JP2010230060A - 建設機械用油圧制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】腕体をより円滑に動作させる再生回路を備えた建設機械用油圧制御回路を提供すること。
【解決手段】油圧制御回路１００は、ロッドチャンバからボトムチャンバへの圧油の流入を許容する切り替え位置Ｒ１又はＲ２と、ロッドチャンバからボトムチャンバへの圧油の流入を禁止する切り替え位置Ｒ３とを切り替える再生弁５５と、ボトムチャンバ内の圧力を検出する圧力センサ６２と、再生弁５５の切り替えを制御する再生回路制御手段とを備え、再生回路制御手段は、再生弁５５が切り替え位置Ｒ３にありボトムチャンバ内の圧力が再生見送り圧を上回るときに再生弁５５を切り替え位置Ｒ３のまま維持し、再生弁５５が切り替え位置Ｒ１又はＲ２にある場合にボトムチャンバ内の圧力が再生見送り圧より高い再生中止圧を上回るときに再生弁５５を切り替え位置Ｒ３に切り替える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンを挟んで伸張又は収縮する二つの油室を備えた油圧シリンダにおける一方の油室に油圧ポンプが吐出する圧油を供給し、他方の油室から圧油タンクに圧油を排出してその油圧シリンダを伸縮させながら、ブーム、アーム又はバケット等の腕体を動作させる建設機械用油圧制御回路に関し、特に、伸張側の油室と収縮側の油室とを必要に応じて直接連通させて伸張側の油室に流入する圧油の量を補うようにする再生回路を備えた建設機械用油圧制御回路に関する。

従来、油圧シリンダを伸張させる際に油圧シリンダのロッド側油室からの戻り油をその油圧シリンダのボトム側油室へ再生させる再生回路を含む油圧回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この油圧回路は、その油圧シリンダのための方向切換弁のスプール内に設けられたロッド側油室と圧油タンクとを繋ぐポートに可変絞りを設け、ボトム側油室の圧力に応じてその可変絞りの開度が変化するようにし、再生中にボトム側油室の圧力が上昇しロッド側油室からボトム側油室への圧油の再生がチェック弁によって停止された場合に、その可変絞りの開度を大きくしてロッド側油室の圧油を圧油タンクへ排出させ易くしている。

特開昭６２−２７８３０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の油圧回路は、方向切換弁のスプール内に複雑な機構を設けることによって再生中にボトム側油室の圧力が上昇した場合に再生を停止させるようにするが、その油圧シリンダを伸張させるために操作レバーが操作された場合にはボトム側油室の圧力に関係なく再生を開始させるための再生弁を開くので、再生を開始させた直後にその再生を停止させたり、再生の開始及び停止の繰り返し（ハンチング）を発生させたりして、腕体の動作に悪影響を及ぼしてしまう場合がある。

上述の点に鑑み、本発明は、腕体をより円滑に動作させる再生回路を備えた建設機械用油圧制御回路を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第一の発明に係る建設機械用油圧制御回路は、ピストンを挟んで伸張又は収縮する二つの油室を備えた油圧シリンダにおける一方の油室に油圧ポンプが吐出する圧油を供給し、他方の油室から圧油タンクに圧油を排出して該油圧シリンダを伸縮させながら腕体を動作させる建設機械用油圧制御回路であって、伸張側油室と収縮側油室とを連通させて該収縮側油室から該伸張側油室への圧油の流入を許容する第一切り替え位置、及び、該収縮側油室から該伸張側油室への圧油の流入を禁止する第二切り替え位置を切り替える再生弁と、前記腕体の操作内容を検出する操作内容検出部と、前記油圧シリンダの伸張側油室の圧力を検出する伸張側圧検出部と、前記腕体の操作内容と前記伸張側油室の圧力とに応じて前記再生弁の切り替えを制御する再生回路制御手段と、を備え、前記再生回路制御手段は、前記再生弁が前記第二切り替え位置にある場合に前記伸張側油室の圧力が再生見送り圧を上回るときに前記再生弁を前記第二切り替え位置のまま維持し、前記再生弁が前記第一切り替え位置にある場合に前記伸張側油室の圧力が該再生見送り圧よりも高い再生中止圧を上回るときに前記再生弁を前記第二切り替え位置に切り替えることを特徴とする。

