JP3760055B2 - 建設機械の油圧駆動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設機械の油圧駆動制御装置に係わり、特に複数のアクチュエータを有し、１ポンプで複数のアクチュエータを駆動する油圧ショベル等の建設機械において、特定のアクチュエータの微操作性を向上する油圧駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複数のアクチュエータを有する油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置において、方向制御弁に補助弁を付加したものとしては、下記の２つのタイプがある。
【０００３】
(1) メータイン流量を補助的に制御するもの
▲１▼特開昭６２−２８４８３５号公報
▲２▼国際特許公開ＷＯ９４／１０４５６号公報
(2) メータアウト流量を補助的に制御するもの
▲３▼特開平６−１２３３０３号公報
また、操作特性を変更できる油圧駆動制御装置として従来公知のものには、次の公知例がある。
【０００４】
▲４▼特開平９−２８６５９２号公報
▲５▼特開平７−２４８００４号公報
上記▲１▼の特開昭６２−２８４８３５号公報に記載の従来技術では、方向制御弁のフィーダ通路に補助弁を設け、方向制御弁の入側でアクチュエータに供給される圧油の流量を補助的に制御している。また、フィーダ通路に設けた補助弁の操作系に、オペレータの操作で切り換え可能な減圧弁や他のアクチュエータの操作信号で切り換え可能な電磁比例減圧弁を設け、オペレータが任意にその開口面積を調節できるようにしている。
【０００５】
上記▲２▼の国際特許公開ＷＯ９４／１０４５６号公報に記載の従来技術では、方向制御弁のフィーダ通路にシート弁タイプの補助弁を設け、方向制御弁の入側でアクチュエータに供給される圧油の流量を補助的に制御している。また、その補助弁に他のアクチュエータの操作信号や自身の負荷圧を導いて、複合操作性を改善している。
【０００６】
一方、上記▲３▼の特開平６−１２３３０３公報に記載の従来技術では、制御対象となるアクチュエータに接続された方向制御弁のメータアウト絞りの上流又は下流に圧力補償弁を設け、負荷圧の変化にかかわらずアクチュエータの作動速度を一定にするとともに、キャビテーションを防止することを可能としている。
【０００７】
上記▲４▼の特開平９−２８６５９２号公報に記載の従来技術では、作業状態を検出して油圧ポンプの流量特性を変更し、油圧ポンプの吐出流量を制御することで、方向制御弁の流量特性を変更している。
【０００８】
上記▲５▼の特開平７−２４８００４号公報に記載の従来技術では、リモコン弁（パイロットバルブ）の元圧（一次圧）を生成するパイロット油路にモード切換弁を配置し、このモード切換弁とリモコン弁との間に、減圧弁を経由する油路をパイロット油路に並列に設け、このモード切換弁を切り換え、パイロット油路か減圧弁を経由する油路かを選択することによってリモコン弁の元圧を変化させ、通常操作モードと微操作モードとを切り換え可能としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術においては、次に述べるような問題がある。
【００１０】
例えば、制御対象となるアクチュエータを油圧ショベルの旋回モータとした場合、油圧ショベルの前方で掘削した土砂を側方又は後方に排土する通常の掘削一積み込み作業時には高遠な旋回動作が要求される。一方、汎用機である油圧ショベルは、バケットにワイヤを取り付けてクレーン作業に供されることもある。この場合には、荷振れ防止や位置決めのため、旋回動作は緩操作・微操作が要求される。
【００１１】
ところが、上記▲１▼の特開昭６２−２８４８３５号公報や上記▲２▼の国際特許公開ＷＯ９４／１０４５６号公報に記載の従来技術では、補助弁は方向制御弁のフィーダ通路に設けられているので、建設機械のような慣性の大きな物体の運動を制御する場合、減速時にはアクチュエータからの戻り油を制御できず、物体が慣性により流れてしまう現象を抑制できないという不都合がある。
【００１２】
また、上記▲３▼の特開平６−１２３３０３号公報に記載の従来技術は、負荷圧の変化によらずアクチュエータの動作速度を一定に保つことを目的としており、緩操作・微操作には供されていない。
【００１３】
上記▲４▼の特開平９−２８６５９２号公報に記載の従来技術は、方向制御弁の流量特性を変更するため、油圧ポンプの流量特性を変更して油圧ポンプの吐出流量を制御している。このため、１つの油圧ポンプで複数のアクチュエータに圧油を供給するシステムでは、全ての方向制御弁の流量特性が変更されるため、特定のアクチュエータに対する方向制御弁の流量特性だけを変更することはできない。
【００１４】
