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JP2000035005A - 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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Publication number
JP2000035005A
JP2000035005A JP10201913A JP20191398A JP2000035005A JP 2000035005 A JP2000035005 A JP 2000035005A JP 10201913 A JP10201913 A JP 10201913A JP 20191398 A JP20191398 A JP 20191398A JP 2000035005 A JP2000035005 A JP 2000035005A
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JP
Japan
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bleed valve
hydraulic pump
discharge pressure
variable bleed
hydraulic
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JP10201913A
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Hiroshi Yoshimura
浩 吉村
Koichi Kawamura
公一 川村
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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Publication date
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧駆動機械において、流量制御弁がいかなる
スプールストローク位置に操作されていたとしても、常
に整定性向上の効果が得られるようにする。 【解決手段】油圧ポンプ1から油圧アクチュエータに供
給される圧油を排出するブリードオフ回路15が設けら
れる。そして、このブリードオフ回路15に、流量制御
弁5から管路11を通って排出される圧油の流量を変化
させる可変ブリード弁13が設けられる。そこで、油圧
ポンプ1の吐出圧Ppが大きくなるほど、排出される圧
油の流量が大きくなるように、可変ブリード弁13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、特に油圧駆動機械の負荷の速度が変動し
た際に、その負荷速度の振動の整定性を高めることがで
きる装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、大慣性を駆動する油圧系では、負荷の速度は、油の
弾性などにより近似的に2次振動系となる。
【0003】よって、大慣性の作業機を駆動する建設機
械などの油圧駆動機械では、かかる2次振動系におい
て、減衰特性、つまり整定性を向上させ、作業機である
バケット刃先の速度の振動を抑えることが重要となる。
【0004】ここで、図14は、油圧ポンプ1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5にセンタバイパス回路(オープンセンタ)を設
けた建設機械の油圧回路の構成を概念的に示したもので
ある。
【0005】また、図15は、操作レバー6の入力(ス
テップ入力)に対する油圧アクチュエータの流入流量Q
と、作業機刃先の速度の応答(ステップ応答)を示した
ものである。
【0006】こうしたネガコンとオープンセンタによる
制御では、図15に示すように、油圧ポンプ1から油圧
アクチュエータに供給される圧油をタンク12に排出す
るブリードオフ回路としての中立回路15が設けられ
る。
【0007】図8は、流量制御弁5のスプールストロー
クと、油圧アクチュエータへの流入開口面積(メータイ
ン)、中立回路15への流出開口面積との関係を示して
いる。
【0008】よって、操作レバー6により流量制御弁5
のスプールストロークを減少させる方向に移動させる
と、図8に示す関係より、流量制御弁5の流入開口が閉
じられ、中立回路15への流出量(ブリードオフ流量)
が増加する。
【0009】そして、中立回路15を通る圧油は、タン
ク12の前の絞り18を通過することになる。ここで、
ネガコンによる制御では、この絞り18前後の差圧に応
じて、可変容量型ポンプ1の押し退け容積q(cc/r
ev)が変化される。これはポンプ斜板制御機構3によ
りポンプ1の斜板1aを変化させることで行われる。つ
まり、図10に示すように、絞り18前後の差圧が大き
くなるにつれて、ポンプ押し退け容積qが減少される。
【0010】このため、流入開口を閉じれば、中立開口
を開くことになり、このため絞りに多くの圧油が流れる
ことにより、絞りの前後差圧が大きくなり、その結果と
して、ポンプ押し退け容積qが減少する。また、さらに
は、中立開口を開くので、ポンプ1からタンク12へ圧
油が逃げ、圧力が減少する。
【0011】よって、油圧アクチュエータにより駆動さ
れる作業機の刃先の速度がオーバーシュートすると、中
立回路15への流出量が増え、油圧アクチュエータへの
流入量が減ることになる。さらには、ポンプ押し退け容
積qが減少されることで、ポンプ吐出量自体が減少する
ことになる。
【0012】このため、作業機刃先速度の振動は急速に