また、第二の発明は、第一の発明に係る建設機械用油圧制御回路であって、前記第一切り替え位置は、前記伸張側油室と前記収縮側油室とを連通させて前記収縮側油室から流出する圧油の全部を前記伸張側油室へ流入させる切り替え位置と、前記伸張側油室と前記収縮側油室とを連通させて前記収縮側油室から流出する圧油の一部を前記伸張側油室へ流入させ残りを圧油タンクに排出させる切り替え位置とを含むことを特徴とする。

また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る建設機械用油圧制御回路であって、前記再生弁を含む再生回路は、前記油圧シリンダに隣接して或いはその近傍に配置されることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、腕体をより円滑に動作させる再生回路を備えた建設機械用油圧制御回路を提供することができる。

本発明に係る建設機械用油圧制御回路が搭載される油圧ショベルの構成例を示す図である。 各腕体とそれらに対応する油圧シリンダとの間の関係を説明するための図である。 本発明に係る建設機械に搭載される油圧制御回路の油圧回路図である。 再生弁のストロークと切換弁の二次圧との間の関係を示す図である。 アーム操作レバーの閉じ方向への操作量とアーム操作レバーの二次圧との間の関係を示す図である。 再生弁切り替え処理の流れを示すフローチャートである。 アーム操作レバーが閉じ方向に操作され再生弁を非再生状態にした様子を示す油圧回路図である。 アーム操作レバーが閉じ方向に操作され再生弁を一部再生状態にした様子を示す油圧回路図である。 アーム操作レバーが閉じ方向に操作され再生弁を完全再生状態にした様子を示す油圧回路図である。 アーム操作レバーが開き方向に操作されたときの様子を示す油圧回路図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明に係る建設機械用油圧制御回路が搭載される油圧ショベルの構成例を示す図である。図１において、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。

また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらを駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９（各シリンダは、ピストンを挟んだ二つの油室で構成され、ピストンから延びるロッドの側にある油室をロッドチャンバとし、反対側の油室をボトムチャンバとする。）から構成される掘削アタッチメントを備える。

図２は、各腕体とそれらに対応する油圧シリンダとの間の関係を説明するための図であり、図２（Ａ）は、ブーム４の動きを示し、矢印で示す方向にブーム４を降下させるとブームシリンダ７のロッドが収縮し（すなわち、ボトムチャンバが収縮しロッドチャンバが伸張することを意味する。）、ブーム４を上昇させるとブームシリンダ７のロッドが伸張する（すなわち、ボトムチャンバが伸張しロッドチャンバが収縮することを意味する。）状態を示す。

また、図２（Ｂ）は、アーム５の動きを示し、ブームシリンダ７の動きとは異なり、矢印で示す方向にアーム５を閉じるとアームシリンダ８のロッドが伸張し、アーム５を開くとアームシリンダ８のロッドが収縮する状態を示す。

更に、図２（Ｃ）は、バケット６の動きを示し、アームシリンダ８の動きと同様に、矢印で示す方向にバケット６を閉じるとバケットシリンダ９のロッドが伸張し、バケット６を開くとバケットシリンダ９のロッドが収縮する状態を示す。

図３は、本発明に係る建設機械に搭載される油圧制御回路の油圧回路図であり、圧油管路を実線で示し、制御圧管路を破線で示し、制御電流線を斜線付きの線で示す。

油圧制御回路１００は、エンジン又は電動モータによって駆動される、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である二つの油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから、方向制御弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌを連通するセンターバイパス管路３０Ｌ、又は、方向制御弁１１Ｒ、１２Ｒ、１３Ｒ、１４及び１５Ｒを連通するセンターバイパス管路３０Ｒを経て圧油タンク２２まで圧油を循環させる。

また、方向制御弁１１Ｌは、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Ｌで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁（左走行モータ方向制御弁）である。

方向制御弁１１Ｒは、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２Ｌ、４２Ｒと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９又は旋回用油圧モータ４４である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために油圧ポンプ１０Ｌから左右の走行用油圧モータ４２Ｌ、４２Ｒの双方に圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、方向制御弁１２Ｌは、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ４４で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁（旋回モータ方向制御弁）であり、方向制御弁１２Ｒは、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Ｒで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁（右走行モータ方向制御弁）である。

また、方向制御弁１３Ｌ、１３Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、方向制御弁１３Ｒは、ブーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム方向制御弁１３Ｒ」とする。）であり、方向制御弁１３Ｌは、ブーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｌの吐出する圧油をブームシリンダ７に合流させるためのスプール弁（以下、「第二速ブーム方向制御弁１３Ｌ」とする。）である。

方向制御弁１４は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油を圧油タンク２２へ排出するためのスプール弁（バケット方向制御弁）である。

