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技術 作業機械の制御装置

出願人 キャタピラージャパン合同会社
発明者 小西英雄荒井憲治秋山征一
出願日 2000年3月27日 (20年9ヶ月経過) 出願番号 2000-087332
公開日 2001年10月5日 (19年3ヶ月経過) 公開番号 2001-271806
状態 特許登録済
技術分野 掘削機械の作業制御 流体圧回路(1)
主要キーワード 独立回路 制御ステム 作動油供給ライン 補助作業 分流制御 分流供給 ポンプ押 変位操作
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年10月5日)のものです。
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図面 (4)

課題

作業機械に弁を増設した場合でも、増設した弁に対しポンプから作動流体バランス良く供給できるようにする。

解決手段

メインコントロール弁15に対し、メインコントロール弁15とは別個に作動流体の供給を受けて独立の負荷回路を制御する独立回路用制御弁63と、メインコントロール弁15と独立回路用制御弁63とに作動流体を分流する分流弁64と、独立回路用制御弁63の制御信号の増加に応じてポンプ吐出流量制御用ネガティブコントロール圧力を減圧制御するネガティブコントロール圧力減圧弁88とを、分散して配置する。ネガティブコントロール圧力減圧弁88は、独立回路用制御弁63の内部に設けた絞り57の上流側で発生したネガティブコントロール圧力をメインポンプ11の容量制御手段35に導くネガティブコントロール通路58中に介在させる。

概要

背景

特開平9−235759号公報に示されるように、2つのメインポンプからメインコントロール弁内の2つの弁グループ作動油を供給する際に、一方の弁グループに設けられたアタッチメント制御用の弁に両方のメインポンプから作動油を供給し得るようにした油圧回路がある。

概要

作業機械に弁を増設した場合でも、増設した弁に対しポンプから作動流体バランス良く供給できるようにする。

メインコントロール弁15に対し、メインコントロール弁15とは別個に作動流体の供給を受けて独立の負荷回路を制御する独立回路用制御弁63と、メインコントロール弁15と独立回路用制御弁63とに作動流体を分流する分流弁64と、独立回路用制御弁63の制御信号の増加に応じてポンプ吐出流量制御用のネガティブコントロール圧力を減圧制御するネガティブコントロール圧力減圧弁88とを、分散して配置する。ネガティブコントロール圧力減圧弁88は、独立回路用制御弁63の内部に設けた絞り57の上流側で発生したネガティブコントロール圧力をメインポンプ11の容量制御手段35に導くネガティブコントロール通路58中に介在させる。

目的

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、作業機械に弁を増設した場合でも、増設された弁に対しポンプから作動流体をバランス良く供給できるようにすることを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

作業機械に搭載されたポンプと、ポンプから供給された作動流体を制御して負荷回路を制御するメインコントロール弁と、メインコントロール弁とは別個に作動流体の供給を受けて独立の負荷回路を制御する独立回路用制御弁と、メインコントロール弁と独立回路用制御弁とに作動流体を分流する分流弁と、この分流弁により分流される流量比を制御する分流制御手段とを具備したことを特徴とする作業機械の制御装置

請求項2

分流弁は、流量比を制御する流量比制御スプールと、メインコントロール弁に供給される作動流体の圧力と独立回路用制御弁に供給される作動流体の圧力との差圧によって流量比を圧力補償する圧力補償スプールとを具備したことを特徴とする請求項1記載の作業機械の制御装置。

請求項3

分流弁はパイロット操作型であり、分流制御手段はパイロット圧力を制御する電磁比例弁としたことを特徴とする請求項1または2記載の作業機械の制御装置。

請求項4

メインコントロール弁および分流弁は、それぞれブロック状に形成され、メインコントロール弁に分流弁が直接取付けられ、分流弁のメインコントロール弁への出口ポートがメインコントロール弁の入口ポートに直に連通されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の作業機械の制御装置。

請求項5

メインコントロール弁の外部に配設され分流弁の独立回路用制御弁への出口ポートを独立回路用制御弁の入口ポートに直接連通する外部配管を具備したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の作業機械の制御装置。

請求項6

メインコントロール弁と独立回路用制御弁との間に設置されメインコントロール弁を経て供給された作動流体を制御して増設された負荷回路を制御する中間増設制御弁を具備したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の作業機械の制御装置。

請求項7

独立回路用制御弁および中間増設制御弁は、負荷回路に作動流体を給排制御するパイロット操作型のステムと、このステムを変位させるパイロット圧力を制御する電磁比例弁とをそれぞれ具備したことを特徴とする請求項6記載の作業機械の制御装置。

請求項8

独立回路用制御弁に内蔵され負荷回路制御用のステムに作動流体を供給する通路に対して設けられた供給圧力リリーフ弁を具備したことを特徴とする請求項7記載の作業機械の制御装置。

請求項9

メインコントロール弁、中間増設制御弁および独立回路用制御弁は、それぞれブロック状に形成され、順次直に連通されるセンタバイパス通路と、順次直に連通されタンクに至るタンク通路とをそれぞれ備え、メインコントロール弁および中間増設制御弁は、相互に直に連通され分流弁を経てポンプ吐出口に至る作動流体供給通路をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の作業機械の制御装置。

請求項10

ポンプに設けられポンプ吐出流量可変制御する容量制御手段と、独立回路用制御弁の内部に設けられメインコントロール弁および中間増設制御弁のセンタバイパス通路と独立回路用制御弁のタンク通路との間に位置してメインコントロール弁および中間増設制御弁の中立状態ネガティブコントロール圧力を発生させる絞りと、絞りの上流側で発生したネガティブコントロール圧力をポンプの容量制御手段に導くネガティブコントロール通路とを具備し、ポンプの容量制御手段は、ネガティブコントロール圧力が高いほどポンプ吐出流量を減少させることを特徴とする請求項9記載の作業機械の制御装置。

