建設機械の油圧制御装置
【課題】作業時の反力によってブームシリンダのロッド圧が高く、ヘッド圧が低い状況でのブーム上げ操作時に、公知技術のような弊害を招かずに、ロッド圧を逃がしながらヘッド側へのポンプ油の供給を抑え、他の油圧シリンダへの必要流量を確保する。
【解決手段】油圧ショベルにおいて、アーム引きによる掘削反力によってブームシリンダ６のロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、油圧ポンプ１４からブームシリンダ６のヘッド側に供給される流量を制限する流量制御弁１６と、タンク油をブームシリンダ６のヘッド側油室６ｂに補給するアンチキャビテーション回路１７とを設けた。
【解決手段】油圧ショベルにおいて、アーム引きによる掘削反力によってブームシリンダ６のロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、油圧ポンプ１４からブームシリンダ６のヘッド側に供給される流量を制限する流量制御弁１６と、タンク油をブームシリンダ６のヘッド側油室６ｂに補給するアンチキャビテーション回路１７とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベルのような作業アタッチメントを備えた建設機械の油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブームとアームと作業装置とこれらを駆動するブーム、アーム、作業装置各シリンダから成る作業アタッチメントを備えた建設機械において、作業時の反力がブームシリンダを伸長させる方向に作用し、これにより同シリンダのロッド側圧力(以下、ロッド圧という)が高く、ヘッド側圧力(以下、ヘッド圧という)が低くなる状況が発生する場合がある。
【０００３】
代表的な油圧ショベルの場合で説明する。
【０００４】
油圧ショベルは、図５に示すようにクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に地面に対して鉛直な軸のまわりに旋回自在に搭載された上部旋回体２とを具備する。
【０００５】
上部旋回体２には、ブーム３、アーム４、バケット５、及びこれらを駆動するブーム、アーム、バケット各シリンダ(油圧シリンダ)６,７,８から成る作業アタッチメント９が装着され、ブーム３の上げ／下げ、アーム４の押し(上向き回動)／引き(下向き回動)、バケット５の掘削(すくい)／戻しの各単独または複合操作によって掘削、積み込み、均し等の各種作業が行われる。
【０００６】
図６はブーム、アーム両シリンダ６，７を駆動する従来の油圧回路を示す。
【０００７】
ブーム、アーム両シリンダ６，７は、それぞれ操作手段としてのブーム用、アーム用両リモコン弁１０，１１によって操作される油圧パイロット式の切換弁であるコントロールバルブ１２，１３を介して油圧ポンプ１４及びタンクＴに接続されている。
【０００８】
ブームシリンダ用のコントロールバルブ(以下、ブームコントロールバルブという)１２は、中立、ブーム上げ、ブーム下げ各位置イ，ロ，ハの間で、またアームシリンダ用のコントロールバルブ(以下、アームコントロールバルブという)１３は、中立、アーム引き、アーム押しの各位置イ，ロ，ハの間でそれぞれ切換わり作動し、これにより両シリンダ６，７に対する圧油の給排が制御される。
【０００９】
図６中、６ａ，７ａは両シリンダ６，７のヘッド側(伸長側)油室、６ｂ，７ｂは同、ロッド側(縮小側)油室である。
【００１０】
この油圧ショベルにおいて、アーム引きのみによって掘削作業を行うと、掘削反力によってアームシリンダ回路が高圧となるとともに、この掘削反力がブーム３に上向き(ブームシリンダ６を伸長させる方向)に作用してブームシリンダ６のロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる。
【００１１】
この状態では、掘削反力をブームシリンダ６で支えきれず、車体が持ち上がって掘削作業を継続できなくなる。
【００１２】
そこで、通常はブームシリンダ６のロッド圧を逃がすためにブーム上げ操作を行い、ロッド側の油をブームコントロールバルブ１２経由でタンクＴに逃がす。
【００１３】
すなわち、アーム引き／ブーム上げの複合操作を行う。
【００１４】
これにより、ロッド圧が低下して掘削反力をブームシリンダ６で支え、掘削作業が可能となる。
【００１５】
ところが、ブームコントロールバルブ１２がブーム上げ側に操作されることで同バルブ１２のメータアウト開口が開くと同時にメータイン開口も開くため、低圧となったブームシリンダ６のヘッド側油室６ａに油圧ポンプ１４の吐出油が流れ込む。
【００１６】
すなわち、本来、油を必要としないブームシリンダ６にポンプ油が供給されるため、この分が損失となるだけでなく、同じポンプ油によって駆動されるアームシリンダ(バケットシリンダ等の他の油圧シリンダも同ポンプ１４に接続されている場合はそれを含む)へのポンプ油の供給量(アーム動力)が減少して作業効率が低下するという問題があった。
【００１７】
このようなブームシリンダ６のロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる状況は、アーム引き／ブーム上げの複合操作時だけでなく、バケット５のすくいと、これによる掘削反力を逃がすためのブーム上げの複合操作時にも生じる。
【００１８】
また、油圧ショベルにおける掘削作業時に限らず、たとえばアーム４の先端にバケット５に代えて「ニブラ」と称される開閉式の圧砕装置を取付けた解体機による解体作業時等、作業時の反力がブームシリンダ６に伸長方向に作用してロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる作業時にも発生する。
【００１９】
この問題の解決策として、特許文献１に、上記のように掘削反力によってブームシリンダ６のロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる状況で、ロッド圧をアームシリンダ７のヘッド側に逃がす技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】ＷＯ２００４／００５７２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし、特許文献１の公知技術によると、ブームシリンダ６のロッド圧をアームシリンダ７のヘッド圧として利用できる値まで高めるために、ロッド側からタンクＴに戻る通路を絞る必要がある。
【００２２】
このため、水平引き等の負荷方向(ブームシリンダ伸長方向)のブーム作業時に余分なロッド圧が立ち、圧力損失が大きくなるという弊害が生じる。
【００２３】
