WO2000001896A1

WO2000001896A1 - Hydraulic control device of working machine

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Publication number: WO2000001896A1
Application number: PCT/JP1999/003636
Authority: WO
Inventors: Fumikazu Higuchi; Yutaka Tohji; Kazuharu Tajima
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2001-01-07
Also published as: EP1022395A4; KR100395820B1; KR20010023720A; JP2000170212A; EP1022395A1; US6378303B1

Description

明細 ^;

作業機械の油圧制御装置技術分野

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に備えられているァクチユエ一夕を制御する油圧制御装置に関し、特に旋回動作の制御に好適である作業機械の油圧制御装置に関するものである。背景技術

従来、作業機械としての油圧ショベルについて、旋回モー夕、走行モ一夕、ブ一ムシリンダ、ァ一ムシリンダ、バケツトシリンダ等のァ夕ヅチメントを操作する際に、操作レバーを一気にフルレバーまで操作したり、また、レバー操作量を一定に保持したり、或いはまた、一定の操作量でァクチユエ一夕を動作させつつ操作量を若干変化させることがある _c このとき、レバ一操作に対するァクチユエ一夕の応答が敏感すぎると、操作時にショックを伴なつてァクチユエ一夕が動作したり、また、レバ —操作量を一定に保持することが困難であったり、或いはまた、レバー操作を若干量変化させたときにァクチユエ一夕が過敏に反応してハンチングを起こすという不都合がある。このように過敏に動作するァクチュェ一夕は未熟なォペレ一夕にとって扱いづらい。そこで、フルレバ一操作した際に通常は全閉となるように設計されているコントロ一ルバルブのブリードオフ通路を、フルレバー操作時でも若干開けた状態にすることによって操作性を改善する試みがなされている。

例えば、特開平 9— 165791号公報には、第 1 0図に示すように、フルレバ一操作時において油圧ポンプからタンクに所定の流量を排出させる構成が示されている。同図において 6 0はエンジン、 6 1及び 6 2はそのエンジン 6 0によって駆動する第 1油圧ポンプ及び第 2油圧ポンプ、 6 3は排土板用シリンダ、 6 4は旋回モー夕、 6 5はアームシリンダ、 6 6は左走行モー夕、 6 7はバケットシリンダ、 6 8はスイングシリンダ、 6 9はブームシリンダ、 7 0は右走行モー夕である。第 1油圧ボンプ 6 1に連絡されるセンターバイパスライン 7 1には各方向制御弁が配列されており、旋回用方向制御弁 7 2の下流側にアーム用方向方向制御弁 7 3がタンデムに接続されている。そして、旋回用方向制御弁 7 2にブリードオフ開口部を形成する絞り 7 2 aが備えられている。

この構成によれば、フルレバ一操作時において旋回用方向制御弁 7 2 が圧油の一部をプリ一ドオフし、また、旋回モー夕 6 4の単独駆動から旋回モー夕 6 4とァ一ムシリンダ 6 5との複合駆動に切り換えた場合には、絞り 7 2 aから排出される流量が、旋回用方向切換弁 7 2の下流に位置するアーム用方向方向制御弁 7 3を介してアームシリンダ 6 5に供給される。このとき、旋回モ一夕 6 4には、旋回単独駆動時とほぼ同等の流量が供給される。従って、旋回単独駆動時において急激な旋回動作を防止することができ、さらに複合駆動時においては旋回速度が急激に遅くなることを抑制することができるようになつている。

しかしながら、上記した従来の油圧回路では、ブリードオフ通路（絞り 7 2 a ) を常時開けた状態としているため、エンジンを高回転とし第 1油圧ポンプ 6 1から所定流量の圧油を吐出している場合はよいが、圧油が一定流量プリードオフされているため、エンジン回転数を下げると旋回モー夕 6 4に流れる流量が減少して旋回速度が低下することになる。具体的な作業を例に取り説明すると、傾斜地で旋回作業を行う場合において、傾斜面の上側に向けて上部旋回体を旋回させる場合には旋回モ一夕 6 4に加わる負荷が大きくなる。このとき、プリードオフ通路（絞り 7 2 a ) が開口しているとそのプリ一ドオフ通路から排出されるプリ一ドオフ流量も当然増加するため、旋回速度が低下してしまうことになる。しかも、傾斜地では油圧ショベルの安定性を考慮してオペレータはエンジン回転数を下げて運転を行うことが常である。従って、このような条件下では、旋回モー夕 6 4に対して旋回に必要な圧油が十分供給されず、旋回動作が停止してしまうことがある。

本発明は以上のような従来の油圧制御回路における課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は、例えば旋回操作時にフルレバー操作 _¾ を行っても急旋回によるショックが発生せず、第二の目的は、例えば旋回操作時にエンジン回転数を低下させても旋回に必要な流量を旋回モー夕に供給して安定した旋回動作を行うことができる油圧作業機械の油圧制御装置を提供するものである。発明の開示

