JP5481408B2 - 作業機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブーム、アーム等の作業要素を含み、通常操作と、この通常操作よりも小さな操作量、遅い操作速度で実施される微操作とが可能な作業装置を有する油圧ショベル等の作業機械に備えられ、オープンセンタ型の方向制御弁を備えるとともに、可変容量油圧ポンプをポジティブ制御する作業機械の油圧駆動装置に関する。

この種のオープンセンタ・ポジティブ制御システムから成る従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、可変容量油圧ポンプとタンクとを連絡するセンタバイパスラインに、オープンセンタ型のブーム用方向制御弁、アーム用方向制御弁等を配置するとともに、可変容量油圧ポンプの押し除け容積を、ブーム用方向制御弁、アーム用方向制御弁等を切り換え操作する操作装置の操作量に応じて可変に制御するものである。

特開平１１−８２４１６号公報

上述した従来技術にあっては、掘削作業等の通常作業時の良好な操作性の確保を考慮してシステムが設定された場合には、操作装置の例えば操作量を小さくして、あるいは操作速度を遅くして実施される微操作において、余分なポンプ流量が方向制御弁、センタバイパスラインを経てタンクに流れやすくなる。すなわち、作業に活用されないエネルギが多くなってエネルギロスを生じやすい。また、このように微操作時にタンクに流れる余分な流量を少なくすることを考慮してシステムが設定された場合には、逆に通常作業時の操作性が悪化する。このように従来技術にあっては、微操作時におけるエネルギロスの低減と通常作業時における良好な操作性の確保とを両立させることが難しかった。

なお一般に、微操作によって実施される作業であっても、油圧ショベルにおいて実施されるクレーン作業のように負荷圧が高く重負荷となる作業や、油圧ショベルにおいて実施される土砂のならし作業のように負荷圧が低く軽負荷となる作業が存在する。従来にあっては、このような微操作における負荷の異なる作業に対する制御についての考慮が十分になされていない。したがって、微操作時における負荷の高低に伴うエネルギロスと、操作性の悪化も生じやすい。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、通常操作時及び微操作時における良好な操作性の確保と、微操作時におけるエネルギロスの低減とを実現させることができる作業機械の油圧駆動装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、通常操作と、この通常操作よりも小さな操作量、遅い操作速度で実施される微操作とが可能な作業装置を備えた作業機械に設けられ、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって作動し、上記作業装置に含まれる作業要素を駆動する作業要素用アクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプとタンクとを連絡するセンタバイパスラインに設けられ、上記可変容量油圧ポンプから上記作業要素用アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するオープンセンタ型の作業要素用方向制御弁と、この作業要素用方向制御弁を切り換え操作する作業要素用操作装置とを備えた作業機械の油圧駆動装置において、上記可変容量油圧ポンプの押し除け容積を制御する押し退け容積制御装置と、上記作業要素用方向制御弁の下流に位置する上記センタバイパスライン部分に設けられ、このセンタバイパスラインを経て上記タンクに戻される流量を制御可能なセンタバイパス弁と、このセンタバイパス弁を制御するセンタバイパス弁制御装置と、上記押し退け容積制御装置、及び上記センタバイパス弁制御装置を制御するコントローラとを備え、上記コントローラは、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記通常操作と看做される操作態様であるときに、上記可変容量油圧ポンプの押し除け容積を上記通常操作に相応する比較的大きな押し除け容積とする制御信号を上記押し退け容積制御装置に出力するとともに、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であるときに、上記可変容量油圧ポンプの押し除け容積を上記通常操作に相応する押し除け容積よりも小さくする制御信号を上記押し退け容積制御装置に出力する制御処理を行うポンプ吐出量制御部と、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記通常操作と看做される操作態様であるときに、上記センタバイパス弁を通常操作に応じた比較的大きな開口量に制御する制御信号を、また上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であるときに、上記センタバイパス弁を通常操作時の開口量に比べて小さな開口量に制御する制御信号をそれぞれ上記センタバイパス弁制御装置に出力する制御処理を行うとともに、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であって上記作業要素用アクチュエータの負荷圧が高い状態にあるとき
に、上記センタバイパス弁を微操作時の小さな開口量にあって、より小さな開口量に制御する制御信号を、また、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であって上記作業要素用アクチュエータの負荷圧が低い状態にあるときに、上記センタバイパス弁を上記アクチュエータの負荷圧が高いときの開口量よりも大きな開口量とする制御信号をそれぞれ上記センタバイパス弁制御装置に出力する制御処理を行うセンタバイパス弁制御部とを備えたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、通常作業に際し作業要素用操作装置が操作されたときは、コントローラのポンプ吐出量制御部から押し退け容積制御装置に、可変容量油圧ポンプの押し除け容積を通常操作に相応する比較的大きな押し除け容積とする制御信号が出力される。これにより、可変容量油圧ポンプから作業要素用方向制御弁を介して作業要素用アクチュエータに大きな流量が供給される。またこの間、コントローラのセンタバイパス弁制御部からセンタバイパス弁制御装置に、センタバイパス弁を比較的大きな開口量に制御する制御信号が出力される。これにより、作業要素用アクチュエータからセンタバイパスライン、センタバイパス弁を介してタンクに大きな流量を戻すことができる。これらの動作によって、作業要素を速い作動速度で駆動させることが可能な良好な通常操作性を確保できる。

また本発明は、微操作によって実施される作業に際して作業要素用操作装置が小さな操作量、あるいは遅い操作速度で操作されたときは、コントローラのポンプ吐出量制御部から押し退け容積制御装置に、可変容量油圧ポンプの押し除け容積を通常操作に相応する押し除け容積よりも小さくする制御信号が出力される。これにより、可変容量油圧ポンプから作業要素用方向制御弁を介して作業要素用アクチュエータに通常操作時に比べて小さな流量が供給される。またこの間、コントローラのセンタバイパス弁制御部からセンタバイパス弁制御装置に、センタバイパス弁を通常操作時の開口量に比べて小さな開口量に制御する制御信号が出力される。これにより、作業要素用アクチュエータからセンタバイパスライン、センタバイパス弁を介してタンクへ戻る流量を小さく抑えることができる。これらの動作によって、作業要素を遅い作動速度で駆動させることが可能な良好な微操作性を確保できる。また、このとき可変容量油圧ポンプの出力を抑え、エネルギロスの低減を実現させることができる。

さらに本発明は、微操作時にあっても、作業要素用アクチュエータの負荷圧が高い重負荷時には、コントローラのセンタバイパス弁制御部からセンタバイパス弁制御装置に、センタバイパス弁を全開位置と全閉位置との間の所定の切り換え状態にあって、このセンタバイパス弁の開口量をさらに小さくする制御信号が出力される。これによって、可変容量油圧ポンプの吐出圧が高くなり、この微操作・重負荷となる作業に際しての良好な操作性を確保することができる。

