JP3767914B2 - 油圧建設機械の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載される油圧回路の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数個の油圧ポンプと、各油圧ポンプの吐出管路ごとに設けられた複数個の多連弁と、１の多連弁に含まれる少なくとも１つの制御弁並びに他の多連弁に含まれる少なくとも１つの制御弁の出口ポートを接続してなる合流管路に接続された１のアクチュエータと、他の同様の合流管路に接続された他のアクチュエータと、これらのアクチュエータへの圧油の供給量を制御する操作装置とを有する油圧回路に備えられ、前記各アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する油圧建設機械の制御装置が知られている。
【０００３】
図１２は、従来より知られているこの種の油圧回路及びその制御装置の第１例を示す図であって、１は第１の油圧ポンプ、２は第２の油圧ポンプ、３は第１の油圧ポンプ１の吐出管路１ａに設けられた第１の多連弁、４は第２の油圧ポンプ２の吐出管路２ａに設けられた第２の多連弁、５は第１の多連弁３に含まれる第１のブーム用制御弁、６は第２の多連弁４に含まれる第２のブーム用制御弁、７は第１の多連弁３に含まれる第２のアーム用制御弁、８は第２の多連弁４に含まれる第１のアーム用制御弁を示している。また、９は第１及び第２のブーム用制御弁５，６の出口管路を合流してなる第１の合流管路、１０は該第１の合流管路９に接続されたブームシリンダ、１１は第１及び第２のアーム用制御弁７，８の出口管路を合流してなる第２の合流管路、１２は該第２の合流管路１１に接続されたアームシリンダ、１３はブームシリンダ１０への圧油の供給量を制御するブーム操作装置、１４はアームシリンダ１２への圧油の供給量を制御するアーム操作装置を示している。
【０００４】
ブーム操作装置１３及びアーム操作装置１４には、図示しない油圧パイロット弁が内蔵されており、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作することによって、図示しないパイロット用油圧源から当該油圧パイロット弁を介してパイロット管路１６，１７に供給される圧油量、すなわち前記各制御弁５〜８のパイロット圧を調整できるようになっている。
【０００５】
したがって、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作すると、その操作量に応じたパイロット圧がパイロット管路１６又は１７に立ち、各制御弁５〜８の開度がパイロット圧に応じて調整される。そして、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２に各制御弁５〜８の開度に応じた量の圧油が供給され、結局、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２がブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａの操作量に応じた速度で駆動される。
【０００６】
図１３に、従来より知られている合流管路を有する油圧回路及びその制御装置の第２例を示す。本例は、前記した油圧式の制御装置に代えて、電気油圧式の制御装置を備えたものであって、２１はブーム操作装置１３に備えられた第１のレバーストロークセンサ、２２はアーム操作装置１４に備えられた第２のレバーストロークセンサ、２３は第１のパイロット管路１６に接続された第１の比例弁、２４は第２のパイロット管路１７に接続された第２の比例弁、２５は前記第１及び第２のレバーストロークセンサ２１，２２から出力されるレバーストローク信号を入力し、それに応じた前記第１及び第２の比例弁２３，２４の制御信号を出力するコントローラを示し、その他、前出の図１２と同一の部分には、それと同一の符号が表示されている。
【０００７】
本例の装置は、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作すると、その操作量に応じた電気信号（レバーストローク信号）がレバーストロークセンサ２１，２２から出力される。コントローラ２５は、前記レバーストローク信号に応じた前記第１及び第２の比例弁２３，２４の制御信号を演算し、各比例弁２３，２４に出力する。これによって、各比例弁２３，２４の開度が調整され、その開度に応じたパイロット圧がパイロット管路１６又は１７に立って、各制御弁５〜８の開度がパイロット圧に応じて調整される。そして、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２に各制御弁５〜８の開度に応じた量の圧油が供給され、結局、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２がブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａの操作量に応じた速度で駆動される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記した従来の制御装置は、いずれも、第１の油圧ポンプ１に第１のブーム用制御弁５と第２のアーム用制御弁７とを接続すると共に、第２の油圧ポンプ２に第２のブーム用制御弁６と第１のアーム用制御弁８とを接続し、かつ第１及び第２のブーム用制御弁５，６の開度を第１のパイロット管路１６に立てられたパイロット圧にて同時に制御すると共に、第１及び第２のアーム用制御弁７，８の開度を第２のパイロット管路１６に立てられたパイロット圧にて同時に制御するようにしたので、▲１▼ブーム操作装置１３及びアーム操作装置１４を同時に操作すると、各制御弁５〜８を流れる圧油量に干渉を生じ、より低圧側のアクチュエータに圧油が流れて高圧側アクチュエータの動きが遅くなるので、操作フィーリングが悪いという不都合がある。また、▲２▼かかる不都合は、所定の管路にしぼりを設けることによってある程度改善されるが、このようにすると、全体の動きが遅くなったり、第１及び第２の油圧ポンプを駆動する原動機の燃費が悪くなるといった別異の不都合を生じる。さらに、▲３▼実際の作業時には、作業の内容に応じて、ブームあるいはアームの一方を他方に優先させて駆動したい場合があるが、従来の制御装置では各アクチュエータのマッチングを自由に設定することができないため、かかる優先動作を行うことができないという不都合がある。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作速度の低下や燃費の悪化を伴うことなく、良好な操作フィーリングで作業内容に応じた特定のアクチュエータの優先動作を行うことができる油圧建設機械の制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するため、合流管路への圧油の流れを制御する各制御弁ごとにコントローラからの指令を伝える比例弁を付設し、各制御弁を独立に制御するようにした。
【００１１】
より具体的には、コントローラ内に、前記操作装置から出力される操作信号と前記アクチュエータへの圧油の流れを制御する第１、第２の多連弁の各制御弁の開度との関係を示すマップが予め記憶された記憶部と、前記操作信号を入力する入力部と、前記操作信号並びに前記記憶部に記憶されたマップとから求められる値に前記各制御弁の開度を設定するための制御信号を求める演算部と、求められた制御信号を前記第１、第２の多連弁の少なくとも各１つずつに設けられたパイロット圧発生用の比例弁に出力する出力部とを備え、該制御信号にて前記各比例弁を個別に操作し、前記各制御弁を流れる圧油の流量を個別に制御する構成とした。
【００１２】
また、前記記憶部又は他の記憶部に、前記操作装置から出力される操作信号と、前記第１の油圧ポンプ及び前記合流管路の双方に接続された制御弁の第２の操作装置から出力される第２の操作信号に対するゲインとの関係を示す補正用マップを予め記憶しておき、前記操作装置が操作されたとき、前記記憶部から前記マップ並びに前記補正用マップを前記演算部に読出して、前記第１の油圧ポンプから前記合流管路に流れる圧油の流量を制限する構成にした。
【００１３】
【作用】