また、方向制御弁１５Ｌ、１５Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、方向制御弁１５Ｌは、アーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速アーム方向制御弁１５Ｌ」とする。）であり、方向制御弁１５Ｒは、アーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油をアームシリンダ８に合流させるためのスプール弁（以下、「第二速アーム方向制御弁１５Ｒ」とする。）である。

なお、方向制御弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌ、並びに、方向制御弁１１Ｒ、１２Ｒ、１３Ｒ、１４及び１５Ｒは、バルブユニット内に纏めて格納されているものとする。

メインリリーフ弁２３Ｌ、２３Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出圧が所定値を上回った場合に油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油を圧油タンク２２に排出させて油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出圧が過度に上昇してしまうのを防止し油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒや圧油管路に対する悪影響を回避するための機構である。

センターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒは、それぞれ、最も下流にある方向制御弁１５Ｌ、１５Ｒと圧油タンク２２との間にネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流において、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒ用の各レギュレータ（油圧ポンプの吐出量を変化させる装置である。）を制御するための制御圧（ネガティブコントロール圧）を発生させる管路である。

破線で示される制御圧管路３２Ｌ、３２Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生させたネガティブコントロール圧を油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒ用の各レギュレータに伝達するためのネガティブコントロール圧管路である。

油圧ショベル１における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒに至り、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガティブコントロール圧を増大させる。

その結果、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒは、その吐出量を減少させることで、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。

一方、油圧ショベル１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する方向制御弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガティブコントロール圧を低下させる。

その結果、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒは、その吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、油圧制御回路１００は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒにおける無駄なエネルギー消費（油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各油圧アクチュエータに供給できるようにする。

アーム操作レバー５０は、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を第一速アーム方向制御弁１５Ｌのパイロットポート、及び第二速アーム方向制御弁１５Ｒのパイロットポートに導入させるための装置である。なお、図示されていないが、ブーム操作レバー、バケット操作レバー、又は旋回操作レバー等の他の操作レバーも同様の構成を有するものとする。

コントロールポンプ５２は、制御用圧油を吐出するための油圧ポンプであり、所定の吐出圧（例えば、４ＭＰａである。）で制御用圧油を継続的に吐出する固定容量型の油圧ポンプである。

メインコントローラ５４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータであり、再生回路制御手段に対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、再生回路制御手段に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

また、メインコントローラ５４は、アーム操作レバー５０を開く方向に操作した場合に発生する制御圧（二次圧）を測定する圧力センサ６０の出力Ｐ１、及び、アーム操作レバー５０を閉じる方向に操作した場合に発生する制御圧（二次圧）を測定する圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム操作レバー５０のレバー操作方向及びレバー操作量を検出する。他の操作レバーについても同様である。

再生弁５５は、アームシリンダ８の収縮側油室（ロッドチャンバ）と伸張側油室（ボトムチャンバ）とを連通させてロッドチャンバからボトムチャンバへ圧油を再生させるためのスプール弁であり、例えば、コントロールポンプ５２から切換弁５６を経て導入されるパイロット圧に応じて切り替わる４ポート３ポジションのスプール弁である。

具体的には、再生弁５５は、アームシリンダ８を伸張させる際にボトムチャンバとロッドチャンバとを連通させてロッドチャンバから流出する圧油の全部をボトムチャンバへ流入させる切り替え位置Ｒ１、ボトムチャンバとロッドチャンバとを連通させてロッドチャンバから流出する圧油の一部をボトムチャンバへ流入させ残りを圧油タンク２２に排出させる切り替え位置Ｒ２、及び、ロッドチャンバからボトムチャンバへの圧油の流入を禁止しロッドチャンバから流出する圧油の全部を圧油タンク２２に排出させる切り替え位置Ｒ３を備える。

なお、再生弁５５を含む再生回路は、好適には、収縮側油室から伸張側油室へ流れる圧油が通る管路を短くして圧力損失を低減させるために油圧シリンダに隣接して配置され、或いは、複数の方向制御弁を格納するバルブユニットの外部で油圧シリンダの近傍に配置される。

切換弁５６は、メインコントローラ５４が出力する制御電流に応じて二次圧を制御するソレノイドバルブであり、コントロールポンプ５２の吐出圧を一次圧とし、その二次圧を再生弁５５のパイロットポートに導入させる。

