JP3763375B2 - 建設機械の制御回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベル等の建設機械の制御回路に係り、特に、作業機のブーム駆動と、車体の旋回駆動の複合操作時の各アクチュエータ速度が適切に制御されるようにした建設機械の制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、油圧ショベル１００について図５により説明する。
下部走行体２１は走行モータ２４の駆動により前後走行自在となっている。
この下部走行体２１の上部にはスイングサークル２２を介して上部旋回体（以下、車体と言う。）２３が装着され、旋回モータ２５の駆動により互いに旋回可能となっている。
この車体２３には作業機３０、マシンキャブ２６、オペレータキャビン２７、およびカウンタウエイト２８を取着している。
作業機３０はブーム３１、アーム３３、バケット３５、ブーム用アクチュエータ３２、アーム用アクチュエータ３４、バケット用アクチュエータ３６から構成されている。
このブーム３１は車体２３に固着された図示しないブラケットに取着されており、ブーム用アクチュエータ３２の駆動により上下揺動自在となっている。ブーム３１の先端にはアーム３３が取着されており、このアーム３３はアーム用アクチュエータ３４の駆動により上下揺動自在となっている。また、このアーム３３の先端にはバケット３５が取着されており、バケット用アクチュエータ３６の駆動により回動自在となっている。
これらの各モータ２４、２５および各アクチュエータ３２、３４、３６は図示しない制御回路により単独に、あるいは複合で操作されて土砂の掘削作業等を行うようになっているいるが、特に複合操作性を向上させる制御回路が要望されている。
【０００３】
従来の作業機の複合操作性を改良した先行技術として、例えば、特開平１−２５０５３１号が出願されている。この出願内容を図６により説明する。
パイロット弁５０をアーム用アクチュエータ５５が縮むＵ方向に操作すると、パイロット管路５０Ａにパイロット圧が立つ。この時、パイロット弁５１がブーム用アクチュエータ５６が縮むＵ方向に操作されていると、パイロット弁５１から切換弁５２のパイロットポート５２Ａにパイロット圧が作用し、切換弁５２はａからｂに位置している。
このため、切換弁５２と減圧弁５３によりパイロット回路が形成され、パイロット管路５０Ａに立ったパイロット圧は減圧弁５３で所定の圧力に減圧されてから制御弁５７に作用することになり、パイロット弁５０、パイロット弁５１の操作量が等しい場合、パイロット管路５０Ａの減圧弁５３の下流のパイロット圧はパイロット管路５１Ａのパイロット圧力より低くなるから、制御弁５７のスプール開口面積が制御弁５８の開口面積よりも小さくなる。
この結果、管路５４を通って制御弁５８に流れる油量が増加し、アーム用アクチュエータ５５とブーム用アクチュエータ５６に流れる油量の差が少なくなる。
従って、アクチュエータ５５，５６の収縮速度が同程度にバランスするので、２つのアクチュエータ５５，５６は同時に同程度の速度で作動するという技術が記載されている。
【０００４】
また、他の先行技術として、特開平８−９３０００号が出願されている。
この出願内容を図７，図８により説明する。走行モータ２４とアーム用アクチュエータ３４を複合操作する時は、例えば走行用操縦レバー４８を前進位置にすると、走行用パイロット弁４８ａの減圧弁４８ｂが作動し、走行用制御弁４２を中立位置ｎからｂ位置に切り換えるパイロット圧は、管路４１から走行用制御弁４２の操作部４２ｂに作用すると共に、シャトル弁４３を介して分岐パイロット管路４１ａからアーム用制御弁４５の操作部４５ｂに作用して、図８に示すピストン４７は矢印の方向へ所定量Ｌだけ移動する。
この時、アーム操縦レバー４９を掘削位置にしてアーム用パイロット弁４９ａの減圧弁４９ｂを作動させ、アーム用制御弁４５を中立位置ｎからａ位置に切り換えるために、パイロット圧をパイロット管路４４ａからアーム用制御弁４５の操作部４５ａに作用させても、図８に示すピストン４７が矢印の方向へ所定量Ｌ移動しているので、アーム用制御弁４５のスプール４６は全ストローク作動しないように制限され、スプール４６の開口面積が小さくなるようになっている。
従って、アーム用アクチュエータ３４への圧油の供給量が減少して、走行モータ２４の駆動速度とアーム用アクチュエータ３４の駆動速度のマッチングが良くなるという技術が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、油圧ショベルの各種作業を行う時に２つのアクチュエータを複合操作すると負荷圧の低い方のアクチュエータへ油圧ポンプからの吐出油が多く流れるため２つのアクチュエータ速度のバランスが悪くなるとの問題がある。
特に、油圧ショベルの作業の中で、頻繁に用いられる、ブームの上げ駆動と車体の旋回駆動（所謂、ホイスト旋回とい言う）の複合操作時は、ブームの上げ駆動のアクチュエータの負荷圧に対して、車体の旋回駆動のアクチュエータの負荷圧の方が低い。
このブームの上げ駆動と車体の旋回駆動の複合操作時は、負荷圧の低い方の旋回用アクチュエータへ油圧ポンプからの吐出油が多く流れるので車体の旋回が速く駆動するのに対して、ブームの上げ駆動が遅くなり、複合操作時の２つのアクチュエータ速度のバランスが悪くなる。これは２つのアクチュエータがパラレル回路で接続されているためである。このため、オペレータは旋回用アクチュエータへの油圧ポンプからの吐出油を絞るために、旋回用操作レバーの操作ストロークを調整して、旋回用制御弁のスプールの開口面積を小さくなるようにしながら、ブームの上げ操作を行って２つのアクチュエータ速度がバランスするようにしている。
このため、運転者は操作レバーの操作量を調整する必要があり操作が煩雑であった。
【０００６】
上記の先行技術である特開平１−２５０５３１号に記載されているパイロット操作回路では、複合操作時に常時２つのアクチュエータ５５，５６は同程度の速度となり、作業速度が遅いとの問題がある。
また、複合操作時のアーム用制御弁５７のスプール開口面積は常に制限され、解除できないという問題がある。
上記の先行技術である特開平８−９３０００号に記載されているパイロット操作回路も同様に、登坂走行とアームの複合操作等には有用であっても、アーム用制御弁のスプール開口面積は常に制限され、解除できないという問題がある。
これらの先行技術はいずれも油圧ショベルの作業の中で例えば、速い作業速度が要求されるダンプ積込作業等でのブーム上げと車体の旋回操作を行う複合操作には適用できないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点に着目し、負荷圧の異なる２つのアクチュエータの複合操作時に、負荷圧の低い方の一方のアクチュエータの速度を遅くして、他方のアクチュエータの速度とのバランスを良くするように制御するとともに、その制御を解除することも可能にして複合操作性を向上する建設機械の制御回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用効果】