合流管路への圧油の流れを制御する各制御弁ごとにコントローラからの指令を伝える比例弁を付設し、各制御弁を独立に制御すると、記憶部に適宜の記憶情報（マップ）を記憶することによって、各アクチュエータのマッチングを自由に設定することができるので、優先的に動作させるアクチュエータが異なる各種の作業を行うことができる。また、１つの油圧ポンプから合流管路に流れる圧油の流量を制限すると、例えばブーム操作装置及びアーム操作装置を同時に操作した場合に、各制御弁を流れる圧油量に干渉を生じにくくなるので、高圧側アクチュエータの動きが遅くなるということがなく、操作フィーリングが改善される。この場合、管路内にしぼりを設けないので、全体の動きが遅くなったり、原動機の燃費が悪くなることもない。
【００１４】
【実施例】
〈第１実施例〉
図１に、第１実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図を示す。この図において、３０はコントローラ、３１〜３４は第１ないし第４の比例弁を示し、その他、前出の図１３と同一の部分には、それと同一の符号が表示されている。
【００１５】
第１の比例弁３１は、図示しないパイロット用油圧源と第１のブーム用制御弁５とをつなぐ第１のパイロット管路３５に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。第２の比例弁３２は、パイロット用油圧源と第２のブーム用制御弁６とをつなぐ第２のパイロット管路３６に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。第３の比例弁３３は、パイロット用油圧源と第１のアーム用制御弁８とをつなぐ第３のパイロット管路３７に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。第４の比例弁３４は、パイロット用油圧源と第２のアーム用制御弁７とをつなぐ第４のパイロット管路３８に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。
【００１６】
コントローラ３０には、記憶部３０ａと、前記第１のレバーストロークセンサ２１から出力されるブームレバーストローク信号ａ1 及び前記第２のレバーストロークセンサ２２から出力されるアームレバーストローク信号ａ2 とを入力する入力部３０ｂと、前記各ストローク信号ａ1 ，ａ2 及び前記記憶部３０ａに記憶されたマップとから求められる前記ブームシリンダ１０及びアームシリンダ１２に流れる圧油の流量値に、前記各制御弁５〜８の開度を合致させるための制御信号ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 を求める演算部３０ｃと、求められた制御信号ｂ1 〜ｂ4 を前記第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力する出力部３０ｄとからなる。
【００１７】
図２に、記憶部３０ａに記憶されるマップの一例を示す。この図から明らかなように、記憶部３０ａには、ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさと第１のブーム用制御弁５の開度との関係を示すマップ｛図２（ｃ）参照｝、ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさと第２のブーム用制御弁６の開度との関係を示すマップ｛図２（ｄ）参照｝、それにアームレバーストローク信号ａ2 と第１のアーム用制御弁８の開度との関係を示すマップ｛図２（ａ）参照｝、アームレバーストローク信号ａ2 と第２のアーム用制御弁７の開度との関係を示すマップ｛図２（ｂ）参照｝がそれぞれ予め記憶されている。
【００１８】
演算部３０ｃは、図３に示すように、入力部３０ｂに入力されたブームレバーストローク信号ａ1 及びアームレバーストローク信号ａ2 、並びに記憶部３０ａから読みだされた各マップを取り込み、第１〜第４の比例弁３１〜３４の制御信号ｂ1 〜ｂ4 を求める。例えば、ブームレバーストローク信号ａ1 と図２（ｃ）のマップとから、当該ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさに応じた第１のブーム用制御弁５の開度を求め、次いで、第１のブーム用制御弁５の開度をかかる所定の値にするために必要な第１の比例弁３１の開度を求め、さらには、第１の比例弁３１の開度をかかる所定の値にするために必要な制御信号ｂ1 を求める。他の制御信号ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 についても、これと同様にして求められる。このようにして求められた各制御信号ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 は、出力部３０ｄから第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力される。
【００１９】
本例の制御装置は、第１及び第２の合流管路９，１１への圧油の流れを制御する各制御弁５〜８ごとにコントローラ３０からの指令を伝える比例弁３１〜３４を付設したので、各制御弁５〜８を独立に制御することができる。したがって、記憶部３０ａに適宜のマップを予め記憶しておくことによって、ブームシリンダ１０及びアームシリンダ１２のマッチングを自由に設定することができるので、優先的に動作させるアクチュエータが異なる各種の作業を行うことができる。
【００２０】
〈第２実施例〉
次に、本発明の第２実施例を、前出の第１図及び第２図、それに図４及び図５に基づいて説明する。図４は記憶部に記憶される補正用マップの内容を示す図であり、図５は演算部における演算のアルゴリズムを示す図である。第２実施例の制御装置は、図１の記憶部３０ａに図４（ａ），（ｂ）の補正用マップを併せて記憶し、かつ図５のアルゴリズムにしたがって演算を行うことを特徴とする。
【００２１】
第１の補正用マップは、図４（ａ）に示すように、ブームレバーストローク信号ａ1 と、第２のアーム用制御弁７のアームレバーストローク信号ａ2 に対するゲインとの関係を示すものであって、図の例では、ブームレバーストローク信号ａ1 が大きくなるにしたがって、第２のアーム用制御弁７のアームレバーストローク信号ａ2 に対するゲインがほぼ比例的に小さくなるように設定されている。一方、第２の補正用マップは、図４（ｂ）に示すように、アームレバーストローク信号ａ2 と、第２のブーム用制御弁６のブームレバーストローク信号ａ1 に対するゲインとの関係を示すものであって、図の例では、アームレバーストローク信号ａ2 が大きくなるにしたがって、第２のブーム用制御弁６のブームレバーストローク信号ａ1 に対するゲインがほぼ比例的に小さくなるように設定されている。これらの補正用マップは、図２に示した第１及び第２のマップを記憶した記記憶部３０ａ又は他の記憶部に記憶される。
【００２２】
演算部３０ｃは、図５に示すように、入力部３０ｂに入力されたブームレバーストローク信号ａ1 及びアームレバーストローク信号ａ2 、並びに記憶部３０ａから読みだされたマップ（図２参照）及び補正用マップ（図４参照）を取り込み、第１〜第４の比例弁３１〜３４の制御信号ｂ1 〜ｂ4 を求める。以下に、その演算のアルゴリズムを示す。まず、ブームレバーストローク信号ａ1 と図２（ｃ）のマップとから、前記第１実施例の場合と同様にして、当該ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさに応じた第１のブーム用制御弁５の開度を求める。また、これと共に、図４（ａ）に示した第１の補正用マップから、その時のブームレバーストローク信号ａ1 に応じた第２のアーム用制御弁７のアームレバーストローク信号ａ2 に対するゲインを求める。このとき、第２のアーム用制御弁７は、第１の油圧ポンプ１に対して１種のしぼりとして作用するので、第１の油圧ポンプ１から第１のブーム用制御弁５に供給可能な圧油量が増加する。そこで、演算部３０ｃは、第１の補正用マップを加味して、第１のブーム用制御弁５の開度を補正する。そして、第１のブーム用制御弁５の開度をかかる所定の値にするために必要な第１の比例弁３１の開度を求め、さらには、第１の比例弁３１の開度をかかる所定の値にするために必要な制御信号ｂ1 を求める。また、図４（ａ）の補正用マップと図２（ｂ）のマップとから、第２のアーム用制御弁７の開度を求める。そして、第２のアーム用制御弁７の開度をかかる所定の値にするために必要な第４の比例弁３４の開度を求め、さらには、第４の比例弁３４の開度をかかる所定の値にするために必要な制御信号ｂ4 を求める。第１のアーム用制御弁８の開度を制御するための制御信号ｂ3 及び第２のブーム用制御弁６の開度を制御するための制御信号ｂ2 についても、これと同様にして求められる。このようにして求められた各制御信号ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 は、出力部３０ｄから第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力される。