図４は、再生弁５５のストロークと切換弁５６の二次圧との間の関係を示す図であり、再生弁５５のストロークが切換弁５６の二次圧に比例して増大することを示す。

また、図４は、切換弁５６の二次圧がａ１未満の場合（すなわち再生弁５５のストロークがＬ１未満の場合）、再生弁５５が切り替え位置Ｒ１の状態にあり、切換弁５６の二次圧がａ１以上ａ２未満の場合（すなわち再生弁５５のストロークがＬ１以上Ｌ２未満の場合）、再生弁５５が切り替え位置Ｒ２の状態にあり、切換弁５６の二次圧がａ２以上ａ３未満の場合（すなわち再生弁５５のストロークがＬ２以上Ｌ３未満の場合）、再生弁５５が切り替え位置Ｒ３の状態にあることを示す。

チェック弁７０、７１はそれぞれ、再生弁５５の切り替え位置Ｒ１、Ｒ２にあるアームシリンダ８のロッドチャンバとボトムチャンバとを繋ぐための管路に配置されるチェック弁であり、ロッドチャンバ内の圧力がボトムチャンバ内の圧力より低い場合にロッドチャンバ内の圧油がボトムチャンバ内に流入するのを禁止する。

絞り７２は、再生弁５５の切り替え位置Ｒ２にあるロッドチャンバとボトムチャンバとを繋ぐためのポートに配置される絞りであり、ロッドチャンバからボトムチャンバに流れる圧油の流量が大きくなり過ぎるのを防止する。

絞り７３は、再生弁５５の切り替え位置Ｒ２にあるロッドチャンバと方向制御弁１５Ｌ、１５Ｒとを繋ぐためのポートに配置される絞りであり、ロッドチャンバから方向制御弁１５Ｌ、１５Ｒを経て圧油タンク２２に流れる圧油の流量を抑えながら、ロッドチャンバから流出する圧油の一部がボトムチャンバ内に流入できるようにする。

保持弁５８は、メインコントローラ５４が出力する制御電流に応じて状態を切り替えるポペット弁であり、油圧ホースのバースト等によるアーム５の閉じ方向への予期せぬ動作を防止するためにアームシリンダ８のロッドチャンバから流出する圧油の流れを遮断する第一状態と、アームシリンダ８のロッドチャンバから圧油を流出させアーム５の閉じ方向への動作を許容する第二状態とを切り替えられるようにする。なお、再生弁５５を含む再生回路は、保持弁５８と一体的に形成され、アームシリンダ８に直付けされていてもよい。

次に、メインコントローラ５４が有する再生回路制御手段について説明する。

再生回路制御手段は、アーム操作レバー５０が閉じる方向に操作された場合に発生する制御圧を測定する圧力センサ６１の出力Ｐ２、及び、アームシリンダ８のボトムチャンバ内の圧力を測定する圧力センサ６２の出力Ｐ３に基づいて切換弁５６及び保持弁５８に対して出力される制御電流を制御し、再生弁５５を含む再生回路の動作を制御するための手段である。

再生回路制御手段は、圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム操作レバー５０が閉じ方向にどの程度の操作量で操作されたかを判定する。

図５は、アーム操作レバー５０の閉じ方向への操作量とアーム操作レバー５０の二次圧との間の関係を示す図であり、アーム操作レバー５０の操作量がゼロの場合に圧力センサ６１は基準圧ｂ１を出力し、アーム操作レバー５０の操作量が増大するにつれて圧力センサ６１の出力Ｐ２も増大し、アーム操作レバー５０の操作量がフルストローク（Ｍａｘ）に達した時点で圧力センサ６１が最大圧ｂ２を出力する関係を示す。

図５のような関係に基づいて、再生回路制御手段は、アーム操作レバー５０が閉じ方向に操作されたか否か、或いは、アーム操作レバー５０がフルストロークで操作されたか否かを判定する。

また、再生回路制御手段は、圧力センサ６２の出力Ｐ３に基づいて再生を開始させるか否か、或いは、既に開始させた再生を中止するか否かを判定する。なお、再生回路制御手段は、現時点における再生弁５５の切り替え位置を、例えば切換弁５６に対する制御電流の大きさの形で、ＲＡＭに用意された切り替え位置参照テーブルに記憶しており、再生弁５５の切り替え位置が切り替わる度にその切り替え位置参照テーブルを更新する。

再生回路制御手段は、未だ再生を開始させていない状態（再生弁５５が切り替え位置Ｒ３にある状態）において、圧力センサ６２の出力Ｐ３が所定の再生見送り圧ＴＨ１未満の場合に限り再生の開始を許容し、圧力センサ６２の出力Ｐ３が所定の再生見送り圧ＴＨ１を超えている場合には再生の開始を禁止する。

