JPH1182406A

JPH1182406A - 油圧作業機の制御装置

Info

Publication number: JPH1182406A
Application number: JP24106597A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Taji; 浩田路; Masatake Arai; 誠剛新井; Hidekazu Oka; 秀和岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Yutani Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】操作レバー中立時におけるエネルギーロスを
低減することができ、耳障りな絞り音の発生を防止する
ことができる油圧作業機の制御装置を提供する。【解決手段】エンジンによって駆動する油圧ポンプ１
と、その油圧ポンプ１からの吐出油によって作動するア
クチュエータと、そのアクチュエータに対応して設けら
れる操作レバーとを有し、操作レバーのすべてが中立位
置にあるときに、油圧ポンプ１からコントロールバルブ
２ａ，３ａ，４ａのセンタバイパスを介し一定のスタン
バイ流量をタンク１５に循環させる油圧作業機の制御装
置において、操作レバーのすべてが中立位置であること
を検出する圧力センサ１１と、スタンバイ流量を循環さ
せる流路に設けられ、該流路を連通させるか、または切
り換えることによってスタンバイ流量をアンロードする
切換弁１４と、圧力センサ１１によって操作レバーが中
立位置であることが検出されたときに、切換弁１４をア
ンロード側に切り換えるコントローラ９とを備えてな
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，油圧
クレーン等の油圧作業機に関し、特に操作レバーが中立
状態にあるときに一定のスタンバイ流量を供給する油圧
作業機の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧ショベルの油圧制御装置とし
ては、一般的にタンデムセンタタイプのコントロールバ
ルブが採用されている。この種のコントロールバルブで
は、中立位置のときにＡ，Ｂどちらのポートもブロック
されているため、フロントアタッチメントを作動させて
いる油圧シリンダを固定することができ、なお且つ、ポ
ンプＰポートとタンクＴポートは連通されているため無
負荷となり、エネルギーロスの低減を図ることができる
ようになっている。そして、操作レバーが中立位置にあ
る状態で主ポンプから一定のスタンバイ流量を供給する
ことにより操作性を確保している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、操作レ
バーが中立位置にある状態で一定のスタンバイ流量を供
給している従来の油圧制御装置では、操作レバーを操作
していないときに、コントロールバルブのセンターバイ
パスを通じてタンクに過剰な吐出油が戻されており、タ
ンクに戻る流路で発生する背圧によってエネルギーロス
が発生している。特に、図５に示すようなネガティブコ
ントロール回路を備えたものでは、コントロールバルブ
４０のセンターバイパスの下流側に絞り弁４１とネガコ
ンリリーフ弁４２が設けられているため、エネルギーロ
スに加え、操作レバー４３が中立状態にあるときに耳障
りな絞り音が発生するという欠点がある。

【０００４】詳しくは、同図に示す油圧制御装置では、
コントロールバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃのセンター
バイパスの下流側に絞り弁４１を接続してネガティブコ
ントロール信号発生管路を形成し、その管路における絞
り弁４１の上流側からパイロット管路４４を分岐させポ
ンプ制御部４５に接続している。すなわち、主ポンプ４
６からコントロールバルブ４０のセンターバイパスを経
てタンク４７に戻される吐出油を絞り弁４１によって絞
ることにより、主ポンプ４６制御用の信号圧をパイロッ
ト管路４４に導入している。

【０００５】詳しくは、ネガコン回路では、主ポンプ４
６の吐出量を制御するためのゲインを確保する上で絞り
弁４１を設けている。例えば流量Ｑ_T を５０l/min に絞
り、主ポンプ４６の制御部４５に流れる吐出油の圧力Ｐ
ｉの上限を、ネガコンリリーフ弁４２により４０kg/cm²
でカットすることにより、図６に示すように、Ｐｉが０
kg/cm²〜４０kg/cm²の範囲で主ポンプ４６を制御するこ
とができるようになる。従って、操作レバーが中立位置
であるときにおいても一定量の吐出油を循環させる必要
がある。