上記▲５▼の特開平７−２４８００４号公報に記載の従来技術は、モード切換弁により減圧弁を経由する油路を選択し、リモコン弁（パイロットバルブ）の元圧（一次圧）を下げることによってリモコン弁のレバーストロークーパイロット圧特性を変化させ、微操作モードを可能としている。しかし、リモコン弁（パイロットバルブ）は減圧弁で構成されるので、元圧を下げると発生するパイロット圧力の上限（パイロット最大圧力）は低下した元圧まで下がるが、リモコン弁のレバー操作量に対するパイロット圧力の変化率（操作量−パイロット圧力特性の傾き）は変わらない。このため、パイロット圧を制御できるレバー操作量の範囲、即ち可操作範囲が減少し、アクチュエータの最大速度は落とせるが、微操作性は向上しない。
【００１５】
本発明の目的は、１ポンプで複数のアクチュエータを駆動する建設機械の油圧駆動制御装置において、特定のアクチュエータに対して容易に微操作が行える建設機械の油圧駆動制御装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対してそれぞれ設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作され、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の方向及び流量をそれぞれ制御する複数の方向制御弁と、この複数の方向制御弁をそれぞれタンクに接続する複数のタンクラインとを有し、前記複数のアクチュエータからの戻り油をそれぞれ前記複数の方向制御弁に設けられたメータアウト油路及びタンクラインを介してタンクに排出する建設機械の油圧駆動制御装置において、前記複数のアクチュエータのうちの特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のメータアウト油路の下流側に位置するタンクラインに設けられ、前記特定のアクチュエータからの戻り油の流量を補助的に制御する微操作用の補助弁と、前記特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じた開度となるよう前記補助弁を制御する補助弁操作手段とを備えるものとする。
【００１７】
このように微操作用の補助弁と補助弁操作手段を設けることにより、特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のメータアウト油路に設けられたメータアウト絞りとその下流側に設けられた補助弁とを合成した見かけのメータアウト絞りのメータリング特性は、方向制御弁のメータアウト絞り単独の場合に比べて操作域のほぼ全域にわたって開口面積が減少した特性となり、最大開口面積が小さくなるだけでなく広い操作範囲にわたって開口面積が可変となり、かつレバー操作量に対する開口面積の変化量も少なくなる。このため、簡単な構成で優れた微操作性が得られる。
【００１８】
また、補助弁は特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のタンクラインに設けられているため、特定のアクチュエータのみを微操作できると共に、加速時や定速操作時だけでなく、減速時にも特定のアクチュエータを微操作できる。
【００１９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記補助弁の開度を常に最大開度に保持し通常操作モードとするか、前記操作レバーの操作量に応じて制御し微操作モードとするかを選択する選択手段を更に備える。
【００２０】
これにより、特定のアクチュエータに対してオペレータが任意に高速なアクチュエータ操作が可能な通常操作モードと微操作モードとを切り換えることができる。
【００２１】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記補助弁はパイロット駆動式であり、前記補助弁操作手段は前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成されるパイロット圧を前記補助弁に導き補助弁の開度を制御する回路手段を有する。
【００２２】
これにより油圧的に、特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じて補助弁の開度を制御することができる。
【００２３】
（４）上記（１）において、前記補助弁は電磁比例式であり、前記補助弁操作手段は、前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成される操作信号を検出する手段と、この操作信号に応じた制御信号を計算して前記補助弁に与え補助弁の開度を制御する演算手段とを有するものであってもよい。
【００２４】
これにより電気的に、特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じて補助弁の開度を制御することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２６】