【００２３】
本例の制御装置は、ブームレバーストローク信号ａ1 に応じて第２のアーム用制御弁７の開度を制限し、また、アームレバーストローク信号ａ2 に応じて第２のブーム用制御弁６の開度を制限したので、ブーム操作装置１３及びアーム操作装置１４を同時に操作した場合に、各制御弁５〜８を流れる圧油量に干渉を生じにくく、高圧側アクチュエータの動きが遅くなるといった不都合が防止されて、操作フィーリングが改善される。この場合、管路内にしぼりを設けないので、全体の動きが遅くなったり、原動機の燃費が悪くなることもない。
【００２４】
〈第３実施例〉
次に、本発明の第３実施例を、図６及び図７に基づいて説明する。図６は本例に係る制御装置の構成図であり、図７は記憶部に記憶されるマップの説明図である。第３実施例の制御装置は、記憶部に図７に例示される複数組のマップを記憶しておき、各種作業の内容に応じてブームシリンダ及びアームシリンダを好適に制御できるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
油圧ショベルを用いて行う作業には、例えば、アームよりもブームを優先的にすなわち高速で動作することを要する作業、反対にブームよりもアームを優先的に動作することを要する作業、メータリングでの微操作性を優先する作業など、各種モードの作業がある。かかる各種の作業を１台の油圧ショベルで効率良く行えるようにするため、本実施例では、図６のコントローラ３０内に備えられた記憶部３０ａ（図１参照）に、ブームレバーストローク信号ａ1 又はアームレバーストローク信号ａ2 の大きさと第１及び第２のブーム用制御弁５，６の開度又は第１及び第２のアーム用制御弁７，８との関係を示す、図７に掲げる４種類のマップを予め記憶した。
【００２６】
図７の作業モードＡは、アームのメータリングでの微操作性が良好で、かつアームレバーストローク信号ａ2 がある程度大きくなった段階ではアームが充分な速度で駆動することを要する作業モードである。この場合には、かかる要求に対応するため、アームレバーストローク信号ａ2 に対して第１のアーム用制御弁８の開度を滑らかに上昇させると共に、第２のアーム用制御弁７をアームレバーストローク信号ａ2 がある程度大きくなった段階で急激に開くように、マップが調整される。
【００２７】
作業モードＢは、ブームレバーストローク信号ａ1 及びアームレバーストローク信号ａ2 の変化に対してブーム及びアームの速度変化が滑らかに行われることを要する作業モードである。この場合には、かかる要求に対応するため、ブームレバーストローク信号ａ1 に対して第１及び第２のブーム用制御弁５，６の開度を滑らかに上昇させるようにマップが調整され、また、アームレバーストローク信号ａ2 に対して第１及び第２のアーム用制御弁７，８の開度を滑らかに上昇させるようにマップが調整される。
【００２８】
作業モードＣは、アームよりもブームを優先的に動作することを要する作業であって、この場合には、アームレバーストローク信号ａ2 がある程度大きくなった段階から第１のアーム用制御弁８の開度を滑らかに上昇させ、かつ当該アームレバーストローク信号ａ2 に対して第２のアーム用制御弁７の開度を滑らかに上昇させると共に、ブームレバーストローク信号ａ1 が入力されたときに第１のブーム用制御弁５の開度を急激に上昇するようにマップが調整される。
【００２９】
作業モードＤは、通常の作業に適用される標準モードであって、ブームレバーストローク信号ａ1 に対して第１のブーム用制御弁５の開度が比較的急激に上昇し、第２のブーム用制御弁６の開度が比較的滑らかに上昇するようにマップが調整される。また、これと共に、アームレバーストローク信号ａ2 に対して第１のアーム用制御弁８の開度が比較的滑らかに上昇し、第２のアーム用制御弁７の開度が比較的急激に上昇するようにマップが調整される。
【００３０】
図６の符号４１は、作業モード選択スイッチを示す。この作業モード選択スイッチ４１は、前記記憶部３０ａに記憶された作業モードの数と同数の切り換え段数を有し、スイッチ本体に備えられたキー等を択一的に操作することによって、前記記憶部３０ａに記憶された各種の作業モードから所望の作業モードを選択するための選択信号ｃを出力する。この作業モード選択スイッチ４１は、コントローラ３０中の入力部３０ｂに接続される。
【００３１】
以下、前記のように構成された本例制御装置の動作について説明する。
作業モード選択スイッチ４１を操作する以前においては、自動的に前記の作業モードＤが選択されており、記憶部３０ａに記憶されたマップに応じた各制御弁５〜８の開度制御が行われる。この開度制御方法については、前記第１実施例にて説明したと同じであるので、重複を避けるため説明を省略する。
【００３２】
作業モード選択スイッチ４１を操作すると、操作キー等に応じた選択信号ｃが作業モード選択スイッチ４１から出力される。この選択信号ｃは、入力部３０ｂを介して演算部３０ｃに取り込まれ、演算部３０ｃは、取り込まれた選択信号ｃに対応するマップを記憶部３０ａから読みだす。また、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作すると、ブームレバーストロークセンサ２１又はアームレバーストロークセンサ２２から各レバーの操作量に応じたブームレバーストローク信号ａ1 又はアームレバーストローク信号ａ2 が出力される。これらの各レバー変位信号ａ1 ，ａ2 は、入力部３０ｂを介して演算部３０ｃに取り込まれ、演算部３０ｃは、これらの信号ａ1 ，ａ2 及び前記の読みだされたマップとから、制御信号ｂ1 〜ｂ4 を演算して、第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力する。演算部３０ｃにおける演算アルゴリズムについては、前記第１実施例にて説明したと同じであるので、重複を避けるため説明を省略する。
【００３３】
なお、本例の場合にも、第２実施例にて説明したように、ブームレバー１３ａ及びアームレバー１４ａを複合操作した場合における干渉を防止するため、記憶部３０ａ又は他の記憶部に記憶された補正用のマップに基づいて、各制御弁５〜８の開度を補正することもできる。
【００３４】
本例の制御装置は、第１実施例の制御装置と同様の効果を奏するほか、記憶部３０ａに４種類の作業モードに応じた４組のマップを予め記憶しておき、作業モード選択スイッチ４１を操作して所望のマップを選択的に演算部３０ｃに取り込むようにしたので、選択された作業モードに応じて各アクチュエータ１０，１２の駆動速度を常に好適に調整することができ、各種の作業を効率良くしかも安全に行うことができる。
【００３５】
〈第４実施例〉
本発明の第４実施例を、図８及び図９に基づいて説明する。図８は本例に係る制御装置の構成図、図９は演算部における演算アルゴリズムを示す図である。これらの図において、符号５１は第１及び第２の油圧ポンプ１，２を駆動するための原動機（エンジン）、符号５２はこの原動機５１に設けられた回転数センサ、符号５３は回転数センサ５２の出力信号線を示し、その他、前出の図１と対応する部分には、同一の符号が表示されている。
【００３６】
図８に示すように、回転数センサ５２にて検出された原動機５１の回転数信号ｄは、信号線５３によってコントローラ３０の入力部３０ｂに入力される。
コントローラ３０の記憶部３０ａには、図９に示すように、原動機５１の回転数Ｎと第１及び第２の油圧ポンプ１，２の吐出量Ｑとの関係が予め記憶されており、コントローラ３０の演算部３０ｃは、原動機５１の回転数信号ｄの大きさに応じて、算出された制御信号ｂ1 〜ｂ4 （第１実施例〜第３実施例参照）に補正をかける。すなわち、油圧ポンプの吐出量Ｑは、油圧ポンプの容量をｑ、原動機５１の回転数をＮとしたとき、Ｑ＝ｑ×Ｎの関係にあるので、回転数Ｎが上昇したときには各アクチュエータ１０，１２に供給可能な圧油量が増加する。そこで、原動機５１の回転数Ｎが上昇した場合には、それに応じて各制御弁５〜８の開度を上昇し、圧油の無駄を防止すべく、制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正する。反対に、回転数Ｎが低下したときには、各アクチュエータ１０，１２に供給可能な圧油量が減少する。そこで、原動機５１の回転数Ｎが低下した場合には、それに応じて各制御弁５〜８の開度を低下し、原動機５１のエンストを防止すべく、制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正する。