そこで本発明は、作業時の反力によってブームシリンダのロッド圧が高く、ヘッド圧が低い状況でのブーム上げ操作時に、特許文献１記載の公知技術のような弊害を招かずに、ロッド圧を逃がしながらヘッド側へのポンプ油の供給を抑え、他の油圧シリンダへの必要流量を確保することができる建設機械の油圧制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載されるとともに、この上部旋回体に作業アタッチメントが装着され、この作業アタッチメントは、ブームと、このブームの先端に取付けられたアームと、このアームの先端に取付けられたバケット等の作業装置と、上記ブーム、アーム、作業装置を駆動するブーム、アーム、作業装置各シリンダとによって構成され、上記各シリンダは、それぞれブーム用、アーム用、作業装置用の各操作手段の操作に応じたブームシリンダ用、アームシリンダ用、作業装置シリンダ用各コントロールバルブの作動によって制御され、かつ、上記ブームシリンダと、このブームシリンダよりも作業アタッチメント先端側に位置する先端側シリンダとしての上記アーム及び作業装置両シリンダのうちの一方の先端側シリンダとが共通の油圧ポンプによって駆動されるとともに、上記先端側シリンダを伸長させて行う作業時の反力がブーム上げ方向に作用して上記ブームシリンダのロッド側圧力が高く、ヘッド側圧力が低くなるように構成された建設機械の油圧制御装置において、上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側に供給される流量を制限する流量制限手段と、タンク油を上記ブームシリンダのヘッド側油室に補給するアンチキャビテーション回路とを設けたものである。
【００２５】
この構成によれば、たとえば油圧ショベルにおいて、先端側シリンダの操作(請求項２ではアーム引き操作)に伴う掘削反力によってブームシリンダのロッド圧が高く、ヘッド圧が低い状況でのブーム上げ操作時(以下、ロッド圧逃がし操作時という)に、油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側に供給される流量を制限するため、ポンプ油が先端側シリンダ(アームシリンダ等)に供給される。
【００２６】
このため、先端側シリンダに十分な流量を供給して動力を確保し、作業効率を高めることができる。
【００２７】
しかも、上記ヘッド側流量の制限作用はロッド圧逃がし操作時のみに働き、それ以外では制限しないため、特許文献１記載の公知技術のように他のブーム作業時に余分なロッド圧が立つという弊害を招くおそれがない。
【００２８】
本発明においては、上記請求項１または２の構成を前提として、上記操作手段としてリモコン弁、コントロールバルブとして上記リモコン弁の操作に応じて作動する油圧パイロット式の切換弁をそれぞれ設けるとともに、上記流量制限手段として、上記油圧ポンプとブームシリンダのヘッド側油室とを結ぶヘッド側供給管路に、開口面積を絞る位置と絞らない位置との間で作動する油圧パイロット式の流量制御弁を設け、この流量制御弁の一方のパイロットポートに上記リモコン弁からのブーム上げパイロット圧とブームシリンダのロッド側圧力、他方のパイロットポートにブームシリンダのヘッド側圧力をそれぞれ導入することにより、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記流量制御弁を絞り位置に設定するように構成するのが望ましい(請求項３)。
【００２９】
この構成によれば、リモコン弁からのブーム上げパイロット圧とブームシリンダのロッド圧及びヘッド圧という回路の圧力のみを利用して流量制御弁を作動させて流量制限作用を行うため、つまり、純油圧制御であるため、回路構成が簡単でコストが安くてすむ。
【００３０】
また本発明においては、請求項１〜３のいずれかの構成において、上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、ブームシリンダのロッド側油室からの戻り油を同シリンダのヘッド側に供給する再生回路を設けるのが望ましい(請求項４)。
【００３１】
請求項１の構成によると、ブームシリンダのヘッド側への油の供給がアンチキャビテーション回路でのタンク油の吸い上げ作用のみに依存するため、ヘッド側が負圧になるおそれが残る。
【００３２】
これに対し請求項４の構成によれば、ロッド側からの戻り油をヘッド側に利用(再生)するため、ヘッド側が負圧になるおそれがない。
【００３３】
さらに本発明においては、請求項４の構成において、上記ブームシリンダのヘッド側及びロッド側両圧力、上記油圧ポンプの吐出圧、上記ブーム用操作手段の操作量をそれぞれ検出する検出手段と、上記流量制御弁の開口面積を制御する制御手段とを設け、この制御手段は、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、
(ｉ) 上記ブームシリンダ用コントロールバルブのメータイン及びメータアウト両開口面積、
(ｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からヘッド側油室へ再生可能な流量、
(ｉｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からの流出流量から、同シリンダの面積比に応じてヘッド側油室に供給すべき必要流量、
(ｉｖ) キャビテーション防止のために上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に供給すべき必要ポンプ流量、
(ｖ) ポンプ圧とブームシリンダのヘッド側圧力とから、油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に上記必要ポンプ流量を供給するために必要なメータイン開口面積、
(ｖｉ) 上記必要なメータイン開口面積のうち上記流量制御弁の開口面積
をそれぞれ演算し、流量制御弁の開口面積を、上記(ｖｉ)で演算された値に制御するように構成するのが望ましい(請求項５)。
【００３４】
この構成によれば、ブームシリンダのヘッド側にキャビテーション回避のために必要な流量を確保できるため、確実にキャビテーションの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によると、作業時の反力によってブームシリンダのロッド圧が高く、ヘッド圧が低い状況でのブーム上げ操作時に、他のブーム作業時に余分なロッド圧が立つという弊害を招かずに、ロッド圧を逃がしながらヘッド側へのポンプ油の供給を抑え、他の油圧シリンダへの必要流量を確保することができる
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す回路図である。
【図４】第３実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の適用対象である油圧ショベルの概略側面図である。
【図６】油圧ショベルの従来の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
実施形態は油圧ショベルを適用対象としている。また、背景技術で説明した、アーム引き／ブーム上げの複合操作による掘削作業時の制御を例にとっている。
【００３８】
以下の実施形態において、次の点は図６に示す従来回路と同じである。
【００３９】
(Ａ) ブーム、アーム両シリンダ６，７は、それぞれ操作手段としてのブーム用、アーム用両リモコン弁１０，１１によって操作される油圧パイロット式の切換弁であるコントロールバルブ１２，１３を介して油圧ポンプ１４及びタンクＴに接続されている点。
【００４０】
(Ｂ) ブームコントロールバルブ１２は、中立、ブーム上げ、ブーム下げ各位置イ，ロ，ハの間で、またアームコントロールバルブ１３は、中立、アーム引き、アーム押しの各位置イ，ロ，ハの間でそれぞれ切換わり作動し、これにより両シリンダ６，７に対する圧油の給排が制御される点。