図１〜図７は、本発明の油圧駆動制御装置の第１の実施形態を示すもので、図１において、１は原動機、２は原動機１によって駆動されるメインの油圧ポンプ（以下メインポンプという）である。メインポンプ２から吐出された圧油は複数の方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃを介して複数のアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃに供給され、これら複数のアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃを駆動する。本実施形態において、アクチュエータ５ａは油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる旋回モータ５ａ、アクチュエータ５ｂは油圧ショベルのブームを俯仰動させるブームシリンダ５ｂ、アクチュエータ５ｃは油圧ショベルのアームを回動させるアームシリンダ５ｃであり、方向制御弁４ａで旋回モータ５ａに供給される圧油の方向及び流量を制御することにより旋回モータ５ａの旋回方向と旋回速度が制御され、方向制御弁４ｂでブームシリンダ５ｂに供給される圧油の方向及び流量を制御することによりブームシリンダ５ｂの伸縮方向と伸縮速度が制御され、方向制御弁４ｃでアームシリンダ５ｃに供給される圧油の方向及び流量を制御することによりアームシリンダ５ｃの伸縮方向と伸縮速度が制御される。
【００２７】
方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃは、メインポンプ２より引出されたポンプライン３から分岐しタンク１４に接続されたセンタバイパスライン１５の途中に取り付けられたオープンセンタ型の方向制御弁であり、逆流を防ぐための逆止弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃを設けたフィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃ、タンクライン６ａ，６ｂ，６ｃ、アクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃの給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ接続され、フィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃはポンプライン３に接続され、タンクライン６ａ，６ｂ，６ｃは共通のタンクライン６を介してタンク１４に接続されている。
【００２８】
また、方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃはパイロット駆動部３０ａ，３１ａ；３０ｂ，３１ｂ；３０ｃ，３１ｃを有するパイロット駆動式であり、切換位置Ａ，Ｂ，Ｃを有している。切換位置Ａではセンタバイパスライン１５を連通させ、フィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃ、タンクライン６ａ，６ｂ，６ｃ、給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１２ａ，１２ｂ，１２ｃを遮断し、切換位置Ｂではセンタバイパスライン１５を遮断し、フィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃと給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、タンクライン６ａ，６ｂ，６ｃと給排ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃをそれぞれ連通させ、切換位置Ｃではセンタバイパスライン１５を遮断し、フィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃと給排ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、タンクライン６ａ，６ｂ，６ｃと給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃをそれぞれ連通させる。パイロット駆動部３０ａ，３１ａ；３０ｂ，３１ｂ；３０ｃ，３１ｃにパイロット圧の作用していない中立時には切換位置Ａに位置し、パイロット駆動部３０ａ，３０ｂ，３０ｃにパイロット圧が作用すると切換位置Ｂに切り換えられ、パイロット駆動部３１ａ，３１ｂ，３１ｃにパイロット圧が作用すると切換位置Ｃに切り換えられる。
【００２９】
