JP4209503B2 - 油圧駆動機械の制御装置 - Google Patents

Description

【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/ｒｅｖ）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、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/ｒｅｖ）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ΔＰLS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１０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ΔＰLS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ΔＰLS 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１４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が小さ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

Claims (7)

1. 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であって、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ング制御手段と
   を具えた油圧駆動機械の制御装置であって、
   前記流量制御弁から前記油圧アクチュエータまでの圧油供給管路から分岐した分岐管路を有し、前記流量制御弁から流出された圧油をタンクに排出するブリードオフ回路と、
   前記ブリードオフ回路の分岐管路上に設けられ、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. 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であって、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ング制御手段と
   を具えた油圧駆動機械の制御装置であって、
   前記流量制御弁から前記油圧アクチュエータまでの圧油供給管路から分岐した分岐管路を有し、前記流量制御弁から流出された圧油をタンクに排出するブリードオフ回路と、
   前記ブリードオフ回路の分岐管路上に設けられ、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. 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記載の油圧駆動機械の制御装置。
4. 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記載の油圧駆動機械の制御装置。
5. 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記載の油圧駆動機械の制御装置。
6. 前記油圧ポンプの吐出圧変化量を検出する吐出圧検出手段と、
   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記載の油圧駆動機械の制御装置。
7. 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であって、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ング制御手段と
   を具えた油圧駆動機械の制御装置であって、
   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、
   前記流量制御弁から前記油圧アクチュエータまでの圧油供給管路から分岐した分岐管路を有し、前記流量制御弁から流出された圧油をタンクに排出するブリードオフ回路と、
   前記ブリードオフ回路の分岐管路上に設けられ、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、
   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、
   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。

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