減衰される。つまり、ネガコンとオープンセンタによる
制御では、図15に示すように作業機刃先速度の整定性
に優れているという利点がある。
【0013】これに対して、ネガコンではなくポンプ1
をロードセンシング制御により制御し、センタバイパス
回路をもたないクローズドセンタの流量制御弁5を採用
した図12に示す油圧回路では、整定性には優れていな
い面がある。
【0014】すなわち、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システムでは、1つの油圧ポ
ンプ1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6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、操作性がよいという利点があるものの、操作レバ
ー6の入力に応じた分だけの流量が、油圧アクチュエー
タに流れてしまうので、作業機の慣性、圧油の圧縮など
によって、作業機刃先速度が振動してしまい整定性がよ
くないという問題がある(図13参照)。
【0015】よって、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システムにおいて、作業機刃先
速度の振動の整定性を向上させることが望まれる。
【0016】そのためには、図14に示すオープンセン
タタイプのネガコン油圧システムと同様にして、作業機
刃先速度の変動時に、ブリードオフ流量を増やすこと
で、振動を抑えればよい、と考えられる。
【0017】ここで、ブリードオフ流量を変化させる技
術として、特開平8−239865号公報に記載された
ものがある。
【0018】この公報には、流量制御弁のスプールスト
ロークと、ブリードオフ流量との関係を、図8の実線の
ごとく設定して、流量制御弁のスプールストローク(操
作レバーの操作量)が大きくなるに応じてブリードオフ
流量を小さくよう変化させることが記載されている。
【0019】しかし、このように流量制御弁のスプール
ストロークと、ブリードオフ流量との関係を設定する
と、操作レバーがファインコントロール域に操作されて
いるときには、ブリードオフ流量が大きくなり過ぎ、大
きな負荷を駆動する際に負荷が動かないという問題が招
来する。また、操作レバーの操作量が大きい範囲では、
ブリードオフ流量が小さくなってしまい、整定性不足を
招く。さらに、操作レバーがフルストロークまで操作さ
れたときには、ブリードオフ流量は、零近くまで減少し
てしまい、整定性向上の効果は殆ど得られないものとな
る。
【0020】このように、従来の技術では、流量制御弁
のスプールストローク(操作レバーの操作量)によって
ブリードオフ流量を変化させるようにしていたため、流
量制御弁のスプールストローク位置(操作レバーの操作
量)によって、整定性の向上の効果が得られたり、得ら
れなかったりすることが考えられる。
【0021】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、油圧駆動機械において、流量制御弁がいか
なるスプールストローク位置に操作されていたとして
も、常に整定性向上の効果が得られるようにすることを
解決課題とするものである。
【0022】
【課題を解決するための手段および効果】本発明は、操
作レバーの操作量いかんにかかわらずに、負荷速度の変
動に合わせてブリードオフ流量およびポンプ吐出量を増
減する制御を行うことで、負荷速度の振動の整定性を向
上させるものである。つまり、速度オーバー時には、ブ
リードオフ流量を増やすとともに、ポンプ吐出量を減ら
し、速度不足時には、ブリードオフ流量を減らすととも
に、ポンプ吐出量を増やす制御を行うものである。
【0023】これを実現するために、油圧系の2次振動
系について、理論解析を行った結果、つぎのことがわか
った。
【0024】すなわち、油圧系の2次振動系において、
減衰項の係数は、油圧アクチュエータの負荷圧力(油圧
ポンプの吐出圧力)をP、油圧アクチュエータに流入さ
れる流量をQとして、−∂Q/∂Pとなる。よって、下
記(1)式に示すように、∂Q/∂Pを、負の値であっ
て絶対値を大きくすれば、減衰項は大きくなり、整定性
は向上することになる。
【0025】∂Q/∂P<0 …(1) そこで、ポンプ吐出圧Pが大きくなるほど、ブリードオ
フ流量を増やし、ポンプ吐出量を減らしてやり、油圧ア
クチュエータに流入する流量Qを減らすことで、上記
(1)式の関係を維持するようにして、整定性を向上さ
せるものである。
【0026】すなわち、本発明の第1発明では、上記解
決課題達成のために、油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐
出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチュエータ
に供給する流量制御弁とを具えた油圧駆動機械の制御装
置において、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエー
タに供給される圧油を排出するブリードオフ回路と、前
記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流量
を変化させる可変ブリード弁と、前記油圧ポンプの吐出
圧が大きくなるほど、前記排出される圧油の流量が大き
くなるように、前記可変ブリード弁を制御する可変ブリ
ード弁制御手段とを具えるようにしている。
【0027】上記第1発明の構成によれば、図1に示す
ように、油圧ポンプ1から油圧アクチュエータに供給さ
れる圧油を排出するブリードオフ回路15が設けられ
る。そして、このブリードオフ回路15に、流量制御弁