【０００６】本発明は以上のような従来の油圧制御装置
の課題を考慮してなされたものであり、操作レバー中立
時におけるエネルギーロスを低減することができ、耳障
りな絞り音の発生を防止することができる油圧作業機の
制御装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンによ
って駆動する油圧ポンプと、該油圧ポンプからの吐出油
によって作動するアクチュエータと、該アクチュエータ
に対応して設けられる操作体とを有し、操作体のすべて
が中立位置にあるときに、油圧ポンプからコントロール
バルブのセンタバイパスを介し一定のスタンバイ流量を
タンクに循環させる油圧作業機の制御装置において、操
作体のすべてが中立位置であることを検出する中立位置
検出手段と、スタンバイ流量を循環させる流路に設けら
れ、該流路を連通させるか、または切り換えることによ
ってスタンバイ流量をアンロードする切換弁と、中立位
置検出手段によって操作体の中立位置が検出されたとき
に、切換弁をアンロード側に切り換える制御手段とを備
えた油圧作業機の制御装置である。

【０００８】本発明において制御手段は、すべての操作
体が所定時間継続して中立位置であるときに、切換弁を
アンロード側に切り換えるように構成することが好まし
い。本発明において制御手段は、切換弁をアンロード側
に切り換えるとともに、エンジンを設定された回転数よ
りも低い回転数で運転させることが好ましい。本発明に
おいて制御手段は、切換弁がアンロード側に切り換えら
れた際に、油圧ポンプの吐出油量を最小傾転に設定する
ように構成することが好ましい。

【０００９】本発明において、スタンバイ流量を循環さ
せる流路を、コントロールバルブのセンターバイパスの
後段に絞り弁を配置したネガティブコントロール回路で
構成し、切換弁を絞り弁の上流側に配置することができ
る。

【００１０】ネガティブコントロール回路を備えた本発
明では、制御手段は、切換弁がアンロード側に切り換え
られた際に、そのネガティブコントロール回路を遮断し
て油圧ポンプの吐出油量を最小傾転に設定するように構
成することが好ましい。

【００１１】このように、本発明は、ネガティブコント
ロール回路、すなわち、主ポンプからの吐出油がコント
ロールバルブのセンターバイパスを経て直接タンクに戻
されるのを絞り弁を用いて絞り、その絞り弁の上流側に
生じた油圧をポンプ制御部に導き、主ポンプの吐出油量
を減少させる回路を備えた油圧システムに適用すること
ができるが、これに限らず、ネガコン回路以外の回路か
らなる油圧システム、例えば、操作レバー中立時におい
てレギュレータの指令により一定流量を確保しているよ
うな油圧制御装置にも適用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した好ましい実施
の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本
発明に係る油圧作業機の制御装置の第一の実施形態を示
したものである。

【００１３】同図において、１はアクチュエータに圧油
を供給する可変容量型からなる主ポンプであり、その主
ポンプ１とアクチュエータとしての例えば走行用の油圧
モータ２、作業用のブームシリンダ３、アームシリンダ
４との間にはそれぞれコントロールバルブ２ａ，３ａ，
４ａが介設されている。各コントロールバルブ２ａ，３
ａ，４ａは、操作体としての操作レバー２ｂ，２ｂ´，
３ｂ，４ｂの各リモコン弁から出力されるパイロット圧
によってアクチュエータに供給される圧油の量、流れ方
向を制御するようになっている。例えば、操作レバー４
ｂを操作してパイロット圧をイ側ポートまたはロ側ポー
トに作用させることにより、油圧モータ２を減速または
加速させるようになっている。コントロールバルブ２
ａ，３ａ，４ａの後段には絞り弁５が備えられネガティ
ブコントロール（以下ネガコンと略称する）信号発生管
路６が形成されている。