【００３７】
本例の制御装置は、第１実施例の制御装置と同様の効果を奏するほか、原動機回転数Ｎの変動に応じて、コントローラ３０から出力される比例弁３１〜３４の制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正するようにしたので、燃費の無駄を防止及び原動機５１のエンスト防止等を図ることができる。
【００３８】
〈第５実施例〉
本発明の第５実施例を、図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は本例に係る制御装置の構成図、図１１は演算部における演算アルゴリズムを示す図である。これらの図において、符号５４はブームシリンダ１０に付設された第１の圧力センサ、符号５５は第１の圧力センサ５４の出力信号線、符号５６はアームシリンダ１２に付設された第２の圧力センサ、符号５７は第２の圧力センサ５６の出力信号線を示し、その他、前出の図８と対応する部分には、同一の符号が表示されている。
【００３９】
第１の圧力センサ５４は、ブームシリンダ１０のボトム室１０ａに設定され、その出力端子は信号線５５によりコントローラ３０の入力部３０ｂに接続されている。第２の圧力センサ５６は、アームシリンダ１２のボトム室１２ａに設定され、その出力端子は信号線５７によりコントローラ３０の入力部３０ｂに接続されている。
【００４０】
コントローラ３０の記憶部３０ａには、ブームシリンダ１０のボトム室１０ａに接続された管路１０ｂに設けられた図示しないリリーフ弁の設定圧と、アームシリンダ１２のボトム室１２ａに接続された管路１２ｂに設けられた図示しないリリーフ弁の設定圧とが予め記憶されており、コントローラ３０の演算部３０ｃは、この記憶部３０ａに記憶されたリリーフ弁の設定圧（リリーフ圧）と前記第１及び第２の圧力センサ５４，５６にて検出された圧力とを常時比較する。そして、演算部３０ｃは、第１の圧力センサ５４の検出圧（ブーム圧力）とリリーフ圧との差圧が予め定められた値になったとき、当該演算部３０ｃにて算出された制御信号ｂ1 ，ｂ2 （第１実施例〜第３実施例参照）を低下するように補正する。同様に、演算部３０ｃは、第２の圧力センサ５６の検出圧（アーム圧力）とリリーフ圧との差圧が予め定められた値になったとき、当該演算部３０ｃにて算出された制御信号ｂ3 ，ｂ4 （第１実施例〜第３実施例参照）を低下するように補正する。
【００４１】
本例の制御装置は、第１実施例の制御装置と同様の効果を奏するほか、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２の駆動圧が各管路のリリーフ圧近傍まで上昇したときに、各制御弁５〜８の開度を低下するように制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正するので、リリーフ管路を通って圧油タンクに戻る圧油の流量を低減することができ、原動機の燃料消費量の低減及び騒音の緩和等を図ることができる。
【００４２】
なお、前記実施例においては、ブームシリンダ１０とアームシリンダ１２を複合操作する場合を例にとって説明したが、制御するアクチュエータの種類や数量については何ら制限があるものではなく、任意の種類及び数量の油圧アクチュエータを複合操作する油圧建設機械の制御装置に応用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、合流管路への圧油の流れを制御する各制御弁ごとにコントローラからの指令を伝える比例弁を付設し、各制御弁を独立に制御するようにしたので、各アクチュエータのマッチングを自由に設定することができ、優先的に動作させるアクチュエータが異なる各種の作業を行うことができる。また、第１の油圧ポンプから第２の合流管路に流れる圧油の流量を制限すると共に、第２の油圧ポンプから第１の合流管路に流れる圧油の流量を制限するようにしたので、ブーム操作装置及びアーム操作装置を同時に操作した場合に、各制御弁を流れる圧油量に干渉を生じにくくなり、操作フィーリングが改善される。さらに、この場合、管路内にしぼりを設けないので、全体の動きが遅くなったり、原動機の燃費が悪くといった不都合が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図２】第１実施例に係る制御装置に記憶されるマップを例示するグラフ図である。
【図３】第１実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図４】第２実施例に係る制御装置に記憶される補正用マップを例示するグラフ図である。
【図５】第２実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図６】第３実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図７】第３実施例に係る制御装置に記憶されるマップを例示する表図である。
【図８】第４実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図９】第４実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図１０】第５実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図１１】第５実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図１２】第１従来例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図１３】第２従来例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【符号の説明】
１，２ 油圧ポンプ
３，４ 多連弁
５ 第１のブーム用制御弁
６ 第２のブーム用制御弁
７ 第２のアーム用制御弁
８ 第１のアーム用制御弁
９ 第１の合流管路
１０ ブームシリンダ
１１ 第２の合流管路
１２ アームシリンダ
１３ ブーム操作装置
１４ アーム操作装置
３０ コントローラ
３１〜３４ 比例弁
ａ1 ブームレバーストローク信号
ａ2 アームレバーストローク信号
ｂ1〜ｂ4 制御信号
ｃ 選択信号
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載される油圧回路の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数個の油圧ポンプと、各油圧ポンプの吐出管路ごとに設けられた複数個の多連弁と、１の多連弁に含まれる少なくとも１つの制御弁並びに他の多連弁に含まれる少なくとも１つの制御弁の出口ポートを接続してなる合流管路に接続された１のアクチュエータと、他の同様の合流管路に接続された他のアクチュエータと、これらのアクチュエータへの圧油の供給量を制御する操作装置とを有する油圧回路に備えられ、前記各アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する油圧建設機械の制御装置が知られている。
【０００３】
図１２は、従来より知られているこの種の油圧回路及びその制御装置の第１例を示す図であって、１は第１の油圧ポンプ、２は第２の油圧ポンプ、３は第１の油圧ポンプ１の吐出管路１ａに設けられた第１の多連弁、４は第２の油圧ポンプ２の吐出管路２ａに設けられた第２の多連弁、５は第１の多連弁３に含まれる第１のブーム用制御弁、６は第２の多連弁４に含まれる第２のブーム用制御弁、７は第１の多連弁３に含まれる第２のアーム用制御弁、８は第２の多連弁４に含まれる第１のアーム用制御弁を示している。また、９は第１及び第２のブーム用制御弁５，６の出口管路を合流してなる第１の合流管路、１０は該第１の合流管路９に接続されたブームシリンダ、１１は第１及び第２のアーム用制御弁７，８の出口管路を合流してなる第２の合流管路、１２は該第２の合流管路１１に接続されたアームシリンダ、１３はブームシリンダ１０への圧油の供給量を制御するブーム操作装置、１４はアームシリンダ１２への圧油の供給量を制御するアーム操作装置を示している。
【０００４】