また本発明は、微操作時にあっても、作業要素用アクチュエータの負荷圧が低い軽負荷時には、コントローラのセンタバイパス弁制御部からセンタバイパス弁制御装置に、センタバイパス弁を全開位置と全閉位置との間の所定の切り換え状態にあって、このセンタバイパス弁の開口量を上述した重負荷時の開口量に比べて大きくする制御信号が出力される。これによって、可変容量油圧ポンプの吐出圧は低く抑えられ、この微操作・軽負荷となる作業に際しての良好な操作性を確保することができる。また、このとき可変容量油圧ポンプの出力を抑え、エネルギロスを低減させることができる。

また本発明は、上記発明において、上記作業要素用操作装置の上記操作量または上記操作速度または操作加速度に基づいて上記コントローラは、上記作業要素用操作装置の操作態様が微操作と看做される操作態様であることを演算する処理を実行することを特徴としている。

また本発明は、上記発明において、当該作業機械が油圧ショベルから成り、上記作業要素がブーム及びアームを含み、上記作業要素用アクチュエータが、上記ブームを作動させるブームシリンダ及び上記アームを作動させるアームシリンダを含み、上記作業要素用方向制御弁が、上記ブームシリンダを制御するブーム用方向制御弁、及び上記アームシリンダを制御するアーム用方向制御弁を含み、上記作業要素用操作装置が、上記ブーム用方向制御弁を切り換え操作するブーム用操作装置、及び上記アーム用方向制御弁を切り換え操作するアーム用操作装置を含むことを特徴としている。

また本発明は、上記発明において、上記可変容量油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサ、または上記ブームシリンダのボトム圧を検出するボトム圧センサと上記アームシリンダのロッド圧を検出するロッド圧センサを備え、 上記コントローラの上記センタバイパス弁制御部は、上記ブーム用操作装置の操作量及び上記アーム用操作装置の操作量の少なくとも一方の操作量と、上記吐出圧センサで検出される吐出圧に応じて、または上記ブーム用操作装置の操作量及び上記アーム用操作装置の操作量の少なくとも一方の操作量と、上記ボトム圧センサで検出されるボトム圧と上記ロッド圧センサで検出されるロッド圧に応じて、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であって上記作業要素用アクチュエータの負荷圧が低い状態にあるときに、上記センタバイパス弁を比較的大きな開口量とする制御信号を出力する制御処理を行うことを特徴としている。

本発明は、コントローラが、通常操作と微操作とに応じて互いに異なる押し除け容積とする制御信号を、可変容量油圧ポンプの押し除け容積を制御する押し退け容積制御装置に出力するポンプ吐出量制御部を備えるとともに、通常操作と微操作とに応じて互いに異なるセンタバイパス開口量とする制御信号を、センタバイパス弁を制御するセンタバイパス弁制御装置に出力するとともに、微操作時の作業要素用アクチュエータの負荷圧の高低に応じて互いに異なるセンタバイパス開口量にする制御信号を、上述の比例電磁弁の制御部に出力するセンタバイパス弁制御部を備えた構成にしてある。この構成により、通常操作時における良好な操作性の確保と、微操作時における作業要素用アクチュエータの負荷圧に応じた良好な操作性の確保とを実現させることができるとともに、微操作時におけるエネルギロスの低減を実現させることができる。したがって、従来に比べて精度の高い操作性の確保を実現できるとともに、経済的で実用性に優れた信頼性の高い油圧駆動装置を実現させることができる。

作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。 図１に示す油圧ショベルに備えられる第１実施形態に係る油圧駆動装置を示す電気・油圧回路図である。 図２に示す第１実施形態に係る油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるポンプ吐出量制御部の構成を示すブロック図である。 図２に示第１実施形態に係る油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるセンタバイパス弁制御部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る油圧駆動装置で実施される制御を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る油圧駆動装置で実施される制御を示す図である。 本発明の第３実施形態における油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるポンプ吐出量制御部の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態における油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるセンタバイパス弁制御部の要部構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る作業機械の油圧駆動装置の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。

第１実施形態に係る油圧駆動装置は、例えば油圧ショベルに備えられるものであり、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられる作業装置３とを備えている。作業装置３は、作業要素を構成するブーム４、アーム５、バケット６とともに、作業要素用アクチュエータ例えばブーム４を作動させるブームシリンダ７、アーム５を作動させるアームシリンダ８、バケット６を作動させるバケットシリンダ９を含んでいる。

図２は図１に示す油圧ショベルに備えられる第１実施形態に係る油圧駆動装置を示す電気・油圧回路図、図３は図２に示す第１実施形態に係る油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるポンプ吐出量制御部の構成を示すブロック図、図４は図２に示す第１実施形態に係る油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるセンタバイパス弁制御部の構成を示すブロック図である。

第１実施形態に係る油圧駆動装置は、図２に示すように、可変容量油圧ポンプ１０と、可変容量油圧ポンプ１０のレギュレータに含まれるサーボ弁２０及び制御用アクチュエータ２０ａと、サーボ弁２０を制御する、すなわち可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を制御する押し退け容積制御装置、例えば電磁比例式減圧弁２１とを備えている。

また、本実施形態は、可変容量油圧ポンプ１０から吐出される圧油によって作動し作業要素用アクチュエータを構成する上述のブームシリンダ７、アームシリンダ８の他に、可変容量油圧ポンプ１０とタンク３４とを接続するセンタバイパスライン６０に設けられ、可変容量油圧ポンプ１０からブームシリンンダ７、アームシリンダ８に供給される圧油の流れを制御するオープンセンタ型の作業要素用方向制御弁、すなわちブーム用方向制御弁１４、アーム用方向制御弁１５を備えている。さらに、ブーム用方向制御弁１４、アーム用方向制御弁１５を切り換え操作する作業要素用操作装置、すなわちブーム用操作装置１２とアーム用操作装置１３とを備えている。

また、第１実施形態は、ブーム用方向制御弁１４の下流に位置するセンタバイパスライン６０部分に設けられ、このセンタバイパスライン６０を経てタンク３４に戻される流量を制御可能なセンタバイパス弁２２と、このセンタバイパス弁２２を制御するセンタバイパス弁制御装置、例えば比例電磁弁２３を備えている。さらに第１実施形態は、電磁比例減圧弁２１を信号線３２を介して、また、比例電磁弁２３を信号線３３を介して制御するコントローラ３１を備えている。

このコントローラ３１は、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作態様が通常操作と看做される操作態様であるときに、可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を通常操作に相応する押し退け容積とする制御信号を信号線３２を介して電磁比例式減圧弁２１の制御部に出力するとともに、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作態様が微操作と看做される操作態様であるときに、可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を通常操作に相応する押し退け容積よりも小さくする制御信号を信号線３２を介して電磁比例式減圧弁２１の制御部に出力する制御処理を行う後述のポンプ吐出量制御部４０を備えている。