方向制御弁４ａの切換位置Ｂ，Ｃにおいて、１０Ｂ，１０Ｃはフィーダライン３ａと給排ライン１１ａ，１２ａとを連通する油路、１３Ｂ，１３Ｃはタンクライン６ａと給排ライン１２ａ，１１ａとを連通する油路であり、それぞれメータイン油路、メータアウト油路と呼ぶこととする。これらメータイン油路１０Ｂ，１０Ｃ及びメータアウト油路１３Ｂ，１３Ｃには方向制御弁４ａの切換量（パイロット圧の大きさ又は操作量）に応じて開口面積を変化させるメータイン絞り３２Ｂ，３２Ｃ及びメータアウト絞り３３Ｂ，３３Ｃが設けられている。また、切換位置Ａにおいて、３４はセンタバイパスライン１５を連通させるセンタバイパス油路であり、このセンタバイパス油路３４には図示しないセンタバイパス絞りが設けられている。このセンタバイパス絞りは、方向制御弁４ａの切換量（パイロット圧の大きさ又は操作量）に応じてメータイン絞り３２Ｂ，３２Ｃ及びメータアウト絞り３３Ｂ，３３Ｃとは反対の方向に開口面積を変化させる。方向制御弁４ｂ，４ｃも同様である。
【００３０】
７はメインポンプ２とともに原動機１により駆動されるパイロットポンプであり、パイロットポンプ７に接続されたパイロット圧力供給ライン８にはパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃが接続されている。パイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃは旋回モータ５ａ、ブームシリンダ５ｂ、アームシリンダ５ｃに対してそれぞれ設けられた操作レバー装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃの一部を構成するものであり、操作レバー装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃは油圧ショベルを運転するオペレータにより操作される操作レバー３６ａ，３６ｂ，３６ｃをそれぞれ備えている。各パイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃからパイロットラインａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２が引き出されており、これらパイロットラインａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２は、方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃのパイロット駆動部３０ａ，３１ａ；３０ｂ，３１ｂ；３０ｃ，３１ｃにそれぞれ接続されている。パイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃはそれぞれ１対の減圧弁を内蔵しており、操作レバー３６ａ，３６ｂ，３６ｃを操作すると、その操作方向に応じた側の減圧弁が作動し、パイロット圧力供給ライン８の圧力（一定）を元圧（一次圧）として操作量に応じたレベルのパイロット圧を操作方向に応じた側のパイロットラインａ１又はａ２，ｂ１又はｂ２，ｃ１又はｃ２に発生し、これらパイロット圧を方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃのパイロット駆動部３０ａ又は３１ａ，３０ｂ又は３１ｂ，３０ｃ又は３１ｃに導くことにより方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃは操作レバー３６ａ，３６ｂ，３６ｃの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作される。
【００３１】
１６は方向制御弁４ａに対するタンクライン６ａの途中に設けられ、旋回モータ５ａからの戻り油の流量を補助的に制御する微操作用の補助弁であり、この補助弁１６は開方向作用のパイロット駆動部１６ａと、閉方向作用のパイロット駆動部１６ｂと、開方向作用のバネ１６ｃを有している。
【００３２】
補助弁１６のパイロット駆動部１６ａに対してはシャトル弁１７が設けられ、このシャトル弁１７の入力側はライン４０ａ，４０ｂを介して方向制御弁４ａに対するパイロットラインａ１，ａ２に接続され、シャトル弁１７の出力側はライン４０ｃを介して補助弁１６のパイロット駆動部１６ａに接続され、パイロットラインａ１又はａ２のパイロット圧のうち、より高圧の一方がシャトル弁１７で選択され、補助弁１６のパイロット駆動部１６ａに導かれる構成となっている。ここで、パイロット駆動部１６ａ，１６ｂ、バネ１６ｃ、ライン４０ａ，４０ｂ，４０ｃ、シャトル弁１７は旋回モータ５ａの操作手段である操作レバー装置３５ａの操作レバー３６ａの操作量に応じた開度となるよう補助弁１６を制御する補助弁操作手段を構成する。
【００３３】
また、補助弁１６のパイロット駆動部１６ｂに対しては、オペレータにより操作される作業モード選択スイッチ１８と、この作業モード選択スイッチ１８からの信号を受けて作動する３方向切換弁１９が設けられている。作業モード選択スイッチ１８は、例えば図示の如く旋回モータ５ａの操作レバー装置３５ａの操作レバー３６ａのグリップ頂部に設けられ、通常操作モードでは操作されずＯＦＦ位置にあり、微操作モードではＯＮ位置に押され、電気信号を出力する。３方向切換弁１９は補助弁１６のパイロット駆動部１６ｂに接続されたパイロットライン４１ａとパイロット圧力供給ライン８から分岐したパイロットライン４１ｂ、若しくはパイロットライン４１ａとタンク１４に接続されたタンクライン４１ｃとをオンオフ的に切替接続可能であり、通常操作モードでスイッチ１８から電気信号が出力されていないときは図示の位置にあり、パイロットライン４１ａとタンクライン４１ｃを接続し、微操作モードでスイッチ１８から電気信号が出力されると図示の位置から切り換えられ、パイロットライン４１ａをパイロットライン４１ｂに接続する。