【００４１】
第１実施形態(図１参照)
第１実施形態においては、油圧ポンプ１４とブームシリンダ６のヘッド側油室６ａとを結ぶヘッド側供給管路１５に、開口面積を絞る絞り位置ａと絞らない全開位置ｂとの間で作動する油圧パイロット式の流量制御弁１６が設けられている。
【００４２】
この流量制御弁１６は、両側パイロットポート１６ａ，１６ｂに入力されるパイロット圧によって制御される油圧パイロット式の切換弁として構成され、絞り位置ａに向けてスプールを付勢する第１パイロットポート１６ａにブーム用リモコン弁１０からのブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームシリンダ６のロッド圧ＰＲ、全開位置ｂに向けてスプールを付勢する第２パイロットポート１６ｂにブームシリンダ６のヘッド圧ＰＨがそれぞれ導入される。
【００４３】
つまり、ロッド圧がヘッド圧よりも高い状況でのブーム上げ操作時(ロッド圧逃がし操作時)のみに流量制御弁１６が絞り位置ａにセットされ、他のケースでは全開位置ｂに保持される。
【００４４】
また、ブームシリンダ６のヘッド側油室６ａとタンクＴとの間に、タンク油をヘッド側油室６ａに補給するチェック弁付きのアンチキャビテーション回路１７が設けられている。
【００４５】
なお、このアンチキャビテーション回路は、通常、ブームシリンダ６のロッド側油室６ｂ及びアームシリンダ７の両側油室７ａ，７ｂについても設けられるが、本発明とは直接関係ないため図示省略している。
【００４６】
この構成において、ロッド圧逃がし操作時に流量制御弁１６が絞り位置ａに切換わるため、油圧ポンプ１４からブームシリンダ６のヘッド側油室６ａに供給される油がこの流量制御弁１６で制限(ブロック)される。
【００４７】
これにより、ポンプ油がもっぱらアームシリンダ７に供給されるため、同シリンダ７による掘削動力が増加し、作業効率が高められる。
【００４８】
一方、ブームシリンダ６のヘッド側は負圧となるが、アンチキャビテーション回路１７によってタンク油がヘッド側油室６ａに供給されるため、キャビテーションの発生を抑えることができる。
【００４９】
また、この第１実施形態の構成によると、リモコン弁１０からのブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームシリンダ６のロッド圧ＰＲ及びヘッド圧ＰＨという回路の圧力のみを利用して流量制御弁１６を作動させて流量制限作用を行うため、つまり、純油圧制御であるため、回路構成が簡単でコストが安くてすむ。
【００５０】
第２実施形態(図２参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００５１】
第１実施形態では、ブームシリンダ６のヘッド側油室６ａへの油の供給がアンチキャビテーション回路１７によるタンク油の吸い上げ作用のみに依存するため、ヘッド側油室６ａが負圧になるおそれが残る。
【００５２】
第２実施形態はこの点の解決を図っている。
【００５３】
すなわち、ブームコントロールバルブ１２とタンクＴとを結ぶタンク通路１８に、同通路１８をブームシリンダ６のヘッド側油室６ａに連通させるヘッド側連通位置ａと、同通路１８をタンクＴに連通させるタンク位置ｂとの間で切換わる連通弁１９が設けられている。
【００５４】
この連通弁１９は、流量制御弁１６と同様に、両側パイロットポート１９ａ，１９ｂに入力されるパイロット圧によって制御される油圧パイロット式の切換弁として構成され、ヘッド側連通位置ａに向けてスプールを付勢する第１パイロットポート１９ａにブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームシリンダロッド圧ＰＲ、タンク位置ａに向けてスプールを付勢する第２パイロットポート１９ｂにブームシリンダヘッド圧ＰＨがそれぞれ導入される。
【００５５】
つまり、流量制御弁１６と同様にロッド圧逃がし操作時のみにこの連通弁１９がヘッド側連通位置ａに切換わり、ブームシリンダ６のヘッド側油室６ａからの戻り油がヘッド側油室６ａに供給(再生)される。
【００５６】
図２中、２０は連通弁１９とブームシリンダ６のヘッド側油室６ａとを結ぶ連通路、２１はこの連通路２０に設けられた逆流防止用のチェック弁で、これら連通弁１９、連通路２０、チェック弁２１によって再生回路が構成されている。
【００５７】
この構成によると、ロッド圧逃がし操作時に、ロッド側からの再生流量がヘッド側油室６ａに補給されるため、アンチキャビテーション回路１７によるタンク油吸い上げ作用と合わせてヘッド側のキャビテーション防止効果を高めることができる。
【００５８】
第３実施形態(図３参照)
ブームシリンダ６のヘッド側及びロッド側両油室６ａ，６ｂにはピストンロッドによる面積差があるため、ロッド側からの再生流量のみではヘッド側流量は不足し、この不足分をアンチキャビテーション回路１７で補うことになる。
【００５９】
つまり、なおアンチキャビテーション作用に依存するため、ヘッド側が負圧になる懸念が残る。
【００６０】
第３実施形態は、この点を解決すべく、上記ロッド側からの再生流量の不足分を流量制御弁１６経由のポンプ油で補うように同制御弁１６の開口面積(絞り度合い)を制御する構成がとられている。
【００６１】
第２実施形態との相違点のみを説明すると、検出手段として、ブームシリンダ６のヘッド側及びロッド側両圧力ＰＨ，ＰＲ、ポンプ圧ＰＰ、ブーム上げパイロット圧(ブーム上げ操作量)Ｐｉをそれぞれ検出する圧力センサ２２〜２５が設けられ、これらからの圧力信号がコントローラ２６に入力される。
【００６２】
一方、流量制御弁１６は、パイロットポートとして絞り位置ａに向けてスプールを付勢するパイロットポート１６ａのみを有し、このパイロットポート１６ａに、コントローラ２６によって二次圧が制御される比例弁(電磁比例減圧弁)２７が接続されている。
【００６３】
すなわち、コントローラ２６とこの比例弁２７とによって制御手段が構成され、各圧力センサ２２〜２５によって検出された各圧力ＰＨ，ＰＲ，ＰＰ，Ｐｉに基づいて流量制御弁１６の開口面積が制御される。
【００６４】
具体的な作用を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００６５】
制御開始とともにステップＳ１でブームヘッド圧ＰＨ、同ロッド圧ＰＲ、ブーム上げパイロット圧Ｐｉ、ポンプ圧ＰＰが検出され、ステップＳ２で、予め記憶されたブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームコントロールバルブ１２のブーム上げメータイン、メータアウト両開口面積Ａｉｎ，Ａｏｕtとの関係を表すマップから両開口面積Ａｉｎ，Ａｏｕtを演算する。
【００６６】
続くステップＳ３では、ブーム上げ操作があったか否か、及びロッド圧ＰＲ＞ヘッド圧ＰＨか否かがそれぞれ判定され、両方ＹＥＳの場合(ロッド圧逃がし操作時)にステップＳ４に移行する。
【００６７】
ステップＳ４では、次の演算を行う。
【００６８】
・ ステップＳ２で求めたメータアウト開口面積Ａｏｕtとブームシリンダヘッド圧ＰＨ、同ロッド圧ＰＲから、ブームシリンダ６のロッド側油室６ｂからヘッド側油室６ａに再生可能な流量Ｑｒを次式で演算する。