また、コントローラ３１は、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作態様が通常操作と看做される操作態様であるときに、センタバイパス弁２２を比較的大きな開口量に制御する制御信号を、またブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作態様が微操作と看做される操作態様であるときに、センタバイパス弁２２を通常操作時の開口量に比べて小さな開口量に制御する制御信号を、信号線３３を介して比例電磁弁２３の制御部に出力する制御処理を行う後述のセンタバイパス弁制御部５０を備えている。このセンタバイパス弁制御部５０は、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作態様が微操作と看做される操作態様であって、ブームシリンダ７、アームシリンダ８の負荷圧が高い状態にあるときに、センタバイパス弁２２を微操作に応じた小さな開口量の状態にあって、より小さな開口量に制御する制御信号を、また、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作態様が微操作と看做される操作態様であってブームシリンダ７、アームシリンダ８の負荷圧が低い状態にあるときに、センタバイパス弁２２をブームシリンダ７、アームシリンダ８の負荷圧が高いときの開口量に比べて大きな開口量とする制御信号を、それぞれ信号線３３を介して比例電磁弁２３の制御部に出力する制御処理を行うものである。

また、第１実施形態は、ブーム用操作装置１２及びアーム用操作装置１３にパイロット圧を供給するパイロットポンプ１１と、可変容量油圧ポンプ１０の吐出圧を検出する吐出圧センサ２４とを備えている。また、ブーム用操作装置１２によるブーム上げ操作に伴って発生するパイロット圧を検出するブーム上げ用圧力センサ２５と、ブーム用操作装置１２によるブーム下げ操作に伴って発生するパイロット圧を検出するブーム下げ用圧力センサ２６と、アーム用操作装置１３によるアームダンプ操作に伴って発生するパイロット圧を検出するアームダンプ用圧力センサ２７と、アーム用操作装置１３によるアームクラウド操作に伴って発生するパイロット圧を検出するアームクラウド用圧力センサ２８とを備えている。

また、第１実施形態は、ブームシリンダ７のボトム圧を検出するボトム圧センサ２９と、アームシリンダ８のロッド圧を検出するロッド圧センサ３０とを備えている。

上述したコントローラ３１のポンプ吐出量制御部４０は、図３に示すように、ブーム用操作装置１２のブーム上げ操作量に伴ってブーム上げ用圧力センサ２５から出力される信号に応じた可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を演算するブーム上げ用関数発生部４０ａ１と、ブーム用操作装置１２のブーム下げ操作量に伴ってブーム下げ用圧力センサ２６から出力される信号に応じた可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を演算するブーム下げ用関数発生部４０ａ２とを含むブーム用関数発生部４０ａを備えている。このブーム用関数発生部４０ａは、ブーム用操作装置１２のレバー操作量が大きくなるに従って大きな値となる押し退け容積を発生させる構成となっている。

また、ポンプ吐出量制御部４０は、アーム用操作装置１３のアームクラウド操作量に伴ってアームクラウド用圧力センサ２８から出力される信号に応じた可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を演算するアームクラウド用関数発生部４０ｂ１と、アーム用操作装置１３のアームダンプ操作量に伴ってアームダンプ用圧力センサ２７から出力される信号に応じた可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を演算するアームダンプ用関数発生部４０ｂ２とを含むアーム用関数発生部４０ｂを備えている。このアーム用関数発生部４０ｂも、アーム用操作装置１３のレバー操作量が大きくなるに従って大きな値となる押し退け容積を発生させる構成となっている。

また、ポンプ吐出量制御部４０は、ブーム用関数発生部４０ａのうちのブーム上げ用関数発生部４０ａ１から出力される押し退け容積と、ブーム下げ用関数発生部４０ａ２から出力される押し退け容積のうちの最大値を選択する最大値選択部４０ｃを備えている。また、ポンプ吐出量制御部４０は、アーム用関数発生部４０ｂのうちのアームクラウド用関数発生部４０ｂ１から出力される押し退け容積と、アームダンプ用関数発生部４０ｂ２から出力される押し退け容積のうちの最大値を選択する最大値選択部４０ｄを備えている。

さらに、ポンプ吐出量制御部４０は、最大値選択部４０ｃから出力される押し退け容積と、最大値選択部４０ｄから出力される押し退け容積とを加算する加算部４０ｅと、この加算部４０ｅから出力される押し退け容積に応じた制御信号を電磁比例式減圧弁２１の制御部に出力する制御用関数発生部４０ｆとを含んでいる。この制御用関数発生部４０ｆは加算部４０ｅから出力される押し退け容積の値が大きくなるに従って小さな値の制御信号を電磁比例式減圧弁２１の制御部に出力する構成にしてある。

また、上述したコントローラ３１のセンタバイパス弁制御部５０は、図４に示すように、ブーム用操作装置１２のブーム上げ操作に応じ、ポンプ吐出圧とブームボトム圧との差圧の目標値である目標差圧を出力する第１差圧発生部５０ａを備えている。この第１差圧発生部５０ａは、ブーム上げ用圧力センサ２５から出力される圧力が高くなるに従って大きな目標差圧を出力する構成になっている。

また、センタバイパス弁制御部５０は、吐出圧センサ２４によって出力される圧力からブームシリンダ７のボトム圧センサ２９によって出力される圧力を減算し、実際のポンプ吐出圧と実際のブームボトム圧の差圧である実差圧を演算する第１減算部５０ｂと、第１差圧発生部５０ａによって出力される目標差圧から第１減算部５０ｂによって出力される実差圧を減算する第２減算部５０ｃとを備えている。

また、センタバイパス弁制御部５０は、アーム用操作装置１３のアームダンプ操作に応じ、ポンプ吐出圧とアームロッド圧と差圧の目標値である目標差圧を出力する第２差圧発生部５０ｄを備えている。この第２差圧発生部５０ｄも、アームダンプ用圧力センサ２７から出力される圧力が高くなるに従って大きな目標差圧を出力させる構成になっている。

また、センタバイパス弁制御部５０は、吐出圧センサ２４によって出力される圧力からアームシリンダ８のロッド圧センサ３０によって出力される圧力を減算し、実際のポンプ吐出圧と実際のアームロッド圧との差圧である実差圧を演算する第３減算部５０ｅと、第２差圧発生部５０ｄによって出力される目標差圧から第３減算部５０ｅによって出力される実差圧を減算する第４減算部５０ｆとを備えている。

さらに、センタバイパス弁制御部５０は、第２減算部５０ｃから出力される目標差圧と実差圧の差と第４減算部５０ｆから出力される目標差圧と実差圧の差のうちの最大値を選択する最大値選択部５０ｇと、この最大値選択部５０ｇから出力される差を制御信号に変換する制御信号演算部５０ｈと、この制御信号演算部５０ｈで変換された今回の制御信号を前回の制御値に加えて新たな制御信号を生成する加算部５０ｉとを含んでいる。なお、制御信号演算部５０は、例えば最大値選択部５０ｇから出力される差が大きくなるに従って大きな値の制御信号を出力する演算処理を行う。このような構成により、ポンプ吐出圧がアクチュエータの負荷圧よりも最大値選択部５０ｇで選択された目標差圧と実差圧の差だけ高くなるように制御される。