5から管路11を通って排出される圧油の流量を変化さ
せる可変ブリード弁13が設けられる。
【0028】そこで、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが大き
くなるほど、排出される圧油の流量が大きくなるよう
に、可変ブリード弁13が制御される。
【0029】すなわち、流量制御弁5のスプールストロ
ーク(操作レバー6の操作量)にかかわらずに、油圧ポ
ンプ1の吐出圧Ppが増えるほど、油圧アクチュエータ
へ流入する流量Qが減らされる。これにより上記(1)
の関係が維持され、作業機刃先の速度の振動の整定性
は、図2に示すように、流量制御弁5のスプールストロ
ーク(操作レバー6の操作量)の位置がいかなる位置に
あったとしても、常に向上することになる。
【0030】また、第2発明では、油圧ポンプと、該油
圧ポンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧ア
クチュエータに供給する流量制御弁とを具えた油圧駆動
機械の制御装置において、前記油圧ポンプから前記油圧
アクチュエータに供給される圧油を排出するブリードオ
フ回路と、前記ブリードオフ回路に設けられ、排出され
る圧油の流量を変化させる可変ブリード弁と、前記油圧
ポンプの吐出圧変化量が大きくなるほど、前記排出され
る圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリード弁
を制御す可変るブリード弁制御手段とを具えるようにし
ている。
【0031】第2発明では、第1発明と異なり、油圧ポ
ンプ1の吐出圧Ppの代わりに油圧ポンプ1の吐出圧変
化量ΔPpを使用し、この油圧ポンプ1の吐出圧変化量
ΔPpが増えるほど、油圧アクチュエータへ流入する流
量Qを減らすようにすることで、上記(1)式の関係を
維持するようにして、流量制御弁5のスプールストロー
ク(操作レバー6の操作量)の位置がいかなる位置にあ
ったとしても、常に整定性向上の効果が得られるように
している。
【0032】また、第3発明では、可変容量型油圧ポン
プと、該油圧ポンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量
だけ油圧アクチュエータに供給する流量制御弁と、前記
油圧ポンプの吐出圧力と前記油圧アクチュエータの負荷
圧力の差圧が、設定値になるように前記油圧ポンプの押
し退け容積を制御するロードセンシグ制御手段とを具え
た油圧駆動機械の制御装置において、前記油圧ポンプか
ら前記油圧アクチュエータに供給される圧油を排出する
ブリードオフ回路と、前記ブリードオフ回路に設けら
れ、排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁
と、前記油圧ポンプの吐出圧が大きくなるほど、前記排
出される圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリ
ード弁を制御する可変ブリード弁制御手段とを具えるよ
うにしている。
【0033】第3発明によれば、図1に示すように、第
1発明と同様に、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが大きくな
るほど、流量制御弁5から管路11を介して排出される
圧油の流量が大きくなるように、可変ブリード弁13が
制御される。
【0034】さらに、第3発明では、油圧ポンプ1の吐
出圧Ppが大きくなるほど、油圧ポンプ1の押し退け容
積qが減少され、油圧ポンプ1の吐出量が減少される。
【0035】すなわち、流量制御弁5から管路11を介
して排出されるブリードオフ流量が増えるほど、油圧ア
クチュエータに流入される圧油流入量が減らされる。
【0036】このため、油圧アクチュエータへの流入圧
(最高負荷圧力)PLは逆に下がるので、ポンプ吐出圧
Ppと油圧アクチュエータ流入圧PLとの差圧は大きくな
る。ここで、ロードセンシング制御手段3では、これら
ポンプ吐出圧と油圧アクチュエータの流入圧との差圧Δ
Pを、設定値ΔPLSに保持する制御を行っている。この
ため、図9に示すように、ブリードオフ流量が増加する
と、差圧ΔPが大きくなり、ロードセンシング制御手段
3は、この大きな差圧ΔPを、設定値に保持するよう
に、ポンプ1の押し退け容積qを小さくする(絞る)よ
うに制御する。
【0037】このため、油圧ポンプ1の吐出量は小さく
なり、油圧アクチュエータへ流入する流量はさらに減少
される。
【0038】このように、第3発明によれば、ポンプ吐
出圧Pが大きくなるほど、ブリードオフ流量を増やして
やり、さらにポンプ吐出量をも減らしてやることによっ
て、油圧アクチュエータに流入する流量Qを減らすよう
にしている。このため、上記(1)式の関係が維持さ
れ、整定性が向上する。
【0039】また、第4発明では、可変容量型油圧ポン
プと、該油圧ポンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量
だけ油圧アクチュエータに供給する流量制御弁と、前記
油圧ポンプの吐出圧力と前記油圧アクチュエータの負荷
圧力の差圧が、設定値になるように前記油圧ポンプの押
し退け容積を制御するロードセンシグ制御手段とを具え
た油圧駆動機械の制御装置において、前記油圧ポンプか
ら前記油圧アクチュエータに供給される圧油を排出する
ブリードオフ回路と、前記ブリードオフ回路に設けら
れ、排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁
と、前記油圧ポンプの吐出圧変化量が大きくなるほど、
前記排出される圧油の流量が大きくなるように、前記可
変ブリード弁を制御する可変ブリード弁制御手段と、を