【００６９】
Ｑｒ＝ＣＡｏｕt√(ＰＲ−ＰＨ)
・ ブームシリンダロッド側油室６ｂからの流出流量からシリンダ面積比(ＡＨ／ＡＲ)にて、ヘッド側油室６ａへの必要供給流量Ｑｈを次式で演算する。
【００７０】
Ｑｈ＝Ｑｒ×ＡＨ／ＡＲ (Ｃは流量係数)
ブームシリンダヘッド側にキャビテーションを発生させないためには、油圧ポンプ１４からヘッド側油室６ａに油を供給する必要がある。このポンプ１４からの必要供給流量ＱＰを次式で演算する。
【００７１】
ＱＰ＝Ｑｈ−Ｑｒ
・ 検出されたポンプ圧ＰＰとヘッド圧ＰＨから、油圧ポンプ１４からブームシリンダヘッド側油室６ａに上記流量ＱＰを供給するために必要な総メータイン開口面積Ａ０を次式で求める。
【００７２】
Ａ０＝Ｑｈ／Ｃ√(ＰＰ−ＰＨ)
このメータイン開口面積Ａ０は、ブームコントロールバルブ１２と流量制御弁１６の開口面積の合成開口面積であり、メータイン流量を制限する流量制御弁１６の開口面積Ａａを次式で演算する。
【００７３】
Ａａ＝√〔(１／(１／Ａ０２−１／Ａｉｎ２)〕
そして、ステップＳ５で、この開口面積Ａａが得られるように比例弁２７に電流値を指令する。
【００７４】
一方、ステップＳ３でＮＯ(逃がし操作でない)となると、ステップＳ６に移行し、流量制御弁１６の開口面積が最大(全開位置ｂ)となるように比例弁２７に電流値を指令する。
【００７５】
この制御により、逃がし操作時にブームシリンダ６のヘッド側にキャビテーション回避のために必要な流量を供給できるため、ヘッド側のキャビテーションをより確実に防止することができる。
【００７６】
但し、シリンダヘッド側にポンプ流量を送る分、アームシリンダ７に供給されるポンプ流量は減少する。
【００７７】
ところで、上記実施形態では、ブームシリンダ６のロッド側が高圧、ヘッド側が低圧となる状況でブーム上げ操作を行う最も一般的なケースであるアーム／ブーム複合操作による掘削時を例に挙げたが、本発明は、前記のようにバケット／ブーム複合操作による掘削時や、作業装置として圧砕装置を取付けた解体機による解体作業時等、作業時の反力がブームシリンダに伸長方向に作用してロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる状況でブーム上げ操作を行う作業時に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ ブーム
４ アーム
５ バケット
６ ブームシリンダ
６ａ ブームシリンダのヘッド側油室
６ｂ 同、ロッド側油室
７ アームシリンダ
９ 作業アタッチメント
１０ ブーム用リモコン弁(操作手段)
１１ アーム用リモコン弁(操作手段)
１２ ブームコントロールバルブ
１３ アームコントロールバルブ
Ｔ タンク
１４ 油圧ポンプ
１５ ヘッド側供給管路
１６ 流量制御弁(流量制限手段)
１７ アンチキャビテーション回路
１９ 再生回路を構成する連通弁
２０ 同、連通路
２１ 同、チェック弁
２２〜２５ 圧力センサ
２６ 制御手段を構成するコントローラ
２７ 同、比例弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベルのような作業アタッチメントを備えた建設機械の油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブームとアームと作業装置とこれらを駆動するブーム、アーム、作業装置各シリンダから成る作業アタッチメントを備えた建設機械において、作業時の反力がブームシリンダを伸長させる方向に作用し、これにより同シリンダのロッド側圧力(以下、ロッド圧という)が高く、ヘッド側圧力(以下、ヘッド圧という)が低くなる状況が発生する場合がある。
【０００３】
代表的な油圧ショベルの場合で説明する。
【０００４】
油圧ショベルは、図５に示すようにクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に地面に対して鉛直な軸のまわりに旋回自在に搭載された上部旋回体２とを具備する。
【０００５】
上部旋回体２には、ブーム３、アーム４、バケット５、及びこれらを駆動するブーム、アーム、バケット各シリンダ(油圧シリンダ)６,７,８から成る作業アタッチメント９が装着され、ブーム３の上げ／下げ、アーム４の押し(上向き回動)／引き(下向き回動)、バケット５の掘削(すくい)／戻しの各単独または複合操作によって掘削、積み込み、均し等の各種作業が行われる。
【０００６】
図６はブーム、アーム両シリンダ６，７を駆動する従来の油圧回路を示す。
【０００７】
ブーム、アーム両シリンダ６，７は、それぞれ操作手段としてのブーム用、アーム用両リモコン弁１０，１１によって操作される油圧パイロット式の切換弁であるコントロールバルブ１２，１３を介して油圧ポンプ１４及びタンクＴに接続されている。
【０００８】
ブームシリンダ用のコントロールバルブ(以下、ブームコントロールバルブという)１２は、中立、ブーム上げ、ブーム下げ各位置イ，ロ，ハの間で、またアームシリンダ用のコントロールバルブ(以下、アームコントロールバルブという)１３は、中立、アーム引き、アーム押しの各位置イ，ロ，ハの間でそれぞれ切換わり作動し、これにより両シリンダ６，７に対する圧油の給排が制御される。
【０００９】
図６中、６ａ，７ａは両シリンダ６，７のヘッド側(伸長側)油室、６ｂ，７ｂは同、ロッド側(縮小側)油室である。
【００１０】
この油圧ショベルにおいて、アーム引きのみによって掘削作業を行うと、掘削反力によってアームシリンダ回路が高圧となるとともに、この掘削反力がブーム３に上向き(ブームシリンダ６を伸長させる方向)に作用してブームシリンダ６のロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる。
【００１１】
この状態では、掘削反力をブームシリンダ６で支えきれず、車体が持ち上がって掘削作業を継続できなくなる。
【００１２】
そこで、通常はブームシリンダ６のロッド圧を逃がすためにブーム上げ操作を行い、ロッド側の油をブームコントロールバルブ１２経由でタンクＴに逃がす。
【００１３】
すなわち、アーム引き／ブーム上げの複合操作を行う。
【００１４】
これにより、ロッド圧が低下して掘削反力をブームシリンダ６で支え、掘削作業が可能となる。
【００１５】
ところが、ブームコントロールバルブ１２がブーム上げ側に操作されることで同バルブ１２のメータアウト開口が開くと同時にメータイン開口も開くため、低圧となったブームシリンダ６のヘッド側油室６ａに油圧ポンプ１４の吐出油が流れ込む。
【００１６】
すなわち、本来、油を必要としないブームシリンダ６にポンプ油が供給されるため、この分が損失となるだけでなく、同じポンプ油によって駆動されるアームシリンダ(バケットシリンダ等の他の油圧シリンダも同ポンプ１４に接続されている場合はそれを含む)へのポンプ油の供給量(アーム動力)が減少して作業効率が低下するという問題があった。
【００１７】
このようなブームシリンダ６のロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる状況は、アーム引き／ブーム上げの複合操作時だけでなく、バケット５のすくいと、これによる掘削反力を逃がすためのブーム上げの複合操作時にも生じる。
【００１８】
