるレバー操作特性M1、M2、M3を取得すること
ができる。
【0096】なお、本実施形態では、油圧シリンダ2の
負荷圧PL1を圧力センサで検出するようにしているが、
この代わりに歪みゲージ等で油圧シリンダ2にかかる負
荷を直接検出するようにしてもよい。また、本実施形態
では、複数の油圧シリンダ毎に検出した負荷に応じてレ
バー操作特性を変更しているが、最大負荷圧PLに応じ
てレバー操作特性を変更してもよい。また、油圧シリン
ダの負荷圧の代わりに、油圧ポンプ1の吐出圧Ppを使
用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)、(b)は本発明に係る油圧駆動機
械の制御装置の実施の形態を示す油圧回路図である。
【図2】図2は図1とは異なる実施形態を示す油圧回路
図である。
【図3】図3はコントローラの機能ブロック図である。
【図4】図4は操作レバーストロークと負荷と差圧設定
値との対応関係を示す図である。
【図5】図5(a)、(b)、(c)は、操作レバース
トロークと負荷と差圧設定値との対応関係を示す図であ
る。
【図6】図6(a)、(b)、(c)は、操作レバース
トロークと負荷と差圧設定値との対応関係を示す図であ
る。
【図7】図7(a)は、負荷と差圧設定値との対応関係
を示す図であり、図7(b)は操作レバーがフルレバー
位置まで操作された差圧設定値と遅れ時間との対応関係
を示す図である。
【図8】図8は図5に示す対応関係から得られるレバー
操作特性を示す図である。
【図9】図9は図6に示す対応関係から得られるレバー
操作特性を示す図である。
【図10】図10は図7に示す対応関係から得られるレ
バー操作特性を示す図である。
【図11】図11は、図8、図9、図10に示す各レバ
ー操作特性を、従来のレバー操作特性と比較して示す図
である。
【図12】図12は従来のネガコンとオープンセンタに
よる油圧ポンプ制御方式を採用したときのレバー操作特
性を示す図である。
【図13】図13は従来のクローズドセンタタイプのロ
ードセンシング油圧ポンプ制御方式を採用したときのレ
バー操作特性を示す図である。
【図14】図14は従来のレバー操作特性の変更例を示
す図である。
【符号の説明】
1 可変容量型油圧ポンプ 2、3 油圧シリンダ 4、5 流量制御弁 6、7 操作レバー 8、9 圧力センサ 10 斜板駆動機構部 20 コントローラ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧ポンプの吐出圧油が供給される
    ことにより駆動される油圧アクチュエータと、操作手段
    の操作量に応じた流量の圧油を、対応する油圧アクチュ
    エータに供給する流量制御弁と、前記操作手段が所定の
    操作開始位置以上に操作されたときに前記油圧アクチュ
    エータの駆動が開始され、前記操作手段が最大操作量ま
    で操作されたときに前記油圧アクチュエータに供給され
    る流量が所望の最大流量に達し、かつ前記操作手段の一
    定操作量当たりに前記油圧アクチュエータに供給される
    流量の変化量が所定の大きさとなるように、前記流量制
    御弁を通過する流量を制御するようにした油圧駆動機械
    の制御装置において、 前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、 前記油圧アクチュエータにかかる負荷を検出する負荷検
    出手段と、 前記操作量検出手段の検出結果に基づき、前記操作手段
    が前記所定の操作開始位置から所定の操作量に至るまで
    操作されたときには、前記負荷検出手段で検出される負
    荷が大きくなるほど、前記流量変化量が小さくなるよう
    に、前記流量制御弁を通過する流量を制御するととも
    に、前記操作手段が前記最大操作量まで操作されたとき
    には、前記油圧アクチュエータに供給される流量が前記
    所望の最大流量となるように、前記流量制御弁を通過す
    る流量を制御する制御手段とを具えた油圧駆動機械の制
    御装置。
  2. 【請求項2】 前記油圧駆動機械は、前記油圧ポンプ
    の吐出圧と前記油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が
    所望の設定差圧となるように制御する差圧制御手段を具
    えており、 前記制御手段は、前記差圧制御手段の設定差圧を、前記
    負荷検出手段で検出された負荷が大きくなるほど、小さ
    くするように変更する制御を行うものである請求項1記
    載の油圧駆動機械の制御装置。
  3. 【請求項3】 油圧ポンプの吐出圧油が供給されるこ
    とにより駆動される油圧アクチュエータと、操作手段の
    操作量に応じた流量の圧油を、対応する油圧アクチュエ
    ータに供給する流量制御弁と、前記操作手段が所定の操
    作開始位置以上に操作されたときに前記油圧アクチュエ
    ータの駆動が開始され、前記操作手段が最大操作量まで
    操作されたときに前記油圧アクチュエータに供給される
    流量が所望の最大流量に達し、かつ前記操作手段の一定
    操作量当たりに前記油圧アクチュエータに供給される流
    量の変化量が所定の大きさとなるように、前記流量制御
    弁を通過する流量を制御するようにした油圧駆動機械の
    制御装置において、 前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、 前記油圧アクチュエータにかかる負荷を検出する負荷検
    出手段と、 前記操作手段が前記所定の操作開始位置から所定の操作
    量に至るまで操作されたときに、前記負荷検出手段で検
    出される負荷が大きくなるほど、前記流量変化量が小さ
    くなるように、かつ前記操作手段が前記最大操作量まで
    操作されたときに前記油圧アクチュエータに供給される
    流量が前記所望の最大流量となるように、前記操作手段
    の操作量、前記負荷検出手段で検出される負荷に対応す
    る前記流量変化量の対応関係を設定する設定手段と、 前記操作量検出手段で検出された現在の操作量と、前記
    負荷検出手段で検出された現在の負荷とに対応する前記
    流量変化量を、前記設定手段で設定された対応関係から
    求め、この求められた流量変化量が得られるように、前
    記流量制御弁を通過する流量を制御する制御手段とを具
    えた油圧駆動機械の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記油圧駆動機械は、前記油圧ポンプ
    の吐出圧と前記油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が
    所望の設定差圧となるように制御する差圧制御手段を具
    えており、 前記設定手段には、前記操作手段の操作量、前記負荷検
    出手段で検出される負荷に対応する前記設定差圧の対応
    関係が設定されており、 前記制御手段は、前記操作量検出手段で検出された現在
    の操作量と、前記負荷検出手段で検出された現在の負荷
    とに対応する前記設定差圧を、前記設定手段で設定され
    た対応関係から求め、前記差圧制御手段の設定差圧を、
    この求められた設定差圧に変更する制御を行うものであ
    る請求項3記載の油圧駆動機械の制御装置。
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