このように構成した第１実施形態は、例えば土砂の掘削作業に際してブーム用操作装置１２とアーム用操作装置１３とをそれぞれ大きな操作量で操作して、ブーム上げ・アームダンプ複合操作によって作動速度の速い通常操作を実施しようとするときには、図３に示すように、ブーム用操作装置１２の大きな操作量がブーム上げ用圧力センサ２５で検出されて、コントローラ３１のポンプ吐出量制御部４０に含まれるブーム上げ用関数発生部４０ａ１に入力される。また、アーム用操作装置１３の大きな操作量がアームダンプ用圧力センサ２７で検出されて、ポンプ吐出量制御部４０に含まれるアームダンプ用関数発生部４０ｂ２に入力される。したがって、ブーム上げ用関数発生部４０ａ１、アームダンプ用関数発生部４０ｂ２のそれぞれから大きな値の押し退け容積が最大値選択部４０ｃ，４０ｄに出力され、これらの値が加算部４０ｅで加算され、制御用関数発生部４０ｆに出力される。制御用関数発生部４０ｆからは、大きな値の押し退け容積に応じて小さな値の制御信号が図２に示す電磁比例式減圧弁２１に出力される。

したがって、電磁比例式減圧弁２１は、そのばねの力に応じて図２の上段側に切り換えられる傾向となり、サーボ弁２０の制御ポートが電磁比例式減圧弁２１を介して、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３と接続されて、サーボ弁２０は、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作量に応じて出力されるパイロット圧力に応じて同図２の左位置側に切り換えられる傾向になる。これにより、パイロットポンプ１１からのパイロット圧がサーボ弁２０を介して制御ピストン２０ａの小径室に供給され、大径室がタンク３４に接続され、制御ピストン２０ａは同図２の左方向に移動する。これにより、可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積が大きくなるように制御され、この可変容量油圧ポンプ１０から大きな流量が吐出される。

この間、ブーム用操作装置１２のブーム上げ操作に応じてブーム用方向制御弁１４が同図２の左位置に切り換えられ、アーム用操作装置１３のアームダンプ操作に応じてアーム用方向制御弁１５が同図２の右位置に切り換えられる。したがって、油圧ポンプ１０から吐出された大きな流量の圧油がアーム用方向制御弁１５を介してアームシリンダ８のロッド室に供給され、ブーム用方向制御弁１４を介してブームシリンダ７のボトム室に供給される。これらにより、ブームシリンダ７が伸長してブーム上げ操作が実施され、アームシリンダ８が収縮してアームダンプ操作が実施される。

これらの操作に伴って、ブームシリンダ７のボトム圧を検出するボトム圧センサ２９及びアームシリンダ８のロッド圧を検出するロッド圧センサ３０のそれぞれから、例えば高い圧力が検出される。したがって、図４に示すコントローラ３１のセンタバイパス弁制御部５０に含まれる減算部５０ｂにおいて、吐出圧センサ２４で検出される圧力からボトム圧センサ２９で検出される圧力が減算されてポンプ吐出圧とブームボトム圧の小さな実差圧が演算され、その小さな実差圧が減算部５０ｃに出力される。一方、ブーム上げ用圧力センサ２５から出力される大きなブーム上げ操作量に応じて、第１差圧発生部５０ａは、大きな目標差圧を減算部５０ｃに出力する。減算部５０ｃでは、第１差圧発生部５０ａによって出力される目標差圧から減算部５０ｂによって出力される実差圧を減算し、比較的大きな値となる目標差圧と実差圧の差を最大値選択部５０ｇに出力する。

同様に、センタバイパス弁制御部５０に含まれる減算部５０ｅにおいて、吐出圧センサ２４で検出される圧力からロッド圧センサ３０で検出される圧力が減算されてポンプ吐出圧とアームロッド圧の小さな実差圧が演算され、その小さな実差圧が減算部５０ｆに出力される。一方、アームダンプ用圧力センサ２７から出力される大きなアームダンプ操作量に応じて、第２差圧発生部５０ｄは、大きな目標差圧を減算部５０ｆに出力する。減算部５０ｆでは、第２差圧発生部５０ｄによって出力される目標差圧から減算部５０ｅによって出力される実差圧を減算し、比較的大きな目標差圧と実差圧との差を最大値選択部５０ｇに出力する。

最大値選択部５０ｇは、減算部５０ｃから出力される目標差圧と実差圧の差と、減算部５０ｆから出力される目標差圧と実差圧の差のうちの大きい方の差を選択し、選択された比較的大きな差が制御信号演算部５０ｈに出力される。この制御信号演算部５０ｈでは、最大値選択部５０ｇから出力される比較的大きな差に応じた値の比較的大きな制御信号に変換し、加算部５０ｉに出力する。この加算部５０ｉでは変換された今回の制御信号を前回の制御値に加えて新たな制御信号を生成する補正演算を行い、その演算値を図２に示す比例電磁弁２３の制御部に出力する。

上述のように比例電磁弁２３の制御部に与えられる制御信号の値が大きいことに伴って、比例電磁弁２３は、そのばねの力に抗して同図２の上段側に切り換えられる傾向となり、パイロットポンプ１１とセンタバイパス弁２２の制御ポートとが接続される。これにより、パイロットポンプ１１のパイロット圧が比例電磁弁２３を介してセンタバイパス弁２２の制御ポートに与えられ、センタバイパス弁２２は、通常操作に応じた比較的大きな開口量となるように作動する。これらにより、作動速度の速い通常操作によるブーム上げ・アームダンプ複合操作が行われ、このようなブーム上げ・アームダンプ複合操作を介して所望の土砂の掘削作業を実施することができる。

また、上述した土砂の掘削作業とは異なって、例えばブーム上げ・アームダンプ複合操作による、バケット６部分に荷を吊り下げて実施されるクレーン作業に際して、ブーム用操作装置１２とアーム用操作装置１３とを小さく操作し、作動速度が遅く、しかもアクチュエータ負荷圧が高くなる微操作・重負荷を実施しようとするときには、図３に示すように、ブーム用操作装置１２の小さな操作量がブーム上げ用圧力センサ２５で検出されてコントローラ３１のポンプ吐出量制御部４０に含まれるブーム上げ用関数発生部４０ａ１に入力され、また、アーム用操作装置１３の小さな操作量がアームダンプ用圧力センサ２７で検出されて、ポンプ吐出量制御部４０に含まれるアームダンプ用関数発生部４０ｂ２に入力される。

したがって、ブーム上げ用関数発生部４０ａ１、アームダンプ用関数発生部４０ｂ２のそれぞれから上述した土砂の掘削作業のときに比べて小さな値の押し退け容積が最大値選択部４０ｃ，４０ｄに出力され、これらの値が加算部４０ｅで加算され、制御用関数発生部４０ｆに出力される。制御用関数発生部４０ｆからは、小さな値の押し退け容積に応じて大きな値の制御信号が図２に示す電磁比例式減圧弁２１に出力される。

したがって、電磁比例式減圧弁２１は、そのばねの力に抗して図２の下段側に切り換えられる傾向となり、サーボ弁２０の制御ポートとタンク３４とが連通される傾向となり、サーボ弁２０は、そのばねの力によって同図２の右位置側に切り換えられる傾向となる。これにより、パイロットポンプ１１からのパイロット圧が制御ピストン２０ａの大径室にも供給され、大径室と小径室との面積差によって、制御ピストン２０ａは同図２の右方向に移動する。これにより、可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積が小さくなるように制御され、この可変容量油圧ポンプ１０から小さな流量が吐出される。