また、油圧ショベルにおける掘削作業時に限らず、たとえばアーム４の先端にバケット５に代えて「ニブラ」と称される開閉式の圧砕装置を取付けた解体機による解体作業時等、作業時の反力がブームシリンダ６に伸長方向に作用してロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる作業時にも発生する。
【００１９】
この問題の解決策として、特許文献１に、上記のように掘削反力によってブームシリンダ６のロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる状況で、ロッド圧をアームシリンダ７のヘッド側に逃がす技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】ＷＯ２００４／００５７２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし、特許文献１の公知技術によると、ブームシリンダ６のロッド圧をアームシリンダ７のヘッド圧として利用できる値まで高めるために、ロッド側からタンクＴに戻る通路を絞る必要がある。
【００２２】
このため、水平引き等の負荷方向(ブームシリンダ伸長方向)のブーム作業時に余分なロッド圧が立ち、圧力損失が大きくなるという弊害が生じる。
【００２３】
そこで本発明は、作業時の反力によってブームシリンダのロッド圧が高く、ヘッド圧が低い状況でのブーム上げ操作時に、特許文献１記載の公知技術のような弊害を招かずに、ロッド圧を逃がしながらヘッド側へのポンプ油の供給を抑え、他の油圧シリンダへの必要流量を確保することができる建設機械の油圧制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載されるとともに、この上部旋回体に作業アタッチメントが装着され、この作業アタッチメントは、ブームと、このブームの先端に取付けられたアームと、このアームの先端に取付けられたバケット等の作業装置と、上記ブーム、アーム、作業装置を駆動するブーム、アーム、作業装置各シリンダとによって構成され、上記各シリンダは、それぞれブーム用、アーム用、作業装置用の各操作手段の操作に応じたブームシリンダ用、アームシリンダ用、作業装置シリンダ用各コントロールバルブの作動によって制御され、かつ、上記ブームシリンダと、このブームシリンダよりも作業アタッチメント先端側に位置する先端側シリンダとしての上記アーム及び作業装置両シリンダのうちの一方の先端側シリンダとが共通の油圧ポンプによって駆動されるとともに、上記先端側シリンダを伸長させて行う作業時の反力がブーム上げ方向に作用して上記ブームシリンダのロッド側圧力が高く、ヘッド側圧力が低くなるように構成された建設機械の油圧制御装置において、上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側に供給される流量を制限する流量制限手段と、タンク油を上記ブームシリンダのヘッド側油室に補給するアンチキャビテーション回路とを設けたものである。
【００２５】
この構成によれば、たとえば油圧ショベルにおいて、先端側シリンダの操作(請求項２ではアーム引き操作)に伴う掘削反力によってブームシリンダのロッド圧が高く、ヘッド圧が低い状況でのブーム上げ操作時(以下、ロッド圧逃がし操作時という)に、油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側に供給される流量を制限するため、ポンプ油が先端側シリンダ(アームシリンダ等)に供給される。
【００２６】
このため、先端側シリンダに十分な流量を供給して動力を確保し、作業効率を高めることができる。
【００２７】
しかも、上記ヘッド側流量の制限作用はロッド圧逃がし操作時のみに働き、それ以外では制限しないため、特許文献１記載の公知技術のように他のブーム作業時に余分なロッド圧が立つという弊害を招くおそれがない。
【００２８】
本発明においては、上記請求項１または２の構成を前提として、上記操作手段としてリモコン弁、コントロールバルブとして上記リモコン弁の操作に応じて作動する油圧パイロット式の切換弁をそれぞれ設けるとともに、上記流量制限手段として、上記油圧ポンプとブームシリンダのヘッド側油室とを結ぶヘッド側供給管路に、開口面積を絞る位置と絞らない位置との間で作動する油圧パイロット式の流量制御弁を設け、この流量制御弁の一方のパイロットポートに上記リモコン弁からのブーム上げパイロット圧とブームシリンダのロッド側圧力、他方のパイロットポートにブームシリンダのヘッド側圧力をそれぞれ導入することにより、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記流量制御弁を絞り位置に設定するように構成するのが望ましい(請求項３)。
【００２９】
この構成によれば、リモコン弁からのブーム上げパイロット圧とブームシリンダのロッド圧及びヘッド圧という回路の圧力のみを利用して流量制御弁を作動させて流量制限作用を行うため、つまり、純油圧制御であるため、回路構成が簡単でコストが安くてすむ。
【００３０】
また本発明においては、請求項１〜３のいずれかの構成において、上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、ブームシリンダのロッド側油室からの戻り油を同シリンダのヘッド側に供給する再生回路を設けるのが望ましい(請求項４)。
【００３１】
請求項１の構成によると、ブームシリンダのヘッド側への油の供給がアンチキャビテーション回路でのタンク油の吸い上げ作用のみに依存するため、ヘッド側が負圧になるおそれが残る。
【００３２】
これに対し請求項４の構成によれば、ロッド側からの戻り油をヘッド側に利用(再生)するため、ヘッド側が負圧になるおそれがない。
【００３３】
さらに本発明においては、請求項４の構成において、上記ブームシリンダのヘッド側及びロッド側両圧力、上記油圧ポンプの吐出圧、上記ブーム用操作手段の操作量をそれぞれ検出する検出手段と、上記流量制御弁の開口面積を制御する制御手段とを設け、この制御手段は、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、
(ｉ) 上記ブームシリンダ用コントロールバルブのメータイン及びメータアウト両開口面積、
(ｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からヘッド側油室へ再生可能な流量、
(ｉｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からの流出流量から、同シリンダの面積比に応じてヘッド側油室に供給すべき必要流量、
(ｉｖ) キャビテーション防止のために上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に供給すべき必要ポンプ流量、
(ｖ) ポンプ圧とブームシリンダのヘッド側圧力とから、油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に上記必要ポンプ流量を供給するために必要なメータイン開口面積、
(ｖｉ) 上記必要なメータイン開口面積のうち上記流量制御弁の開口面積
をそれぞれ演算し、流量制御弁の開口面積を、上記(ｖｉ)で演算された値に制御するように構成するのが望ましい(請求項５)。