本発明に係る建設機械の制御回路の第１発明は、油圧ポンプから吐出する圧油を第１アクチュエータへ供給する第１制御弁、および、第２アクチュエータへ供給する第２制御弁と、パイロットポンプから吐出されるパイロット圧を受け、操作レバーの操作に連動して第１制御弁または第２制御弁の操作部にそれぞれ作用させて第１制御弁または第２制御弁を切換える複数の操作パイロット弁とを備えた建設機械の制御回路において、第１アクチュエータ３２と第２アクチュエータ２５の複合操作時に、第１アクチュエータ３２の作動速度を、第２アクチュエータ２５の作動速度よりも速くするために第２制御弁５へ指令を出力するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記第１制御弁２の操作部２ａに作用する第１操作パイロット弁８ａの出力パイロット圧を前記第２制御弁５の両操作部５ａ，５ｂに作用させて第２制御弁５のスプールのストロークを規制する電磁式切換弁１８と、第１アクチュエータ３２の作動速度を第２アクチュエータ２５の作動速度よりも優先させるモードを選択するモード選択スイッチ１６と、モード選択スイッチ１６からの信号を受けて電磁式切換弁１８へ開位置または閉位置に制御する指令信号を出力するコントローラ１５とを備えた構成としたものである。
上記構成によれば、従来は、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第２アクチュエータ（旋回）の負荷圧に対して、第１アクチュエータ（ブーム）の負荷圧が高い場合、第２アクチュエータの作動速度が速く、第１アクチュエータの作動速度が遅くなり複合操作時の速度のバランスが悪いので、運転者は、第２アクチュエータの作動速度を遅くするために、操作レバーの操作量を調整する必要があり操作が煩雑であったが、本発明の制御回路では、モード選択手段を用いて第２アクチュエータの作動速度を遅くして、第２アクチュエータの作動速度より第１アクチュエータの作動速度を速くすることにより、２つのアクチュエータの複合操作速度のバランスが良くなるようにしたものである。すなわち、モード選択スイッチで選択された信号で電磁式切換弁を開位置に制御することにより、この電磁式切換弁を介して第２制御弁の操作部に第１操作パイロット弁の出力パイロット圧を作用させることができる。これにより、第２制御弁のスプールのストローク規制が行われるので、第２制御弁のスプールの開口面積が小さくなり、第２アクチュエータの流量が減少して作動速度を遅くすることができる。したがって、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性が向上するので、各種の作業を行う建設機械として有用である。
【０００９】
第２発明は、油圧ポンプから吐出する圧油を第１アクチュエータへ供給する第１制御弁、および、第２アクチュエータへ供給する第２制御弁と、パイロットポンプから吐出されるパイロット圧を受け、操作レバーの操作に連動して第１制御弁または第２制御弁の操作部にそれぞれ作用させて第１制御弁または第２制御弁を切換える複数の操作パイロット弁とを備えた建設機械の制御回路において、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第１アクチュエータの作動速度を、第２アクチュエータの作動速度よりも速くするために第２制御弁へ指令を出力するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記第１制御弁の操作部に作用する第１操作パイロット弁の出力パイロット圧を前記第２制御弁の両操作部に作用させて第２制御弁のスプールのストロークを規制する電磁式切換弁と、第１アクチュエータの第１制御弁を切換える第１操作パイロット弁の出力パイロット圧を検知する第１検知手段と、第２アクチュエータの第２制御弁を切換える第２操作パイロット弁の出力パイロット圧を検知する第２検知手段と、第１検知手段と第２検知手段からの２つの信号が入力された時は、第２制御弁のスプールのストロークを規制するように電磁式切換弁へ指令を出力するコントローラとを備えた構成としたものである。
上記構成によれば、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第１制御弁および第２制御弁のパイロット管路にパイロット圧が発生するので、それぞれのパイロット圧をコントローラが受けて、第２制御弁のスプールのストロークを規制するように電磁式切換弁を制御する。これにより、第１および第２アクチュエータを複合操作したときは自動的に、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性が向上する。
【００１０】
第３発明は、第１発明または第２発明に記載の構成において、第２制御弁のスプールのストローク規制量を可変に調整する可変調整器を備え、前記コントローラは、可変調整器からの信号に応じて電磁式切換弁の開口量を制御する指令信号を出力する構成としたものである。
上記構成によれば、可変調整器を用いて電磁式切換弁の開口量を制御するようにしたので、第２制御弁の操作部に作用するパイロット圧を可変にして、第２制御弁のスプールのストロークの規制量を調整することができる。これにより、建設機械の各種作業に応じて、第２制御弁のスプールのストロークの規制量を調整することにより、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性が向上する。
【００１１】
第４発明は、第１発明または第２発明に記載の構成において、前記第２制御弁の操作部は、第１制御弁を切換える第１操作パイロット弁の出力パイロット圧が導入される第１パイロットポートと、第２制御弁を切換える第２操作パイロット弁の出力パイロット圧が導入される第２パイロットポートとを設けたパイロットケースと、このパイロットケース内に配設されるとともに、第２制御弁のスプールの端部に所定距離を有して対向し、かつ、前記第１制御弁からの第１操作パイロット弁の出力パイロット圧により押動するピストンとを有し、電磁式切換弁を介する前記第１操作パイロット弁の出力パイロット圧により前記ピストンを押動して第２制御弁のスプールのストロークを規制する構成としたものである。
上記構成によれば、第２制御弁の操作部は、第２制御弁のスプールのストロークを規制するために、第１制御弁を切換えるパイロット圧が導入される第１パイロットポートと、この第１制御弁を切換えるパイロット圧により押動するピストンとを備え、このピストンの移動により、第２制御弁のスプールのストロークを規制することができる。したがって、簡単な構造で第２制御弁のスプールのストロークを規制することができるので、コストが安価である。
【００１２】
第５発明は、第２発明に記載の構成において、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第２制御弁のスプールのストローク規制を解除する解除手段を備えた構成としたものである。