本発明は、動力源によって駆動する油圧ポンプと、その油圧ポンプから吐出される圧油によって作動するァクチユエ一夕と、油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向を制御するコン卜ロールバルブと、そのコントロールバルブを切換操作するための操作体とを有する作業機械の油圧制御装置において、ァクチユエ一夕のうち特定のァクチユエ一夕に供給される圧油の一部をプリ一ドオフするためのプリードオフ油路と、ブリードオフ油路に設けられブリードオフ量を調整するブリードオフ量調整手段と、操作体の操作量を検出する操作量検出手段と、その操作量検出手段によって検出された操作量に応じてブリードオフ量を設定し、設定されたブリードオフ量に基づいてプリ一ドオフ量調整手段を制御する制御手段と、を備えてなる作業機械の油圧制御装置である。

上記プリ一ドオフ油路は、特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブの油路上流側と油路下流側とを連通するバイパス油路で構成することができる。

また、特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブに、メ一夕イン、メ一夕アウト通路に加え、第三の通路として上記ブリードオフ油路を形成することができる。

また、上記ブリードオフ油路は、油圧ポンプと特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブとを接続している油路から分岐された分岐路で構成することができる。

また、上記プリ一ドオフ量調整手段は、具体的には、ブリードオフ油路を開閉するパイロット切換弁と、そのパイロッ卜切換弁に対し設定ブリードオフ量に応じたパイ口ヅト圧を作用させる電磁比例弁とから構成.' することができる。

本発明における制御手段は、操作体の操作量に応じてブリードオフ油路を閉じていき、操作量がフルストロークに到達したときにブリードォフ油路を全閉しないように上記プリ一ドオフ量調整手段を制御することができる。

また、バイパス油路を備えた本発明において、特定のァクチユエ一夕に接続されているコント口一ルバルブが、切換操作時にセンターバイパスを遮断する構成であれば、制御手段は、切換操作が行われたときに所定時間遅れて上記バイパス油路を全開位置から全閉位置に切り換えるように構成することができる。また、制御手段は、操作体の操作量が第一の設定操作量を超えたときに時間の遅れを持ってバイパス油路を徐々に閉じ、操作体の操作量が第二の設定操作量を下回ったときに閉じたバイパス油路を解除するように構成することもできる。

本発明において、動力源の回転数を検出する回転数検出手段を有する場合、上記制御手段は、回転数検出手段の検出値が所定回転数を下回る際に、ブリードオフ油路を閉じるように制御することができる。

本発明における上記制御手段は、操作量検出手段によって検出される操作量に基づくブリードオフ量と回転数検出手段によって検出される回転数に基づくプリ一ドオフ量との高位選択を行い、選択されたブリードオフ量でブリードオフ量調整手段を制御することができる。また、制御手段は、動力源の回転数の低下につれてブリードオフ量を減少させるようにブリードオフ量調整手段を制御することができる。

本発明において、特定のァクチユエ一夕の一具体例としては旋回モ一夕が示され、特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブとしては旋回用コントロールバルブが示される。

本発明に従えば、操作体をフル操作すると、ブリードオフ量調整手段がブリードオフ油路を開路し、特定のァクチユエ一夕に供給される圧油の一部がプリ一ドオフされる。バイパス油路を備えた本発明に従えば、ブリードオフ量調整手段また.. は制御手段が故障してプリ一ドオフ油路が閉じられると、バイパス油路には圧油が流れないが、特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブには圧油が流れるため、特定のァクチユエ一夕については継続して操作することができる。それにより、高温、多湿または粉塵が多発するようなメカトロシステム作業機械にとって過酷な環境であっても作業機械を安定して稼働させることができる。

コントロールバルブにブリードオフ油路を備えた本発明に従えば、特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブに形成されているプリ一ドオフ油路から圧油の一部がブリードオフされるため、回路構成が簡単になる。

コントロールバルブ上流側に分岐路を備えた本発明に従えば、特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブに供給される圧油の一部をそのコントロールバルブ手前でブリ一ドオフさせるため、回路構成が簡単になる。

ブリードオフ量調整手段をパイ口ット切換弁と電磁比例弁で構成した本発明に従えば、操作体の操作量に追従してブリードオフ油路を流れる圧油の流量を調整することができる。

本発明に従えば、操作体の操作量がフルストロークに到達した場合に、ブリードオフ油路が全閉せず、それにより急激操作によるショックが抑制される。

時間の遅れを持ってバイパス油路を閉じるように構成された本発明に従えば、操作体を操作しても所定時間遅れてァクチユエ一夕が動作し、急激操作によるショックが抑制される。