【００３４】
以上のように構成した油圧駆動制御装置において、方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃが全て中立の切換位置Ａにあるときは、メインポンプ２から吐出された圧油の全流量がセンタバイパスライン１５を通ってタンク１４に戻る。この状態から操作レバー装置３５ｂの操作レバー３６ｂを図示右側に操作すると、レバー操作量に応じたパイロット圧がパイロットラインｂ１に生じ、方向制御弁４ｂはレバー操作量に応じた切換量だけ切換位置Ｂに切換わり、メインポンプ２からの圧油は切換位置Ｂのメータイン油路１０Ｂ及びメータイン絞り３２Ｂを通ってブームシリンダ５ｂのボトム側に流入し、ブームシリンダ５ｂを伸長させる。ブームシリンダ５ｂのロッド側から排出された圧油は方向制御弁４ｂの切換位置Ｂにおけるメータアウト油路１３Ｂ及びメータアウト絞り３３Ｂを通ってタンクライン６ｂに流出する。このとき、センタバイパスライン１５を連通させるセンタバイパス油路３４の図示しないセンタバイパス絞り、メータイン油路１０Ｂのメータイン絞り３２Ｂ、メータアウト油路１３Ｂのメータアウト絞り３３Ｂは、レバー操作量に対して一義的に定まる開口面積となっている。
【００３５】
アームシリンダ５ｃの操作レバー装置３５ｃの操作レバー３６ｃを操作したときも同様である。
【００３６】
次に、旋回モータ５ａの操作レバー装置３５ａの操作レバー３６ａを操作したときの動作を説明する。
【００３７】
まず、作業モード選択スイッチ１８が押されない通常操作モードでは、３方向切換弁１９はパイロットライン４１ａとタンクライン４１ｃを接続する図示の位置にあるので、補助弁１６はバネ１６ｃにより図示の全開位置に保持される。この状態で操作レバー装置３５ａの操作レバー３６ａを図示右側に操作すると、レバー操作量に応じたパイロット圧がパイロットラインａ１に生じ、方向制御弁４ａはレバー操作量に応じた切換量だけ切換位置Ｂに切換わり、メインポンプ２からの圧油は切換位置Ｂのメータイン油路１０Ｂのメータイン絞り３２Ｂを通って旋回モータ５ａに流入して、旋回モータ５ａを回転させる。旋回モータ５ａから排出された圧油は方向制御弁４ａのメータアウト油路１３Ｂ及びメータイン絞り３３Ｂ、タンクライン６ａ、補助弁１６を通ってタンクライン６からタンク１４に流れ落ちる。このとき補助弁１６のパイロット駆動部１６ａには、パイロットラインａ１、ライン４０ａ、シャトル弁１７、ライン４０ｃを介してレバー操作量に応じたパイロット圧が導入され、補助弁１６の開度を大きくする方向に作用するが、補助弁１６は既にバネ１６ｃにより全開に保持されているため、変化はない。
【００３８】
一方、作業モード選択スイッチ１８を押した微操作モードでは、３方向切換弁１９はパイロットライン４１ａとパイロットライン４１ｂを接続する位置に切り換えられるので、補助弁１６は全閉位置に切り換えられ、その位置で保持される。この状態で操作レバー装置３５ａの操作レバー３６ａを図示右側に操作すると、レバー操作量に応じたパイロット圧がパイロットラインａ１に生じ、方向制御弁４ａはレバー操作量に応じた切換量だけ切換位置Ｂに切換わる。これと同時に、補助弁１６のパイロット駆動部１６ａには、上記のようにパイロットラインａ１と等価なパイロット圧が生じ、補助弁１６はレバー操作量に応じた弁開度になるよう開口面積を大きくする方向に変位する。したがって、メインポンプ２からの圧油は切換位置Ｂのメータイン油路１０Ｂのメータイン絞り３２Ｂを通って旋回モータ５ａに流入して、旋回モータ５ａを回転させる一方、旋回モータ５ａから排出された圧油は方向制御弁４ａのメータアウト油路１３Ｂのメータアウト絞り３３Ｂ、タンクライン６ａ、補助弁１６を通ってタンクライン６からタンク１４に流れ落ちる。
【００３９】
図２は、補助弁１６を用いてメータアウト側の流量特性を変化させるときの考え方を示した図である。近接して直列に接続された開口面積Ａ１，Ａ２の２つの絞りは、開口面積Ａ_SUMの１つの絞りに置き換えて考えることができる。この場合、Ａ１，Ａ２，Ａ_SUMの関係は次の式で表すことができる。
【００４０】
Ａ_SUM＝Ａ１・Ａ２／√（Ａ１²＋Ａ２²） …（１）
したがって、（１）式を適用することによって、メータアウト油路１３Ｂのメータアウト絞り３３Ｂと補助弁１６の絞りを１つのメータアウト絞りに置き換えて考えることが可能である。
【００４１】