この間、ブーム用操作装置１２の操作量の小さなブーム上げ操作に応じてブーム用方向制御弁１４が同図２の左位置側にわずかに切り換えられ、アーム用操作装置１３の操作量の小さなアームダンプ操作に応じてアーム用方向制御弁１５が同図２の右位置側にわずかに切り換えられる。したがって、油圧ポンプ１０から吐出された小さな流量の圧油がアーム用方向制御弁１５を介してアームシリンダ８のロッド室に供給され、ブーム用方向制御弁１４を介してブームシリンダ７のボトム室に供給される。

このとき、負荷が大きくなるクレーン作業に伴って、ブームシリンダ７のボトム圧を検出するボトム圧センサ２９、及びアームシリンダ８のロッド圧を検出するロッド圧センサ３０のそれぞれで高い圧力が検出され、コントローラ３１に出力される。したがって、図４に示すコントローラ３１のセンタバイパス弁制御部５０に含まれる減算部５０ｂにおいて、吐出圧センサ２４で検出される圧力からボトム圧センサ２９で検出される高い圧力が減算されて小さな実差圧が演算され、その小さな実差圧が減算部５０ｃに出力される。一方、ブーム上げ圧力センサ２５から出力される小さなブーム上げ操作量に応じて、第１差圧発生部５０ａは、小さな目標差圧を減算部５０ｃに出力する。減算部５０ｃでは、第１差圧発生部５０ａによって出力される目標差圧から減算部５０ｂによって出力される実差圧を減算し、比較的小さな値となる目標差圧と実差圧との差を最大値選択部５０ｇに出力する。

同様に、センタバイパス弁制御部５０の減算部５０ｅにおいて、吐出圧センサ２４で検出される圧力からロッド圧センサ３０で検出される高い圧力が減算されて小さな実差圧が演算され、その小さな実差圧が減圧部５０ｆに出力される。一方、アームダンプ用圧力センサ２７から出力される小さなアームダンプ操作量に応じて第２差圧発生部５０ｄは、小さな目標差圧を減算部５０ｆに出力する。減算部５０ｆでは、第２差圧発生部５０ｄによって出力される目標差圧から減算部５０ｅによって出力される実差圧を減算し、比較的小さな値となる目標差圧と実差圧との差を最大値選択部５０ｇに出力する。

最大値選択部５０ｇは、減算部５０ｃから出力される目標差圧と実差圧の差と、減算部５０ｆから出力される目標差圧と実差圧の差のうちの大きい方の差を選択し、選択された比較的大きい差が制御信号演算部５０ｈに出力される。この制御信号演算部５０ｈでは、最大値選択部５０ｇから出力される比較的大きい差に応じた値の大きい制御信号に変換し、加算部５０ｉに出力する。この加算部５０ｉでは変換された今回の制御信号を前回の制御値に加えて新たな制御信号に生成する補正演算を行い、その演算値を図２に示す比例電磁弁２３の制御部に出力する。

上述のように、比例電磁弁２３の制御部に与えられる制御値が大きいことに伴って、比例電磁弁２３は、そのばねの力に抗して、同図２の上段側に切り換えられる傾向となり、パイロットポンプ１１とセンタバイパス弁２２の制御ポートとが接続される。これにより、パイロットポンプ１１のパイロット圧がセンタバイパス弁２２の制御ポートに与えられ、センタバイパス弁２２は微操作に応じた小さな開口量にあって、より開口量が小さくなるように制御され、これに伴ってセンタバイパスライン６０は閉じられる傾向となる。これらにより、作動速度の遅い微操作であって、アクチュエータ負荷圧が高くなるブーム上げ・アームダンプ複合操作が行われ、所望のクレーン作業を実施することができる。

さらに第１実施形態は、上述したクレーン作業とは異なって、例えばブーム上げ・アームダンプ複合操作を介して行われる土砂のならし作業に際して、ブーム用操作装置１２とアーム用操作装置１３とを小さく操作して、作動速度が遅く、しかもアクチュエータ負荷圧が低くなる微操作・軽負荷を実施しようとする場合もある。このとき、コントローラ３１のポンプ吐出量制御部４０における制御は上述のクレーン作業の場合と同様であるが、センタバイパス弁制御部５０においてはクレーン作業時とは異なる制御が実施される。

すなわち、アームシリンダ８のロッド室とブームシリンダ７のボトム室のそれぞれに小流量が供給され、このときアクチュエータ負荷圧が低くなる土砂のならし作業に伴って、ブームシリンダ７のボトム圧を検出するボトム圧センサ２９、及びアームシリンダ８のロッド圧を検出するロッド圧センサ３０のそれぞれで低い圧力が検出され、コントローラ３１に出力される。したがって、図４に示すコントローラ３１のセンタバイパス弁制御部５０に含まれる減算部５０ｂにおいて、吐出圧センサ２４で検出される圧力からボトム圧センサ２９で検出される低い圧力が減算されて大きな実差圧が演算され、その大きな実差圧が減算部５０ｃに出力される。一方、ブーム上げ圧力センサ２５から出力される小さなブーム上げ操作量に応じて、第１差圧発生部５０ａは、小さな目標差圧を減算部５０ｃに出力する。減算部５０ｃでは、第１差圧発生部５０ａによって出力される目標差圧から減算部５０ｂによって出力される実差圧を減算し、比較的大きな値となる目標差圧と実差圧の差を最大値選択部５０ｇに出力する。

同様に、センタバイパス弁制御部５０の減算部５０ｅにおいて、吐出圧センサ２４で検出される圧力からロッド圧センサ３０で検出される低い圧力が減算されて大きな実差圧が演算され、その大きな実差圧が減算部５０ｆに出力される。一方、アームダンプ用圧力センサ２７から出力される小さなアームダンプ操作量に応じて、第２差圧発生部５０ｄは、小さな目標差圧を減算部５０ｆに出力する。減算部５０ｆでは、第２差圧発生部５０ｄによって出力される目標差圧から減算部５０ｅによって出力される実差圧を減算し、比較的大きな値となる目標差圧と実差圧の差を最大値選択部５０ｇに出力する。

最大値選択部５０ｇは、減算部５０ｃから出力される目標差圧と実差圧の差と、減算部５０ｆから出力される目標差圧と実差圧の差のうちの大きい方の差を選択し、選択された差が制御信号演算部５０ｈに出力される。この制御信号演算部５０ｈでは、最大値選択部５０ｇから出力される大きな差を制御信号に変換し、加算部５０ｉに出力する。この加算部５０ｉでは選択された今回の制御信号を前回の制御値に加えて新たな値がわずかに大きくなった制御信号を生成する補正演算を行い、その演算値を図２に示す比例電磁弁２３の制御部に出力する。