回転数検出手段を備えた本発明に従えば、エンジン回転数が所定回転数を下回るとブリードオフ油路が閉じられァクチユエ一夕の作動に必要な圧油量を供給する。

エンジン回転数を検出する構成の本発明に従えば、操作量に基づくブリードオフ量とエンジン回転数に基づくプリ一ドオフ量とが高位選択され、選択されたプリ一ドオフ量に基づいてブリードオフ量調整手段が制 _¾ 御される。

また、エンジン回転数が低下するにつれてプリ一ドオフ量が低下させることができるため、ァクチユエ一夕が安定動作する。

特定のァクチユエ一夕が旋回モー夕である本発明に従えば、急激に旋回操作を行なった場合にショックが抑制されるとともに、他のァクチュェ一夕の動作に影響を与えることがない。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の油圧制御装置を装備した油圧ショベルの側面図である。

第 2図は、本発明に係る油圧制御装置の第 1の実施形態を示す要部油圧回路図である。

第 3図は、第 2図の油圧制御装置の動作を示すフローチャートである。第 4図は、第 2図に示すコントローラによるカツト弁指令を示すグラフである。

第 5図は、本発明に係る油圧制御装置の第 2の実施形態を示す要部油圧回路図である。

第 6図は、第 5図に示すコントローラによるカツト弁指令を示すグラフである。

第 7図は、第 5図に示す力ット弁の開口面積特性を示すグラフである。第 8図は、本発明に係る油圧制御装置の第 3の実施形態を示す要部油圧回路図である。

第 9図は、本発明に係る油圧制御装置の第 4の実施形態を示す要部油圧回路図である。

第 1 0図は、従来の油圧制御装置の構成を示す油圧回路図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図は、本発明の油圧制御装置を装備した作業機械、具体的には油圧ショベルの側面図を示したものである。同図において、 1は油圧ショ _、

-- ベルの下部走行体、 1 L , 1 Rは下部走行体 1に設けられた左右一対の走行駆動用走行モータ、 2は下部走行体 1上に旋回自在に搭載された上部旋回体、 3は上部旋回体 2に備えられた動力源としてのエンジン、 4 は上部旋回体 2の旋回駆動を行う旋回モー夕、 5は上部旋回体 2に起伏自在に設けられた作業ァ夕ツチメント、 6は作業ァ夕ツチメント 5のブーム、 7はブーム 6の先端部に上下方向に揺動自在に連結されているァーム、 8はアーム 7の先端部に装着されている作業工具としてのバケットである。 9 , 1 0及び 1 1は、それそれ、作業ァ夕ツチメント 5を駆動する油圧ァクチユエ一夕としてのブ一ムシリンダ，ァ一ムシリンダ及びバケットシリンダである。

第 2図〜第 4図は、第 1図に示した油圧ショベルに装備される油圧制御装置の第 1の実施形態を示したものである。第 2図において、 2 0 , 2 1はエンジン 3により駆動されメイン圧油を吐出する第 1及び第 2油圧ポンプ、 2 3， 2 4はそれそれ油圧ポンプ 2 0 , 2 1の斜板傾転量を調整するレギユレ一夕である。

2 5はパイロットポンプ、 2 6は走行モー夕 1 Lを制御する走行用コントロ一ルバルブ、 2 7は旋回モ一夕（特定のァクチユエ一夕） 4を制御する旋回用コントロールバルブ（特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブ）、 2 8はァ一ムシリンダ 1 0を制御するァーム用コントロールバルブであり、 2 9は第一油圧ポンプ 2 0からの圧油を各コントロールバルブ 2 6 , 2 7， 2 8のそれそれ中立位置を貫通して流通させるセン夕バイパス油路である。

3 0はセン夕バイパス油路 2 9の出口側流路、 3 1はその出口側流路 3 0に介設され油タンク 3 2への戻り油を通過または遮断する戻り油用カット弁である。 3 3は、油圧ポンプ 2 0からの圧油を油路上流側より旋回用コントロールバルブ 2 7及びアーム用コントロールバルブ 2 8 に対して供給する上流側供給油路、 3 4は、セン夕バイパス油路 2 9のうち旋回用コントロールバルブ 2 7下流側の下流側センタバイパス油路である。 3 5 a— 3 5 bは上流側供給油路 3 3と下流側セン夕バイパス _¾ 油路 3 4とを連通する短絡用バイパス油路、 3 6はその短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 bに介設された短絡通路用カツト弁（パイ口ット切換弁）である。

3 7は短絡通路用カツト弁 3 6のパイロットポート 3 6 aに対してパィロット圧を供給する電磁比例弁であり、また、 3 8は上記戻り油用力ット弁 3 1のパイロットポート 3 1 aに対してパイロット圧を供給する電磁比例弁である。

3 9 aは旋回用リモコン弁 3 9に直結された操作レバーであり、旋回モ一夕 4を操作するためのものである。 4 0 , 4 1は操作レバ一 3 9 a の操作量を検出する圧力センサ（操作量検出手段）であり、旋回用リモコン弁 3 9から出力され旋回用コントロールバルブ 2 7の両側パイ口ットポート 2 7 a , 2 7 bにそれぞれ導入されるパイ口ヅトニ次圧を検出するようになつている。