圧力センサ６２の出力Ｐ３が再生見送り圧ＴＨ１を超えている場合に再生弁５５を切り替え位置Ｒ１又はＲ２に切り替えると、ロッドチャンバから流出する圧油は、通常、再生見送り圧ＴＨ１よりも低いためにチェック弁７０又は７１によってボトムチャンバ内への流入が禁止されるため絞り７３（図３参照。）を介して圧油タンク２２に排出されるか（切り替え位置Ｒ２の場合）、或いは、流れが完全に止められてしまう（切り替え位置Ｒ１の場合）ため、ロッドチャンバ内の圧力を上昇させ、その結果、ボトムチャンバ内の圧力を更に上昇させ、ひいては、メインリリーフ弁２３Ｌを通じて油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を圧油タンク２２に排出させることとなり、アーム５の動作に悪影響を及ぼしてしまうからである。

また、再生回路制御手段は、既に再生を開始させている状態（再生弁５５が切り替え位置Ｒ１又はＲ２にある状態）において、圧力センサ６２の出力Ｐ３が所定の再生中止圧ＴＨ２未満の場合に限り再生を継続させ、圧力センサ６２の出力Ｐ３が所定の再生中止圧ＴＨ２を超えた場合に再生を中止させる。

圧力センサ６２の出力Ｐ３が再生中止圧ＴＨ２を超えた場合に再生弁５５を切り替え位置Ｒ１又はＲ２のままにしておくと、上述のようにメインリリーフ弁２３Ｌを通じて油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を圧油タンク２２に排出させることとなり、アーム５の動作に悪影響を及ぼしてしまうからである。

なお、再生中止圧ＴＨ２は、再生見送り圧ＴＨ１よりも高い値となるように設定される。仮に再生中止圧ＴＨ２が再生見送り圧ＴＨ１以下に設定された場合、再生回路制御手段は、再生中止のために切り替え位置Ｒ１又はＲ２にある再生弁５５を切り替え位置Ｒ３に切り替えた直後に、再生開始のために再生弁５５を再び切り替え位置Ｒ１又はＲ２に切り替えてしまい、ハンチングを発生させてしまうからである。

また、再生中止圧ＴＨ２は、好適には、メインリリーフ弁２３Ｌが作動する（連通状態となる）境界値ＴＨ３よりも僅かに低い値に設定される。ボトムチャンバ内の圧力Ｐ３が境界値ＴＨ３を上回りメインリリーフ弁２３Ｌが作動してアーム５の動作に悪影響を及ぼす前に再生を中止するためである。

更に、再生見送り圧ＴＨ１は、好適には、再生中止圧ＴＨ２に受圧面積比（アームシリンダ８のピストンのロッド側の受圧面積をそのピストンのボトム側の受圧面積で除した値を意味し、通常、１／２（＝０．５）程度である。）を乗じた値に設定される。再生開始直後にボトムチャンバ内の圧力Ｐ３（すなわちロッドチャンバ内の圧力と同じ圧力である。）は、受圧面積比の逆数倍（受圧面積比が１／２（＝０．５）ならば２倍である。）まで上昇する場合があり、仮に再生開始時のボトムチャンバ内の圧力Ｐ３が境界値ＴＨ３の１／２以上（すなわち再生中止圧ＴＨ２以上である。）であれば再生開始直後にメインリリーフ弁２３Ｌを作動させてアーム５の動作に悪影響を及ぼしてしまうこととなるからである。

次に、図６を参照しながら、再生回路制御手段が再生弁５５の切り替え位置を切り替える処理（以下、「再生弁切り替え処理」とする。）について説明する。なお、図６は、再生弁切り替え処理の流れを示すフローチャートであり、メインコントローラ５４は、所定周期で繰り返しこの再生弁切り替え処理を実行するものとする。

最初に、再生回路制御手段は、アーム５の閉じ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１）。アーム５の閉じ操作が行われていないと判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、再生回路制御手段は、再生弁５５の切り替え位置が切り替え位置Ｒ１又はＲ２であれば切り替え位置Ｒ３に切り替え、再生弁５５の切り替え位置が既に切り替え位置Ｒ３であれば切り替え位置Ｒ３としたままで（ステップＳ２）、再生回路を非再生状態とし、この再生弁切り替え処理を終了させる。

一方、圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム５の閉じ操作が行われたと判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、再生回路制御手段は、ＲＯＭに記憶された切り替え位置参照テーブルを参照して再生弁５５の現在の切り替え位置の状態を確認し、再生中であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