具えるようにしている。
【0040】第4発明では、第3発明の「油圧ポンプ吐
出圧Pp」の代わりに「油圧ポンプ吐出圧変化量ΔPp」
が使用される。
【0041】また、第5発明では、第1発明〜第4発明
において、可変ブリード弁制御手段は、電気信号を、前
記可変ブリード弁に供給することで、前記可変ブリード
弁を制御するものであるとしている。
【0042】また、第6発明では、第1発明または第3
発明において、前記可変ブリード弁制御手段は、前記油
圧ポンプの吐出圧を示すパイロット圧信号を、パイロッ
ト圧油管路を介して前記可変ブリード弁に供給すること
で、前記可変ブリード弁を制御するものであるとしてい
る。
【0043】また、第7発明では、第1発明または第3
発明において、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出
圧検出手段と、前記油圧ポンプの吐出圧と前記可変ブリ
ード弁の開口量との対応関係を設定する設定手段とを、
さらに具え、前記可変ブリード弁制御手段は、前記吐出
圧検出手段で検出された現在の吐出圧に対応する可変ブ
リード弁の開口量を、前記設定された対応関係にしたが
い求め、この求めた開口量が得られるように前記可変ブ
リード弁を制御するものである、としている。
【0044】また、第8発明では、第2発明または第4
発明において、前記油圧ポンプの吐出圧変化量を検出す
る吐出圧変化量検出手段と、前記油圧ポンプの吐出圧変
化量と前記可変ブリード弁の開口量との対応関係を設定
する設定手段とを、さらに具え、前記可変ブリード弁制
御手段は、前記吐出圧変化量検出手段で検出された現在
の吐出圧変化量に対応する可変ブリード弁の開口量を、
前記設定された対応関係にしたがい求め、この求めた開
口量が得られるように前記可変ブリード弁を制御するも
のである、としている。
【0045】また、第9発明では、第1発明または第3
発明において、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出
圧検出手段と、前記流量制御弁が操作された操作量を検
出する操作量検出手段と、前記油圧ポンプの吐出圧と前
記可変ブリード弁の開口量との対応関係を設定する第1
の設定手段と、前記流量制御弁の操作量が大きくなるに
つれて前記可変ブリード弁の開口量が小さくなる、これ
ら操作量と開口量の対応関係を設定する第2の設定手段
とを、さらに具え、前記可変ブリード弁制御手段は、前
記吐出圧検出手段で検出された現在の吐出圧に対応する
可変ブリード弁の開口量を、前記設定された第1の対応
関係にしたがい求めるとともに、前記操作量検出手段で
検出された現在の操作量に対応する可変ブリード弁の開
口量を、前記設定された第2の対応関係にしたがい求
め、これら求められた可変ブリード弁の開口量のうち、
小さい方の開口量が得られるように前記可変ブリード弁
を制御するものである、としている。
【0046】
【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。
【0047】図1は、本実施形態で想定している建設機
械の油圧駆動制御装置を示す油圧回路図である。
【0048】すなわち、図1に示すように、この油圧駆
動制御装置は、エンジン2と、このエンジン2によって
駆動される可変容量型の油圧ポンプ1と、圧油が流入さ
れることによって駆動される図示せぬ油圧アクチュエー
タと、スプールストローク位置に応じて開口面積が変化
され、それにより油圧ポンプ1から吐出される圧油の流
量を制御して、これを上記油圧アクチュエータに供給す
る流量制御弁5と、油圧ポンプ1の吐出圧Ppを検出す
る圧力センサ8と、上記流量制御弁5のスプールストロ
ーク位置を操作する電気レバーとしての操作レバー6
と、油圧ポンプ1の吐出圧力Ppと上記油圧アクチュエ
ータの負荷圧力PLとの差圧ΔPが、設定値ΔPLSにな
るように油圧ポンプ1の押し退け容積q(cc/re
v)を制御するロードセンシグ制御手段としてのポンプ
斜板制御機構3と、油圧ポンプ1から管路4を介して油
圧アクチュエータに供給されるべき圧油を排出するブリ
ードオフ回路15と、このブリードオフ回路15に設け
られ、流量制御弁5から管路11を通ってタンク12に
排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁13
と、後述するように、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが大き
くなるほど、ブリードオフ回路15で排出される圧油の
流量が大きくなるように、可変ブリード弁13を制御す
るコントローラ7とから構成されている。なお、上記油
圧アクチュエータは、図示せぬ所定の作業機(たとえば
ブーム)に接続されており、この油圧アクチュエータ
(たとえば油圧シリンダ)の駆動(伸縮駆動)に応じ
て、上記作業機(ブーム)が駆動される。なお、実際の
装置では、建設機械のブーム、アーム、バケットなどの
各作業機毎に上記油圧アクチュエータ、流量制御弁5が
設けられている。本実施形態では、こうした建設機械の
作業機刃先(バケット刃先)の速度の振動の整定性を高
めるものである。
【0049】さらに、具体的に説明すると、電気レバー
6の操作量を示す信号は、コントローラ7に入力され、
流量制御弁5に対する指令電流に変換されて、これが電
磁比例制御弁17に加えられる。電磁比例制御弁17で
は指令電流がパイロット圧に変換されて、これが流量制
御弁5に加えられることで、流量制御弁5が駆動され
る。
【0050】また、ロードセンシング制御では、油圧ポ
ンプ1の吐出圧力Ppと各油圧アクチュエータの負荷圧
力のうちの最大負荷圧力PLとの差圧ΔPが、設定値Δ