請求項11

ネガティブコントロール通路中に介在され独立回路用制御弁の制御信号の増加に応じてネガティブコントロール圧力を減圧制御するネガティブコントロール圧力減圧弁を具備したことを特徴とする請求項10記載の作業機械の制御装置。

請求項12

分流弁、独立回路用制御弁およびネガティブコントロール圧力減圧弁は、分散して配置されたことを特徴とする請求項11記載の作業機械の制御装置。

請求項13

作業機械は油圧ショベルであり、メインコントロール弁は、油圧ショベルの走行系、旋回系および作業機系アクチュエータを制御するステムを有し、独立回路用制御弁は、作業機の先端に装着されたアタッチメントをメインコントロール弁のステムとは別個に制御するステムを有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の作業機械の制御装置。

技術分野

0001

本発明は、分流制御に特徴を有する作業機械制御装置に関する。

背景技術

0002

特開平9−235759号公報に示されるように、2つのメインポンプからメインコントロール弁内の2つの弁グループ作動油を供給する際に、一方の弁グループに設けられたアタッチメント制御用の弁に両方のメインポンプから作動油を供給し得るようにした油圧回路がある。

発明が解決しようとする課題

0003

これに対して、2つの弁グループのうち、他方の弁グループにもアタッチメント制御用の弁を増設する場合があり、このような場合は、上記油圧回路では、メインポンプから増設された弁に作動油をバランス良く供給できない。

0004

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、作業機械に弁を増設した場合でも、増設された弁に対しポンプから作動流体をバランス良く供給できるようにすることを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0005

請求項1に記載された発明は、作業機械に搭載されたポンプと、ポンプから供給された作動流体を制御して負荷回路を制御するメインコントロール弁と、メインコントロール弁とは別個に作動流体の供給を受けて独立の負荷回路を制御する独立回路用制御弁と、メインコントロール弁と独立回路用制御弁とに作動流体を分流する分流弁と、この分流弁により分流される流量比を制御する分流制御手段とを具備した作業機械の制御装置であり、メインコントロール弁に独立回路用制御弁を増設した場合でも、分流制御手段により分流弁の流量比を制御して、ポンプから独立回路用制御弁に作動流体をバランス良く供給する。

0006

請求項2に記載された発明は、請求項1記載の作業機械の制御装置において、分流弁が、流量比を制御する流量比制御スプールと、メインコントロール弁に供給される作動流体の圧力と独立回路用制御弁に供給される作動流体の圧力との差圧により流量比を圧力補償する圧力補償スプールとを具備したものであり、メインコントロール弁および独立回路用制御弁に供給される流量比を流量比制御スプールにより自在に調整するとともに、メインコントロール弁の負荷圧力または独立回路用制御弁の負荷圧力が変化しても、その流量比を圧力補償スプールにより一定に保つようにする。

0007

請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の作業機械の制御装置において、分流弁はパイロット操作型であり、分流制御手段はパイロット圧力を制御する電磁比例弁としたものであり、電気信号により制御された電磁比例弁からのパイロット圧力により分流弁の流量比を制御する。

0008

請求項4に記載された発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の作業機械の制御装置において、メインコントロール弁および分流弁が、それぞれブロック状に形成され、メインコントロール弁に分流弁が直接取付けられ、分流弁のメインコントロール弁への出口ポートがメインコントロール弁の入口ポートに直に連通されたものであり、メインコントロール弁と分流弁とを直付けによりコンパクトまとめるとともに、メインコントロール弁と分流弁との間での配管を省略する。

0009

請求項5に記載された発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の作業機械の制御装置において、メインコントロール弁の外部に配設され分流弁の独立回路用制御弁への出口ポートを独立回路用制御弁の入口ポートに直接連通する外部配管を具備したものであり、流路抵抗の少ない外部配管により、メインコントロール弁内の通路または弁を経た場合の圧力損失を防止する。

0010

請求項6に記載された発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の作業機械の制御装置において、メインコントロール弁と独立回路用制御弁との間に設置されメインコントロール弁を経て供給された作動流体を制御して増設された負荷回路を制御する中間増設制御弁を具備したものであり、中間増設制御弁の増設により負荷回路を必要な数だけ増設する。

0011

請求項7に記載された発明は、請求項6記載の作業機械の制御装置において、独立回路用制御弁および中間増設制御弁が、負荷回路に作動流体を給排制御するパイロット操作型のステムと、このステムを変位させるパイロット圧力を制御する電磁比例弁とをそれぞれ具備したものであり、電気信号により制御された電磁比例弁からのパイロット圧力により独立回路用制御弁および中間増設制御弁の各ステムをそれぞれ制御するから、独立回路用制御弁および中間増設制御弁を増設する際にパイロット圧力用の配管をする必要がない。

0012

請求項8に記載された発明は、請求項7記載の作業機械の制御装置において、独立回路用制御弁に内蔵され負荷回路制御用のステムに作動流体を供給する通路に対して設けられた供給圧力リリーフ弁を具備したもので、独立回路用制御弁のステムに分流供給される作動流体の供給圧力を供給圧力リリーフ弁により独自の設定圧力に保つ。

0013

請求項9に記載された発明は、請求項6乃至8のいずれかに記載の作業機械の制御装置において、メインコントロール弁、中間増設制御弁および独立回路用制御弁が、それぞれブロック状に形成され、順次直に連通されるセンタバイパス通路と、順次直に連通されタンクに至るタンク通路とをそれぞれ備え、メインコントロール弁および中間増設制御弁は、相互に直に連通され分流弁を経てポンプ吐出口に至る作動流体供給通路をそれぞれ備えたものであり、メインコントロール弁、中間増設制御弁および独立回路用制御弁を一体的にコンパクトにまとめるとともに、メインコントロール弁と中間増設制御弁との間での配管、複数の中間増設制御弁の間での配管、および中間増設制御弁と独立回路用制御弁との間での配管を省略する。