図３は、パイロット圧に対するメータアウト絞り３３Ｂ、通常操作モードでの補助弁１６、微操作モードの補助弁１６のそれぞれの開口面積の一例を示した図である。メータアウト絞り３３Ｂはパイロット圧Ｐ_oにて開口し始め、パイロット圧の上昇に比例してその開口面積を増加させ、パイロット圧力供給ライン８の圧力（元圧）と等価な圧力Ｐ_maxにおいて開口面積ａを得る。通常操作モードでは補助弁１６はパイロット圧の大小に関係なく開口面積２ａに保たれる。微操作モードでは補助弁１６は、パイロット圧Ｐ_oにて開口し始め、パイロット圧の上昇に比例してその開口面積を増加させ、パイロット圧力供給ライン８の圧力（元圧）と等価な圧力Ｐ_maxにおいて開口面積ａ／２を得る。
【００４２】
図４は、パイロット圧に対するメータアウト絞り３３Ｂ、通常操作モードの補助弁１６、微操作モードの補助弁１６のそれぞれの開口面積が図３の通りである場合、（１）式を用いて算出した見かけのメータアウト絞りの開口面積である。通常操作モードでは、操作域全域にわたって開口面積を大きく取ることができ、高速な旋回が可能である。微操作モードでは、操作域全域にわたって通常モードの約１／２の開口面積に絞られている。
【００４３】
図５は、操作レバー装置３５ａのパイロットバルブ（減圧弁）９ａの入力量（レバー操作量）に対する出力パイロット圧の関係を、従来の技術で述べた特開平７−２４８００４号公報に記載のものと比較して示す図である。図中、Ｐ１はパイロットバルブ９ａの元圧（パイロット圧供給ライン８の圧力）であり、操作レバー３６ａを操作すると、その操作量に応じて出力パイロット圧は▲４▼→▲５▼→▲１▼と変化する。即ち、パイロット圧はレバー操作量の「イ」の範囲で可変となる。
【００４４】
図６は、図４の関係と図５の▲４▼→▲５▼→▲１▼の関係を合成して得られる、レバー操作量に対するメータアウト絞り３３Ｂと補助弁１６とを複合した見かけのメータアウト絞りの開口面積の関係（メータリング特性）を示す図である。通常操作モード及び微操作モード共に、開口面積を可変とするレバー操作量の範囲は図５の「イ」に対応する範囲であり、微操作モードでも通常操作モードと同じ広い範囲にわたって開口面積を変化させることができる。したがって、広い微操作域が得られ、容易に微操作が可能になる。また、微操作モードではレバー操作量に対する開口面積の変化量も少なくなり、この点でも微操作性が向上する。
【００４５】
比較例として、特開平７−２４８００４号公報に記載のように、パイロットバルブの元圧を下げて微操作モードを得る場合について説明する。パイロットバルブの元圧を図５中のＰ１からＰ２に下げた場合、パイロットバルブ（減圧弁）は操作レバーの操作量に応じて出力パイロット圧は▲４▼→▲３▼→▲２▼と変化する。この場合のパイロット圧を可変とするレバー操作量の範囲は「ロ」と通常時の「イ」に比べて狭くなる。
【００４６】
図７は、図４の「メータアウト絞り」の特性と図５の▲４▼→▲３▼→▲２▼の関係から得られる、レバー操作量に対するメータアウト絞りの開口面積の関係（メータリング特性）を示す図である。微操作モードでは、開口面積を可変とするレバー操作量の範囲は図５の「ロ」に対応する範囲であり、通常操作モードに比べ操作範囲が狭くなる。また、レバー操作量に対する開口面積の変化量は通常操作モード時と同じ急峻なままである。このためアクチュエータの最大速度は落とせるが、微操作性は向上しない。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、特定のアクチュエータである旋回モータ５ａの方向制御弁４ａのメータアウト油路１３Ｂ，１３Ｃに設けられたメータアウト絞り３３Ｂ，３３Ｃとその下流側に設けられた補助弁１６とを合成した見かけのメータアウト絞りのメータリング特性は、微操作モードでは図４に示したように方向制御弁４ａのメータアウト絞り３３Ｂ，３３Ｃ単独の場合に比べて操作レバー３６ａの操作域のほぼ全域にわたって開口面積が減少した特性となり、最大開口面積が小さくなるだけでなく広い操作範囲にわたって開口面積が可変となり、かつレバー操作量に対する開口面積の変化量も少なくなるため、簡単な構成で優れた微操作性が得られる。
【００４８】
また、補助弁１６は特定のアクチュエータである旋回モータ５ａの方向制御弁４ａのタンクライン６ａに設けられているため、旋回モータ５ａのみを微操作できると共に、加速時や定速操作時だけでなく、減速時にも旋回モータ５ａを微操作することができる。
【００４９】
更に、作業モード選択スイッチ１８と３方向切換弁１９を設け、補助弁１６の開度を常に最大開度に保持し通常操作モードとするか、操作レバー３６ａの操作量に応じて制御し微操作モードとするかを選択するようにしたので、特定のアクチュエータである走行モータ５ａに対してオペレータが任意に高速なアクチュエータ操作可能な通常操作モードと微操作モードとを切り替えることができる。
【００５０】
本発明の第２の実施形態を図８〜図１２を用いて説明する。図８中、図１に示すものと同等の部材及び機能には、同じ符号を付し説明を省略する。上記実施形態は、油圧的に補助弁の開度を制御したが、本実施形態は電気的に補助弁の開度を制御するものである。
【００５１】