ブーム操作装置１３及びアーム操作装置１４には、図示しない油圧パイロット弁が内蔵されており、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作することによって、図示しないパイロット用油圧源から当該油圧パイロット弁を介してパイロット管路１６，１７に供給される圧油量、すなわち前記各制御弁５〜８のパイロット圧を調整できるようになっている。
【０００５】
したがって、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作すると、その操作量に応じたパイロット圧がパイロット管路１６又は１７に立ち、各制御弁５〜８の開度がパイロット圧に応じて調整される。そして、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２に各制御弁５〜８の開度に応じた量の圧油が供給され、結局、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２がブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａの操作量に応じた速度で駆動される。
【０００６】
図１３に、従来より知られている合流管路を有する油圧回路及びその制御装置の第２例を示す。本例は、前記した油圧式の制御装置に代えて、電気油圧式の制御装置を備えたものであって、２１はブーム操作装置１３に備えられた第１のレバーストロークセンサ、２２はアーム操作装置１４に備えられた第２のレバーストロークセンサ、２３は第１のパイロット管路１６に接続された第１の比例弁、２４は第２のパイロット管路１７に接続された第２の比例弁、２５は前記第１及び第２のレバーストロークセンサ２１，２２から出力されるレバーストローク信号を入力し、それに応じた前記第１及び第２の比例弁２３，２４の制御信号を出力するコントローラを示し、その他、前出の図１２と同一の部分には、それと同一の符号が表示されている。
【０００７】
本例の装置は、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作すると、その操作量に応じた電気信号（レバーストローク信号）がレバーストロークセンサ２１，２２から出力される。コントローラ２５は、前記レバーストローク信号に応じた前記第１及び第２の比例弁２３，２４の制御信号を演算し、各比例弁２３，２４に出力する。これによって、各比例弁２３，２４の開度が調整され、その開度に応じたパイロット圧がパイロット管路１６又は１７に立って、各制御弁５〜８の開度がパイロット圧に応じて調整される。そして、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２に各制御弁５〜８の開度に応じた量の圧油が供給され、結局、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２がブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａの操作量に応じた速度で駆動される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記した従来の制御装置は、いずれも、第１の油圧ポンプ１に第１のブーム用制御弁５と第２のアーム用制御弁７とを接続すると共に、第２の油圧ポンプ２に第２のブーム用制御弁６と第１のアーム用制御弁８とを接続し、かつ第１及び第２のブーム用制御弁５，６の開度を第１のパイロット管路１６に立てられたパイロット圧にて同時に制御すると共に、第１及び第２のアーム用制御弁７，８の開度を第２のパイロット管路１６に立てられたパイロット圧にて同時に制御するようにしたので、▲１▼ブーム操作装置１３及びアーム操作装置１４を同時に操作すると、各制御弁５〜８を流れる圧油量に干渉を生じ、より低圧側のアクチュエータに圧油が流れて高圧側アクチュエータの動きが遅くなるので、操作フィーリングが悪いという不都合がある。また、▲２▼かかる不都合は、所定の管路にしぼりを設けることによってある程度改善されるが、このようにすると、全体の動きが遅くなったり、第１及び第２の油圧ポンプを駆動する原動機の燃費が悪くなるといった別異の不都合を生じる。さらに、▲３▼実際の作業時には、作業の内容に応じて、ブームあるいはアームの一方を他方に優先させて駆動したい場合があるが、従来の制御装置では各アクチュエータのマッチングを自由に設定することができないため、かかる優先動作を行うことができないという不都合がある。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作速度の低下や燃費の悪化を伴うことなく、良好な操作フィーリングで作業内容に応じた特定のアクチュエータの優先動作を行うことができる油圧建設機械の制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するため、合流管路への圧油の流れを制御する各制御弁ごとにコントローラからの指令を伝える比例弁を付設し、各制御弁を独立に制御するようにした。
【００１１】
より具体的には、コントローラ内に、前記操作装置から出力される操作信号と前記アクチュエータへの圧油の流れを制御する第１、第２の多連弁の各制御弁の開度との関係を示すマップが予め記憶された記憶部と、前記操作信号を入力する入力部と、前記操作信号並びに前記記憶部に記憶されたマップとから求められる値に前記各制御弁の開度を設定するための制御信号を求める演算部と、求められた制御信号を前記第１、第２の多連弁の少なくとも各１つずつに設けられたパイロット圧発生用の比例弁に出力する出力部とを備え、該制御信号にて前記各比例弁を個別に操作し、前記各制御弁を流れる圧油の流量を個別に制御する構成とした。
【００１２】
また、前記記憶部又は他の記憶部に、前記操作装置から出力される操作信号と、前記第１の油圧ポンプ及び前記合流管路の双方に接続された制御弁の第２の操作装置から出力される第２の操作信号に対するゲインとの関係を示す補正用マップを予め記憶しておき、前記操作装置が操作されたとき、前記記憶部から前記マップ並びに前記補正用マップを前記演算部に読出して、前記第１の油圧ポンプから前記合流管路に流れる圧油の流量を制限する構成にした。
【００１３】
【作用】
合流管路への圧油の流れを制御する各制御弁ごとにコントローラからの指令を伝える比例弁を付設し、各制御弁を独立に制御すると、記憶部に適宜の記憶情報（マップ）を記憶することによって、各アクチュエータのマッチングを自由に設定することができるので、優先的に動作させるアクチュエータが異なる各種の作業を行うことができる。また、１つの油圧ポンプから合流管路に流れる圧油の流量を制限すると、例えばブーム操作装置及びアーム操作装置を同時に操作した場合に、各制御弁を流れる圧油量に干渉を生じにくくなるので、高圧側アクチュエータの動きが遅くなるということがなく、操作フィーリングが改善される。この場合、管路内にしぼりを設けないので、全体の動きが遅くなったり、原動機の燃費が悪くなることもない。
【００１４】
【実施例】
〈第１実施例〉
図１に、第１実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図を示す。この図において、３０はコントローラ、３１〜３４は第１ないし第４の比例弁を示し、その他、前出の図１３と同一の部分には、それと同一の符号が表示されている。
【００１５】
第１の比例弁３１は、図示しないパイロット用油圧源と第１のブーム用制御弁５とをつなぐ第１のパイロット管路３５に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。第２の比例弁３２は、パイロット用油圧源と第２のブーム用制御弁６とをつなぐ第２のパイロット管路３６に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。第３の比例弁３３は、パイロット用油圧源と第１のアーム用制御弁８とをつなぐ第３のパイロット管路３７に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。第４の比例弁３４は、パイロット用油圧源と第２のアーム用制御弁７とをつなぐ第４のパイロット管路３８に介設されており、コントローラ３０からの制御信号によって操作される。
【００１６】