【００３４】
この構成によれば、ブームシリンダのヘッド側にキャビテーション回避のために必要な流量を確保できるため、確実にキャビテーションの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によると、作業時の反力によってブームシリンダのロッド圧が高く、ヘッド圧が低い状況でのブーム上げ操作時に、他のブーム作業時に余分なロッド圧が立つという弊害を招かずに、ロッド圧を逃がしながらヘッド側へのポンプ油の供給を抑え、他の油圧シリンダへの必要流量を確保することができる
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す回路図である。
【図４】第３実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の適用対象である油圧ショベルの概略側面図である。
【図６】油圧ショベルの従来の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
実施形態は油圧ショベルを適用対象としている。また、背景技術で説明した、アーム引き／ブーム上げの複合操作による掘削作業時の制御を例にとっている。
【００３８】
以下の実施形態において、次の点は図６に示す従来回路と同じである。
【００３９】
(Ａ) ブーム、アーム両シリンダ６，７は、それぞれ操作手段としてのブーム用、アーム用両リモコン弁１０，１１によって操作される油圧パイロット式の切換弁であるコントロールバルブ１２，１３を介して油圧ポンプ１４及びタンクＴに接続されている点。
【００４０】
(Ｂ) ブームコントロールバルブ１２は、中立、ブーム上げ、ブーム下げ各位置イ，ロ，ハの間で、またアームコントロールバルブ１３は、中立、アーム引き、アーム押しの各位置イ，ロ，ハの間でそれぞれ切換わり作動し、これにより両シリンダ６，７に対する圧油の給排が制御される点。
【００４１】
第１実施形態(図１参照)
第１実施形態においては、油圧ポンプ１４とブームシリンダ６のヘッド側油室６ａとを結ぶヘッド側供給管路１５に、開口面積を絞る絞り位置ａと絞らない全開位置ｂとの間で作動する油圧パイロット式の流量制御弁１６が設けられている。
【００４２】
この流量制御弁１６は、両側パイロットポート１６ａ，１６ｂに入力されるパイロット圧によって制御される油圧パイロット式の切換弁として構成され、絞り位置ａに向けてスプールを付勢する第１パイロットポート１６ａにブーム用リモコン弁１０からのブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームシリンダ６のロッド圧ＰＲ、全開位置ｂに向けてスプールを付勢する第２パイロットポート１６ｂにブームシリンダ６のヘッド圧ＰＨがそれぞれ導入される。
【００４３】
つまり、ロッド圧がヘッド圧よりも高い状況でのブーム上げ操作時(ロッド圧逃がし操作時)のみに流量制御弁１６が絞り位置ａにセットされ、他のケースでは全開位置ｂに保持される。
【００４４】
また、ブームシリンダ６のヘッド側油室６ａとタンクＴとの間に、タンク油をヘッド側油室６ａに補給するチェック弁付きのアンチキャビテーション回路１７が設けられている。
【００４５】
なお、このアンチキャビテーション回路は、通常、ブームシリンダ６のロッド側油室６ｂ及びアームシリンダ７の両側油室７ａ，７ｂについても設けられるが、本発明とは直接関係ないため図示省略している。
【００４６】
この構成において、ロッド圧逃がし操作時に流量制御弁１６が絞り位置ａに切換わるため、油圧ポンプ１４からブームシリンダ６のヘッド側油室６ａに供給される油がこの流量制御弁１６で制限(ブロック)される。
【００４７】
これにより、ポンプ油がもっぱらアームシリンダ７に供給されるため、同シリンダ７による掘削動力が増加し、作業効率が高められる。
【００４８】
一方、ブームシリンダ６のヘッド側は負圧となるが、アンチキャビテーション回路１７によってタンク油がヘッド側油室６ａに供給されるため、キャビテーションの発生を抑えることができる。
【００４９】
また、この第１実施形態の構成によると、リモコン弁１０からのブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームシリンダ６のロッド圧ＰＲ及びヘッド圧ＰＨという回路の圧力のみを利用して流量制御弁１６を作動させて流量制限作用を行うため、つまり、純油圧制御であるため、回路構成が簡単でコストが安くてすむ。
【００５０】
第２実施形態(図２参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００５１】
第１実施形態では、ブームシリンダ６のヘッド側油室６ａへの油の供給がアンチキャビテーション回路１７によるタンク油の吸い上げ作用のみに依存するため、ヘッド側油室６ａが負圧になるおそれが残る。
【００５２】
第２実施形態はこの点の解決を図っている。
【００５３】
すなわち、ブームコントロールバルブ１２とタンクＴとを結ぶタンク通路１８に、同通路１８をブームシリンダ６のヘッド側油室６ａに連通させるヘッド側連通位置ａと、同通路１８をタンクＴに連通させるタンク位置ｂとの間で切換わる連通弁１９が設けられている。
【００５４】
この連通弁１９は、流量制御弁１６と同様に、両側パイロットポート１９ａ，１９ｂに入力されるパイロット圧によって制御される油圧パイロット式の切換弁として構成され、ヘッド側連通位置ａに向けてスプールを付勢する第１パイロットポート１９ａにブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームシリンダロッド圧ＰＲ、タンク位置ａに向けてスプールを付勢する第２パイロットポート１９ｂにブームシリンダヘッド圧ＰＨがそれぞれ導入される。
【００５５】
つまり、流量制御弁１６と同様にロッド圧逃がし操作時のみにこの連通弁１９がヘッド側連通位置ａに切換わり、ブームシリンダ６のヘッド側油室６ａからの戻り油がヘッド側油室６ａに供給(再生)される。
【００５６】
図２中、２０は連通弁１９とブームシリンダ６のヘッド側油室６ａとを結ぶ連通路、２１はこの連通路２０に設けられた逆流防止用のチェック弁で、これら連通弁１９、連通路２０、チェック弁２１によって再生回路が構成されている。
【００５７】
この構成によると、ロッド圧逃がし操作時に、ロッド側からの再生流量がヘッド側油室６ａに補給されるため、アンチキャビテーション回路１７によるタンク油吸い上げ作用と合わせてヘッド側のキャビテーション防止効果を高めることができる。
【００５８】
第３実施形態(図３参照)
ブームシリンダ６のヘッド側及びロッド側両油室６ａ，６ｂにはピストンロッドによる面積差があるため、ロッド側からの再生流量のみではヘッド側流量は不足し、この不足分をアンチキャビテーション回路１７で補うことになる。
【００５９】
つまり、なおアンチキャビテーション作用に依存するため、ヘッド側が負圧になる懸念が残る。
【００６０】
第３実施形態は、この点を解決すべく、上記ロッド側からの再生流量の不足分を流量制御弁１６経由のポンプ油で補うように同制御弁１６の開口面積(絞り度合い)を制御する構成がとられている。
【００６１】