上述のように、比例電磁弁２３の制御部に与えられる制御信号の値が大きいことに伴って、比例電磁弁２３は、そのばねの力に抗して同図２の上段側に切り換えられる傾向となり、パイロットポンプ１１とセンタバイパス弁２２の制御ポートとの間が遮断される傾向となり、一方、センタバイパス弁２２の制御ポートとタンク３４とが接続される傾向となる。これにより、センタバイパス弁２２は、そのばねの力により微操作に応じた全開位置と全閉位置との間の切換状態にあってわずかながら開口量を大きくし、すなわち小さな開口量にあって上述のアクチュエータ負荷圧が高くなるときの開口量よりも大きな開口量となり、これに伴ってセンタバイパスライン６０は微操作・重負荷時よりも開かれる傾向となる。これらにより、センタバイパスライン６０を経てタンク３４に流れる流量が多くなり、作動速度の遅い微操作であって、アクチュエータ負荷圧が低くなるブーム上げ・アームダンプ複合操作が行われ、所望の土砂のならし作業を実施することができる。

図５は第１実施形態に係る油圧駆動装置で実施される制御を示す図である。

この図５において、横軸はレバー操作量、例えばブーム用操作装置１２のレバー操作量、及びアーム用操作装置１３のレバー操作量を示しており、縦軸はブームシリンダ７及びアームシリンダ８等のアクチュエータの負荷圧を示している。

この図５に示すように、第１実施形態は、ブーム用操作装置１２の操作量及びアーム用操作装置の操作量を大きくすると、油圧ポンプ１０の吐出量を大きくした通常操作域Ａの制御を実施でき、例えば上述のように土砂の掘削作業などの通常作業を実施できる。なお、上記説明ではブームシリンダ７のボトム圧、及びアームシリンダ８のロッド圧が高くなる場合について述べたが、本来この通常操作域Ａにおいては軽負荷・重負荷等のアクチュエータ負荷圧の違いに制約を受けることはない。

また、ブーム用操作装置１２の操作量、及びアーム用操作装置１３の操作量を小さくすると、油圧ポンプ１０の吐出量を小さくしてアクチュエータの速度が遅くなり、微操作を実施できる。この場合、アクチュエータの負荷圧が高くなる微操作・重負荷の操作域Ｂでは、上述のように例えばクレーン作業などを実施することができる。さらに、アクチュエータの負荷圧が低くなる微操作・軽負荷の操作域Ｃでは、上述のように土砂のならし作業などを実施することができる。

このように構成した第１実施形態によれば、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作量を大きくすることにより、ブーム４、アーム５等の作業要素を速い作動速度で駆動させることが可能な良好な通常操作性を確保することができる。また、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作量を小さくすることにより、ブーム４、アーム５等の作業要素を遅い作動速度で駆動させることが可能な良好な微操作性を確保することができる。また、このとき可変容量油圧ポンプ１０の出力を抑え、エネルギロスの低減を実現させることができる。さらに第１実施形態では、微操作時にあっても、ブームシリンダ７、アームシリンダ８の負荷圧が高くなる重負荷時には、可変容量油圧ポンプ１０の吐出圧を高くして、この微操作・重負荷となる作業に際しての良好な操作性を確保することができる。また、微操作時にあっても、ブームシリンダ７、アームシリンダ８の負荷圧が低くなる軽負荷時には、可変容量油圧ポンプ１０の吐出圧を低くして、この微操作・軽負荷となる作業に際しての良好な操作性を確保することができる。また、このとき可変容量油圧ポンプ１０の出力を抑え、エネルギロスを低減させることができる。したがって本実施形態は、精度の高い操作性の確保を実現できるとともに、経済的で実用性に優れた信頼性の高い油圧駆動装置を実現させることができる。

なお、上記実施形態では、ブーム上げとアームダンプの複合操作に関係する構成のみを示してあるが、ブーム下げ操作やアームクラウド操作に関係する上記実施形態におけるのと同様の構成を設けてもよい。また、必要であれば旋回や、バケット６の操作や、バケット６に代えて取り付けられるアタッチメントの操作に関係する上記実施形態におけるのと同様の構成を設けてもよい。

また、第１実施形態は、ブーム４とアーム５の複合操作だけでなく、ブーム４の単独操作、及びアーム５の単独操作も上記構成において支障なく実施することができる。

また、上記第１実施形態では、ブーム用操作装置１２の操作量及びアーム用操作装置１３の操作量に応じた制御を実施する構成にしてあるが、例えばブームシリンダ７に設けたボトム圧センサ２９から出力される信号に基づいて、あるいはアームシリンダ８に設けたロッド圧センサ３０から出力される信号に基づいてコントローラ３１においてブーム用操作装置１２のレバーの操作速度、あるいはアーム用操作装置のレバーの操作速度を演算し、演算された操作速度に応じて制御を行う構成にしてもよい。

図６は、このような操作速度によって制御を実施する第２実施形態における場合を示したものである。この図６において、Ａ１は通常操作域を、Ｂ１は微操作・重負荷の操作域を、Ｃ１は微操作・軽負荷の操作域をそれぞれ示している。通常、微操作が実施される場合には、オペレータによってブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３のレバーの操作速度を遅くすることが行われる。したがって、操作量に代えてこのように操作速度に基づいて制御を行うようにすれば、より現実の操作状態に応じた精度の高い制御を実現させることができる。なお、このような操作速度に基づく制御に代えて、コントローラ３１で操作加速度を求める演算を行い、その演算された操作加速度に応じた制御を行うようにしてもよい。

図７は本発明の第３実施形態における油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるポンプ吐出量制御部の要部構成を示すブロック図、図８は本発明の第３実施形態における油圧駆動装置に備えられるコントローラに含まれるセンタバイパス弁制御部の要部構成を示すブロック図である。

本発明に係る第３実施形態は、吐出圧センサ２４から出力される信号、またはブームシリンダ７のボトム圧を検出するボトム圧センサ２９とアームシリンダ８のロッド圧を検出するロッド圧センサ３０とから出力された信号により、作業装置３で実施される作業が重負荷作業か軽負荷作業かを判断するものであり、重負荷作業と判断されたときには、図７，８に示すコントローラ３１のポンプ吐出量制御部４０及びセンタバイパス弁制御部７０は機能せず、通常の制御が実施されるようになっている。この第３実施形態におけるポンプ吐出量制御部４０は図７に示すように、加算部４０ｅに接続され、吐出圧センサ２４から出力される信号が、またはブームシリンダ７のボトム圧を検出するボトム圧センサ２９とアームシリンダ８のロッド圧を検出するロッド圧センサ３０とから出力される信号が、軽負荷に対応する信号であるときにＯＮとなり、重負荷に対応する信号であるときにＯＦＦとなるスイッチ部４０ｇを備えている。スイッチ部４０ｇがＯＮとなったときに、加算部４０ｅの加算値が制御信号に変換されて、可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積を調整する電磁比例式減圧弁２１を制御する制御用関数発生部４０ｆに出力されるようになっている。

また、この第３実施形態は、コントローラ３１のセンタバイパス弁制御部７０の構成が第１実施形態におけるものと異なっている。この第３実施形態のセンタバイパス弁制御部７０は、ブーム用操作装置１２の操作量に応じたセンタバイパス弁２２の開口面積を出力するブーム用関数発生部７０ａと、アーム用操作装置１３の操作量に応じたセンタバイパス弁２２の開口面積を出力するアーム用関数発生部７０ｂとを備えている。