0014

請求項10に記載された発明は、請求項9記載の作業機械の制御装置において、ポンプに設けられポンプ吐出流量可変制御する容量制御手段と、独立回路用制御弁の内部に設けられメインコントロール弁および中間増設制御弁のセンタバイパス通路と独立回路用制御弁のタンク通路との間に位置してメインコントロール弁および中間増設制御弁の中立状態ネガティブコントロール圧力を発生させる絞りと、絞りの上流側で発生したネガティブコントロール圧力をポンプの容量制御手段に導くネガティブコントロール通路とを具備し、ポンプの容量制御手段は、ネガティブコントロール圧力が高いほどポンプ吐出流量を減少させるものであり、メインコントロール弁または中間増設制御弁の操作量に応じて、センタバイパス通路のネガティブコントロール圧力が低下し、ポンプの容量制御手段がポンプ吐出流量を増加させるように制御する。

0015

請求項11に記載された発明は、請求項10記載の作業機械の制御装置において、ネガティブコントロール通路中に介在され独立回路用制御弁の制御信号の増加に応じてネガティブコントロール圧力を減圧制御するネガティブコントロール圧力減圧弁を具備したもので、メインコントロール弁または中間増設制御弁の操作量に応じて、ネガティブコントロール圧力が低下してポンプ吐出流量が増加されるとともに、同時に独立回路用制御弁を変位させるときは、ネガティブコントロール圧力減圧弁により上記ネガティブコントロール圧力がさらに低下してポンプ吐出流量がさらに増加されるから、メインコントロール弁または中間増設制御弁と独立回路用制御弁とを同時操作したときは、これらにより制御される負荷回路に必要なポンプ吐出流量が供給される。

0016

請求項12に記載された発明は、請求項11記載の作業機械の制御装置において、分流弁、独立回路用制御弁およびネガティブコントロール圧力減圧弁が、分散して配置されたもので、分流弁、独立回路用制御弁およびネガティブコントロール圧力減圧弁を個別に最適な場所に設置する。

0017

請求項13に記載された発明は、請求項1乃至12のいずれかに記載の作業機械の制御装置において、作業機械は油圧ショベルであり、メインコントロール弁は、油圧ショベルの走行系、旋回系および作業機系アクチュエータを制御するステムを有し、独立回路用制御弁は、作業機の先端に装着されたアタッチメントをメインコントロール弁のステムとは別個に制御するステムを有するもので、ポンプから分流弁によりメインコントロール弁と共に作動流体の供給を受けた独立回路用制御弁により、作業機の先端に装着されたアタッチメントを、メインコントロール弁により制御されるアクチュエータとともにバランス良く制御するとともに、独立回路用制御弁側に追加設置されたアタッチメントの重量の大小などによって、ポンプからの流量比が一方へ片寄ることがない。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、作動流体は作動油である。

0019

図1は作業機械としての油圧ショベルの油圧回路の一実施の形態を示す。油圧ショベル(図示せず)は、下部走行体上の上部旋回体に、左右の各走行用油圧モータ旋回用油圧モータおよびフロント作業機各油圧シリンダに作動油を供給する一対の可変容量型ポンプとしてのメインポンプ11と、制御用のパイロット圧力を供給するパイロットポンプ12と、これらのメインポンプ11およびパイロットポンプ12を駆動するエンジン13と、油圧回路の作動油を収容するタンク14とがそれぞれ搭載されている。

0020

さらに、この油圧ショベルは、左右の各走行用油圧モータ、旋回用油圧モータおよびフロント作業機の各油圧シリンダの動作を制御する油圧回路を備えている。

0021

この油圧回路は、一対のメインポンプ11から左右の各走行用油圧モータ、旋回用油圧モータおよびフロント作業機の各油圧シリンダなどのメイン負荷回路に供給される作動油を方向制御および流量制御するメインコントロール弁15を備えている。

0022

このメインコントロール弁15は、油圧ショベルの走行系、旋回系およびフロント作業機系の各油圧アクチュエータを制御するパイロット操作型のスプールすなわちステムを有し、油圧ショベルのキャブ内オペレータ操作レバーで図示されないパイロット弁(以下、リモコン弁という)を手動操作すると、このリモコン弁がパイロットポンプ12から供給されたパイロット圧力を制御して、上記ステムをストローク制御する。

0023

メインコントロール弁15は、作動油を方向制御および流量制御する種々のスプールすなわちステムを有し、左側の走行用油圧モータを制御するための左走行制御用ステム21と、右側の走行用油圧モータを制御するための右走行制御用ステム22と、旋回用油圧モータを制御するための旋回制御用ステム23と、ブーム用油圧シリンダを制御するためのブーム制御用第1ステム24および第2ステム25と、スティック油圧シリンダを制御するためのスティック制御用第1ステム26および第2ステム27と、バケット用油圧シリンダを制御するためのバケット制御用ステム28と、バケットに代えてスティックの先端部に装着されたアタッチメントを制御するためのアタッチメント制御用ステム29とが、2つのメインポンプ11に対応する2つのグループにバランス良く配置されている。

0024

さらに、一方のメインポンプ11のみから左走行制御用ステム21および右走行制御用ステム22のみに作動油を供給して左右の走行用油圧モータを等速で駆動することにより直進走行を図る直進制御用ステム30も設けられている。