PLSになるように油圧ポンプ1の押し退け容積q(cc
/rev)が制御されるが、本実施形態では説明の便宜
のため、図1に示す流量制御弁5に対応する油圧アクチ
ュエータの負荷圧力が最大負荷圧力PLであるものとす
る。
【0051】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9を介してポンプ斜板制御
機構3に入力される。一方、油圧アクチュエータの負荷
圧力PLを示すパイロット圧信号は、パイロット管路1
0を介してポンプ斜板制御機構3に入力される。
【0052】ポンプ斜板制御機構3では、これら入力さ
れた圧力Pp、PLの差圧ΔP(=Pp−PL)が設定値Δ
PLS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。すなわち、差圧ΔPが、設定値ΔP
LS よりも大きい場合には、油圧ポンプ1の斜板1aの
傾転角が小さくされ、油圧ポンプ1の押し退け容積qが
絞られる。つまり、油圧ポンプ1から吐出される流量が
減らされる。一方、差圧ΔPが、設定値ΔPLS よりも
小さい場合には、油圧ポンプ1の斜板1aの傾転角が大
きくされ、油圧ポンプ1の押し退け容積qが増やされ
る。つまり、油圧ポンプ1から吐出される流量が増大さ
れる。
【0053】ブリードオフ回路15は、流量制御弁5か
ら油圧アクチュエータまでの圧油供給管路4から分岐し
た管路11を有している。この管路11は、流量制御弁
5から油圧アクチュエータまでの管路4の分岐管路であ
り、流量制御弁5から流出された圧油を、タンク12に
排出するものである。そして、この管路11上に、排出
される圧油の流量を調整する可変ブリード弁13が設け
られている。
【0054】コントローラ7からは、後述するように、
可変ブリード弁13の開口量(開口面積)Aに対応する
指令電流iが生成され、この指令電流iが電気信号線1
4を介して可変ブリード弁13の電磁ソレノイド13a
に加えられる。この可変ブリード弁13は、バネ13b
により付勢されており、たとえば図11に示すように指
令電流iが小さくなると、開口量Aが大きくなり、指令
電流iが大きくなると、開口量Aが大きくなる特性を有
している。
【0055】コントローラ7の所定のメモリには、図5
に示すように、油圧ポンプ1の吐出圧Ppと、可変ブリ
ード弁13の開口量(開口面積)Aとの対応関係が、記
憶テーブルとして記憶される。すなわち、油圧ポンプ1
の吐出圧Ppが与えられると、図5に示す対応関係にし
たがい、与えられた吐出圧Ppに対応する可変ブリード
弁13の開口量Aを読み出しすることができるように、
各吐出圧Ppに対応する各開口量Aのデータが記憶され
ている。
【0056】なお、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが与えら
れると、これに対応する可変ブリード弁13の開口量A
を、演算することによって求めてもよい。
【0057】そこで、コントローラ7では、圧力センサ
8から出力される検出圧Ppを入力して、これに対応す
る可変ブリード弁13の開口量Aを、コントローラ7の
記憶テーブルから読み出す。そして、この読み出された
開口量Aが得られるように、図11の特性に従い、対応
する指令電流iを、可変ブリード弁13に出力する。
【0058】このため、可変ブリード弁13の開口面積
Aは、図5に示す対応関係にしたがい、現在のポンプ吐
出圧Ppに応じて変化される。すなわち、図5に示すよ
うに、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが大きくなるほど、流
量制御弁5からタンク12へ排出される圧油の流量が大
きくなるように、可変ブリード弁13が制御される。
【0059】このように、流量制御弁5のスプールスト
ローク(操作レバー6の操作量)にかかわらずに、油圧
ポンプ1の吐出圧Ppが増えるほど、油圧アクチュエー
タへ流入する流量Qが減らされる。これにより上記
(1)の関係、∂Q/∂P<0が維持される。
【0060】このため、作業機刃先の速度の振動の整定
性は、図2に示すように、流量制御弁5のスプールスト
ローク(操作レバー6の操作量)の位置がいかなる位置
にあったとしても、常に向上することになる。
【0061】とりわけ、本実施形態では、ロードセンシ
ング制御を採用した油圧回路に、上記図5に示す制御を
採用したので、以下のような効果が得られる。
【0062】すなわち、本実施形態では、図5に示すよ
うに、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが大きくなるほど、流
量制御弁5から管路11を介して排出される圧油の流量
が大きくなるように、可変ブリード弁13が制御され
る。
【0063】このとき、流量制御弁5から管路11を介
して排出されるブリードオフ流量が増えるほど、油圧ア
クチュエータに流入される圧油流入量が減らされる。
【0064】このため、油圧アクチュエータへの流入圧
(最高負荷圧力)PLは逆に下がるので、ポンプ吐出圧
Ppと油圧アクチュエータ流入圧PLとの差圧は大きくな
る。ここで、ポンプ斜板制御機構3では、上述したよう
に、ポンプ吐出圧Ppと油圧アクチュエータの流入圧PL
との差圧ΔPを、設定値ΔPLSに保持する制御を行って
いる。このため、図9に示すように、ブリードオフ流量
が増加すると、差圧ΔPが大きくなり、ポンプ斜板制御
機構3は、この大きな差圧ΔPを、設定値ΔPLSに保持
するように、ポンプ1の斜板1aを小さくし、押し退け
容積qを小さくするように制御する。
【0065】このため、油圧ポンプ1の吐出量は小さく
なり、油圧アクチュエータへ流入する流量Qはさらに減
少される。
【0066】このように、本実施形態によれば、ポンプ