図８において、操作レバー装置３５ａのパイロットバルブ９ａから引き出されたパイロットラインａ１，ａ２にはそのパイロット圧を検出するための圧力センサ２１ａ，２１ｂが設けられ、作業モード選択スイッチ１８及び圧力センサ２１ａ，２１ｂからの信号はコントローラ２２に入力される。方向制御弁４ａからのタンクライン６ａには、旋回モータ５ａからの戻り油の流量を補助的に制御する電磁比例式補助弁２３が設けられ、この電磁比例式補助弁２３はコントローラ２２から出力される制御信号（電気信号）により動作し、制御信号が０（通常操作モード）のときは全開位置に保持される。コントローラ２２は、作業モード選択スイッチ１８及び圧力センサ２１ａ，２１ｂからの信号を基に、電磁比例式補助弁２３を動作させる制御信号（電気信号）を演算して電磁比例式補助弁２３に出力する制御演算手段として機能する。
【００５２】
コントローラ２２の制御機能を図９〜図１２を用いて説明する。
【００５３】
図９はコントローラ２２の制御機能をブロック線図で表したものであり、コントローラ２２は、作業モード選択スイッチ１８からの微操作モード信号を受けて圧力センサ２１ａ，２１ｂからの圧力信号１，２のうち、より高圧の信号を選択し、これをパイロット圧信号Ｐｉとして出力するパイロット圧選択手段５１と、このパイロット圧選択手段５１からのパイロット圧信号Ｐｉを入力してパイロット圧信号と制御信号の関係を予め設定したテーブルを用いて電磁比例式補助弁２３に制御信号Ｉｃを出力する出力演算手段５２とを有している。
【００５４】
図１０に、出力演算手段５２で用いられるテーブルに予め設定したパイロット圧信号と制御信号の関係の一例を示す。パイロット圧信号ＰｉがＰ_o以下では制御信号ＩｃはＩmaxであり、パイロット圧信号ＰｉがＰ_oを超えると、パイロット圧信号Ｐｉが大きくあるに従って制御信号Ｉｃが小さくなり、パイロット圧信号Ｐｉが最大のＰmaxになると制御信号ＩｃがＩ₀となるようにパイロット圧信号Ｐｉと制御信号Ｉｃとの関係が設定されている。
【００５５】
電磁比例式補助弁２３の制御信号Ｉｃと開口面積の特性の一例を図１１に示す。制御信号ＩｃがＩmaxでは開口面積は０であり、制御信号Ｉｃが小さくなるに従って開口面積は大きくなり、制御信号ＩｃがＩ₀で開口面積はａ／２になる。その結果、微操作モード時のパイロット圧と開口面積の特性は、図３に「補助弁（微操作モード）」と表示した特性が得られる。
【００５６】
コントローラ２２で行われる制御について、コントローラ２２の制御機能をブロック線図で表した上記の図９と、コントローラ２２の制御機能をフローチャートを表した図１２を用いて説明する。
【００５７】
作業モード選択スイッチ１８が押されない通常操作モードでは、パイロット圧選択手段５１において作業モード選択スイッチ１８の判定が行われ（ステップ１１１）、微操作モードになるまで判定が繰り返される。したがって、この間、コントローラ２２から出力される制御信号は０である。
【００５８】
作業モード選択スイッチ１８を押した微操作モードでは、パイロット圧選択手段５１において作業モード選択スイッチ１８の判定が行われ（ステップ１１１）、微操作モードと判定されると、圧力センサ２１ａ，２１ｂからの圧力信号Ｐ１，Ｐ２が読み込まれる（ステップ１１２）。読み込まれた圧力信号Ｐ１，Ｐ２はパイロット圧選択手段５１において比較され（ステップ１１３）、圧力信号Ｐ１の方が高圧ならば圧力信号Ｐ１が、圧力信号Ｐ２の方が高圧ならば圧力信号Ｐ２が、パイロット圧Ｐｉとして出力される（ステップ１１４、ステップ１１５）。パイロット圧Ｐｉを入力として出力演算手段５２にて図１０に示すテーブルに従って制御信号Ｉｃが出力される（ステップ１１６、ステップ１１７）。制御信号Ｉｃを受けて、電磁比例式補助弁２３は図１１に示されるようにその開口面積を変化させる。その結果、メータアウト絞り３３Ｃと合成した見かけのメータアウト絞りの開口面積は図４の通りとなる。
【００５９】
従って、本実施形態においても、特定のアクチュエータである旋回モータ５ａに対する操作レバー３６ａの操作量に応じて電気的に補助弁１６の開度を制御し、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、１ポンプで複数のアクチュエータを駆動する建設機械の油圧駆動制御装置において、特定のアクチュエータに対して、加速時、定速操作時、減速時のいずれにも広い微操作域が得られ、かつレバー操作量に対する開口面積の変化量が少なくなり、簡単な構成で優れた微操作性が得られる。
【００６１】
また、本発明によれば、作業者が任意に通常操作モードと微操作モードの切替が可能となり、通常操作モードでは高速なアクチュエータ操作が、また微操作モードでは容易に微操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による建設機械の油圧駆動制御装置を示す回路図である。
【図２】本発明におけるメータアウト絞りの概念を説明する図である。