再生弁５５が切り替え位置Ｒ３であり再生中でないと判定した場合（ステップＳ３のＮＯ）、再生回路制御手段は、所定の再生見送り圧ＴＨ１を閾値Ｐｔｈとして設定する（ステップＳ４）。

また、再生弁５５が切り替え位置Ｒ１又はＲ２であり再生中であると判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、再生回路制御手段は、所定の再生中止圧ＴＨ２（ＴＨ２＞ＴＨ１）を閾値Ｐｔｈとして設定する（ステップＳ５）。

その後、再生回路制御手段は、圧力センサ６２の出力Ｐ３とステップＳ４又はＳ５で設定した閾値Ｐｔｈとを比較し（ステップＳ６）、出力Ｐ３が閾値Ｐｔｈ以上であれば（ステップＳ６のＮＯ）、再生弁５５の切り替え位置が切り替え位置Ｒ１又はＲ２であれば切り替え位置Ｒ３に切り替え、再生弁５５の切り替え位置が既に切り替え位置Ｒ３であれば切り替え位置Ｒ３としたままで（ステップＳ２）、再生回路を非再生状態とし、この再生弁切り替え処理を終了させる。

一方、出力Ｐ３が閾値Ｐｔｈ未満であれば（ステップＳ６のＹＥＳ）、再生回路制御手段は、圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム操作レバー５０の操作量がフルストロークに対応するものであるか否かを判定する（ステップＳ７）。

アーム操作レバー５０の操作量がフルストロークに対応するものではないと判定した場合（ステップＳ７のＮＯ）、再生回路制御手段は、再生弁５５の切り替え位置が切り替え位置Ｒ１又はＲ３であれば切り替え位置Ｒ２に切り替え、再生弁５５の切り替え位置が既に切り替え位置Ｒ２であれば切り替え位置Ｒ２としたままで（ステップＳ８）、再生回路を一部再生状態（ロッドチャンバから流出する圧油の一部をボトムチャンバに再生させる状態をいう。）とし、この再生弁切り替え処理を終了させる。

一方、アーム操作レバー５０の操作量がフルストロークに対応するものであると判定した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、再生回路制御手段は、再生弁５５の切り替え位置が切り替え位置Ｒ２又はＲ３であれば切り替え位置Ｒ１に切り替え、再生弁５５の切り替え位置が既に切り替え位置Ｒ１であれば切り替え位置Ｒ１としたままで（ステップＳ９）、再生回路を完全再生状態（ロッドチャンバから流出する圧油の全部をボトムチャンバに再生させる状態をいう。）とし、この再生弁切り替え処理を終了させる。

次に、図７〜図１０を参照しながら、再生弁５５の各切り替え位置における油圧制御回路１００の動作について説明する。

図７〜図１０は、図３の油圧回路図からアーム５の操作に関連する構成要素を選択的に抽出した油圧制御回路１００の部分的な油圧回路図であり、図７は、アーム操作レバー５０が閉じ方向に操作され再生弁５５を切り替え位置Ｒ３にした状態を示し、図８は、アーム操作レバー５０が閉じ方向に操作され再生弁５５を切り替え位置Ｒ２にした状態を示す。また、図９は、アーム操作レバー５０が閉じ方向に操作され再生弁５５を切り替え位置Ｒ１にした状態を示し、図１０は、アーム操作レバー５０が開き方向に操作され再生弁５５を切り替え位置Ｒ３にした状態を示す。

図７で示すように、メインコントローラ５４は、圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム操作レバー５０が閉じ方向に操作されたことを検出し、圧力センサ６２の出力Ｐ３に基づいてボトムチャンバ内の圧力が再生見送り圧ＴＨ１以上であることを検出し、且つ、ＲＯＭに記憶された切り替え位置参照テーブルを参照して再生弁５５が既に切り替え位置Ｒ３にあることを検出すると、切換弁５６に制御電流を供給することなく、保持弁５８のみに制御電流を供給する。

切換弁５６は、ａ１以上の二次圧（図４参照。）を発生させないようにして再生弁５５を切り替え位置Ｒ３のまま維持させる。

また、保持弁５８は、制御電流の供給を受け、アームシリンダ８のロッドチャンバから再生弁５５に至る圧油管路を連通させる。

また、第一速アーム方向制御弁１５Ｌは、アーム操作レバー５０からのパイロット圧を受けて左位置に切り替わり、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油をアームシリンダ８のボトムチャンバ内に流入させ、且つ、アームシリンダ８のロッドチャンバから流出する圧油の全部を圧油タンク２２に排出させる。