0025

パイロットポンプ12からのパイロット圧力通路31には、パイロット圧力を設定圧力に保つリリーフ弁34が設けられている。

0026

前記一対のメインポンプ11は、ポンプ吐出流量を可変制御する容量制御手段35を備えており、この容量制御手段35は、傾転角に応じてポンプ押除け容積を制御してポンプ吐出流量を可変調整する斜板36と、斜板36の傾転角を制御する流体圧アクチュエータ型の機械式レギュレータ37とをそれぞれ備えている。

0027

これらの機械式レギュレータ37は、斜板36の傾転角を増加させる方向のバネ力を受けて動作するピストン38と、このピストン38をバネ力に抗する流体圧油圧)により斜板36の傾転角を減少させる方向に制御するパイロット操作型のレギュレータ制御弁39とをそれぞれ具備している。これらのレギュレータ制御弁39は、ピストン38を内蔵したレギュレータ本体に一体的に組込まれている。

0028

各ピストン38の一端には、各メインポンプ11のポンプ吐出圧力がそれぞれ作用され、各ピストン38の他端には、バネ力とともに、ポンプ吐出圧力を各レギュレータ制御弁39により制御した制御圧力がそれぞれ作用される。

0029

さらに、2つのメインポンプ11からの吐出通路には、高圧側のポンプ吐出圧力を取出すためのシャトル弁41を介して、そのポンプ吐出圧力を検出するポンプ吐出圧力検出手段としての吐出圧力検出器42が接続され、また、エンジン13には、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出器43が設けられている。

0030

前記吐出圧力検出器42で検出されたポンプ吐出圧力およびエンジン回転速度検出器43で検出されたエンジン回転速度に応じたパワーシフト圧力を容量制御手段35のレギュレータ制御弁39に導きメインポンプ11のポンプ吐出圧力−吐出流量特性を最適なものにシフト制御するパワーシフト制御手段として、電磁比例減圧弁46が設けられている。この電磁比例減圧弁46の一次側には、前記パイロット圧力通路31が接続され、2次側は、パワーシフト圧力通路47を経て2つのレギュレータ制御弁39のパイロット圧力導入部48にそれぞれ連通されている。

0031

そして、このメインポンプ11の容量制御手段35は、エンジン回転速度およびポンプ吐出圧力に応じたパワーシフト圧力をコントローラ(図示せず)で演算して、対応する電気信号を電磁比例減圧弁46のソレノイドに出力することにより、前記リリーフ弁34により一定に制御されているパイロット圧力を上記電気信号に応じて減圧制御して、レギュレータ制御弁39のパイロット圧力導入部48に導き、このレギュレータ制御弁39をバネに抗して変位制御することにより、各機械式レギュレータ37のピストン38を精度良くストローク制御し、斜板36を所望の傾転角度に駆動する。

0032

また、メインポンプ11のポンプ吐出圧力を容量制御手段35のレギュレータ制御弁39に導きエンジン13からメインポンプ11に供給されるポンプ馬力を一定に制御する定馬力制御手段として、2つのメインポンプ11の吐出通路から引出された通路52が、2つのレギュレータ制御弁39の別のパイロット圧力導入部53にそれぞれ連通されている。

0033

さらに、メインポンプ11から負荷回路の各種油圧アクチュエータに供給される作動油を制御するメインコントロール弁15などの中立状態および微操作状態により発生するネガティブコントロール圧力を容量制御手段35のレギュレータ制御弁39へ導いてポンプ吐出流量を最小に制御するネガティブ制御手段として、メインコントロール弁15などの各ステムが中立状態および微操作状態にあるとき各ステムを経てタンク14に連通可能な2つのグループのセンタバイパス通路54であって、タンク14に連通したタンク通路55との境界部分に、ネガティブコントロール圧力の上限を設定するリリーフ弁56とともに絞り57がそれぞれ設けられ、これらの絞り57の上流側から引出されたネガティブコントロール通路58が、2つのレギュレータ制御弁39のさらに別のパイロット圧力導入部59にそれぞれ連通されている。

0034

また、前記メインコントロール弁15には、増設された追加アタッチメント用負荷回路を制御する複数の中間増設制御弁61,62が必要に応じて追加設置され、メインコントロール弁15を経て供給された作動油を制御する。これらの中間増設制御弁61,62の増設により追加アタッチメント用負荷回路を必要な数だけ増設することが可能となっている。

0035

さらに、これらの中間増設制御弁61,62を介して、メインコントロール弁15とは別個に作動油の供給を受けて独立の負荷回路すなわち独立アタッチメント回路を制御する独立回路用制御弁63が、メインコントロール弁15に増設されている。図2に、独立回路用制御弁63の詳細を示す。

0036

これらの中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63は、油圧ショベルのフロント作業機の先端にバケットに代えて取付けられたコンクリート破砕機ブレーカ杭打機などのアタッチメントを駆動制御するものである。中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63の内部構造は、後で説明する。

0037

また、前記2つのメインポンプ11から供給された作動油を、メインコントロール弁15および中間増設制御弁61,62と、独立回路用制御弁63とに分流して供給する分流弁64が、メインコントロール弁15に直接設置されている。

0038

この分流弁64は、分流される作動油の流量比を制御する1つの流量比制御スプール65と、メインコントロール弁15に供給される作動油の圧力と独立回路用制御弁63に供給される作動油の圧力との差圧により流量比を圧力補償する2つの圧力補償スプール66と、これらの圧力補償スプール66から独立回路用制御弁63への分岐回路に設けられた2つのチェック弁67と、これらのチェック弁67の間から引出された合流通路68とを内蔵している。

0039

さらに、流量比制御スプール65を制御する分流制御手段としては、演算機能を有するコントローラ(図示せず)および電磁比例弁としての電磁比例減圧弁69であり、コントローラにより演算された電気信号を電磁比例減圧弁69のソレノイドに供給して、パイロット圧力通路31から分岐されたパイロット圧力通路31aより供給されるパイロット圧力を、この電磁比例減圧弁69により減圧制御して、流量比制御スプール65の一側部に導き、流量比制御スプール65をバネ70に抗して変位制御する。