検出されたパイロット二次圧はコントローラ（制御手段） 4 2に与えられる。このコントローラ 4 2にはエンジン 3の回転数を検出する回転数センサ（回転数検出手段） 4 3が接続されている。

次に、上記構成を有する油圧制御装置の動作について説明するが、コントローラ 4 2の制御には第 1〜第 3の形態がある。

1 . 第 1の制御形態

旋回操作時において操作レバ一 3 9 aを操作すると、旋回用コントロ一ルバルブ 2 7は中立位置ィから口位置またはハ位置に切り換わり、センターバイパスが遮断され、第一油圧ポンプ 2 0から吐出される圧油が旋回用コントロールバルブ 2 7を介して旋回モー夕 4に供給される。また、操作レバー 3 9 a操作時の操作圧は圧力センサ 4 0 , 4 1によつて検出されてコントローラ 4 2に与えられており、従ってコントローラ 4 2は操作量に応じた流量制御信号を電磁比例弁 3 7に与え、その電磁比例弁 3 7から出力される制御圧によって短絡通路用カツト弁 3 6を制御し、短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 bを通過する圧油の流量を調整" ¾ o

短絡通路用カツト弁 3 6は、操作レバ一 3 9 aを操作していない状態で全開しており、コントローラ 4 2は操作レバ一 3 9 aの操作量に比例してその開度を徐々に縮小させる。ただし、コントローラ 4 2は操作レバー 3 9 aをフルレバー操作した状態において短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 bが全閉しないように、上記電磁比例弁 3 7及び短絡通路用力ット弁 3 6を制御する。

上記制御方法によれば、操作レバ一 3 9 aのフルレバー操作時において旋回用コントロールバルブ 2 7をブリードオフさせた状態と実質的に同じになる。従って操作レバー 3 9 aを急操作してもショックが発生しない。

さらに、第 2図に示した回路構成では、短絡通路用カツト弁 3 6、電磁比例弁 3 7、或いはコントローラ 4 2の故障等により短絡用バイパス油路 3 5 a— 3 5 bが閉路されたままの状態となっても、単に旋回用コントロールバルブ 2 7のプリ一ドオフ通路が全閉された状態となるのみであり、操作性は過敏になるもの旋回動作させることは可能である。従つて修理を待つ間にも継続して操作することができる。しかも他のァクチユエ一夕、例えばアームシリンダ 1 0の動作についても影響を与えることもないという利点がある。

2 . 第 2の制御形態

第 2の制御形態におけるコントロ一ラ 4 2は、急操作におけるショックを防止するにあたり操作に遅れを持たせるようにしている。例えば旋回用コントロールバルブ 2 7のセン夕一バイパス通路が全閉した後、所定時間（例えば数秒間）遅れて短絡用バイパス油路 3 5 a— 3 5 bを閉じるように短絡通路用カツト弁 3 6及び電磁比例弁 3 7を制御するようにしている。この制御形態によれば、旋回モ一夕 4の急激な作動によるショックを緩和しつつ、所定時間経過後には短絡通路用カツト弁 3 6を閉じてブリードオフさせないため、十分な作動速度と作動力を得ることが可能になる。また所定時間遅らせるにあたり、短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 bの通路を徐々に絞りつつ閉じるようにすることにより、急操作時のショック緩和機能をより効果的に発揮させることができる。

3 . 第 3の制御形態

第 3の制御形態におけるコントローラ 4 2は、回転数センサ 4 3から検出されるエンジン回転数を受け、所定のエンジン回転数より低い場合には短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 bを閉じるように短絡通路用カツト弁 3 6及び電磁比例弁 3 7を制御するようにしている。

傾斜地で旋回作業を行う場合では、傾斜面の上側に向けて上部旋回体を旋回させると旋回モ一夕 4に加わる負荷が大きくなる。このとき、短絡通路用カツト弁 3 6が開口していると、短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 bを通じて圧油の一部がブリードオフされ旋回速度が低下してしまう。しかも、傾斜地では油圧ショベルが転倒する恐れを考慮してォペレ一夕は、通常、エンジン回転数を下げる。それにより、旋回モータ 4に対する圧油の供給が不足し、旋回動作が停止してしまうことがある。そこで、第 3の制御形態によれば、エンジン 3の回転数が低い場合に、旋回動作に必要な流量を旋回モー夕 4に供給して旋回モー夕 4を安定動作させることができるようにしている。一方、エンジン 3の回転数が高く、操作レバ一 3 9 aの操作量が大であるような場合には上述したように短絡用バイパス油路 3 5 a— 3 5 bが閉じ切りにならず圧油をプリードオフさせるため、操作時のショックを緩和することができる。