上記構成によれば、建設機械の各種作業の中で、車体の旋回と、ブーム、アーム、バケットからなる作業機との複合操作は、例えば、ダンプトラックへの積込み作業（旋回＋ブーム上げ）以外にブーム＋アーム、あるいはアーム＋バケット等の各種の組合わせにより複合操作が行われるが、第２制御弁のスプールのストローク規制が必要のない作業では、解除できるようにしたものである。これにより、運転者は解除手段により第２制御弁のスプールのストローク規制を解除することにより、各種の作業によって運転者の技量により自由に作業できるようにしてあるので、作業性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る建設機械の制御回路の実施例を図１乃至図４により説明する。
先ず、本発明に係る建設機械の制御回路の第１実施例を図１乃至図３により説明する。図１は、ブームアクチュエータ３２と、旋回アクチュエータ２５とのパラレル回路を示している。油圧ポンプ１は、管路４を介してブーム用制御弁２（以下、第１制御弁２と言う）と接続している。この第１制御弁２は管路３Ａ，３Ｂを介してブームアクチュエータ３２（以下、第１アクチュエータ３２と言う）と接続している。また、油圧ポンプ１は、管路４から分岐する管路４ａを介して旋回用制御弁５（以下、第２制御弁５と言う）と接続している。この第２制御弁５は管路６Ａ，６Ｂを介して旋回アクチュエータ２５（以下、第２アクチュエータ２５と言う）と接続している。
【００１６】
ブーム操作レバー８の操作により連動するパイロット弁８ａは、上げ用パイロット管路１１（以下、パイロット管路１１と言う）を介して第１制御弁２の操作部２ａと接続している。また、パイロット弁８ａは、下げ用パイロット管路１２（以下、パイロット管路１２と言う）を介して第１制御弁２の操作部２ｂと接続している。
旋回操作レバー９の操作により連動するパイロット弁９ａは、左旋回用パイロット管路１３（以下、パイロット管路１３と言う）を介して第２制御弁５の操作部５ａと接続している。また、パイロット弁９ａは、右旋回用パイロット管路１４（以下、パイロット管路１４と言う）を介して第２制御弁５の操作部５ｂと接続している。これらのパイロット弁８ａ，９ａは、管路１０を介してパイロットポンプ７と接続している。
このように構成されるパイロット操作回路は、ブーム操作レバー８、および旋回操作レバー９の操作により、パイロットポンプ７からのパイロット圧を、管路１０からそれぞれパイロット弁８ａ、およびパイロット弁９ａを介して、各パイロット管路１１，１２，１３，１４を通って、それぞれ第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）または操作部２ｂ（下げ側）と、第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第２パイロットポート６６ａまたは操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂに作用させて、第１制御弁２および第２制御弁５を切換えるようになっている。
【００１７】
次に、図１に示す第２制御弁５のスプール６１のストロークを規制するモード選択手段について説明する。
モード選択手段は、モード選択スイッチ１６と、可変調整器１７と、電磁式切換弁１８と、コントローラ１５とから構成されている。
モード選択スイッチ１６をＯＮにし、可変調整器１７を所定値に設定すると、可変調整器１７からの信号量に応じて、コントローラ１５から電磁式切換弁１８の開口量を制御するように同弁１８の操作部１８ａに指令信号が出力されるようになっている。
このため、電磁式切換弁１８はａ位置に切換わり開口する。その開口量は、可変調整器１７からの信号量によって決められているので、その開口量によってパイロット圧が調整されるようになっている。
これにより、ブーム操作レバー８を操作してパイロット弁８ａからパイロット管路１１を介して第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）にパイロット圧が出力されると、このパイロット圧が管路１１から電磁式切換弁１８のａ位置を通って管路１１ｂから第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第１パイロットポート６５ａおよび操作部５ｂ（右旋回側）の第１パイロットポート６５ｂに作用するようになっている。
したがって、例えば、第２制御弁５の操作部５ａは図２に示すように、ピストン６７はパイロット圧に応じた量だけ矢印の方向に押動して、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制を行うようになっている。
【００１８】
次に、図２に示す、第２制御弁５の操作部５ａのスプール６１のストローク規制の構造について説明する。なお、同弁５の操作部５ｂは操作部５ａと同一構造であり図と説明は省略する。
弁体６０には、スプール６１が摺動自在に設けられている。このスプール６１の両端には、中立時にスプール６１を定位置に保つために、同じ力でバランスするバネ６２がスリーブ６３を介してパイロットケース６４のパイロット室６４ａ内に設けられている。
このパイロットケース６４に設けられたプラグ６８には、スプール６１を切換えるパイロット圧が作用する第２パイロットポート６６ａが設けられている。
このパイロットケース６４には、第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）に作用するパイロット圧が、図１に示すパイロット管路１１ｂから作用する第１パイロットポート６５ａが設けられている。
ピストン６７の大径部は、パイロットケース６４のピストン室６４ｂに摺動自在に嵌挿されている。また、ピストン６７の小径部は、プラグ６８の内面にＯリング６９を介して摺動自在に嵌挿されている。ピストン６７の中心部には、第２パイロットポート６６ａに作用するパイロット圧を、パイロット室６４ａに作用するための穴６７ａが貫通して設けられている。
【００１９】
このように構成されており、第１パイロットポート６５ａにパイロット圧が作用すると、ピストン６７は矢印の方向に移動し、図１に示す可変調整器１７の設定値が最大の場合（パイロット圧が最大）は図３に示すように、大径端面６７ｂがピストン室６４ｂの側面６４ｄに当接するまで矢印の方向に押動する。
このため、スプール６１の端部に固設されるスリーブ６３の端面６３ａとピストン６７の端面６７ｃとの間隔は最小のβとなるので、スプール６１は、図１に示す操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が作用しても、ストロークβしか作動できないようになっている。
なお、モード選択スイッチ１６がＯＦＦの時は、図１に示す電磁式切換弁１８はバネに付勢されてｂ位置となり、パイロット管路１１ａとパイロット管路１１ｂは、同弁１８により遮断される。
したがって、図２，図３に示すように、ピストン６７は押動されないので、スリーブ６３の端面６３ａとパイロット室６４ａの側面６４ｃとの間隔はαであり、スプール６１は前記第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が作用すると、全ストロークα作動できるようになっている。