0040

すなわち、流量比制御スプール65は、電磁比例減圧弁69から導入されたパイロット圧力による押圧力と、バネ70の反発力との平衡点で、スプールストロークが決定される。

0041

この圧力補償型の分流弁64に内蔵された流量比制御スプール65には、一対のメインポンプ11からメインコントロール弁15に分流される作動油の内部油路71と、独立回路用制御弁63に分流される作動油の内部油路72とが形成されている。メインコントロール弁15への内部油路71は常に全開状態であるが、独立回路用制御弁63への内部油路72は、流量比制御スプール65の変位量に応じて絞り制御される。

0042

そして、電磁比例減圧弁69からのパイロット圧力が小さいほど、図1に示された位置にあり、電磁比例減圧弁69からのパイロット圧力が大きいほど、反対側にシフトし、独立回路用制御弁63への内部油路72の開度が拡大する。なお、流量比制御スプール65のバネ側から引出されたドレン油路73はタンク14に連通されている。

0043

また、前記圧力補償スプール66は、メインコントロール弁15への通路74と独立回路用制御弁63への通路75とにそれぞれ発生する圧力を、内部パイロット通路76と内部パイロット通路77とで圧力補償スプール66の両端部に導くことで、メインコントロール弁15側の負荷圧力または独立回路用制御弁63側の負荷圧力が変化しても、メインポンプ11からメインコントロール弁15側および独立回路用制御弁63側に供給される流量比は、流量比制御スプール65で決定された流量比に保たれ、例えば、独立回路用制御弁63側に設置されたアタッチメントの重量の大小などによって変化する負荷圧力により、流量比が軽負荷側へ片寄ることがない。

0044

前記メインコントロール弁15および分流弁64は、それぞれブロック状に形成され、メインコントロール弁15に分流弁64が直接取付けられ、分流弁64のメインコントロール弁15への出口ポートがメインコントロール弁15の入口ポートに直に連通されたものであり、メインコントロール弁15と分流弁64とをコンパクトにまとめることができるとともに、メインコントロール弁15と分流弁64との間での配管を省略できる。

0045

これに対し、前記分流弁64の独立回路用制御弁63への出口ポート78は、メインコントロール弁15の外部に配設された外部配管79により、メインコントロール弁15を経ることなく独立回路用制御弁63の入口ポート80に連通されているから、メインコントロール弁15内の通路および弁を経た場合の圧力損失を防止できる。

0046

また、前記分流弁64と同様に、中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63も、それぞれブロック状に形成され、メインコントロール弁15に配管を介することなく取付けられている。

0047

すなわち、メインコントロール弁15、中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63のセンタバイパス通路54は、順次直に連通され、また、タンク14に至るタンク通路55が順次直に連通されている。

0048

一方、作動油供給系は、独立回路用制御弁63のみが分離され、メインコントロール弁15および中間増設制御弁61,62の作動流体供給通路としての作動油供給通路81は、相互に直に連通され、分流弁64を経てポンプ吐出口に至る。

0049

これにより、メインコントロール弁15、中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63を一体的にコンパクトにまとめることができるとともに、メインコントロール弁15と中間増設制御弁61との間での配管、中間増設制御弁61と中間増設制御弁62との間での配管、および中間増設制御弁62と独立回路用制御弁63との間での配管をそれぞれ省略できる。

0050

前記中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63は、アタッチメント用負荷回路に作動油を給排制御するパイロット操作型のステム82と、このステム82を変位させるパイロット圧力を制御する電磁比例弁としての電磁比例減圧弁83とをそれぞれ具備したものであり、電気信号により制御された電磁比例減圧弁83からのパイロット圧力により中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63の各ステム82をそれぞれストローク制御できるから、独立回路用制御弁63および中間増設制御弁61,62を増設する際にパイロット圧力用の配管をする必要がなく、簡単な電気配線のみで良い。

0051

さらに、中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63には、それらのアタッチメント用負荷回路での過大な圧力上昇を防止して設定圧力に保つ負荷圧力リリーフ弁84が設けられている。

0052

一方、前記独立回路用制御弁63には、外部配管79から負荷回路制御用のステム82に作動油を供給する通路85に対して設けられた供給圧力リリーフ弁86が内蔵され、独立回路用制御弁63のステム82に分流供給される作動油の供給圧力を、この供給圧力リリーフ弁86により設定圧力に保つことができる。

0053

加えて、この独立回路用制御弁63の内部には、メインコントロール弁15および中間増設制御弁61,62のセンタバイパス通路54と、独立回路用制御弁63のタンク通路55との間に位置してメインコントロール弁15および中間増設制御弁61,62の中立状態でネガティブコントロール圧力を発生させる前記絞り57が前記リリーフ弁56とともに設けられ、この絞り57の上流側で発生したネガティブコントロール圧力をメインポンプ11の容量制御手段35に導く前記ネガティブコントロール通路58が設けられている。

0054

ネガティブコントロールは、既に述べたように、ネガティブコントロール圧力が高いほどポンプ吐出流量を減少させるものであり、メインコントロール弁15または中間増設制御弁61,62の操作量に応じてセンタバイパス通路54のネガティブコントロール圧力が低下すると、メインポンプ11の容量制御手段35がポンプ吐出流量を増加させるように制御する。

0055

また、メインコントロール弁15の図1右端部および独立回路用制御弁63の両方からそれぞれ引出された各ネガティブコントロール通路58には、ネガティブコントロール圧力を検出するための圧力検出器87がそれぞれ設けられている。