また、図８で示すように、メインコントローラ５４は、圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム操作レバー５０が閉じ方向に操作されたことを検出し、圧力センサ６２の出力Ｐ３に基づいてボトムチャンバ内の圧力が再生見送り圧ＴＨ１未満であることを検出し、且つ、ＲＯＭに記憶された切り替え位置参照テーブルを参照して再生弁５５が切り替え位置Ｒ３にあることを検出すると、切換弁５６及び保持弁５８の双方に制御電流を供給する。

切換弁５６は、制御電流の供給を受け、ａ１以上ａ２未満の二次圧（図４参照。）を発生させ再生弁５５を切り替え位置Ｒ２に切り替える。

保持弁５８は、制御電流の供給を受け、アームシリンダ８のロッドチャンバから再生弁５５に至る圧油管路を連通させる。

第一速アーム方向制御弁１５Ｌは、アーム操作レバー５０からのパイロット圧を受けて左位置に切り替わり、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油をアームシリンダ８のボトムチャンバ内に流入させ、且つ、アームシリンダ８のロッドチャンバから流出する圧油の一部を矢印ＡＲ１で示すようにボトムチャンバ内に再生させ、残りを圧油タンク２２に排出させる。

また、図９で示すように、メインコントローラ５４は、圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム操作レバー５０が閉じ方向にフルストロークで操作されたことを検出し、圧力センサ６２の出力Ｐ３に基づいてボトムチャンバ内の圧力が再生見送り圧ＴＨ１未満であることを検出し、且つ、ＲＯＭに記憶された切り替え位置参照テーブルを参照して再生弁５５が切り替え位置Ｒ３にあることを検出すると、切換弁５６及び保持弁５８の双方に制御電流を供給する。

切換弁５６は、制御電流の供給を受け、ａ２以上ａ３未満の二次圧（図４参照。）を発生させ再生弁５５を切り替え位置Ｒ１に切り替える。

保持弁５８は、制御電流の供給を受け、アームシリンダ８のロッドチャンバから再生弁５５に至る圧油管路を連通させる。

第一速アーム方向制御弁１５Ｌは、アーム操作レバー５０からのパイロット圧を受けて左位置に切り替わり、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油をアームシリンダ８のボトムチャンバ内に流入させ、且つ、アームシリンダ８のロッドチャンバから流出する圧油の全部を矢印ＡＲ２で示すようにボトムチャンバ内に再生させる。

更に、図１０で示すように、メインコントローラ５４は、圧力センサ６１の出力Ｐ２に基づいてアーム操作レバー５０が閉じ方向に操作されていないことを検出し、且つ、ＲＯＭに記憶された切り替え位置参照テーブルを参照して再生弁５５が切り替え位置Ｒ１にあることを検出すると、保持弁５８に制御電流を供給したまま、切換弁５６に対する制御電流の供給を中止する。

切換弁５６は、制御電流の供給が中止されると、二次圧をａ１未満（図４参照。）にし、再生弁５５を切り替え位置Ｒ１に切り替える。

保持弁５８は、制御電流の供給を受け、アームシリンダ８のロッドチャンバから再生弁５５に至る圧油管路を連通させる。

第一速アーム方向制御弁１５Ｌは、アーム操作レバー５０が開き方向に操作されたことによって、アーム操作レバー５０からのパイロット圧を受けて右位置に切り替わり、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油をアームシリンダ８のロッドチャンバ内に流入させ、且つ、アームシリンダ８のボトムチャンバから流出する圧油の全部を圧油タンク２２に排出させる。

以上の構成により、油圧制御回路１００は、例えば掘削作業時にアーム５が受ける地面からの反力に応じてアームシリンダ８のボトムチャンバ内の圧力が大きく変動するような場合であってもハンチングを発生させることなくアーム５を円滑に動作させることができる。

また、油圧制御回路１００は、ロッドチャンバから流出する圧油の全部をボトムチャンバに再生させる完全再生状態を選択的に実現させるので、ロッドチャンバ内から流出する圧油の再生率（ロッドチャンバから流出する圧油量に占める再生油量の割合である。）を増大させ、アーム５の動作速度を増大させることができる。

また、油圧制御回路１００は、再生回路をアームシリンダ８に隣接させて或いはその近傍に配置するので、再生回路を構成する管路の長さを短縮できそれら管路で発生する圧力損失を低減させることができる。また、圧力損失の低減は、作業効率、燃費性能、及びヒートバランス性能を向上させ、更には油圧ホースや圧油管路の径の低減を可能にして再生回路のコスト削減、及びレイアウトの自由度の増大をもたらすことができる。