コントローラ３０には、記憶部３０ａと、前記第１のレバーストロークセンサ２１から出力されるブームレバーストローク信号ａ1 及び前記第２のレバーストロークセンサ２２から出力されるアームレバーストローク信号ａ2 とを入力する入力部３０ｂと、前記各ストローク信号ａ1 ，ａ2 及び前記記憶部３０ａに記憶されたマップとから求められる前記ブームシリンダ１０及びアームシリンダ１２に流れる圧油の流量値に、前記各制御弁５〜８の開度を合致させるための制御信号ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 を求める演算部３０ｃと、求められた制御信号ｂ1 〜ｂ4 を前記第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力する出力部３０ｄとからなる。
【００１７】
図２に、記憶部３０ａに記憶されるマップの一例を示す。この図から明らかなように、記憶部３０ａには、ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさと第１のブーム用制御弁５の開度との関係を示すマップ｛図２（ｃ）参照｝、ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさと第２のブーム用制御弁６の開度との関係を示すマップ｛図２（ｄ）参照｝、それにアームレバーストローク信号ａ2 と第１のアーム用制御弁８の開度との関係を示すマップ｛図２（ａ）参照｝、アームレバーストローク信号ａ2 と第２のアーム用制御弁７の開度との関係を示すマップ｛図２（ｂ）参照｝がそれぞれ予め記憶されている。
【００１８】
演算部３０ｃは、図３に示すように、入力部３０ｂに入力されたブームレバーストローク信号ａ1 及びアームレバーストローク信号ａ2 、並びに記憶部３０ａから読みだされた各マップを取り込み、第１〜第４の比例弁３１〜３４の制御信号ｂ1 〜ｂ4 を求める。例えば、ブームレバーストローク信号ａ1 と図２（ｃ）のマップとから、当該ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさに応じた第１のブーム用制御弁５の開度を求め、次いで、第１のブーム用制御弁５の開度をかかる所定の値にするために必要な第１の比例弁３１の開度を求め、さらには、第１の比例弁３１の開度をかかる所定の値にするために必要な制御信号ｂ1 を求める。他の制御信号ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 についても、これと同様にして求められる。このようにして求められた各制御信号ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 は、出力部３０ｄから第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力される。
【００１９】
本例の制御装置は、第１及び第２の合流管路９，１１への圧油の流れを制御する各制御弁５〜８ごとにコントローラ３０からの指令を伝える比例弁３１〜３４を付設したので、各制御弁５〜８を独立に制御することができる。したがって、記憶部３０ａに適宜のマップを予め記憶しておくことによって、ブームシリンダ１０及びアームシリンダ１２のマッチングを自由に設定することができるので、優先的に動作させるアクチュエータが異なる各種の作業を行うことができる。
【００２０】
〈第２実施例〉
次に、本発明の第２実施例を、前出の第１図及び第２図、それに図４及び図５に基づいて説明する。図４は記憶部に記憶される補正用マップの内容を示す図であり、図５は演算部における演算のアルゴリズムを示す図である。第２実施例の制御装置は、図１の記憶部３０ａに図４（ａ），（ｂ）の補正用マップを併せて記憶し、かつ図５のアルゴリズムにしたがって演算を行うことを特徴とする。
【００２１】
第１の補正用マップは、図４（ａ）に示すように、ブームレバーストローク信号ａ1 と、第２のアーム用制御弁７のアームレバーストローク信号ａ2 に対するゲインとの関係を示すものであって、図の例では、ブームレバーストローク信号ａ1 が大きくなるにしたがって、第２のアーム用制御弁７のアームレバーストローク信号ａ2 に対するゲインがほぼ比例的に小さくなるように設定されている。一方、第２の補正用マップは、図４（ｂ）に示すように、アームレバーストローク信号ａ2 と、第２のブーム用制御弁６のブームレバーストローク信号ａ1 に対するゲインとの関係を示すものであって、図の例では、アームレバーストローク信号ａ2 が大きくなるにしたがって、第２のブーム用制御弁６のブームレバーストローク信号ａ1 に対するゲインがほぼ比例的に小さくなるように設定されている。これらの補正用マップは、図２に示した第１及び第２のマップを記憶した記記憶部３０ａ又は他の記憶部に記憶される。
【００２２】
演算部３０ｃは、図５に示すように、入力部３０ｂに入力されたブームレバーストローク信号ａ1 及びアームレバーストローク信号ａ2 、並びに記憶部３０ａから読みだされたマップ（図２参照）及び補正用マップ（図４参照）を取り込み、第１〜第４の比例弁３１〜３４の制御信号ｂ1 〜ｂ4 を求める。以下に、その演算のアルゴリズムを示す。まず、ブームレバーストローク信号ａ1 と図２（ｃ）のマップとから、前記第１実施例の場合と同様にして、当該ブームレバーストローク信号ａ1 の大きさに応じた第１のブーム用制御弁５の開度を求める。また、これと共に、図４（ａ）に示した第１の補正用マップから、その時のブームレバーストローク信号ａ1 に応じた第２のアーム用制御弁７のアームレバーストローク信号ａ2 に対するゲインを求める。このとき、第２のアーム用制御弁７は、第１の油圧ポンプ１に対して１種のしぼりとして作用するので、第１の油圧ポンプ１から第１のブーム用制御弁５に供給可能な圧油量が増加する。そこで、演算部３０ｃは、第１の補正用マップを加味して、第１のブーム用制御弁５の開度を補正する。そして、第１のブーム用制御弁５の開度をかかる所定の値にするために必要な第１の比例弁３１の開度を求め、さらには、第１の比例弁３１の開度をかかる所定の値にするために必要な制御信号ｂ1 を求める。また、図４（ａ）の補正用マップと図２（ｂ）のマップとから、第２のアーム用制御弁７の開度を求める。そして、第２のアーム用制御弁７の開度をかかる所定の値にするために必要な第４の比例弁３４の開度を求め、さらには、第４の比例弁３４の開度をかかる所定の値にするために必要な制御信号ｂ4 を求める。第１のアーム用制御弁８の開度を制御するための制御信号ｂ3 及び第２のブーム用制御弁６の開度を制御するための制御信号ｂ2 についても、これと同様にして求められる。このようにして求められた各制御信号ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 は、出力部３０ｄから第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力される。
【００２３】
本例の制御装置は、ブームレバーストローク信号ａ1 に応じて第２のアーム用制御弁７の開度を制限し、また、アームレバーストローク信号ａ2 に応じて第２のブーム用制御弁６の開度を制限したので、ブーム操作装置１３及びアーム操作装置１４を同時に操作した場合に、各制御弁５〜８を流れる圧油量に干渉を生じにくく、高圧側アクチュエータの動きが遅くなるといった不都合が防止されて、操作フィーリングが改善される。この場合、管路内にしぼりを設けないので、全体の動きが遅くなったり、原動機の燃費が悪くなることもない。
【００２４】
〈第３実施例〉
次に、本発明の第３実施例を、図６及び図７に基づいて説明する。図６は本例に係る制御装置の構成図であり、図７は記憶部に記憶されるマップの説明図である。第３実施例の制御装置は、記憶部に図７に例示される複数組のマップを記憶しておき、各種作業の内容に応じてブームシリンダ及びアームシリンダを好適に制御できるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
油圧ショベルを用いて行う作業には、例えば、アームよりもブームを優先的にすなわち高速で動作することを要する作業、反対にブームよりもアームを優先的に動作することを要する作業、メータリングでの微操作性を優先する作業など、各種モードの作業がある。かかる各種の作業を１台の油圧ショベルで効率良く行えるようにするため、本実施例では、図６のコントローラ３０内に備えられた記憶部３０ａ（図１参照）に、ブームレバーストローク信号ａ1 又はアームレバーストローク信号ａ2 の大きさと第１及び第２のブーム用制御弁５，６の開度又は第１及び第２のアーム用制御弁７，８との関係を示す、図７に掲げる４種類のマップを予め記憶した。
【００２６】