0056

さらに、前記各ネガティブコントロール通路58中には、ネガティブコントロール圧力減圧弁88が介在され、独立回路用制御弁63の制御信号の増加に応じてネガティブコントロール圧力減圧弁88によりネガティブコントロール圧力を減圧制御する。

0057

すなわち、ネガティブコントロール圧力減圧弁88は、各々のネガティブコントロール通路58中にそれぞれ設けられたパイロット作動型減圧弁89と、これらのパイロット作動型減圧弁89をパイロット操作する電磁比例減圧弁90とにより形成されている。

0058

この電磁比例減圧弁90は、ソレノイドへの電気信号に応じて、前記パイロット圧力通路31から供給されたパイロット圧力を比例制御し、パイロット作動型減圧弁89を減圧制御する。

0059

そして、メインコントロール弁15または中間増設制御弁61,62の操作量に応じて、ネガティブコントロール圧力が低下してポンプ吐出流量が増加されるとともに、同時に独立回路用制御弁63のステム82を変位操作するときは、そのステム82を動かす電磁比例減圧弁83への電気信号と関連する電気信号を、ネガティブコントロール圧力減圧弁88の電磁比例減圧弁90に供給して、パイロット作動型減圧弁89により上記ネガティブコントロール圧力をさらに低下させることで、ポンプ吐出流量をさらに増加させる。

0060

よって、メインコントロール弁15または中間増設制御弁61,62と、独立回路用制御弁63とを同時操作したときは、これらにより制御される負荷回路に必要なポンプ吐出流量を供給できる。

0061

さらに、ネガティブコントロール圧力減圧弁88の各パイロット作動型減圧弁89の出力ラインは、シャトル弁91の一方の入口に接続され、これに対し、ツールモード設定用の電磁比例減圧弁92の出力ラインが、シャトル弁91の他方の入口に接続され、このシャトル弁91の出口が前記メインポンプ11のレギュレータ制御弁39のパイロット圧力導入部59に連通されている。

0062

これにより、ツールモード設定用の電磁比例減圧弁92から、シャトル弁91およびネガティブコントロール通路58を経て、メインポンプ11のレギュレータ制御弁39に、ツールモード設定用のパイロット圧力信号を供給できる。

0063

前記独立回路用制御弁63、分流弁64およびネガティブコントロール圧力減圧弁88は、分散して配置され、すなわちスカタブルに配置されたもので、最適な場所に設置されている。

0064

以上の構成をまとめると、次のようになる。

0065

作業機械はアタッチメント付油圧ショベルであり、エンジン13により駆動される2つのメインポンプ11は、容量制御手段35により制御され、メインコントロール弁15は、2つのメインポンプ11に対応して2つのグループに大別される複数連制御ステム21〜30を有している。

0066

メインコントロール弁15の2つの複数連制御ステム21〜30は、左・右走行用油圧モータ、旋回用油圧モータ、ブーム用油圧シリンダ、スティック用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダを作動する制御スプールである。

0067

中間増設制御弁61,62は、フロント作業機の先端に装着されたアタッチメントをメインコントロール弁15内の通路を経て供給された作動油により制御する追加アタッチメント回路用ステム82を有する。

0068

独立回路用制御弁63は、フロント作業機の先端に装着されたアタッチメントをメインコントロール弁15のステム21〜30とは別個に分流供給された作動油により制御する独立アタッチメント回路用ステム82を有する。

0069

分流弁64は、メインポンプ11から供給された作動油をメインコントロール弁15と独立回路用制御弁63とにバランス良く供給して、作業機の先端に装着されたアタッチメントと、アタッチメント以外の標準アクチュエータとをバランス良く駆動する。

0070

なお、アタッチメントは、コンクリート破砕機、ブレーカ、杭打機などの補助作業機の総称である。

0071

2つのメインポンプ11の吐出流量制御すなわち斜板36の傾転角制御は、ネガティブコントロールシステムが採用されている。

0072

圧力補償型の分流弁64、独立アタッチメント回路用の独立回路用制御弁63および電磁比例減圧弁内蔵パイロット作動型のネガティブコントロール圧力減圧弁88がスカッタブルに装備されている。

0073

中間増設制御弁61,62、独立回路用制御弁63および圧力補償型の分流弁64は、メインコントロール弁15にアドオンされている。

0074

圧力補償型の分流弁64は、1つの流量比制御スプール65および2つの圧力補償スプール66を備えている。2つのメインポンプ11の吐出口は、分流弁64の2つの流入ポートにそれぞれ接続され、分流弁64の2つの流出ポートは、それぞれメインコントロール弁15の入口ポートに直に接続されている。

0075

中間増設制御弁61,62および独立回路用制御弁63は、メインコントロール弁15の左走行側ステムブロックの最後部に設置されており、独立回路用制御弁63の作動油供給ラインには、供給圧力リリーフ弁86が内蔵されており、独立アタッチメント回路のシステム圧を制御できるようになっている。

0076

独立回路用制御弁63は、それよりも上流にあるメインコントロール弁15のメインステム(左走行用のステム21、旋回用のステム23、スティック用の第1ステム26、ブーム用の第2ステム25)および中間増設制御弁61,62の追加アタッチメント回路用ステム82の中立状態によりポンプ流量制御用ネガティブコントロール圧力を発生させる絞り57と、その圧力の上限を設定するリリーフ弁56を内蔵している。

0077

次に、図1に示された実施形態の作用を説明する。

0078

メインコントロール弁15に独立回路用制御弁63を増設した場合でも、電磁比例減圧弁69により分流弁64の流量比制御スプール65を制御して、この流量比制御スプール65で設定された流量比によりメインポンプ11からメインコントロール弁15と独立回路用制御弁63とに作動油をバランス良く供給する。