第 3図は上記第 3の制御形態を示すフローチャートである。

同図において、コントローラ 4 2はまずエンジン回転数が低回転、具体的には l , 500rpm 以下であるかどうかを判断し（ステップ N l )、 NO であれば旋回用操作レバー 3 9 aがフルレバー操作されたかどうかを判断する（ステップ N 2 )。なお、フルレバ一操作は、圧力センサ 4 0または 4 1から出力されるパイロットニ次圧 P aが例えば 3 0 kg/cm²を上回ったかどうかで判断する。

ステツプ N 1においてフルレバ一操作された場合、ステツプ N 3の制御圧特性に従って短絡通路用カット弁 3 6を制御する。詳しくは、操作レバ一 3 9 aが中立位置にあるときは制御圧 P iは 5 kg/cm²に保持され _¾ 、操作レバー 3 9 aの操作開始時点より制御圧 P iは徐々に昇圧し、 3 秒経過した後に 3 O kg/cm²に達し、フルレバー操作でその 3 O kg/cm²が保持されるようになつている。

そこで、操作レバ一 3 9 aの操作量が第一の設定操作量（例えば P a = 3 0 kg/cm²) を超えて操作されたとき、所定時間である上記 3秒を掛けて徐々に制御圧 P iを増加させ短絡用バイパス油路 3 5 a— 3 5 bを閉じ、一方、操作レバー 3 9 aの操作量が第二の設定操作量（例えば P a = 1 5 kg/cm²) を下回ったとき（ステツプ N 4 )、制御圧 P iを徐々に低下させた後、例えば制御圧 P i = 5 kg/cm²に保持し、短絡用バイパス油路 3 5 a _ 3 5 bの閉じ状態を解除する（ステップ N 5 )。

なお、上記ステップ N 1において Y E Sであれば、短絡通路用カット弁 3 6に対する制御圧 P iを例えば 3 0 kg/cm²で一定に保持し、閉じ位置に保持する（ステップ N 6 )。また、ステップ N 4において N 0であれば、同じく短絡通路用カツト弁 3 6に対する制御圧 P iを例えば 3 0 kg/cm²で一定に保持し、閉じ位置に保持する（ステップ N 7 )。

この制御によれば、操作レバー 3 9 aを急にフルレバ一操作した場合でも旋回モー夕 4の作動においてショックは発生せず、さらに所定時間経過すると短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 bが閉路されるので旋回モ —夕 4は十分な旋回速度を得ることができる。その後、精度を要する操作を行う場合には、操作レバ一 3 9 aの操作量が第二の設定操作量以下となることにより、短絡用バイパス油路 3 5 a— 3 5 bが開路され、ショックのない滑らかな操作感を得ることができる。

なお第 2図の油圧制御装置では、短絡用バイパス油路 3 5 a - 3 5 b を通過する圧油の流量を制御するブリードオフ量調整手段を短絡通路用カット弁 3 6と電磁比例弁 3 7とで構成した力これに限らず、操作レバー 3 9 aによる操作量が所定の操作量以上になると、短絡用バイパス油路 3 5 a— 3 5 bを開くことができるものであれば、例えば電磁切換弁のみの構成とすることもできる。第 4図は、第 3図のステツプ N 3に示した制御圧特性に変えて短絡路用カツト弁 3 6を制御する他の制御例を示したものである。

同図のグラフにおいて、エンジン回転数が低下した場合に短絡用バイパス油路 3 5 a— 3 5 bを閉じる点については上述した制御内容と同じであるが、この場合のコントロ一ラ 4 2は、 ①旋回用操作レバ一 3 9 a の操作量によって決まる短絡通路用カツト弁 3 6のブリードオフ開口面積（以下、操作量開口面積と呼ぶ）と、 ②エンジン回転数によって決まるブリードオフ開口面積（以下、回転数開口面積と呼ぶ）とを比較し、開口面積の小さい方を選択し、選択した開口面積となるように短絡通路用カツト弁 3 6の開度を調整するようになっている。

具体的には、例えばハイアイドル（2,200rpm) から口一アイドル

( l,000rpm) の範囲で、回転数開口面積特性 T Eが T E highから T E lowまで変化するとき、ハイアイドルでフルレバー時（Pmax) には T E < T Sとなり、 T Sが高位選択され指令値として短絡通路用カツト弁 3 6に出力される。ところが、エンジン回転数が低下して T E ' になると T E ' > T Sとなり、この場合 Τ Ε ' が高位選択され指令値として短絡通路用カット弁 3 6に出力される。ただし、各開口面積特性における立ち上がり部分（Τ。は共通の特性とする。

このように常に開口面積の比較を行ない、高位選択によって短絡通路用カット弁 3 6を制御すれば、エンジン回転数を低速回転にして作業を行なう場合でも、ァクチユエ一夕に対しある程度の速度及び圧力を確保することができるという利点がある。