図７の作業モードＡは、アームのメータリングでの微操作性が良好で、かつアームレバーストローク信号ａ2 がある程度大きくなった段階ではアームが充分な速度で駆動することを要する作業モードである。この場合には、かかる要求に対応するため、アームレバーストローク信号ａ2 に対して第１のアーム用制御弁８の開度を滑らかに上昇させると共に、第２のアーム用制御弁７をアームレバーストローク信号ａ2 がある程度大きくなった段階で急激に開くように、マップが調整される。
【００２７】
作業モードＢは、ブームレバーストローク信号ａ1 及びアームレバーストローク信号ａ2 の変化に対してブーム及びアームの速度変化が滑らかに行われることを要する作業モードである。この場合には、かかる要求に対応するため、ブームレバーストローク信号ａ1 に対して第１及び第２のブーム用制御弁５，６の開度を滑らかに上昇させるようにマップが調整され、また、アームレバーストローク信号ａ2 に対して第１及び第２のアーム用制御弁７，８の開度を滑らかに上昇させるようにマップが調整される。
【００２８】
作業モードＣは、アームよりもブームを優先的に動作することを要する作業であって、この場合には、アームレバーストローク信号ａ2 がある程度大きくなった段階から第１のアーム用制御弁８の開度を滑らかに上昇させ、かつ当該アームレバーストローク信号ａ2 に対して第２のアーム用制御弁７の開度を滑らかに上昇させると共に、ブームレバーストローク信号ａ1 が入力されたときに第１のブーム用制御弁５の開度を急激に上昇するようにマップが調整される。
【００２９】
作業モードＤは、通常の作業に適用される標準モードであって、ブームレバーストローク信号ａ1 に対して第１のブーム用制御弁５の開度が比較的急激に上昇し、第２のブーム用制御弁６の開度が比較的滑らかに上昇するようにマップが調整される。また、これと共に、アームレバーストローク信号ａ2 に対して第１のアーム用制御弁８の開度が比較的滑らかに上昇し、第２のアーム用制御弁７の開度が比較的急激に上昇するようにマップが調整される。
【００３０】
図６の符号４１は、作業モード選択スイッチを示す。この作業モード選択スイッチ４１は、前記記憶部３０ａに記憶された作業モードの数と同数の切り換え段数を有し、スイッチ本体に備えられたキー等を択一的に操作することによって、前記記憶部３０ａに記憶された各種の作業モードから所望の作業モードを選択するための選択信号ｃを出力する。この作業モード選択スイッチ４１は、コントローラ３０中の入力部３０ｂに接続される。
【００３１】
以下、前記のように構成された本例制御装置の動作について説明する。
作業モード選択スイッチ４１を操作する以前においては、自動的に前記の作業モードＤが選択されており、記憶部３０ａに記憶されたマップに応じた各制御弁５〜８の開度制御が行われる。この開度制御方法については、前記第１実施例にて説明したと同じであるので、重複を避けるため説明を省略する。
【００３２】
作業モード選択スイッチ４１を操作すると、操作キー等に応じた選択信号ｃが作業モード選択スイッチ４１から出力される。この選択信号ｃは、入力部３０ｂを介して演算部３０ｃに取り込まれ、演算部３０ｃは、取り込まれた選択信号ｃに対応するマップを記憶部３０ａから読みだす。また、ブームレバー１３ａ又はアームレバー１４ａを操作すると、ブームレバーストロークセンサ２１又はアームレバーストロークセンサ２２から各レバーの操作量に応じたブームレバーストローク信号ａ1 又はアームレバーストローク信号ａ2 が出力される。これらの各レバー変位信号ａ1 ，ａ2 は、入力部３０ｂを介して演算部３０ｃに取り込まれ、演算部３０ｃは、これらの信号ａ1 ，ａ2 及び前記の読みだされたマップとから、制御信号ｂ1 〜ｂ4 を演算して、第１〜第４の比例弁３１〜３４に出力する。演算部３０ｃにおける演算アルゴリズムについては、前記第１実施例にて説明したと同じであるので、重複を避けるため説明を省略する。
【００３３】
なお、本例の場合にも、第２実施例にて説明したように、ブームレバー１３ａ及びアームレバー１４ａを複合操作した場合における干渉を防止するため、記憶部３０ａ又は他の記憶部に記憶された補正用のマップに基づいて、各制御弁５〜８の開度を補正することもできる。
【００３４】
本例の制御装置は、第１実施例の制御装置と同様の効果を奏するほか、記憶部３０ａに４種類の作業モードに応じた４組のマップを予め記憶しておき、作業モード選択スイッチ４１を操作して所望のマップを選択的に演算部３０ｃに取り込むようにしたので、選択された作業モードに応じて各アクチュエータ１０，１２の駆動速度を常に好適に調整することができ、各種の作業を効率良くしかも安全に行うことができる。
【００３５】
〈第４実施例〉
本発明の第４実施例を、図８及び図９に基づいて説明する。図８は本例に係る制御装置の構成図、図９は演算部における演算アルゴリズムを示す図である。これらの図において、符号５１は第１及び第２の油圧ポンプ１，２を駆動するための原動機（エンジン）、符号５２はこの原動機５１に設けられた回転数センサ、符号５３は回転数センサ５２の出力信号線を示し、その他、前出の図１と対応する部分には、同一の符号が表示されている。
【００３６】
図８に示すように、回転数センサ５２にて検出された原動機５１の回転数信号ｄは、信号線５３によってコントローラ３０の入力部３０ｂに入力される。
コントローラ３０の記憶部３０ａには、図９に示すように、原動機５１の回転数Ｎと第１及び第２の油圧ポンプ１，２の吐出量Ｑとの関係が予め記憶されており、コントローラ３０の演算部３０ｃは、原動機５１の回転数信号ｄの大きさに応じて、算出された制御信号ｂ1 〜ｂ4 （第１実施例〜第３実施例参照）に補正をかける。すなわち、油圧ポンプの吐出量Ｑは、油圧ポンプの容量をｑ、原動機５１の回転数をＮとしたとき、Ｑ＝ｑ×Ｎの関係にあるので、回転数Ｎが上昇したときには各アクチュエータ１０，１２に供給可能な圧油量が増加する。そこで、原動機５１の回転数Ｎが上昇した場合には、それに応じて各制御弁５〜８の開度を上昇し、圧油の無駄を防止すべく、制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正する。反対に、回転数Ｎが低下したときには、各アクチュエータ１０，１２に供給可能な圧油量が減少する。そこで、原動機５１の回転数Ｎが低下した場合には、それに応じて各制御弁５〜８の開度を低下し、原動機５１のエンストを防止すべく、制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正する。
【００３７】
本例の制御装置は、第１実施例の制御装置と同様の効果を奏するほか、原動機回転数Ｎの変動に応じて、コントローラ３０から出力される比例弁３１〜３４の制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正するようにしたので、燃費の無駄を防止及び原動機５１のエンスト防止等を図ることができる。
【００３８】
〈第５実施例〉
本発明の第５実施例を、図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は本例に係る制御装置の構成図、図１１は演算部における演算アルゴリズムを示す図である。これらの図において、符号５４はブームシリンダ１０に付設された第１の圧力センサ、符号５５は第１の圧力センサ５４の出力信号線、符号５６はアームシリンダ１２に付設された第２の圧力センサ、符号５７は第２の圧力センサ５６の出力信号線を示し、その他、前出の図８と対応する部分には、同一の符号が表示されている。
【００３９】
第１の圧力センサ５４は、ブームシリンダ１０のボトム室１０ａに設定され、その出力端子は信号線５５によりコントローラ３０の入力部３０ｂに接続されている。第２の圧力センサ５６は、アームシリンダ１２のボトム室１２ａに設定され、その出力端子は信号線５７によりコントローラ３０の入力部３０ｂに接続されている。
【００４０】
コントローラ３０の記憶部３０ａには、ブームシリンダ１０のボトム室１０ａに接続された管路１０ｂに設けられた図示しないリリーフ弁の設定圧と、アームシリンダ１２のボトム室１２ａに接続された管路１２ｂに設けられた図示しないリリーフ弁の設定圧とが予め記憶されており、コントローラ３０の演算部３０ｃは、この記憶部３０ａに記憶されたリリーフ弁の設定圧（リリーフ圧）と前記第１及び第２の圧力センサ５４，５６にて検出された圧力とを常時比較する。そして、演算部３０ｃは、第１の圧力センサ５４の検出圧（ブーム圧力）とリリーフ圧との差圧が予め定められた値になったとき、当該演算部３０ｃにて算出された制御信号ｂ1 ，ｂ2 （第１実施例〜第３実施例参照）を低下するように補正する。同様に、演算部３０ｃは、第２の圧力センサ５６の検出圧（アーム圧力）とリリーフ圧との差圧が予め定められた値になったとき、当該演算部３０ｃにて算出された制御信号ｂ3 ，ｂ4 （第１実施例〜第３実施例参照）を低下するように補正する。