【００１４】このネガコン信号発生管路６における絞り
弁５の上流側から分岐するパイロット管路７には、圧力
計８が備えられ、この圧力計８の出力は、マイクロコン
ピュータから構成される制御手段としてのコントローラ
９に与えられる。

【００１５】また、操作レバー２ｂ，２ｂ´に接続され
ているリモコン弁２ｃ，２ｃ´の二次圧は、シャトル弁
１０を介して中立位置検出手段としての圧力センサ１１
によって検出され、その検出結果がコントローラ９に与
えられる。また、操作レバー３ｂ，４ｂも同様に図示し
ない圧力センサによってその検出結果がコントローラ９
に与えられる。従って、コントローラ９は操作レバーの
操作状態を監視することができるようになっている。

【００１６】コントローラ９は、比例制御弁１２を介し
て主ポンプ１を制御するようになっており、また、電磁
弁１３を介して切換弁としてのアンロード弁１４を切り
換えるようになっている。このアンロード弁１４は、主
ポンプ１の吐出側管路におけるコントロールバルブ２
ａ，３ａ，４ａの前段に接続され、作動油タンク１５に
通じるバイパス流路を連通または遮断するようになって
いる。なお、図中、符号１６はネガコンリリーフ弁であ
り、１７は主ポンプ１を駆動させるエンジンである。上
記構成を有する本実施形態の制御動作を図２のフローチ
ャートに従って説明する。

【００１７】まず、コントローラ９は圧力センサ１１か
ら出力される信号を監視することにより操作レバーのす
べてが中立位置にあるかどうかを判断する（ステップＳ
１）。ここでＹＥＳであれば、操作レバーのすべてを中
立位置にした状態が所定時間以上継続されているかどう
かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、コントロ
ーラ９に内蔵されている内部クロックを用いて計時を行
い、４秒を経過していると、アンロード弁１４を油路遮
断位置ホから油路連通位置ヘに切り換え、コントロール
バルブ２ａ，３ａ，４ａのセンタバイパスを流れるスタ
ンバイ流量を無負荷の状態にするとともに、ネガコン信
号ラインを遮断して主ポンプ１の制御部１ａを最小傾転
とし、ネガコン信号を一定にする（ステップＳ３）。ま
た、同時に、コントローラ９は、図示しないエンジンの
回転数を、所定の回転数よりも低い回転数に設定する。
所定の回転数とは具体的には2000rpm であり、また、所
定の回転数よりも低い回転数とは具体的には1000rpm で
ある。

【００１８】従来のネガコン回路では、主ポンプ１の吐
出油量をアンロードさせると、ネガコン圧が減少し、結
果的に主ポンプからの吐出油量を増加させてしまうこと
になり、スタンバイ流量をアンロードさせるという本発
明の効果とは逆の効果となる。従って、本発明では、操
作レバーが中立位置であることを検出してアンロード弁
１４を切り換えると同時に、主ポンプ１の吐出油量が増
加しないように最小傾転に設定するようにしている。

【００１９】また、操作レバーの中立位置が４秒以上継
続された後にアンロード弁１４を切り換える目的は次の
通りである。すなわち、操作レバーが中立位置になる毎
にアンロード弁を油路遮断位置ホから油路連通位置ヘに
切り換えるように構成すると、中立位置に戻して間を空
けずに操作レバーを操作した場合に、アンロード状態か
ら復帰させる際のタイムラグが原因で、例えば作動の応
答遅れが生じるなど、フロントアタッチメントの操作性
に悪影響を及ぼす可能性がある。これを避けるために、
頻繁にアンロード状態にさせないようにしている。

【００２０】ステップＳ３に次いで、中立位置に戻され
た操作レバーが操作開始されたかどうかを判断し（ステ
ップＳ４）、ＹＥＳであれば上記ステップＳ３の処理を
解除して（ステップＳ５）操作レバーのすべてが再び中
立位置に戻されるまで待機する。