吐出圧Pが大きくなるほど、ブリードオフ流量を増やし
てやり、さらにポンプ吐出量をも減らしてやることによ
って、油圧アクチュエータに流入する流量Qを減らすよ
うにしている。このため、上記(1)式の関係が維持さ
れ、整定性が向上することになる。
【0067】なお、上述した実施形態に種々の変形を加
えた実施も可能である。
【0068】すなわち、図1に示した油圧回路では、流
量制御弁5から油圧アクチュエータまでの圧油供給管路
4に分岐管路11を設け、この管路11により、流量制
御弁5から流出された圧油を、排出するようにしている
が、図3に示すように、油圧ポンプ1から流量制御弁5
までの圧油供給管路4に分岐管路11を設け、この管路
11により、油圧ポンプ1から油圧アクチュエータに供
給される圧油を、排出させてもよい。要は、ブリードオ
フ回路15としては、油圧ポンプ1から油圧アクチュエ
ータに供給される圧油を排出するものであれば、その分
岐管路11はいかなる位置にも設定可能である。
【0069】また、本実施形態では、コントローラ5
に、図5に示すように、油圧ポンプ1の吐出圧Ppと可
変ブリード弁13の開口量Aとの対応関係を設定してお
き、圧力センサ8で検出された現在の吐出圧Ppに対応
する可変ブリード弁13の開口量Aを、上記設定された
対応関係にしたがい求め、この求めた開口量Aが得られ
るように可変ブリード弁13に対して指令電流iを出力
するようにしているが、図4に示すように、これら圧力
センサ8、コントローラ7の配設を省略する実施も可能
である。
【0070】図4に示す油圧回路では、油圧ポンプ1の
吐出圧Ppを示すパイロット圧信号が、パイロット圧油
管路16を介して、可変ブリード弁13のパイロットポ
ート13cに加えられる。この可変ブリード弁13は、
パイロットポート13cに加えられるパイロット圧が大
きくなるほど、開口量Aが大きくなる特性を有している
ものとする。よって、油圧ポンプ1の吐出圧Ppが大き
くなるほど、可変ブリード弁13の開口量Aが大きくな
るので、図5に示したのと同様の対応関係が得られ、図
1、図3に示すコントーラ7、圧力センサ8を有した装
置と同等の効果が得られる。
【0071】また、上述した説明では、油圧ポンプ1の
吐出圧Ppが大きくなるほど、可変ブリード弁13の開
口面積Aを大きくするようにしているが、吐出圧Ppの
代わりに、吐出圧Ppの変化量ΔPpを使用してもよい。
【0072】たとえば、図6に示すように、油圧ポンプ
1の吐出圧Ppの変化量ΔPpが大きくなるほど、可変ブ
リード弁13の開口量Aが大きくなる対応関係を設定し
ておき、現在の吐出圧変化量ΔPpに対応する可変ブリ
ード弁13の開口量Aを、上記設定された対応関係にし
たがい求め、この求めた開口量Aが得られるように可変
ブリード弁13を制御してもよい。
【0073】この場合にも、流量制御弁5のスプールス
トローク(操作レバー6の操作量)にかかわらずに、油
圧ポンプ1の吐出圧変化量ΔPpが増えるほど、油圧ア
クチュエータへ流入する流量Qが減らされる。これによ
り上記(1)の関係、∂Q/∂P<0が維持され、図5
の対応関係を採用したときと同等の効果が得られる。
【0074】なお、油圧ポンプ1の吐出圧変化量ΔPp
は、圧力センサ8の検出結果から求めてもよく(たとえ
ば、前回のサンプリングデータと今回のサンプリングデ
ータの差分をとることで吐出圧変化量ΔPpを演算する
ことが考えられる)、吐出圧変化量ΔPpを直接検出す
るセンサを設けるようにしてもよい。
【0075】また、図8に示したように、流量制御弁5
のスプールストローク(操作レバー6の操作量S)が大
きくなるほど、ブリードオフ流量を小さくする特性を考
慮した実施も可能である。
【0076】この実施形態では、図5に示す対応関係以
外に、図7に示すように、流量制御弁5のスプールスト
ローク(操作レバー6の操作量S)が大きくなるにつれ
て、可変ブリード弁13の開口量Aが小さくなるという
対応関係が設定される。
【0077】そこで、圧力センサ8により油圧ポンプ1
の現在の吐出圧Ppが検出されると、この検出吐出圧Pp
に対応する可変ブリード弁13の開口量Aが、図5に示
す対応関係にしたがい、求められる。
【0078】一方、流量制御弁5のスプールストローク
位置が、所定の検出手段、具体的には、操作レバー6の
操作量Sを検出する検出手段によって検出される。たと
えば、操作レバー6が電気レバーであれば、この電気レ
バーに設けられたポテンショメータにより操作量を電気
信号として取り出すことができる。
【0079】そして、この検出された現在の流量制御弁
5のスプールストローク位置(操作レバー6の操作量)
に対応する可変ブリード弁13の開口量Aが、図7に示
す対応関係にしたがい、求められる。
【0080】そこで、図5に示す対応関係から求められ
た可変ブリード弁13の開口量Aと、図7に示す対応関
係から求められた可変ブリード弁13の開口量Aのうち
で、小さい方の開口量Aが選択される。そして、この選
択された小さい方の開口量Aが得られるように可変ブリ
ード弁13が制御される。
【0081】以上のように、本実施形態によれば、クロ
ーズドセンタタイプのロードセンシング油圧システムに
おいて、作業機刃先の速度の振動の整定性を向上させる
ことができる。
【0082】なお、本実施形態では、ロードセンシング
制御を行う油圧駆動機械に適用する場合を想定したが、
油圧ポンプ1を制御する方式は、任意である。
【0083】操作レバー6の操作量に応じて油圧ポンプ
1の吐出量を制御するポジティブコントロール方式を採
用した油圧駆動機械に対しても本発明は適用可能であ
る。
【0084】要するに、本発明は、従来、整定性の効果
が得られなったクローズドセンタタイプの油圧駆動機械