次に、本発明の油圧制御装置に係る第 2の実施形態を第 5図に示す。なお、以下の図面において、第 2図と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。また、説明を簡単にするため、旋回モー夕を単独操作する回路について示している。

第 5図において、第一油圧ポンプ 2 0から吐出される圧油はセン夕一バイパスライン 5 0を介して作動油タンク Τに流れるようになつており、そのセン夕一バイパスライン 5 0上に、走行用コントロールバルブ 2 6 と、アーム用コントロールバルブ 2 8と、旋回用コン卜ロールバルブ（特. _¾ 定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブ） 5 1が接続されている。

アーム用コントロールバルブ 2 8は走行用コントロールバルブ 2 6の下流にタンデムに接続されており、アーム用コントロールバルブ 2 8と旋回用コントロールバルブ 5 1は管路 5 2を介しパラレルに接続されている。

旋回用コントロールバルブ 5 1は、メ一夕イン、メ一夕アウト、プリ —ドオフ（中立位置ではセンターバイパス）の 3つの通路を 1本のスプ —ルに備えたものであり、フルレバー操作時であってもプリ一ドオフ通路を所定の開度に保ち、全閉しないように構成されている。

詳しくは、旋回用コントロールバルブ 5 1のレバー位置/開口面積特性は、中立位置ィでメ一タイン、メータアウトが最小、プリ一ドオフ開口面積が最大となる。そして、操作レバーの操作量が増加するに連れて (口またはハ位置）メータイン、メ一夕アウト両開口面積が増加する一方、プリードオフ開口面積が小さくなるが、フルレバ一時においても閉じ切りとならずブリードオフ通路 5 1 a , 5 1 bが所定の開度に保たれるようになっている。すなわち、ブリードオフ通路の絞り 5 1 a ' または 5 1 b ' によって一定のプリ一ドオフ流量が確保されるようになっている。

また、旋回用コントロールバルブ 5 1のプリ一ドオフ通路の出口側には、旋回モー夕 4に向かう流量の一部をタンク Tにバイパスするプリ一ドオフ油路 5 3が接続され、このブリードオフ油路 5 3にカット弁（パィロット切換弁） 5 4が設けられている。このカット弁 5 4は全開位置二と全閉位置ホを有し、制御手段としてのコントローラ 5 5により制御される電磁比例弁 5 6から導入されるパイロット圧によって切り換わるようになつている。従って、このときのブリードオフ流量は、旋回用コントロールバルブ 5 1の絞り 5 1 a ' または 5 1 b ' の開口面積と、力ット弁 5 4の開口面積との総和で決められることになる。なお、上記絞り 5 1 a ' (または 5 1 b ' ) 及びカツト弁 5 4はブリードオフ量調整 _¾ 手段として機能する。

旋回用コン卜ロールバルブ 5 1の両側パイロットポ一トにそれぞれ導入されるパイロット圧はそれそれ圧力センサ 4 0及び 4 1によって検出され、コントローラ 5 5に与えられる。また、エンジン 2 4の回転数は回転数センサ（回転数検出手段） 4 3によって検出され、同じくコントローラ 5 5に与えられる。

上記コントローラ 5 5は、第 6図に示すように、操作レバー 3 9 aの操作量が大きくなるにつれてカツト弁制御パイ口ット圧を高めて閉弁制御を行うが、運転時のエンジン回転数に応じて複数パターンの閉弁制御を実行する。

例えば 800〜2，000rpinの範囲で駆動するェンジン 3を使用した場合、コントローラ 5 5は低回転側（例えば l，000rpm ) では制御パターン P maxを選択し、高回転側（例えば l，800rpm ) では制御パ夕一ン P min を選択し、さらに、 P mil！〜 P maxの範囲（カット弁制御パイロット圧における B点〜 B ' 点）では、エンジン回転数 N sに応じて P nのうちのいずれかの制御パターンを選択する。

一方、カット弁 5 4は、第 7図に示すように、カット弁制御パイロット圧が高くなるにつれてそのプリ一ドオフ開口面積を減少していき、力ット弁制御パイロット圧が B点では所定量開口した状態にあり、 B ' 点では閉じ切りとなっている。すなわち、エンジン 3が高回転で駆動している場合には、カット弁制御パイロット圧は B点までしか上昇せず、従つて、カット弁 5 4は所定の開度が保たれる。ところ力⁵、エンジン回転数 N sが低下するにつれてカツト弁制御パイ口ット圧は上昇し、 B点から B ' 点に近づいていく。その結果、カツト弁 5 4のプリ一ドオフ開口面積が次第に小さくなる。なお、 B点〜点間のカット弁制御パイ口ット圧特性は、本実施形態に示した線形に限らず、例えば双曲線のように非線形であってもよい。