ブーム用関数発生部７０ａは、ブーム上げ操作量が小さくなるに伴って、すなわち微操作の軽負荷に伴って大きなセンタバイパス弁２２の開口量を出力するブーム上げ用関数発生部７０ａ１と、ブーム下げ操作量が小さくなるに伴って、すなわち微操作の軽負荷に伴って大きなセンタバイパス弁２２の開口量を出力するブーム下げ用関数発生部７０ａ２とを含んでいる。ブーム上げ用関数発生部７０ａ１におけるブーム上げ操作量とセンタバイパス弁２２の開口量との関係、及びブーム下げ用関数発生部７０ａ２におけるブーム下げ操作量とセンタバイパス弁２２の開口量との関係は予め設定されている。なお、ブームは下げ方向において自重の影響により負荷圧が小さい傾向となるため、例えば、ブーム上げ用関数発生部７０ａ１に設定される微操作領域での開口量に比べ、ブーム下げ用関数発生部７０ａ２に設定される同一の微操作領域での開口量の方が大きくなるように設定することができる。

同様に、アーム用関数発生部７０ｂは、アームクラウド操作量が小さくなるに伴って、すなわち微操作の軽負荷に伴って大きなセンタバイパス弁２２の開口量を出力するアームクラウド用関数発生部７０ｂ１と、アームダンプ操作量が小さくなるに伴って、すなわち微操作の軽負荷に伴って大きなセンタバイパス弁２２の開口量を出力するアームダンプ用関数発生部７０ｂ２とを含んでいる。アームクラウド用関数発生部７０ｂ１におけるアームクラウド操作量とセンタバイパス弁２２の開口量との関係、及びアームダンプ用関数発生部７０ｂ２におけるアームダンプ操作量とセンタバイパス弁２２の開口量との関係は予め設定されている。

また、センタバイパス弁制御部７０は、ブーム上げ用関数発生部７０ａ１から出力されるセンタバイパス弁２２の開口量と、ブーム下げ用関数発生部７０ａ２から出力されるセンタバイパス弁２２の開口量のうちの大きい方を選択する最大値選択部７０ｃと、アームクラウド用関数発生部７０ｂ１から出力されるセンタバイパス弁２２の開口量と、アームダンプ用関数発生部７０ｂ２から出力されるセンタバイパス弁２２の開口量のうちの大きい方を選択する最大値選択部７０ｄとを含んでいる。

また、センタバイパス弁制御部７０は、上述の最大値選択部７０ｃから出力されるセンタバイパス弁２２の開口量と最大値選択部７０ｄから出力されるセンタバイパス弁２２の開口量を加算する加算部７０ｅを備えている。

また、センタバイパス弁制御部７０は、加算部７０ｅに接続され、吐出圧センサ２４から出力される信号が、またはブームシリンダ７のボトム圧を検出するボトム圧センサ２９とアームシリンダ８のロッド圧を検出するロッド圧センサ３０から出力される信号が、軽負荷に対応する信号であるときにＯＮとなり、重負荷に対応する信号であるときにＯＦＦとなるスイッチ部７０ｆを備えている。

さらに、このセンタバイパス弁制御部７０は、スイッチ部７０ｆがＯＮとなったときに、加算部７０ｅのセンタバイパス弁２２の開口量に係る加算値を制御信号に変換して、センタバイパス弁２２を制御する比例電磁弁２３に出力する制御用関数発生部７０ｇを備えている。この制御用関数発生部７０ｇには、加算部７０ｅの加算値が大きくなるに従って大きくなる制御信号値の関係が予め設定されている。この第３実施形態における他の構成は、上述した第１実施形態におけるのと同等である。

このように構成した第３実施形態では、ブーム用操作装置１２、アーム用操作装置１３の操作によって微操作が実施されると、その微操作がブーム用関数発生部４０ａ、アーム用関数発生部４０ｂで検出され、ブーム用関数発生部４０ａから出力される小さな値とアーム用関数発生部４０ｂから出力される小さな値とが、最大値選択部４０ｃ，４０ｄにおける各選択処理を介して加算部４０ｅで加算され、スイッチ部４０ｇに出力される。このとき、吐出圧センサ２４（あるいはボトム圧センサ２９、ロッド圧センサ３０）によって検出される圧力値が高く、微操作ながら重負荷の状態であることが検出されると、スイッチ部４０ｇはＯＦＦとなり、加算部４０ｅで加算された加算値の制御用関数発生部４０ｆへの出力は遮断される。この状態にあっては、通常の微操作状態における重負荷作業に対応する処理動作が実施される。

また、微操作時にあって、吐出圧センサ２４（あるいはボトム圧センサ２９、ロッド圧センサ３０）によって検出される圧力値が低く、微操作で軽負荷の状態であることが検出されると、スイッチ部４０ｇはＯＮとなり、加算部４０ｅで加算された加算値は制御用関数発生部４０ｆへ出力される。制御用関数発生部４０ｆは、加算部４０ｅで加算された比較的小さな値に応じた大きな制御信号値を電磁比例式減圧弁２１に出力する。したがって比例電磁弁２１は、図２の下段位置側に切り換えられる傾向となり、これによって上述したように可変容量油圧ポンプ１０の押し退け容積が小さくなるように制御され、この可変容量油圧ポンプ１０から小さな流量が吐出される。

また、この第３実施形態のセンタバイパス弁制御部７０にあっては、微操作時にあって吐出圧センサ２４（あるいはボトム圧センサ２９、ロッド圧センサ３０）によって検出される圧力値が高く、微操作ながら重負荷の状態であることが検出されると、スイッチ部７０ｆはＯＦＦとなり、加算部７０ｅで加算された加算値の制御用関数発生部７０ｇへの出力は遮断される。この状態にあっては、通常の微操作状態における重負荷作業に対応する処理動作が実施される。このとき比例電磁弁２３は、パイロットポンプ１１のパイロット圧をセンタバイパス弁２２の制御ポートに導くように図２の下段位置側に保持される傾向となる。これに伴ってセンタバイパス弁２２は、微操作に応じた小さな開口量にあって、開口量がより小さくなるように制御される。これにより、センタバイパスライン６０に圧が立ち、所望の微操作・重負荷作業を実施することができる。

また、センタバイパス弁制御部７０にあっては、微操作時において、吐出圧センサ２４（あるいはボトム圧センサ２９、ロッド圧センサ３０）によって検出される圧力値が低く、微操作で軽負荷の状態であることが検出されると、スイッチ部７０ｆはＯＮとなり、加算部７０ｅで加算された加算値は制御用関数発生部７０ｇへ出力される。制御用関数発生部７０ｇは、大きな加算値に応じて大きな制御信号値を比例電磁弁２３に出力する。したがって比例電磁弁２３は、図２の上段位置側に切り換えられる傾向となる。これに伴ってセンタバイパス弁２２は、微操作に応じ小さな開口量にあって、開口量が上述の微操作・重負荷時に比べて大きくなるように制御される。これにより、センタバイパスライン６０を経てタンク３４に流れる流量が多くなり、所望の微操作・軽負荷作業を実施することができる。