【００２０】
次に、図１乃至図３の作動について説明する。ブーム操作レバー８を上げ位置に操作すると、パイロットポンプ７からのパイロット圧は、管路１０を介してブーム用パイロット弁８ａの減圧弁８ｂの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するバネ力に抗して、前記減圧弁８ｂのパイロット管路１１を通って前記第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）に作用する。
これにより、第１制御弁２は中立位置ｎからａ位置に切換わり、油圧ポンプ１の吐出油は管路４から第１制御弁２を介して管路３Ａからて第１アクチュエータ３２のボトム側に流入するので、第１アクチュエータ３２は伸長して図５で説明したブーム３１は上げ操作となる。
ブーム操作レバー８を下げ位置に操作すると、パイロットポンプ７からのパイロット圧は、管路１０を介してブーム用パイロット弁８ａの減圧弁８ｃの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するバネ力に抗して、前記減圧弁８ｃのパイロット管路１２を通って前記第１制御弁２の操作部２ｂ（下げ側）に作用する。これにより、第１制御弁２は中立位置ｎからｂ位置に切換わり、油圧ポンプ１の吐出油は管路４から分岐する管路４ａを通って第１制御弁２を介して管路３Ｂから第１アクチュエータ３２のヘッド側に流入するので、第１アクチュエータ３２は短縮して図５で説明したブーム３１は下げ操作となる。
【００２１】
また、旋回操作レバー９のパイロット弁９ａも上記のブーム操作レバー８のパイロット弁８ａと同様になっており、旋回操作レバー９を左旋回位置、あるいは右旋回位置に操作すると、パイロット圧は、パイロット弁９ａの減圧弁９ｂ、あるいは減圧弁９ｃからパイロット管路１３、あるいはパイロット管路１４を通って、前記第２制御弁５の操作部５ａの第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂの第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が作用するようになっている。これにより、第２制御弁５は中立位置ｎからａ位置、あるいはｂ位置に切換わり、油圧ポンプ１の吐出油は管路４から第２制御弁５を介して管路６Ａから、あるいは管路４から分岐する管路４ａから第２制御弁５を介して管路６Ｂからそれぞれ旋回アクチュエータ２５のＦポート、あるいはＲポートに流入するので、旋回アクチュエータ２５は左回転あるいは、右回転し、図５で説明した車体２３は左旋回、あるいは右旋回するようになっている。
【００２２】
また、第１アクチュエータ３２と旋回アクチュエータ２５を複合操作する時は、先ず、モード選択スイッチ１６をＯＮにし、可変調整器１７を所定値に設定すると、電磁式切換弁１８は可変調整器１７からの信号量に応じた量だけ開口する。次に、例えばブーム操作レバー８を上げ位置に操作すると、第１制御弁２を中立位置ｎからａ位置に切り換えるパイロット圧は、パイロット管路１１から第１制御弁２の操作部２ａに作用すると共に、分岐パイロット管路１１ａを通って電磁式切換弁１８を介して管路１１ｂから第２制御弁５の操作部５ａの第１パイロットポート６５ａ、および操作部５ｂの第２パイロットポート６５ｂに作用する。これにより、図２に示すように、ピストン６７に作用して、ピストン６７はパイロット圧に応じた量だけ矢印の方向に移動する。
この時、旋回操作レバー９を左旋回位置、あるいは右旋回位置に操作して、第２制御弁５を中立位置ｎからａ位置、あるいはｂ位置に切り換えるために、パイロット圧をパイロット管路１３、あるいは１４から第２制御弁５の操作部５ａの第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂの第２パイロットポート６６ｂに作用させると、図２に示すように、既にピストン６７は矢印の方向へ移動しているので、図３に示すように、スリーブ６３の端面６３ａとピストン６７の端面６７ｃとの間隔はｓとなっているので、第２制御弁５のスプール６１はストロークｓだけしか作動できない。ここでｓはβ≦ｓ≦αである。
従って、スプール６１は（α−ｓ）だけストローク規制され、スプール６１の開口面積はその分だけ小さくなり、旋回アクチュエータ２５の駆動速度は遅くなる。なお、スプール６１は最大で（α−β）だけストローク規制される。
【００２３】
なお、旋回アクチュエータ２５の単独操作時、あるいはモード選択スイッチ１６がＯＦＦの時は、前記ピストン６７は作動しないので、第２制御弁５を中立位置ｎからａ位置、あるいはｂ位置に切り換えるために、パイロット圧をパイロット管路１３、あるいは１４から第２制御弁５の操作部５ａの第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂの第２パイロットポート６６ｂに作用させると、スプール６１は全ストロークα作動し、スプール６１の開口面積が大きくなるので、旋回アクチュエータ２５は所定の駆動速度で作動することが可能となっている。
【００２４】
このような第１実施例によれば、第１アクチュエータ３２（ブーム）と第２アクチュエータ２５（旋回）を複合操作する時には、モード選択スイッチ１６をＯＮすることにより、第２アクチュエータ２５への圧油の供給量を減少させて、作動速度を遅くして、旋回＋ブーム上げの複合操作時のアクチュエータ速度のバランスが良くなり、複合操作性が向上するので、各種の作業を行う建設機械として有用である。
【００２５】
また、可変調整器１７を用いて電磁式切換弁１８の開口量を制御するようにしたので、第２制御弁５のスプール６１のストロークの規制量を任意に調整することができる。
これにより、建設機械の各種作業に応じて、第２制御弁５のスプール６１のストロークの規制量を調整することにより、第１アクチュエータ３２の上げの作動速度と第２アクチュエータ２５の作動速度のバランスが良くなり、複合操作性が向上するので、各種の作業を行う建設機械として有用である。
【００２６】
次に、本発明に係る建設機械の制御回路の第２実施例を図１乃至図３を参照して図４により説明する。本実施例は、前記の第１実施例においてモード選択手段部のみ異なり、他は全く同一であるので、モード選択手段部を説明する。
このモード選択手段は、第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）のパイロット圧を検知するセンサ１９ａと、第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂのパイロット圧をシャトル弁１４ａを介して検知するセンサ１９ｂと、電磁式切換弁１８と、可変調整器１７と、解除スイッチ２０と、コントローラ１５Ａとから構成されている。