なお、上述の実施例において、再生弁５５は、切り替え位置Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が中間領域無く段階的に切り替わるようにするが、切換弁５６の二次圧に応じて切り替え位置Ｒ２における絞り７２又は絞り７３の開度が変化するような構成であってもよい。

また、上述の実施例は、第一速アーム方向制御弁１５Ｌを用いてアーム５を動作させる場合について説明するが、第一速アーム方向制御弁１５Ｒ及び第二速アーム方向制御弁１５Ｒの双方を用いて、すなわち油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの双方が吐出する圧油を用いてアーム５を動作させる場合にも同様の説明が適用されるものとする。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、メインコントローラ５４は、アーム５を閉じ操作する場合に作動する再生回路を制御するが、その代わりに或いはそれに加えて、ブーム４を下げ操作する場合、或いは、バケット６を閉じ操作する場合に作動する再生回路を同様の方法で制御するようにしてもよい。

また、上述の実施例において、油圧制御回路１００は、油圧ショベル１に搭載されるが、クレーン仕様機等の他の建設機械に搭載されてもよい。

１・・・油圧ショベル ２・・・下部走行体 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０L、１０R・・・油圧ポンプ １１Ｌ・・・左走行モータ方向制御弁 １１Ｒ・・・走行直進弁 １２Ｌ・・・旋回モータ方向制御弁 １２Ｒ・・・右走行モータ方向制御弁 １３Ｌ・・・第二速ブーム方向制御弁 １３Ｒ・・・第一速ブーム方向制御弁 １４・・・バケット方向制御弁 １５Ｌ・・・第一速アーム方向制御弁 １５Ｒ・・・第二速アーム方向制御弁 ２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り ２２・・・圧油タンク ２３Ｌ、２３Ｒ・・・メインリリーフ弁 ３０Ｌ、３０Ｒ・・・センターバイパス管路 ３１Ｌ、３１Ｒ・・・パラレル管路 ３２Ｌ、３２Ｒ・・・ネガティブコントロール圧管路 ４２Ｌ、４２Ｒ・・・走行用油圧モータ ４４・・・旋回用油圧モータ ５０・・・アーム操作レバー ５２・・・コントロールポンプ ５４・・・メインコントローラ ５５・・・再生弁 ５６・・・切替弁 ５８・・・保持弁 ６０〜６２・・・圧力センサ ７０、７１・・・チェック弁 ７２、７３・・・絞り １００・・・油圧制御回路

Claims (3)

1. ピストンを挟んで伸張又は収縮する二つの油室を備えた油圧シリンダにおける一方の油室に油圧ポンプが吐出する圧油を供給し、他方の油室から圧油タンクに圧油を排出して該油圧シリンダを伸縮させながら腕体を動作させる建設機械用油圧制御回路であって、
   伸張側油室と収縮側油室とを連通させて該収縮側油室から該伸張側油室への圧油の流入を許容する第一切り替え位置、及び、該収縮側油室から該伸張側油室への圧油の流入を禁止する第二切り替え位置を切り替える再生弁と、
   前記腕体の操作内容を検出する操作内容検出部と、
   前記油圧シリンダの伸張側油室の圧力を検出する伸張側圧検出部と、
   前記腕体の操作内容と前記伸張側油室の圧力とに応じて前記再生弁の切り替えを制御する再生回路制御手段と、を備え、
   前記再生回路制御手段は、前記再生弁が前記第二切り替え位置にある場合に前記伸張側油室の圧力が再生見送り圧を上回るときに前記再生弁を前記第二切り替え位置のまま維持し、前記再生弁が前記第一切り替え位置にある場合に前記伸張側油室の圧力が該再生見送り圧よりも高い再生中止圧を上回るときに前記再生弁を前記第二切り替え位置に切り替える、
   ことを特徴とする建設機械用油圧制御回路。
2. 前記第一切り替え位置は、前記伸張側油室と前記収縮側油室とを連通させて前記収縮側油室から流出する圧油の全部を前記伸張側油室へ流入させる切り替え位置と、前記伸張側油室と前記収縮側油室とを連通させて前記収縮側油室から流出する圧油の一部を前記伸張側油室へ流入させ残りを圧油タンクに排出させる切り替え位置とを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用油圧制御回路。
3. 前記再生弁を含む再生回路は、前記油圧シリンダに隣接して或いはその近傍に配置される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械用油圧制御回路。