このように構成した第３実施形態によれば、第１実施形態と同等の効果が得られる他、アクチュエータの負荷圧を検出する圧力センサとして、吐出圧センサ２４を備えるか、またはボトム圧センサ２９とロッド圧センサ３０を備えるかの一方だけでよく、第１実施形態に比べて圧力センサの数を少なくすることができ、装置構成を簡単にすることができる。

３ 作業装置
４ ブーム（作業要素）
５ アーム（作業要素）
７ ブームシリンダ（作業要素用アクチュエータ）
８ アームシリンダ（作業要素用アクチュエータ）
１０ 可変容量油圧ポンプ
１１ パイロットポンプ
１２ ブーム用操作装置（作業用操作装置）
１３ アーム用操作装置（作業用操作装置）
１４ ブーム用方向制御弁（作業要素用方向制御弁）
１５ アーム用方向制御弁（作業要素用方向制御弁）
２０ サーボ弁
２０ａ 制御ピストン
２１ 電磁比例式減圧弁（押し退け容積制御装置）
２２ センタバイパス弁
２３ 比例電磁弁（センタバイパス弁制御装置）
２４ 吐出圧センサ
２５ ブーム上げ用圧力センサ
２７ アームダンプ用圧力センサ
２９ ボトム圧センサ
３０ ロッド圧センサ
３１ コントローラ
３４ タンク
４０ ポンプ吐出量制御部
４０ａ ブーム用関数発生部
４０ｂ アーム用関数発生部
４０ｃ 最大値選択部
４０ｄ 最大値選択部
４０ｅ 加算部
４０ｆ 制御用関数発生部
４０ｇ スイッチ部
５０ センタバイパス弁制御部
５０ａ 第１差圧発生部
５０ｂ 第１演算部
５０ｃ 第２演算部
５０ｄ 第２差圧発生部
５０ｅ 第３演算部
５０ｆ 第４演算部
５０ｇ 最大値選択部
５０ｈ 制御信号演算部
５０ｉ 加算部
６０ センタバイパスライン
７０ センタバイパス弁制御部
７０ａ ブーム用関数発生部
７０ｂ アーム用関数発生部
７０ｃ 最大値選択部
７０ｄ 最大値選択部
７０ｅ 加算部
７０ｆ スイッチ部
７０ｇ 制御用関数発生部
Ａ 通常制御
Ｂ 微操作・重負荷制御
Ｃ 微操作・軽負荷制御
Ａ１ 通常制御
Ｂ１ 微操作・重負荷制御
Ｃ１ 微操作・軽負荷制御

Claims (4)

1. 通常操作と、この通常操作よりも小さな操作量、遅い操作速度で実施される微操作とが可能な作業装置を備えた作業機械に設けられ、
   可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって作動し、上記作業装置に含まれる作業要素を駆動する作業要素用アクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプとタンクとを連絡するセンタバイパスラインに設けられ、上記可変容量油圧ポンプから上記作業要素用アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するオープンセンタ型の作業要素用方向制御弁と、この作業要素用方向制御弁を切り換え操作する作業要素用操作装置とを備えた作業機械の油圧駆動装置において、
   上記可変容量油圧ポンプの押し除け容積を制御する押し退け容積制御装置と、上記作業要素用方向制御弁の下流に位置する上記センタバイパスライン部分に設けられ、このセンタバイパスラインを経て上記タンクに戻される流量を制御可能なセンタバイパス弁と、このセンタバイパス弁を制御するセンタバイパス弁制御装置と、上記押し退け容積制御装置、及び上記センタバイパス弁制御装置を制御するコントローラとを備え、
   上記コントローラは、
   上記作業要素用操作装置の操作態様が上記通常操作と看做される操作態様であるときに、上記可変容量油圧ポンプの押し除け容積を上記通常操作に相応する比較的大きな押し除け容積とする制御信号を上記押し退け容積制御装置に出力するとともに、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であるときに、上記可変容量油圧ポンプの押し除け容積を上記通常操作に相応する押し除け容積よりも小さくする制御信号を上記押し退け容積制御装置に出力する制御処理を行うポンプ吐出量制御部と、
   上記作業要素用操作装置の操作態様が上記通常操作と看做される操作態様であるときに、上記センタバイパス弁を通常操作に応じた比較的大きな開口量に制御する制御信号を、また上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であるときに、上記センタバイパス弁を通常操作時の開口量に比べて小さな開口量に制御する制御信号をそれぞれ上記センタバイパス弁制御装置に出力する制御処理を行うとともに、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であって上記作業要素用アクチュエータの負荷圧が高い状態にあるときに、上記センタバイパス弁を微操作時の小さな開口量にあって、より小さな開口量に制御する制御信号を、また、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であって上記作業要素用アクチュエータの負荷圧が低い状態にあるときに、上記センタバイパス弁を上記アクチュエータの負荷圧が高いときの開口量よりも大きな開口量とする制御信号をそれぞれ上記センタバイパス弁制御装置に出力する制御処理を行うセンタバイパス弁制御部とを備えたことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の油圧駆動装置において、
   上記作業要素用操作装置の上記操作量または上記操作速度または操作加速度に基づいて上記コントローラは、上記作業要素用操作装置の操作態様が微操作と看做される操作態様であることを演算する処理を実行することを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
3. 請求項２に記載の作業機械の油圧駆動装置において、
   当該作業機械が油圧ショベルから成り、
   上記作業要素がブーム及びアームを含み、
   上記作業要素用アクチュエータが、上記ブームを作動させるブームシリンダ及び上記アームを作動させるアームシリンダを含み、
   上記作業要素用方向制御弁が、上記ブームシリンダを制御するブーム用方向制御弁、及び上記アームシリンダを制御するアーム用方向制御弁を含み、
   上記作業要素用操作装置が、上記ブーム用方向制御弁を切り換え操作するブーム用操作装置、及び上記アーム用方向制御弁を切り換え操作するアーム用操作装置を含むことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
4. 請求項３に記載の作業機械の油圧駆動装置において、
   上記可変容量油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサ、または上記ブームシリンダのボトム圧を検出するボトム圧センサと上記アームシリンダのロッド圧を検出するロッド圧センサを備え、
   上記コントローラの上記センタバイパス弁制御部は、
   上記ブーム用操作装置の操作量及び上記アーム用操作装置の操作量の少なくとも一方の操作量と、上記吐出圧センサで検出される吐出圧に応じて、または上記ブーム用操作装置の操作量及び上記アーム用操作装置の操作量の少なくとも一方の操作量と、上記ボトム圧センサで検出されるボトム圧と上記ロッド圧センサで検出されるロッド圧に応じて、上記作業要素用操作装置の操作態様が上記微操作と看做される操作態様であって上記作業要素用アクチュエータの負荷圧が低い状態にあるときに、上記センタバイパス弁を比較的大きな開口量とする制御信号を出力する制御処理を行うことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。

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