次に、第 5図に示す油圧制御装置の動作について説明する。旋回操作時において、操作レバ一 3 9 aを操作すると第一油圧ポンプ, 2 0から吐出された圧油が旋回用コントロールバルブ 5 1を介して旋回モー夕 4に供給される。このとき、旋回モ一夕 4に供給される流量によつて旋回速度が決定されるが、第 1油圧ポンプ 2 0から吐出される圧油の一部は、旋回用コントロ一ルバルブ 5 1のブリードオフ通路 5 1 a (または 5 1 b )、ブリードオフ管路 5 3及びカツト弁 5 4を通じてタンク Tに排出される。

従って、この状態では旋回モータ 4の駆動において圧油の一部がプリ ―ドオフされるため操作レバー 3 9 aの急操作によるショックを抑制することができる。

次に、旋回動作させるにあたり、例えば油圧ショベルが斜面上で傾斜姿勢にあると、オペレータは安全のためにエンジン回転数を低下させる場合がある。

この場合、エンジン回転数 N sが低下したことは、回転数センサ 4 3 によって検出されるため、コントローラ 5 5はその検出されたエンジン回転数 N sに対応するカツト弁制御パイロット圧パターンを、第 6図に示したカツト弁制御パイ口ット圧から選択し、選択したパターンに従つてカット弁 5 4を制御する。

すなわち、エンジン回転数 N sが低回転域、例えば l，000rpm以下であるとコントローラ 5 5は制御パ夕一ン P maxを選択し、最大の力ット弁制御パイロット圧 B ' をカット弁 5 4に出力する。それにより、力ッ卜弁 5 4が閉じられ、（第 7図のカツト弁ブリードオフ開口面積参照）、ブリードオフ管路 5 3が遮断され、旋回用コントロールバルブ 5 1のブリードオフ通路 5 1 aまたは 5 1 bからのブリードオフが停止する。

それにより、第 1油圧ポンプ 2 0から吐出される圧油はブリードオフ通路 5 1 aまたは 5 1 bからロスすることなくすべて旋回モー夕 4に供給されることになる。従って、エンジン回転数を低下させた場合であつても旋回に必要な圧油を旋回モー夕 4に供給することができるため、低速で旋回を行った際に旋回動作が停止するという不都合を解消すること _¾ ができる。

第 5図に示す油圧制御装置では、仮にカット弁 5 4が閉動作しなくとも、旋回用コントロールバルブ 5 1のプリ一ドオフ通路 5 1 aまたは 5 1 bに備えられている絞り 5 1 a ' または 5 1 b ' によってブリードォフ流量がある程度規制されているため、旋回作業を安全に行うことができるという利点がある。

次に、本発明の油圧制御装置に係る第 3の実施形態を第 8図に示す。第 8図に示す油圧回路では、旋回用コントロールバルブ 5 8に、メー夕イン、メ一夕アウト、ブリードオフ用の各通路が備えられているが、ブリードオフ流量の制御については力ット弁 5 4のみが専門に行うように構成されている点で第 5図の回路構成と異なっている。

この構成の場合、コントローラ 5 7は回転数センサ 4 3によって検出されたエンジン回転数に応じて第 6図に示したカツト弁制御パイロット圧パターンを選択し、選択したパターンに従ってカット弁 5 4を制御するが、旋回用コントロールバルブ（特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブ） 5 8のプリ―ドオフ通路には絞りが備えられていないため、カツト弁 5 4の単独動作でブリードオフ流量の制御を行なうことになる。

このようにカット弁 5 4の単独動作でブリードオフ流量を制御するように構成すれば回路構成及び制御が簡単になるという利点がある。

次に、本発明の油圧制御装置に係る第 4の実施形態を第 9図に示す。第 9図に示す構成は、第 1油圧ポンプ 2 0からコントロールバルブに圧油を供給する流路 5 0に分岐路 5 0 aを設けてタンク Tに連通させるとともに、その分岐路 5 0 aにアン口一ド弁（パイ口ット切換弁） 5 9 を設け、電磁比例弁 5 6を介してそのアンロード弁 5 9の開口面積を調整するように構成したものである。この回路構成において、旋回用コントロールバルブ 5 1は第 5図に示した第 2の実施形態と基本的に同じ動作をするが、エンジン回転数が低下した場合、アンロード弁 5 9を閉じる方向に制御してブリードオフ流量を減少させることになる。なお、上. _¾ 記アンロード弁 5 9と電磁比例弁 5 6はブリードオフ量調整手段として機能する。

なお、第 2〜第 4の実施形態において、プリ一ドオフ量調整手段は、ブリードオフ管路 5 3を開閉する電磁切換弁で構成することもできる。この場合、コントローラ 5 5 (または 6 0 ) は、エンジン回転数 N s力 s 所定値以下に低下したことを検知し、且つ操作レバー 3 9 aがフルレバ一操作されたときにその電磁切換弁を閉じるように制御を行うことによつてブリードオフ流量を抑制することができる。