【図３】方向制御弁のメータアウト絞りとタンクラインに設けられた補助弁のパイロット圧に対する開口面積の関係を示す図である。
【図４】方向制御弁のメータアウト絞りとタンクラインに設けられた補助弁を合成した通常操作モードと微操作モードでのパイロット圧に対するみかけの開口面積の関係を示す図である
【図５】操作レバー装置のパイロットバルブの入力量（レバー操作量）に対する出力パイロット圧の関係を、従来技術のものと比較して示す図である。
【図６】レバー操作量に対するメータアウト絞りと補助弁とを複合した見かけのメータアウト絞りの開口面積の関係を示す図である。
【図７】従来技術におけるレバー操作量に対するメータアウト絞りの開口面積の関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による建設機械の油圧駆動制御装置を示す回路図である。
【図９】コントローラの制御機能をブロック線図で示す図である。
【図１０】コントローラの出力演算手段で用いられるテーブルに予め設定したパイロット圧信号と制御信号の関係の一例を示す図である。
【図１１】電磁比例式補助弁の制御信号と開口面積の特性を示す図である。
【図１２】コントローラの制御機能をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
１ 原動機
２ 油圧ポンプ
４ａ〜４ｃ 方向制御弁
５ａ 旋回モータ
５ｂ ブームシリンダ
５ｃ バケットシリンダ
６ 共通のタンクライン
６ａ〜６ｃ タンクライン
７ パイロットポンプ
９ａ〜９Ｃ パイロットバルブ
１０Ｂ，１０Ｃ メータイン油路
１３Ｂ，１３Ｃ メータアウト油路
１６ 補助弁
１７ シャトル弁
１８ 作業モード選択スイッチ
１９ ３方向切換弁
２１ａ，２１ｂ 圧力センサ
２２ コントローラ
２３ 電磁比例式補助弁
３２Ｂ，３２Ｃ メータイン絞り
３３Ｂ，３３Ｃ メータアウト絞り
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 操作レバー装置
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 操作レバー
５１ パイロット圧選択手段
５２ 出力演算手段

Claims (4)

1. 油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対してそれぞれ設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作され、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の方向及び流量をそれぞれ制御する複数の方向制御弁と、この複数の方向制御弁をそれぞれタンクに接続する複数のタンクラインとを有し、前記複数のアクチュエータからの戻り油をそれぞれ前記複数の方向制御弁に設けられたメータアウト油路及びタンクラインを介してタンクに排出する建設機械の油圧駆動制御装置において、
   前記複数のアクチュエータのうちの特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のメータアウト油路の下流側に位置するタンクラインに設けられ、前記特定のアクチュエータからの戻り油の流量を補助的に制御する微操作用の補助弁と、
   前記特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じた開度となるよう前記補助弁を制御する補助弁操作手段とを備えることを特徴とする油圧駆動制御装置。
2. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動制御装置において、前記補助弁の開度を常に最大開度に保持し通常操作モードとするか、前記操作レバーの操作量に応じて制御し微操作モードとするかを選択する選択手段を更に備えることを特徴とする油圧駆動制御装置。
3. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動制御装置において、前記補助弁はパイロット駆動式であり、前記補助弁操作手段は前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成されるパイロット圧を前記補助弁に導き補助弁の開度を制御する回路手段を有することを特徴とする油圧駆動制御装置。
4. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動制御装置において、前記補助弁は電磁比例式であり、前記補助弁操作手段は、前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成される操作信号を検出する手段と、この操作信号に応じた制御信号を計算して前記補助弁に与え補助弁の開度を制御する演算手段とを有することを特徴とする油圧駆動制御装置。

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