0079

例えば、メインコントロール弁15内のアタッチメント用ステム29に接続されたアタッチメント負荷回路を独立アタッメント負荷回路としたい場合は、その共通のアタッチメントに対し独立回路用制御弁63のステム82の出力回路並列に接続し、独立アタッメント用コントローラ(図示せず)により独立回路用制御弁63の電磁比例減圧弁83を制御することで、独立回路用制御弁63のステム82をストロークさせ、メインポンプ11から圧力補償型の分流弁64および外部配管79を経て独立回路用制御弁63のステム82に供給された作動油をアタッチメントに供給して、メインコントロール弁15側の操作影響を受けずにアタッチメントを駆動できる。

0080

メインコントロール弁15のメインステム21〜29と独立回路用制御弁63のステム82とを同時に変位させてメイン回路と独立アタッチメント回路とで作業を行っているときに、例えば、独立回路用制御弁63の負荷圧力が増大すると、独立回路用制御弁63に供給される作動油流量が減少しようとするが、分流弁64の内部では、独立回路用制御弁63への通路75から内部パイロット通路77を経て圧力補償スプール66に作用する内部パイロット圧力が上昇し、圧力補償スプール66は、チェック弁67を経て合流したのち独立回路用制御弁63に供給される作動油流量を増加させる方向へ変位する。すなわち、圧力補償スプール66の圧力補償機能により、負荷圧力が変動しても流量変化を抑えることができる。

0081

独立アタッチメント回路用の独立回路用制御弁63は、メインコントロール弁15の旋回側ブロックの最下流に取付けられており、分流弁64によりメインポンプ11より分岐された優先流量が外部配管79を経て、独立回路用制御弁63の下端部の入口ポート80に供給され、内部油路を通り、独立アタッチメント回路用ステム82を介してアタッチメントに供給される。独立アタッチメント回路用ステム82が中立状態では、優先流量はバイパスして、メインコントロール弁本体側のタンク通路55ヘ流れる。

0082

独立回路用制御弁63は、独立アタッチメント回路用レバー操作量に応じて独立アタッチメント回路用コントローラからの電気信号が上下2個の電磁比例減圧弁83のいずれかに入力されると、独立アタッチメント回路用ステム82の端部にパイロット圧負荷され電気信号に応じて独立アタッチメント回路用ステム82が上下方向に切換わる。

0083

また、メインコントロール弁15の全ステム21〜29が中立状態および微操作状態のときは、ネガティブ制御手段により、センタバイパス通路54の絞り57の上流側に発生するネガティブコントロール圧力を、ネガティブコントロール通路58を経てレギュレータ制御弁39のパイロット圧力導入部59へ導いて、ポンプ吐出流量が最小となるようにレギュレータ37により斜板36を制御する。

0084

このネガティブ制御手段は、独立アタッチメント回路用レバー操作量に応じて、独立アタッチメント回路用コントローラからの電気信号が、ネガティブコントロール圧力通路58中にあるネガティブコントロール圧力減圧弁88の電磁比例減圧弁90に入力されると、パイロット作動型減圧弁89の入口圧が電気信号に逆比例して減圧制御されて出口圧となり、その出口圧がネガティブコントロール圧力信号としてメインポンプ11のレギュレータ制御弁39に入力され、ポンプ吐出流量が増加する方向に制御される。

0085

すなわち、独立アタッチメント回路用操作レバーを入れるほど、一対のメインポンプ11の吐出流量制御用ネガティブコントロール圧力信号が電磁比例減圧弁内蔵パイロット作動型のネガティブコントロール圧力減圧弁88で減圧され、ポンプ吐出流量が増加する。

0086

さらに、ステム21〜29の変位によりネガティブコントロール圧力が低下すると、定馬力制御手段の通路52を経てレギュレータ制御弁39のパイロット圧力導入部53に導かれたポンプ吐出圧力によりレギュレータ制御弁39を制御し、エンジン13からメインポンプ11に供給されるポンプ馬力(またはポンプ吸収トルク)が一定となるように斜板36の傾転角をレギュレータ37により制御する。すなわち、ポンプ吐出圧力が変化するにしたがって、1つの定ポンプ馬力曲線に沿ってポンプ吐出流量が変化するように、斜板36の傾転角がレギュレータ37により制御される。

0087

また、検出されたエンジン回転速度およびポンプ吐出圧力に応じたパワーシフト圧力をコントローラ(図示せず)により演算して、その演算結果の制御信号によりパワーシフト制御手段の電磁比例減圧弁46を制御し、この電磁比例減圧弁46で減圧制御されたパイロット圧力すなわちパワーシフト圧力をレギュレータ制御弁39のパイロット圧力導入部48に導き、ポンプ吐出圧力−吐出流量特性を最適なものにシフト制御するように斜板36をレギュレータ37により制御する。すなわち、一の定ポンプ馬力曲線から他の定ポンプ馬力曲線へとシフトさせる。

0088

次に、図3は、他の実施形態を示し、図1に示された回路との大きな相違点は分流弁94にある。この分流弁94は、メインポンプ11のポンプ吐出通路に接続された一対の主通路95がメインコントロール弁15の入口ポートに直接接続され、各主通路95から分岐された通路中にパイロット作動型の流量制御弁96がそれぞれ設けられ、さらに一対のチェック弁97が対向してそれぞれ設けられ、これらのチェック弁97の間から合流通路98が引き出され、この合流通路98に外部配管79を介して独立回路用制御弁63の通路85が接続されている。

0089

前記流量制御弁96は、電磁比例弁としての電磁比例減圧弁99によりパイロット制御するものであり、図示しないコントローラからの電気信号を電磁比例減圧弁99のソレノイドに供給すると、パイロット圧力通路31から分岐されたパイロット圧力通路31aより供給されるパイロット圧力を、この電磁比例減圧弁99により減圧制御して、一対の流量制御弁96をパイロット制御する。