解除スイッチ２０をＯＦＦにし、可変調整器１７を所定値に設定すると、コントローラ１５Ａは可変調整器１７からの信号量に応じて電磁式切換弁１８の開口量を制御する指令信号を電磁式切換弁１８の操作部１８ａに出力するように待機する。ここで、ブーム操作レバー８が上げ位置に操作され、ブーム用パイロット弁８ａから第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）にパイロット圧が出力されると、このパイロット圧をセンサ１９ａが検知し、かつ、旋回操作レバー９が左旋回位置、あるいは右旋回位置に操作され、旋回用パイロット弁９ａから第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が出力されると、シャトル弁４を介してこのパイロット圧をセンサ１９ｂが検知した時に、コントローラ１５Ａから電磁式切換弁１８の操作部１８ａに指令信号が出力されるようになっている。
これにより、電磁式切換弁１８はａ位置に切換わり開口する。その開口量は前記の可変調整器１７からの信号量によって決められる。
電磁式切換弁１８がａ位置に切換わり開口すると、第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）のパイロット圧はパイロット管路１１からパイロット管路１１ａを通って電磁式切換弁１８を介して管路１１ｂを通って第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第１パイロットポート６５ａ、および操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６５ｂに作用するようになっている。
これにより、図２に示すように、ピストン６７はパイロット圧に応じた量だけ矢印の方向に押動させて、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制を行うようになっている。
【００２７】
なお、解除スイッチ２０をＯＮにすると、コントローラ１５Ａから電磁式切換弁１８の操作部１８ａに指令信号が出力されないので、同弁１８はバネにより付勢されてｂ位置となりパイロット管路１１ａとパイロット管路１１ｂは同弁１８により遮断される。
したがって、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制は行われないようになっている。
【００２８】
このような第２実施例によれば、第１アクチュエータ３２と第２アクチュエータ２５を複合操作した時は、自動的に第２制御弁５のスプール６１のストローク規制が行われ、第１アクチュエータ３２と第２アクチュエータ２５の複合操作性が向上し、しかも、解除スイッチ２０を用いてストローク規制を解除できるようにしたので、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制が必要でない作業では、各種の作業によって、運転者の技量により自由に作業ができるので、作業性が向上する。
また、上記の第１実施例と第２実施例で示したモード選択手段を適宜組み合わせることにより、作業内容に適した複合操作性を更に向上することができる。
【００２９】
以上の通り本発明に係る建設機械の制御回路を油圧ショベルに適用した一例として、ホイスト旋回（ブーム上げ＋車体の旋回）の時に、ブーム上げ時のブーム操作レバーからのパイロット圧を、第２アクチュエータ（旋回）を制御する第２制御弁の操作部に作用させて、第２アクチュエータの第２制御弁スプールのストローク規制を行う。これにより、第２アクチュエータの第２制御弁のスプール開口面積は、ブーム操作レバーからのパイロット圧に応じて調整し、負荷圧の低い第２アクチュエータの速度を遅くするように制御されるので、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性を向上させるものである。
また、上記の制御を解除させる機能が追加することにより迅速な作業が必要な時に作業性が向上する。
このように制御される技術を、油圧ショベル以外の複数のアクチュエータを同時に複合操作させる制御回路を有する建設機械に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建設機械の制御回路の第１実施例を示す図である。
【図２】同、第１制御弁の操作部を示す図である。
【図３】同、図２のピストン部の拡大図である。
【図４】本発明に係る建設機械の制御回路の第２実施例を示す図である。
【図５】油圧ショベルの側面図である。
【図６】従来の油圧ショベルの制御回路の一例を示す図である。
【図７】従来の油圧ショベルの制御回路の他の例を示す図である。
【図８】同、アーム用制御弁の操作部を示す図である。
【符号の説明】
１ 油圧ポンプ
２ 第１制御弁
２ａ，２ｂ 操作部
３Ａ，３Ｂ 管路
４，４ａ 管路
５ 第２制御弁
５ａ，５ｂ 操作部
６Ａ，６Ｂ 管路
７ パイロットポンプ
８ ブーム操作レバー
８ａ ブーム用パイロット弁
９ 旋回操作レバー
９ａ 旋回用パイロット弁
１０〜１４ パイロット管路
１１ａ，１１ｂ パイロット分岐管路
１４ａ シャトル弁
１５，１５Ａ コントローラ
１６ モード選択スイッチ
１７ 可変調整器
１８ 電磁式切換弁
１９ａ，１９ｂ センサ
２０ 解除スイッチ
２３ 上部旋回体（車体）
２５ 第２アクチュエータ（旋回）
３０ 作業機
３１ ブーム
３２ 第１アクチュエータ（ブーム）
６０ 弁体
６１ スプール
６２ バネ
６３ スリーブ
６４ パイロットケース
６５ａ，６５ｂ 第１パイロットポート
６６ａ，６６ｂ 第２パイロットポート
６７ ピストン
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベル等の建設機械の制御回路に係り、特に、作業機のブーム駆動と、車体の旋回駆動の複合操作時の各アクチュエータ速度が適切に制御されるようにした建設機械の制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、油圧ショベル１００について図５により説明する。
下部走行体２１は走行モータ２４の駆動により前後走行自在となっている。
この下部走行体２１の上部にはスイングサークル２２を介して上部旋回体（以下、車体と言う。）２３が装着され、旋回モータ２５の駆動により互いに旋回可能となっている。
この車体２３には作業機３０、マシンキャブ２６、オペレータキャビン２７、およびカウンタウエイト２８を取着している。
作業機３０はブーム３１、アーム３３、バケット３５、ブーム用アクチュエータ３２、アーム用アクチュエータ３４、バケット用アクチュエータ３６から構成されている。
このブーム３１は車体２３に固着された図示しないブラケットに取着されており、ブーム用アクチュエータ３２の駆動により上下揺動自在となっている。ブーム３１の先端にはアーム３３が取着されており、このアーム３３はアーム用アクチュエータ３４の駆動により上下揺動自在となっている。また、このアーム３３の先端にはバケット３５が取着されており、バケット用アクチュエータ３６の駆動により回動自在となっている。