【００２１】なお、ステップＳ１において、コントロー
ルバルブ２ａ，３ａ，４ａと接続されているいずれか一
つの操作レバーが操作された場合、また、ステップＳ２
において、操作レバーが中立位置に戻されたが４秒を経
過する前に操作開始された場合については、コントロー
ラ９はアンロード弁１４に対し開弁信号を出力せず、従
ってアンロード弁１４は油路遮断位置ホが保持されてい
る。この状態で、絞り弁５の前段に生じた油圧信号が圧
力センサ８によって検出されコントローラ９に与えられ
ると、コントローラ９は、従来のネガコン回路の制御と
同様に、主ポンプ１の制御部１ａに対し、吐出油量を減
少させるよう制御する。

【００２２】また、本発明は、上記したエンジン回転数
を低回転数に設定する構成として、オートデセル制御回
路と組み合わせることができる。オートデセル制御と
は、油圧作業機のエンジン回転数を制御するものであ
り、操作レバーのすべてが中立状態になった時点から遅
延時間を経過したとき低速回転数運転を指令し、作業継
続中たまたま操作レバーのすべてが中立状態になったと
しても遅延時間を経過しないうちに操作レバーの少なく
とも一つを作動状態にすれば、エンジンの回転数が低下
しないようにエンジン回転数を制御するものである。

【００２３】そこで、本発明においてアンロード弁１４
をアンロード側に切り換えるタイミングを、オートデセ
ル作動が働くタイミングに合わせるように構成すること
ができる。このように、レバー操作の中立位置を検知し
てスタンバイ流量をアンロード弁でアンロードすると
き、エンジン回転数と主ポンプ１の傾転とを同時に制御
することで、操作レバー中立時におけるエネルギーロス
をより効果的に低減し、耳障りな絞り音をより確実に防
止することができる。また、アンロード弁１４が頻繁に
作動しないため、操作性に悪影響を及ぼす作動遅れ等を
防止することができる。

【００２４】図３は本発明の他の実施形態を示したもの
である。なお、以降の図において図１と同じ構成要素に
ついては同一符号を付してその説明を省略する。同図に
示す構成では、コントロールバルブ２ａ，３ａ，４ａと
ネガコンリリーフ弁１６との間の流路に、カット弁を利
用した構成のアンロード弁２０を設けている。操作レバ
ーが中立位置であることが検出され、且つ所定時間以
上、中立位置が継続されると、コントローラ２１は、ア
ンロード弁２０を油路連通位置トからアンロード位置チ
に切り換えるようになっている。なお、油路遮断位置リ
は、ブームやアームの合流作動をする際に切り換えられ
る。また、図中、符号２２，２３はアンロード弁２０の
スプール移動を制御するための比例制御弁，電磁弁をそ
れぞれ示している。

【００２５】図４は本発明のさらに他の実施形態を示し
たものである。同図に示す構成では、第一のポンプ１，
第二のポンプ１´を有し、アンロード位置を付加した構
成の走直弁３０を介して走行用の油圧モータ２と作業用
のフロントアタッチメント３，４とを切り換えるように
構成している。この構成では、コントローラ３１が走直
弁３２を電磁弁３２を介してヌ位置からル位置に切り換
えることにより、第一ポンプ１及び第二ポンプ１´から
の吐出油がアンロードされるようになっている。なお、
走直弁３０を比例制御弁３３を介してヲ位置に切り換え
れば、走行用のコントロールバルブ２ａについては第一
ポンプ１から、また、フロントアタッチメント用のコン
トロールバルブについては第二ポンプ１´からそれぞれ
作動油が分岐供給される。

【００２６】なお、本発明では圧力センサの個数を削減
するため、リモコン弁に接続されているシャトル弁の出
力側に圧力センサを設けたが、これに限らず、各リモコ
ン弁それぞれに圧力センサを設けてもよい。