また、上記実施形態では操作レバー 3 9 aの操作量を圧力センサ 4 0， 4 1で圧力として検出したが、これに限らず、例えばポテンショメ一夕等を用いて操作レバー 3 9 aの操作量を電気的に検出することもできる。また、本発明の回転数検出手段は、上記実施形態では回転数センサ 4 3で構成したが、これに限らず、例えば、スロットルレバ一（アクセル）の操作量をポテンショメ一夕で検出することにより、或いは、エンジンガバナレバ一（エンジンへの燃料供給制御レバー）を制御するステツビングモ—夕への指令値から、要するにエンジン回転数と実質的に比例する制御要素に基づいてエンジン回転数を間接的に検出することもできる。また、第 4図に示した短絡通路用カット弁制御特性は、上述した第 2 〜第 4の実施形態についても適用することができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかる作業機械は、油圧ショベルにおける上部旋回体の旋回制御に、また、クレーンの同じく旋回制御に有用である。

Claims

¾ 請求の範囲

1 . 動力源によって駆動する油圧ポンプと、その油圧ポンプから吐出される圧油によって作動するァクチユエ一夕と、前記油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向を制御するコントロールバルブと、そのコントロールバルブを切換操作するための操作体とを有する作業機械の油圧制御装置において、

前記ァクチユエ一夕のうち特定のァクチユエ一夕に供給される圧油の一部をブリードオフするためのブリードオフ油路と、前記ブリードオフ油路に設けられプリ一ドオフ量を調整するプリ一ドオフ量調整手段と、前記操作体の操作量を検出する操作量検出手段と、その操作量検出手段によって検出された操作量に応じてプリ一ドオフ量を設定し、設定されたプリ一ドオフ量に基づいて前記プリ一ドオフ量調整手段を制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とする作業機械の油圧制御装置。

2 . 前記ブリードオフ油路が、前記特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブの油路上流側と油路下流側とを連通するバイパス油路で構成されている請求項 1記載の作業機械の油圧制御装置。

3 . 前記特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブに、メータイン、メータアウト通路に加え、第三の通路として前記プリ ―ドオフ油路が形成されている請求項 1記載の作業機械の油圧制御装置。

4 . 前記ブリードオフ油路が、前記油圧ポンプと前記特定のァクチュェ一夕に接続されているコントロールバルブとを接続している油路から分岐された分岐路で構成されている請求項 1記載の作業機械の油圧制御

5 . 前記ブリードオフ量調整手段が、前記ブリードオフ油路を開閉するパイ口ット切換弁と、そのパイ口ット切換弁に対し前記設定ブリードオフ量に応じたパイ口ット圧を作用させる電磁比例弁とから構成される請求項 1 , 2 , 3または 4に記載の作業機械の油圧制御装置。

6 . 前記制御手段は、前記操作体の操作量に応じて前記ブリードオフ油路を閉じていき、操作量がフルストロークに到達したときに前記プリ _¾ 一ドオフ油路を全閉しないように前記ブリードオフ量調整手段を制御する請求項 1， 2， 3または 4に記載の作業機械の油圧制御装置。

7 . 前記特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブは切換操作時にセンターバイパスが遮断される構成からなり、前記制御手段は、切換操作が行われたときに所定時間遅れて前記バイパス油路を全開位置から全閉位置に切り換える請求項 2記載の作業機械の油圧制御

8 . 前記制御手段は、前記操作体の操作量が第一の設定操作量を超えたときに時間の遅れを持って前記バイパス油路を徐々に閉じ、前記操作体の操作量が第二の設定操作量を下回ったときに閉じた前記バイパス油路を解除する請求項 7記載の作業機械の油圧制御装置。

9 . 前記動力源の回転数を検出する回転数検出手段を有し、前記制御手段は、前記回転数検出手段の検出値が所定回転数を下回る際に、前記ブリードオフ油路を閉じるように制御を行う請求項 1 , 2 , 3または 4 に記載の作業機械の油圧制御装置。

1 0 . 前記制御手段は、前記操作量検出手段によって検出される操作量に基づくブリードオフ量と前記回転数検出手段によって検出される回転数に基づくブリードオフ量との高位選択を行い、選択されたブリードオフ量で前記ブリードオフ量調整手段を制御する請求項 9記載の作業機械の油圧制御装置。

1 1 . 前記制御手段は、前記動力源の回転数の低下につれてブリードオフ量を減少させるように前記ブリードオフ量調整手段を制御する請求項 9記載の作業機械の油圧制御装置。

1 2 . 前記特定のァクチユエ一夕が旋回モ一夕であり、前記特定のァクチユエ一夕に接続されているコントロールバルブが旋回用コントロ一ルバルブである請求項 1， 2， 3または 4に記載の作業機械の油圧制御