これらの各モータ２４、２５および各アクチュエータ３２、３４、３６は図示しない制御回路により単独に、あるいは複合で操作されて土砂の掘削作業等を行うようになっているいるが、特に複合操作性を向上させる制御回路が要望されている。
【０００３】
従来の作業機の複合操作性を改良した先行技術として、例えば、特開平１−２５０５３１号が出願されている。この出願内容を図６により説明する。
パイロット弁５０をアーム用アクチュエータ５５が縮むＵ方向に操作すると、パイロット管路５０Ａにパイロット圧が立つ。この時、パイロット弁５１がブーム用アクチュエータ５６が縮むＵ方向に操作されていると、パイロット弁５１から切換弁５２のパイロットポート５２Ａにパイロット圧が作用し、切換弁５２はａからｂに位置している。
このため、切換弁５２と減圧弁５３によりパイロット回路が形成され、パイロット管路５０Ａに立ったパイロット圧は減圧弁５３で所定の圧力に減圧されてから制御弁５７に作用することになり、パイロット弁５０、パイロット弁５１の操作量が等しい場合、パイロット管路５０Ａの減圧弁５３の下流のパイロット圧はパイロット管路５１Ａのパイロット圧力より低くなるから、制御弁５７のスプール開口面積が制御弁５８の開口面積よりも小さくなる。
この結果、管路５４を通って制御弁５８に流れる油量が増加し、アーム用アクチュエータ５５とブーム用アクチュエータ５６に流れる油量の差が少なくなる。
従って、アクチュエータ５５，５６の収縮速度が同程度にバランスするので、２つのアクチュエータ５５，５６は同時に同程度の速度で作動するという技術が記載されている。
【０００４】
また、他の先行技術として、特開平８−９３０００号が出願されている。
この出願内容を図７，図８により説明する。走行モータ２４とアーム用アクチュエータ３４を複合操作する時は、例えば走行用操縦レバー４８を前進位置にすると、走行用パイロット弁４８ａの減圧弁４８ｂが作動し、走行用制御弁４２を中立位置ｎからｂ位置に切り換えるパイロット圧は、管路４１から走行用制御弁４２の操作部４２ｂに作用すると共に、シャトル弁４３を介して分岐パイロット管路４１ａからアーム用制御弁４５の操作部４５ｂに作用して、図８に示すピストン４７は矢印の方向へ所定量Ｌだけ移動する。
この時、アーム操縦レバー４９を掘削位置にしてアーム用パイロット弁４９ａの減圧弁４９ｂを作動させ、アーム用制御弁４５を中立位置ｎからａ位置に切り換えるために、パイロット圧をパイロット管路４４ａからアーム用制御弁４５の操作部４５ａに作用させても、図８に示すピストン４７が矢印の方向へ所定量Ｌ移動しているので、アーム用制御弁４５のスプール４６は全ストローク作動しないように制限され、スプール４６の開口面積が小さくなるようになっている。
従って、アーム用アクチュエータ３４への圧油の供給量が減少して、走行モータ２４の駆動速度とアーム用アクチュエータ３４の駆動速度のマッチングが良くなるという技術が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、油圧ショベルの各種作業を行う時に２つのアクチュエータを複合操作すると負荷圧の低い方のアクチュエータへ油圧ポンプからの吐出油が多く流れるため２つのアクチュエータ速度のバランスが悪くなるとの問題がある。
特に、油圧ショベルの作業の中で、頻繁に用いられる、ブームの上げ駆動と車体の旋回駆動（所謂、ホイスト旋回とい言う）の複合操作時は、ブームの上げ駆動のアクチュエータの負荷圧に対して、車体の旋回駆動のアクチュエータの負荷圧の方が低い。
このブームの上げ駆動と車体の旋回駆動の複合操作時は、負荷圧の低い方の旋回用アクチュエータへ油圧ポンプからの吐出油が多く流れるので車体の旋回が速く駆動するのに対して、ブームの上げ駆動が遅くなり、複合操作時の２つのアクチュエータ速度のバランスが悪くなる。これは２つのアクチュエータがパラレル回路で接続されているためである。このため、オペレータは旋回用アクチュエータへの油圧ポンプからの吐出油を絞るために、旋回用操作レバーの操作ストロークを調整して、旋回用制御弁のスプールの開口面積を小さくなるようにしながら、ブームの上げ操作を行って２つのアクチュエータ速度がバランスするようにしている。
このため、運転者は操作レバーの操作量を調整する必要があり操作が煩雑であった。
【０００６】
上記の先行技術である特開平１−２５０５３１号に記載されているパイロット操作回路では、複合操作時に常時２つのアクチュエータ５５，５６は同程度の速度となり、作業速度が遅いとの問題がある。
また、複合操作時のアーム用制御弁５７のスプール開口面積は常に制限され、解除できないという問題がある。
上記の先行技術である特開平８−９３０００号に記載されているパイロット操作回路も同様に、登坂走行とアームの複合操作等には有用であっても、アーム用制御弁のスプール開口面積は常に制限され、解除できないという問題がある。
これらの先行技術はいずれも油圧ショベルの作業の中で例えば、速い作業速度が要求されるダンプ積込作業等でのブーム上げと車体の旋回操作を行う複合操作には適用できないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点に着目し、負荷圧の異なる２つのアクチュエータの複合操作時に、負荷圧の低い方の一方のアクチュエータの速度を遅くして、他方のアクチュエータの速度とのバランスを良くするように制御するとともに、その制御を解除することも可能にして複合操作性を向上する建設機械の制御回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用効果】
本発明に係る建設機械の制御回路の第１発明は、油圧ポンプから吐出する圧油を第１アクチュエータへ供給する第１制御弁、および、第２アクチュエータへ供給する第２制御弁と、パイロットポンプから吐出されるパイロット圧を受け、操作レバーの操作に連動して第１制御弁または第２制御弁の操作部にそれぞれ作用させて第１制御弁または第２制御弁を切換える複数の操作パイロット弁とを備えた建設機械の制御回路において、第１アクチュエータ３２と第２アクチュエータ２５の複合操作時に、第１アクチュエータ３２の作動速度を、第２アクチュエータ２５の作動速度よりも速くするために第２制御弁５へ指令を出力するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記第１制御弁２の操作部２ａに作用する第１操作パイロット弁８ａの出力パイロット圧を前記第２制御弁５の両操作部５ａ，５ｂに作用させて第２制御弁５のスプールのストロークを規制する電磁式切換弁１８と、第１アクチュエータ３２の作動速度を第２アクチュエータ２５の作動速度よりも優先させるモードを選択するモード選択スイッチ１６と、モード選択スイッチ１６からの信号を受けて電磁式切換弁１８へ開位置または閉位置に制御する指令信号を出力するコントローラ１５とを備えた構成としたものである。