【００４１】
本例の制御装置は、第１実施例の制御装置と同様の効果を奏するほか、ブームシリンダ１０又はアームシリンダ１２の駆動圧が各管路のリリーフ圧近傍まで上昇したときに、各制御弁５〜８の開度を低下するように制御信号ｂ1 〜ｂ4 を補正するので、リリーフ管路を通って圧油タンクに戻る圧油の流量を低減することができ、原動機の燃料消費量の低減及び騒音の緩和等を図ることができる。
【００４２】
なお、前記実施例においては、ブームシリンダ１０とアームシリンダ１２を複合操作する場合を例にとって説明したが、制御するアクチュエータの種類や数量については何ら制限があるものではなく、任意の種類及び数量の油圧アクチュエータを複合操作する油圧建設機械の制御装置に応用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、合流管路への圧油の流れを制御する各制御弁ごとにコントローラからの指令を伝える比例弁を付設し、各制御弁を独立に制御するようにしたので、各アクチュエータのマッチングを自由に設定することができ、優先的に動作させるアクチュエータが異なる各種の作業を行うことができる。また、第１の油圧ポンプから第２の合流管路に流れる圧油の流量を制限すると共に、第２の油圧ポンプから第１の合流管路に流れる圧油の流量を制限するようにしたので、ブーム操作装置及びアーム操作装置を同時に操作した場合に、各制御弁を流れる圧油量に干渉を生じにくくなり、操作フィーリングが改善される。さらに、この場合、管路内にしぼりを設けないので、全体の動きが遅くなったり、原動機の燃費が悪くといった不都合が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図２】第１実施例に係る制御装置に記憶されるマップを例示するグラフ図である。
【図３】第１実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図４】第２実施例に係る制御装置に記憶される補正用マップを例示するグラフ図である。
【図５】第２実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図６】第３実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図７】第３実施例に係る制御装置に記憶されるマップを例示する表図である。
【図８】第４実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図９】第４実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図１０】第５実施例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図１１】第５実施例に係る制御装置で行われる演算のアルゴリズムを示す図である。
【図１２】第１従来例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【図１３】第２従来例に係る制御装置を備えた油圧回路の回路図である。
【符号の説明】
１，２ 油圧ポンプ
３，４ 多連弁
５ 第１のブーム用制御弁
６ 第２のブーム用制御弁
７ 第２のアーム用制御弁
８ 第１のアーム用制御弁
９ 第１の合流管路
１０ ブームシリンダ
１１ 第２の合流管路
１２ アームシリンダ
１３ ブーム操作装置
１４ アーム操作装置
３０ コントローラ
３１〜３４ 比例弁
ａ1 ブームレバーストローク信号
ａ2 アームレバーストローク信号
ｂ1〜ｂ4 制御信号
ｃ 選択信号
Claims (6)
- 第１及び第２の油圧ポンプと、前記第１の油圧ポンプの吐出管路に設けられた第１の多連弁と、前記第２の油圧ポンプの吐出管路に設けられた第２の多連弁と、前記第１の多連弁に含まれる少なくとも１つの第１の制御弁及び前記第２の多連弁に含まれる少なくとも１つの第２の制御弁の出口ポートを接続してなる第１及び第２の合流管路と、これら第１及び第２の合流管路に接続されたアクチュエータと、このアクチュエータへの圧油の供給量を制御する１つの操作装置とを有する油圧回路に備えられ、前記アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する油圧建設機械の制御装置において、
前記１つの操作装置から出力される操作信号の入力部と、前記操作信号と前記第１及び第２の制御弁の開度との関係を示す第１及び第２のマップが予め記憶された記憶部と、前記入力部に入力された操作信号と前記記憶部に記憶された前記第１及び第２のマップとから求められる値に前記第１及び第２の制御弁の開度を設定するための制御信号を求める演算部と、求められた制御信号の出力部とを備え、
前記出力部は、前記第１及び第２の制御弁ごとに付設されたパイロット圧発生用の比例弁に前記制御信号を個別に出力し、前記１つの操作装置が操作された場合、前記第１の油圧ポンプから前記第２の合流管路に流れる圧油の流量及び前記第２の油圧ポンプから前記第１の合流管路に流れる圧油の流量を個別に制御して、前記第１及び第２の制御弁から前記第１及び第２の合流管路に流れる圧油の流量を個別に制御することを特徴とする油圧建設機械の制御装置。 - 請求項１に記載の油圧建設機械の制御装置において、前記記憶部に作業モードに応じた複数種類の前記マップを記憶すると共に、前記入力部に作業モード選択スイッチを接続し、該作業モード選択スイッチが操作されたとき、該作業モード選択スイッチから出力される選択信号に応じたマップを前記記憶部から演算部に読出して前記制御信号を求めることを特徴とする油圧建設機械の制御装置。
- 請求項１に記載の油圧建設機械の制御装置において、前記記憶部又は他の記憶部に、前記操作装置から出力される操作信号と、前記第１の油圧ポンプ及び合流管路の双方に接続された制御弁の第２の操作装置から出力される第２の操作信号に対するゲインとの関係を示す補正用マップを予め記憶しておき、前記操作装置が操作されたとき、前記記憶部から前記マップ並びに前記補正用マップを前記演算部に読出して、前記第１の油圧ポンプから前記合流管路に流れる圧油の流量を制限することを特徴とする油圧建設機械の制御装置。
- 請求項１に記載の油圧建設機械の制御装置において、前記入力部に前記第１及び第２の油圧ポンプを駆動する原動機の回転数に応じた信号を入力し、前記原動機の回転数が高いときには前記第１及び第２の制御弁群を流通可能な圧油量の最大値を高めるように前記制御信号を補正し、原動機の回転数が低いときには前記第１及び第２の制御弁群を流通可能な圧油量の最大値を低めるように前記制御信号を補正することを特徴とする油圧建設機械の制御装置。
- 請求項１に記載の油圧建設機械の制御装置において、前記入力部に前記アクチュエータの駆動圧に応じた信号を入力し、前記演算部にて、これらの駆動圧と前記第１及び第２の油圧ポンプの出口管路のリリーフ圧とを常時比較し、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動圧が前記第１又第２の油圧ポンプから吐出される圧油のリリーフ圧付近になったとき、前記操作信号を低めるように補正し、前記各パイロット圧発生用の比例弁に出力することを特徴とする油圧建設機械の制御装置。
- 請求項１に記載の油圧建設機械の制御装置において、
前記入力部に前記第１及び第２の油圧ポンプを駆動する原動機の回転数に応じた信号を入力し、前記原動機の回転数が高いときには前記第１及び第２の制御弁群を流通可能な圧油量の最大値を高めるように前記制御信号を補正し、原動機の回転数が低いときには前記第１及び第２の制御弁群を流通可能な圧油量の最大値を低めるように前記制御信号を補正すると共に、
前記入力部に前記アクチュエータの駆動圧に応じた信号を入力し、前記演算部にて、これらの駆動圧と前記第１及び第２の油圧ポンプの出口管路のリリーフ圧とを常時比較し、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動圧が前記第１又第２の油圧ポンプから吐出される圧油のリリーフ圧付近になったとき、前記操作信号を低めるように補正し、前記各パイロット圧発生用の比例弁に出力することを特徴とする油圧建設機械の制御装置。
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