第２実施形態との相違点のみを説明すると、検出手段として、ブームシリンダ６のヘッド側及びロッド側両圧力ＰＨ，ＰＲ、ポンプ圧ＰＰ、ブーム上げパイロット圧(ブーム上げ操作量)Ｐｉをそれぞれ検出する圧力センサ２２〜２５が設けられ、これらからの圧力信号がコントローラ２６に入力される。
【００６２】
一方、流量制御弁１６は、パイロットポートとして絞り位置ａに向けてスプールを付勢するパイロットポート１６ａのみを有し、このパイロットポート１６ａに、コントローラ２６によって二次圧が制御される比例弁(電磁比例減圧弁)２７が接続されている。
【００６３】
すなわち、コントローラ２６とこの比例弁２７とによって制御手段が構成され、各圧力センサ２２〜２５によって検出された各圧力ＰＨ，ＰＲ，ＰＰ，Ｐｉに基づいて流量制御弁１６の開口面積が制御される。
【００６４】
具体的な作用を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００６５】
制御開始とともにステップＳ１でブームヘッド圧ＰＨ、同ロッド圧ＰＲ、ブーム上げパイロット圧Ｐｉ、ポンプ圧ＰＰが検出され、ステップＳ２で、予め記憶されたブーム上げパイロット圧Ｐｉとブームコントロールバルブ１２のブーム上げメータイン、メータアウト両開口面積Ａｉｎ，Ａｏｕtとの関係を表すマップから両開口面積Ａｉｎ，Ａｏｕtを演算する。
【００６６】
続くステップＳ３では、ブーム上げ操作があったか否か、及びロッド圧ＰＲ＞ヘッド圧ＰＨか否かがそれぞれ判定され、両方ＹＥＳの場合(ロッド圧逃がし操作時)にステップＳ４に移行する。
【００６７】
ステップＳ４では、次の演算を行う。
【００６８】
・ ステップＳ２で求めたメータアウト開口面積Ａｏｕtとブームシリンダヘッド圧ＰＨ、同ロッド圧ＰＲから、ブームシリンダ６のロッド側油室６ｂからヘッド側油室６ａに再生可能な流量Ｑｒを次式で演算する。
【００６９】
Ｑｒ＝ＣＡｏｕt√(ＰＲ−ＰＨ)
・ ブームシリンダロッド側油室６ｂからの流出流量からシリンダ面積比(ＡＨ／ＡＲ)にて、ヘッド側油室６ａへの必要供給流量Ｑｈを次式で演算する。
【００７０】
Ｑｈ＝Ｑｒ×ＡＨ／ＡＲ (Ｃは流量係数)
ブームシリンダヘッド側にキャビテーションを発生させないためには、油圧ポンプ１４からヘッド側油室６ａに油を供給する必要がある。このポンプ１４からの必要供給流量ＱＰを次式で演算する。
【００７１】
ＱＰ＝Ｑｈ−Ｑｒ
・ 検出されたポンプ圧ＰＰとヘッド圧ＰＨから、油圧ポンプ１４からブームシリンダヘッド側油室６ａに上記流量ＱＰを供給するために必要な総メータイン開口面積Ａ０を次式で求める。
【００７２】
Ａ０＝Ｑｈ／Ｃ√(ＰＰ−ＰＨ)
このメータイン開口面積Ａ０は、ブームコントロールバルブ１２と流量制御弁１６の開口面積の合成開口面積であり、メータイン流量を制限する流量制御弁１６の開口面積Ａａを次式で演算する。
【００７３】
Ａａ＝√〔(１／(１／Ａ０２−１／Ａｉｎ２)〕
そして、ステップＳ５で、この開口面積Ａａが得られるように比例弁２７に電流値を指令する。
【００７４】
一方、ステップＳ３でＮＯ(逃がし操作でない)となると、ステップＳ６に移行し、流量制御弁１６の開口面積が最大(全開位置ｂ)となるように比例弁２７に電流値を指令する。
【００７５】
この制御により、逃がし操作時にブームシリンダ６のヘッド側にキャビテーション回避のために必要な流量を供給できるため、ヘッド側のキャビテーションをより確実に防止することができる。
【００７６】
但し、シリンダヘッド側にポンプ流量を送る分、アームシリンダ７に供給されるポンプ流量は減少する。
【００７７】
ところで、上記実施形態では、ブームシリンダ６のロッド側が高圧、ヘッド側が低圧となる状況でブーム上げ操作を行う最も一般的なケースであるアーム／ブーム複合操作による掘削時を例に挙げたが、本発明は、前記のようにバケット／ブーム複合操作による掘削時や、作業装置として圧砕装置を取付けた解体機による解体作業時等、作業時の反力がブームシリンダに伸長方向に作用してロッド圧が高く、ヘッド圧が低くなる状況でブーム上げ操作を行う作業時に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ ブーム
４ アーム
５ バケット
６ ブームシリンダ
６ａ ブームシリンダのヘッド側油室
６ｂ 同、ロッド側油室
７ アームシリンダ
９ 作業アタッチメント
１０ ブーム用リモコン弁(操作手段)
１１ アーム用リモコン弁(操作手段)
１２ ブームコントロールバルブ
１３ アームコントロールバルブ
Ｔ タンク
１４ 油圧ポンプ
１５ ヘッド側供給管路
１６ 流量制御弁(流量制限手段)
１７ アンチキャビテーション回路
１９ 再生回路を構成する連通弁
２０ 同、連通路
２１ 同、チェック弁
２２〜２５ 圧力センサ
２６ 制御手段を構成するコントローラ
２７ 同、比例弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載されるとともに、この上部旋回体に作業アタッチメントが装着され、この作業アタッチメントは、ブームと、このブームの先端に取付けられたアームと、このアームの先端に取付けられたバケット等の作業装置と、上記ブーム、アーム、作業装置を駆動するブーム、アーム、作業装置各シリンダとによって構成され、上記各シリンダは、それぞれブーム用、アーム用、作業装置用の各操作手段の操作に応じたブームシリンダ用、アームシリンダ用、作業装置シリンダ用各コントロールバルブの作動によって制御され、かつ、上記ブームシリンダと、このブームシリンダよりも作業アタッチメント先端側に位置する先端側シリンダとしての上記アーム及び作業装置両シリンダのうちの一方の先端側シリンダとが共通の油圧ポンプによって駆動されるとともに、上記先端側シリンダを伸長させて行う作業時の反力がブーム上げ方向に作用して上記ブームシリンダのロッド側圧力が高く、ヘッド側圧力が低くなるように構成された建設機械の油圧制御装置において、上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側に供給される流量を制限する流量制限手段と、タンク油を上記ブームシリンダのヘッド側油室に補給するアンチキャビテーション回路とを設けたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】
上記アームシリンダを伸長させるアーム引き操作と、このアーム引き操作での作業時の反力によるブームシリンダのロッド側圧力を逃がすためのブーム上げ操作とが同時に行われる複合操作時に、上記流量制限手段による流量制限を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項３】
上記操作手段としてリモコン弁、コントロールバルブとして上記リモコン弁の操作に応じて作動する油圧パイロット式の切換弁をそれぞれ設けるとともに、上記流量制限手段として、上記油圧ポンプとブームシリンダのヘッド側油室とを結ぶヘッド側供給管路に、開口面積を絞る位置と絞らない位置との間で作動する油圧パイロット式の流量制御弁を設け、この流量制御弁の一方のパイロットポートに上記リモコン弁からのブーム上げパイロット圧とブームシリンダのロッド側圧力、他方のパイロットポートにブームシリンダのヘッド側圧力をそれぞれ導入することにより、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記流量制御弁を絞り位置に設定するように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項４】