上記構成によれば、従来は、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第２アクチュエータ（旋回）の負荷圧に対して、第１アクチュエータ（ブーム）の負荷圧が高い場合、第２アクチュエータの作動速度が速く、第１アクチュエータの作動速度が遅くなり複合操作時の速度のバランスが悪いので、運転者は、第２アクチュエータの作動速度を遅くするために、操作レバーの操作量を調整する必要があり操作が煩雑であったが、本発明の制御回路では、モード選択手段を用いて第２アクチュエータの作動速度を遅くして、第２アクチュエータの作動速度より第１アクチュエータの作動速度を速くすることにより、２つのアクチュエータの複合操作速度のバランスが良くなるようにしたものである。すなわち、モード選択スイッチで選択された信号で電磁式切換弁を開位置に制御することにより、この電磁式切換弁を介して第２制御弁の操作部に第１操作パイロット弁の出力パイロット圧を作用させることができる。これにより、第２制御弁のスプールのストローク規制が行われるので、第２制御弁のスプールの開口面積が小さくなり、第２アクチュエータの流量が減少して作動速度を遅くすることができる。したがって、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性が向上するので、各種の作業を行う建設機械として有用である。
【０００９】
第２発明は、油圧ポンプから吐出する圧油を第１アクチュエータへ供給する第１制御弁、および、第２アクチュエータへ供給する第２制御弁と、パイロットポンプから吐出されるパイロット圧を受け、操作レバーの操作に連動して第１制御弁または第２制御弁の操作部にそれぞれ作用させて第１制御弁または第２制御弁を切換える複数の操作パイロット弁とを備えた建設機械の制御回路において、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第１アクチュエータの作動速度を、第２アクチュエータの作動速度よりも速くするために第２制御弁へ指令を出力するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記第１制御弁の操作部に作用する第１操作パイロット弁の出力パイロット圧を前記第２制御弁の両操作部に作用させて第２制御弁のスプールのストロークを規制する電磁式切換弁と、第１アクチュエータの第１制御弁を切換える第１操作パイロット弁の出力パイロット圧を検知する第１検知手段と、第２アクチュエータの第２制御弁を切換える第２操作パイロット弁の出力パイロット圧を検知する第２検知手段と、第１検知手段と第２検知手段からの２つの信号が入力された時は、第２制御弁のスプールのストロークを規制するように電磁式切換弁へ指令を出力するコントローラとを備えた構成としたものである。
上記構成によれば、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第１制御弁および第２制御弁のパイロット管路にパイロット圧が発生するので、それぞれのパイロット圧をコントローラが受けて、第２制御弁のスプールのストロークを規制するように電磁式切換弁を制御する。これにより、第１および第２アクチュエータを複合操作したときは自動的に、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性が向上する。
【００１０】
第３発明は、第１発明または第２発明に記載の構成において、第２制御弁のスプールのストローク規制量を可変に調整する可変調整器を備え、前記コントローラは、可変調整器からの信号に応じて電磁式切換弁の開口量を制御する指令信号を出力する構成としたものである。
上記構成によれば、可変調整器を用いて電磁式切換弁の開口量を制御するようにしたので、第２制御弁の操作部に作用するパイロット圧を可変にして、第２制御弁のスプールのストロークの規制量を調整することができる。これにより、建設機械の各種作業に応じて、第２制御弁のスプールのストロークの規制量を調整することにより、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性が向上する。
【００１１】
第４発明は、第１発明または第２発明に記載の構成において、前記第２制御弁の操作部は、第１制御弁を切換える第１操作パイロット弁の出力パイロット圧が導入される第１パイロットポートと、第２制御弁を切換える第２操作パイロット弁の出力パイロット圧が導入される第２パイロットポートとを設けたパイロットケースと、このパイロットケース内に配設されるとともに、第２制御弁のスプールの端部に所定距離を有して対向し、かつ、前記第１制御弁からの第１操作パイロット弁の出力パイロット圧により押動するピストンとを有し、電磁式切換弁を介する前記第１操作パイロット弁の出力パイロット圧により前記ピストンを押動して第２制御弁のスプールのストロークを規制する構成としたものである。
上記構成によれば、第２制御弁の操作部は、第２制御弁のスプールのストロークを規制するために、第１制御弁を切換えるパイロット圧が導入される第１パイロットポートと、この第１制御弁を切換えるパイロット圧により押動するピストンとを備え、このピストンの移動により、第２制御弁のスプールのストロークを規制することができる。したがって、簡単な構造で第２制御弁のスプールのストロークを規制することができるので、コストが安価である。
【００１２】
第５発明は、第２発明に記載の構成において、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作時に、第２制御弁のスプールのストローク規制を解除する解除手段を備えた構成としたものである。
上記構成によれば、建設機械の各種作業の中で、車体の旋回と、ブーム、アーム、バケットからなる作業機との複合操作は、例えば、ダンプトラックへの積込み作業（旋回＋ブーム上げ）以外にブーム＋アーム、あるいはアーム＋バケット等の各種の組合わせにより複合操作が行われるが、第２制御弁のスプールのストローク規制が必要のない作業では、解除できるようにしたものである。これにより、運転者は解除手段により第２制御弁のスプールのストローク規制を解除することにより、各種の作業によって運転者の技量により自由に作業できるようにしてあるので、作業性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る建設機械の制御回路の実施例を図１乃至図４により説明する。
先ず、本発明に係る建設機械の制御回路の第１実施例を図１乃至図３により説明する。図１は、ブームアクチュエータ３２と、旋回アクチュエータ２５とのパラレル回路を示している。油圧ポンプ１は、管路４を介してブーム用制御弁２（以下、第１制御弁２と言う）と接続している。この第１制御弁２は管路３Ａ，３Ｂを介してブームアクチュエータ３２（以下、第１アクチュエータ３２と言う）と接続している。また、油圧ポンプ１は、管路４から分岐する管路４ａを介して旋回用制御弁５（以下、第２制御弁５と言う）と接続している。この第２制御弁５は管路６Ａ，６Ｂを介して旋回アクチュエータ２５（以下、第２アクチュエータ２５と言う）と接続している。
【００１６】
ブーム操作レバー８の操作により連動するパイロット弁８ａは、上げ用パイロット管路１１（以下、パイロット管路１１と言う）を介して第１制御弁２の操作部２ａと接続している。また、パイロット弁８ａは、下げ用パイロット管路１２（以下、パイロット管路１２と言う）を介して第１制御弁２の操作部２ｂと接続している。