0090

そして、電磁比例減圧弁99により流量制御弁96を絞る方向に制御することにより、メインコントロール弁15に供給される流量比を増大させ、また、流量制御弁96を開く方向に制御することにより、独立回路用制御弁63に供給される流量比を増大させる。

0091

以上のように構成したから、作業機械の補助作業機用油圧回路に、複数種類のアタッチメントを装備したときに、アタッチメントの重量の大小によって、2つのメインポンプからの流量が片寄ることはなく、期待通りの操作性能を得ることができる。

0092

また、アタッチメント用の特定アクチュエータと他のアクチュエータとを同時操作した時に、必要なポンプ供給流量を確保し、操作性の向上を図ることができる。

発明の効果

0093

請求項1記載の発明によれば、メインコントロール弁に独立回路用制御弁を増設した場合でも、分流制御手段により分流弁の流量比を制御して、ポンプから独立回路用制御弁に作動流体をバランス良く供給でき、メインコントロール弁および独立回路用制御弁により制御される負荷回路の操作性を向上できる。

0094

請求項2記載の発明によれば、メインコントロール弁および独立回路用制御弁に供給される流量比を流量比制御スプールにより自在に調整できるとともに、メインコントロール弁の負荷圧力または独立回路用制御弁の負荷圧力が変化しても、上記流量比を圧力補償スプールにより一定に保つことができる。

0095

請求項3記載の発明によれば、電気信号により制御された電磁比例弁からのパイロット圧力により分流弁の流量比を精度良く制御できる。

0096

請求項4記載の発明によれば、メインコントロール弁と分流弁とを直付けによりコンパクトにまとめることができるとともに、メインコントロール弁と分流弁との間での配管を省略でき、配管接続などに要する手間を省ける。

0097

請求項5記載の発明によれば、流路抵抗の少ない外部配管により分流弁と独立回路用制御弁とを直接連通でき、メインコントロール弁内の通路または弁を経て連通する場合の圧力損失を防止できる。

0098

請求項6記載の発明によれば、中間増設制御弁の増設により負荷回路を必要な数だけ増設できるとともに、メインコントロール弁と独立回路用制御弁との間に中間増設制御弁を介在させる配置により、メインコントロール弁に従属する中間増設制御弁に対し、独立回路用制御弁の独立性を保てる。

0099

請求項7記載の発明によれば、電気信号により制御された電磁比例弁からのパイロット圧力により独立回路用制御弁および中間増設制御弁の各ステムをそれぞれ制御できるから、独立回路用制御弁および中間増設制御弁を増設する際にパイロット圧力用の配管をする必要がなく、簡単な電気配線のみで良い。

0100

請求項8記載の発明によれば、独立回路用制御弁のステムに分流供給される作動流体の供給圧力を供給圧力リリーフ弁により独自の設定圧力に保てる。

0101

請求項9記載の発明によれば、ブロック状のメインコントロール弁、中間増設制御弁および独立回路用制御弁を一体的にコンパクトにまとめることができるとともに、メインコントロール弁と中間増設制御弁との間での配管、中間増設制御弁どうしの間での配管、および中間増設制御弁と独立回路用制御弁との間での配管を省略できそれらの配管に要する手間を省くことができる。

0102

請求項10記載の発明によれば、独立回路用制御弁の内部に設けられた絞りで発生するネガティブコントロール圧力により、メインコントロール弁または中間増設制御弁の操作量に応じて、ポンプの容量制御手段をネガティブコントロールできる。

0103

請求項11記載の発明によれば、メインコントロール弁または中間増設制御弁の操作量に応じて、ネガティブコントロール圧力が低下してポンプ吐出流量が増加されるとともに、同時に独立回路用制御弁を変位させるときは、ネガティブコントロール圧力減圧弁により上記ネガティブコントロール圧力がさらに低下してポンプ吐出流量がさらに増加されるから、メインコントロール弁または中間増設制御弁と独立回路用制御弁とを同時操作したときは、これらにより制御される負荷回路に必要とされる十分なポンプ吐出流量を供給できる。

0104

請求項12記載の発明によれば、分流弁、独立回路用制御弁およびネガティブコントロール圧力減圧弁を一体に形成せず、個別に分散して配置したから、それぞれを最適な場所に設置できる。

0105

請求項13記載の発明によれば、ポンプから分流弁によりメインコントロール弁と共に作動流体の供給を受けた独立回路用制御弁により、作業機の先端に装着されたアタッチメントを、メインコントロール弁により制御されるアクチュエータとともにバランス良く制御できるとともに、独立回路用制御弁側に追加設置されたアタッチメントの重量の大小などによって、ポンプからの流量比が一方へ片寄るおそれを防止できる。

図面の簡単な説明

0106

図1本発明に係る作業機械の制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図である。
図2同上制御装置における独立回路用制御弁の油圧回路図である。
図3本発明に係る作業機械の制御装置の他の実施の形態を示す油圧回路図である。

--

0107

11ポンプとしてのメインポンプ
14タンク
15メインコントロール弁
21〜29 メインコントロール弁のステム
35容量制御手段
54センタバイパス通路
55タンク通路
57絞り
58ネガティブコントロール通路
61,62 中間増設制御弁
63独立回路用制御弁
64,94分流弁
65流量比制御スプール
66圧力補償スプール
69,99分流制御手段としての電磁比例弁(電磁比例減圧弁)
79外部配管
81作動流体供給通路としての作動油供給通路
82 独立回路用制御弁のステム
83 電磁比例弁としての電磁比例減圧弁
86供給圧力リリーフ弁
88 ネガティブコントロール圧力減圧弁

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