上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、ブームシリンダのロッド側油室からの戻り油を同シリンダのヘッド側に供給する再生回路を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項５】
上記ブームシリンダのヘッド側及びロッド側両圧力、上記油圧ポンプの吐出圧、上記ブーム用操作手段の操作量をそれぞれ検出する検出手段と、上記流量制御弁の開口面積を制御する制御手段とを設け、この制御手段は、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、
(ｉ) 上記ブームシリンダ用コントロールバルブのメータイン及びメータアウト両開口面積、
(ｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からヘッド側油室へ再生可能な流量、
(ｉｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からの流出流量から、同シリンダの面積比に応じてヘッド側油室に供給すべき必要流量、
(ｉｖ) キャビテーション防止のために上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に供給すべき必要ポンプ流量、
(ｖ) ポンプ圧とブームシリンダのヘッド側圧力とから、油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に上記必要ポンプ流量を供給するために必要なメータイン開口面積、
(ｖｉ) 上記必要なメータイン開口面積のうち上記流量制御弁の開口面積
をそれぞれ演算し、流量制御弁の開口面積を、上記(ｖｉ)で演算された値に制御するように構成したことを特徴とする請求項４記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項１】
下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載されるとともに、この上部旋回体に作業アタッチメントが装着され、この作業アタッチメントは、ブームと、このブームの先端に取付けられたアームと、このアームの先端に取付けられたバケット等の作業装置と、上記ブーム、アーム、作業装置を駆動するブーム、アーム、作業装置各シリンダとによって構成され、上記各シリンダは、それぞれブーム用、アーム用、作業装置用の各操作手段の操作に応じたブームシリンダ用、アームシリンダ用、作業装置シリンダ用各コントロールバルブの作動によって制御され、かつ、上記ブームシリンダと、このブームシリンダよりも作業アタッチメント先端側に位置する先端側シリンダとしての上記アーム及び作業装置両シリンダのうちの一方の先端側シリンダとが共通の油圧ポンプによって駆動されるとともに、上記先端側シリンダを伸長させて行う作業時の反力がブーム上げ方向に作用して上記ブームシリンダのロッド側圧力が高く、ヘッド側圧力が低くなるように構成された建設機械の油圧制御装置において、上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側に供給される流量を制限する流量制限手段と、タンク油を上記ブームシリンダのヘッド側油室に補給するアンチキャビテーション回路とを設けたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】
上記アームシリンダを伸長させるアーム引き操作と、このアーム引き操作での作業時の反力によるブームシリンダのロッド側圧力を逃がすためのブーム上げ操作とが同時に行われる複合操作時に、上記流量制限手段による流量制限を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項３】
上記操作手段としてリモコン弁、コントロールバルブとして上記リモコン弁の操作に応じて作動する油圧パイロット式の切換弁をそれぞれ設けるとともに、上記流量制限手段として、上記油圧ポンプとブームシリンダのヘッド側油室とを結ぶヘッド側供給管路に、開口面積を絞る位置と絞らない位置との間で作動する油圧パイロット式の流量制御弁を設け、この流量制御弁の一方のパイロットポートに上記リモコン弁からのブーム上げパイロット圧とブームシリンダのロッド側圧力、他方のパイロットポートにブームシリンダのヘッド側圧力をそれぞれ導入することにより、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時のみに、上記流量制御弁を絞り位置に設定するように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項４】
上記ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、ブームシリンダのロッド側油室からの戻り油を同シリンダのヘッド側に供給する再生回路を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項５】
上記ブームシリンダのヘッド側及びロッド側両圧力、上記油圧ポンプの吐出圧、上記ブーム用操作手段の操作量をそれぞれ検出する検出手段と、上記流量制御弁の開口面積を制御する制御手段とを設け、この制御手段は、ブームシリンダのロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高い状況でのブーム上げ操作時に、
(ｉ) 上記ブームシリンダ用コントロールバルブのメータイン及びメータアウト両開口面積、
(ｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からヘッド側油室へ再生可能な流量、
(ｉｉｉ) ブームシリンダのロッド側油室からの流出流量から、同シリンダの面積比に応じてヘッド側油室に供給すべき必要流量、
(ｉｖ) キャビテーション防止のために上記油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に供給すべき必要ポンプ流量、
(ｖ) ポンプ圧とブームシリンダのヘッド側圧力とから、油圧ポンプからブームシリンダのヘッド側油室に上記必要ポンプ流量を供給するために必要なメータイン開口面積、
(ｖｉ) 上記必要なメータイン開口面積のうち上記流量制御弁の開口面積
をそれぞれ演算し、流量制御弁の開口面積を、上記(ｖｉ)で演算された値に制御するように構成したことを特徴とする請求項４記載の建設機械の油圧制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７２４９１（Ｐ２０１２−１７２４９１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８６４２（Ｐ２０１１−３８６４２）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
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