【００２７】また、本発明は、上記ネガコン回路に限ら
ず、ネガコン以外の油圧制御システムであって、レギュ
レータの指令によってスタンバイ流量を一定量確保して
いるような油圧制御システムに適用することができる。
また、本発明は、上記実施形態の油圧ショベルに限ら
ず、油圧クレーン等のように任意の油圧作業機に適用さ
れうる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、操作レバー中立時におけるエネルギー
ロスを低減することができる。また、耳障りな絞り音の
発生を防止することができるという長所を有する。

【００２９】また、操作レバーが中立位置に戻された状
態が所定時間継続した後に、アンロード弁を切り換える
本発明では、エネルギーロスを図ることができると同時
に応答遅れが発生しないため操作性の低下を防止するこ
とができる。

【００３０】さらにまた、油圧ポンプを最小傾転にする
とともに例えばオートデセルと連動させることによりエ
ンジン回転数を低回転に制御する本発明では、絞り音の
発生をより効果的に防止しつつ、頻繁にアンロード作動
することを防止して操作性の低下を防止することができ
るという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧作業機の制御装置に係る第一の実
施形態を示す回路図である。

【図２】図１の制御装置の動作を説明するフローチャー
トである。

【図３】本発明の制御装置の第二の実施形態を示す回路
図である。

【図４】本発明の制御装置の第三の実施形態を示す回路
図である。

【図５】従来のネガコン回路を備えた油圧制御装置を示
す回路図である。

【図６】図５の絞り弁の機能を説明する説明図である。

【符号の説明】

１主ポンプ２ａ，３ａ，４ａコントロールバルブ２ｂ操作レバー２ｃリモコン弁５絞り弁６ネガコン信号発生管路７パイロット管路８圧力計９コントローラ１１圧力センサ１２比例制御弁１３電磁弁１４アンロード弁１５作動油タンク１６ネガコンリリーフ弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡秀和広島市安佐南区祇園３丁目12番４号油谷重工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンによって駆動する油圧ポンプ
と、該油圧ポンプからの吐出油によって作動するアクチ
ュエータと、該アクチュエータに対応して設けられる操
作体とを有し、前記操作体のすべてが中立位置にあると
きに、前記油圧ポンプからコントロールバルブのセンタ
バイパスを介し一定のスタンバイ流量をタンクに循環さ
せる油圧作業機の制御装置において、前記操作体のすべてが中立位置であることを検出する中
立位置検出手段と、前記スタンバイ流量を循環させる流路に設けられ、該流
路を連通させるか、または切り換えることによって前記
スタンバイ流量をアンロードする切換弁と、前記中立位置検出手段によって前記操作体の中立位置が
検出されたときに、前記切換弁をアンロード側に切り換
える制御手段と、を備えたことを特徴とする油圧作業機の制御装置。
【請求項２】前記制御手段は、すべての前記操作体が
所定時間継続して中立位置であるときに、前記切換弁を
アンロード側に切り換える請求項１記載の油圧作業機の
制御装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記切換弁をアンロー
ド側に切り換えるとともに、前記エンジンを設定された
回転数よりも低い回転数で運転させる請求項１または２
に記載の油圧作業機の制御装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記切換弁がアンロー
ド側に切り換えられた際に、前記油圧ポンプの吐出油量
を最小傾転に設定する請求項１〜３のいずれかに記載の
油圧作業機の制御装置。
【請求項５】前記スタンバイ流量を循環させる流路
が、コントロールバルブのセンターバイパスの後段に絞
り弁を配置したネガティブコントロール回路から構成さ
れ、前記切換弁を前記絞り弁の上流側に配置してなる請
求項１記載の油圧作業機の制御装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記切換弁がアンロー
ド側に切り換えられた際に、前記ネガティブコントロー
ル回路を遮断して前記油圧ポンプの吐出油量を最小傾転
に設定する請求項５記載の油圧作業機の制御装置。