に適用すれば、飛躍的に整定性の効果が得られることに
なる。
【0085】もちろん、オープンセンタタイプの油圧駆
動機械に、本発明を適用してもよい。
【0086】なお、本実施形態では、ブーム、アーム、
バケットなどを具えた建設機械を想定しているが、これ
に限定されることなく、負荷の速度の振動の整定性が問
題となる油圧駆動機械であれば、任意に適用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1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に示す油圧駆動機械において、レバ
ー入力に対応する油圧アクチュエータへの流量、作業機
刃先速度の応答を示すグラフである。
【図3】図3は図1の油圧回路図の変形例を示す図であ
る。
【図4】図4は図1の油圧回路図の変形例を示す図であ
る。
【図5】図5は油圧ポンプの吐出圧と可変ブリード弁の
開口量の対応関係を示すグラフである。
【図6】図6は油圧ポンプの吐出圧変化量と可変ブリー
ド弁の開口量の対応関係を示すグラフである。
【図7】図7は流量制御弁のスプールストローク(操作
レバーの操作量)と可変ブリード弁の開口量の対応関係
を示すグラフである。
【図8】図8は従来技術を説明するために用いた図で、
流量制御弁のスプールストローク位置に応じてブリード
オフ流量が変化する特性を例示したグラフである。
【図9】図9は、ポンプ吐出圧と油圧アクチュエータの
最大負荷圧の差圧と、ポンプ押し退け容積の関係を示す
グラフである。
【図10】図10はネガティブコントロールを説明する
ために用いた図で、中立回路における絞りの前後差圧
と、ポンプ押し退け容積との関係を示すグラフである。
【図11】図11は、可変ブリード弁の開口量と指令電
流の対応関係を示すグラフである。
【図12】図12はクローズドセンタタイプのロードセ
ンシング油圧システムを概念的に示す油圧回路図であ
る。
【図13】図13は図12に示す油圧駆動機械におい
て、レバー入力に対応する油圧アクチュエータへの流
量、作業機刃先速度の応答を示すグラフである。
【図14】図14はオープンセンタタイプのネガティブ
コントロール方式を採用した油圧システムを概念的に示
す油圧回路図である。
【図15】図15は図14に示す油圧駆動機械におい
て、レバー入力に対応する油圧アクチュエータへの流
量、作業機刃先速度の応答を示すグラフである。
【符号の説明】
1 可変容量型油圧ポンプ 2 エンジン 3 ポンプ斜板制御機構 5 流量制御弁 6 操作レバー 7 コントローラ 8 圧力センサ 12 タンク 13 可変ブリード弁 15 ブリードオフ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D003 AB05 BB02 CA06 DA03 DA04 DB02 DB04 DB05 EA01 3H045 AA04 AA10 AA13 AA24 AA33 BA19 BA28 CA03 DA16 3H089 AA24 AA27 AA60 BB10 DA03 DA13 DB12 EE31 EE34 FF05 FF07 FF08 FF09 GG02 JJ01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出
    圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチュエータに
    供給する流量制御弁とを具えた油圧駆動機械の制御装置
    において、 前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給され
    る圧油を排出するブリードオフ回路と、 前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流
    量を変化させる可変ブリード弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧が大きくなるほど、前記排出さ
    れる圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリード
    弁を制御する可変ブリード弁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】 油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出
    圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチュエータに
    供給する流量制御弁とを具えた油圧駆動機械の制御装置
    において、 前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給され
    る圧油を排出するブリードオフ回路と、 前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流
    量を変化させる可変ブリード弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧変化量が大きくなるほど、前記
    排出される圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブ
    リード弁を制御する可変ブリード弁制御手段とを具えた
    油圧駆動機械の制御装置。
  3. 【請求項3】 可変容量型油圧ポンプと、該油圧ポ
    ンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチ
    ュエータに供給する流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐
    出圧力と前記油圧アクチュエータの負荷圧力の差圧が、
    設定値になるように前記油圧ポンプの押し退け容積を制
    御するロードセンシグ制御手段とを具えた油圧駆動機械
    の制御装置において、 前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給され
    る圧油を排出するブリードオフ回路と、 前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流
    量を変化させる可変ブリード弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧が大きくなるほど、前記排出さ
    れる圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリード
    弁を制御する可変ブリード弁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】 可変容量型油圧ポンプと、該油圧ポ
    ンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチ
    ュエータに供給する流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐
    出圧力と前記油圧アクチュエータの負荷圧力の差圧が、
    設定値になるように前記油圧ポンプの押し退け容積を制
    御するロードセンシグ制御手段とを具えた油圧駆動機械
    の制御装置において、 前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給され
    る圧油を排出するブリードオフ回路と、 前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流
    量を変化させる可変ブリード弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧変化量が大きくなるほど、前記
    排出される圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブ
    リード弁を制御する可変ブリード弁制御手段とを具えた
    油圧駆動機械の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記可変ブリード弁制御手段は、 電気信号を、前記可変ブリード弁に供給することで、前
    記可変ブリード弁を制御するものである請求項1または
    2または3または4記載の油圧駆動機械の制御装置。
  6. 【請求項6】 前記可変ブリード弁制御手段は、 前記油圧ポンプの吐出圧を示すパイロット圧信号を、パ
    イロット圧油管路を介して前記可変ブリード弁に供給す
    ることで、前記可変ブリード弁を制御するものである請
    求項1または3記載の油圧駆動機械の制御装置。
  7. 【請求項7】 前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐
    出圧検出手段と、 前記油圧ポンプの吐出圧と前記可変ブリード弁の開口量
    との対応関係を設定する設定手段とを、さらに具え、 前記可変ブリード弁制御手段は、 前記吐出圧検出手段で検出された現在の吐出圧に対応す
    る可変ブリード弁の開口量を、前記設定された対応関係
    にしたがい求め、この求めた開口量が得られるように前
    記可変ブリード弁を制御するものである、 請求項1または3記載の油圧駆動機械の制御装置。
  8. 【請求項8】 前記油圧ポンプの吐出圧変化量を検出
    する吐出圧変化量検出手段と、 前記油圧ポンプの吐出圧変化量と前記可変ブリード弁の
    開口量との対応関係を設定する設定手段とを、さらに具
    え、 前記可変ブリード弁制御手段は、 前記吐出圧変化量検出手段で検出された現在の吐出圧変
    化量に対応する可変ブリード弁の開口量を、前記設定さ
    れた対応関係にしたがい求め、この求めた開口量が得ら
    れるように前記可変ブリード弁を制御するものである、 請求項2または4記載の油圧駆動機械の制御装置。
  9. 【請求項9】 前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐
    出圧検出手段と、 前記流量制御弁が操作された操作量を検出する操作量検
    出手段と、 前記油圧ポンプの吐出圧と前記可変ブリード弁の開口量
    との対応関係を設定する第1の設定手段と、 前記流量制御弁の操作量が大きくなるにつれて前記可変
    ブリード弁の開口量が小さくなる、これら操作量と開口
    量の対応関係を設定する第2の設定手段とを、さらに具
    え、 前記可変ブリード弁制御手段は、 前記吐出圧検出手段で検出された現在の吐出圧に対応す
    る可変ブリード弁の開口量を、前記設定された第1の対
    応関係にしたがい求めるとともに、前記操作量検出手段
    で検出された現在の操作量に対応する可変ブリード弁の
    開口量を、前記設定された第2の対応関係にしたがい求
    め、これら求められた可変ブリード弁の開口量のうち、
    小さい方の開口量が得られるように前記可変ブリード弁
    を制御するものである、請求項1または3記載の油圧駆
    動機械の制御装置。
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