旋回操作レバー９の操作により連動するパイロット弁９ａは、左旋回用パイロット管路１３（以下、パイロット管路１３と言う）を介して第２制御弁５の操作部５ａと接続している。また、パイロット弁９ａは、右旋回用パイロット管路１４（以下、パイロット管路１４と言う）を介して第２制御弁５の操作部５ｂと接続している。これらのパイロット弁８ａ，９ａは、管路１０を介してパイロットポンプ７と接続している。
このように構成されるパイロット操作回路は、ブーム操作レバー８、および旋回操作レバー９の操作により、パイロットポンプ７からのパイロット圧を、管路１０からそれぞれパイロット弁８ａ、およびパイロット弁９ａを介して、各パイロット管路１１，１２，１３，１４を通って、それぞれ第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）または操作部２ｂ（下げ側）と、第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第２パイロットポート６６ａまたは操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂに作用させて、第１制御弁２および第２制御弁５を切換えるようになっている。
【００１７】
次に、図１に示す第２制御弁５のスプール６１のストロークを規制するモード選択手段について説明する。
モード選択手段は、モード選択スイッチ１６と、可変調整器１７と、電磁式切換弁１８と、コントローラ１５とから構成されている。
モード選択スイッチ１６をＯＮにし、可変調整器１７を所定値に設定すると、可変調整器１７からの信号量に応じて、コントローラ１５から電磁式切換弁１８の開口量を制御するように同弁１８の操作部１８ａに指令信号が出力されるようになっている。
このため、電磁式切換弁１８はａ位置に切換わり開口する。その開口量は、可変調整器１７からの信号量によって決められているので、その開口量によってパイロット圧が調整されるようになっている。
これにより、ブーム操作レバー８を操作してパイロット弁８ａからパイロット管路１１を介して第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）にパイロット圧が出力されると、このパイロット圧が管路１１から電磁式切換弁１８のａ位置を通って管路１１ｂから第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第１パイロットポート６５ａおよび操作部５ｂ（右旋回側）の第１パイロットポート６５ｂに作用するようになっている。
したがって、例えば、第２制御弁５の操作部５ａは図２に示すように、ピストン６７はパイロット圧に応じた量だけ矢印の方向に押動して、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制を行うようになっている。
【００１８】
次に、図２に示す、第２制御弁５の操作部５ａのスプール６１のストローク規制の構造について説明する。なお、同弁５の操作部５ｂは操作部５ａと同一構造であり図と説明は省略する。
弁体６０には、スプール６１が摺動自在に設けられている。このスプール６１の両端には、中立時にスプール６１を定位置に保つために、同じ力でバランスするバネ６２がスリーブ６３を介してパイロットケース６４のパイロット室６４ａ内に設けられている。
このパイロットケース６４に設けられたプラグ６８には、スプール６１を切換えるパイロット圧が作用する第２パイロットポート６６ａが設けられている。
このパイロットケース６４には、第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）に作用するパイロット圧が、図１に示すパイロット管路１１ｂから作用する第１パイロットポート６５ａが設けられている。
ピストン６７の大径部は、パイロットケース６４のピストン室６４ｂに摺動自在に嵌挿されている。また、ピストン６７の小径部は、プラグ６８の内面にＯリング６９を介して摺動自在に嵌挿されている。ピストン６７の中心部には、第２パイロットポート６６ａに作用するパイロット圧を、パイロット室６４ａに作用するための穴６７ａが貫通して設けられている。
【００１９】
このように構成されており、第１パイロットポート６５ａにパイロット圧が作用すると、ピストン６７は矢印の方向に移動し、図１に示す可変調整器１７の設定値が最大の場合（パイロット圧が最大）は図３に示すように、大径端面６７ｂがピストン室６４ｂの側面６４ｄに当接するまで矢印の方向に押動する。
このため、スプール６１の端部に固設されるスリーブ６３の端面６３ａとピストン６７の端面６７ｃとの間隔は最小のβとなるので、スプール６１は、図１に示す操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が作用しても、ストロークβしか作動できないようになっている。
なお、モード選択スイッチ１６がＯＦＦの時は、図１に示す電磁式切換弁１８はバネに付勢されてｂ位置となり、パイロット管路１１ａとパイロット管路１１ｂは、同弁１８により遮断される。
したがって、図２，図３に示すように、ピストン６７は押動されないので、スリーブ６３の端面６３ａとパイロット室６４ａの側面６４ｃとの間隔はαであり、スプール６１は前記第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が作用すると、全ストロークα作動できるようになっている。
【００２０】
次に、図１乃至図３の作動について説明する。ブーム操作レバー８を上げ位置に操作すると、パイロットポンプ７からのパイロット圧は、管路１０を介してブーム用パイロット弁８ａの減圧弁８ｂの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するバネ力に抗して、前記減圧弁８ｂのパイロット管路１１を通って前記第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）に作用する。
これにより、第１制御弁２は中立位置ｎからａ位置に切換わり、油圧ポンプ１の吐出油は管路４から第１制御弁２を介して管路３Ａからて第１アクチュエータ３２のボトム側に流入するので、第１アクチュエータ３２は伸長して図５で説明したブーム３１は上げ操作となる。
ブーム操作レバー８を下げ位置に操作すると、パイロットポンプ７からのパイロット圧は、管路１０を介してブーム用パイロット弁８ａの減圧弁８ｃの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するバネ力に抗して、前記減圧弁８ｃのパイロット管路１２を通って前記第１制御弁２の操作部２ｂ（下げ側）に作用する。これにより、第１制御弁２は中立位置ｎからｂ位置に切換わり、油圧ポンプ１の吐出油は管路４から分岐する管路４ａを通って第１制御弁２を介して管路３Ｂから第１アクチュエータ３２のヘッド側に流入するので、第１アクチュエータ３２は短縮して図５で説明したブーム３１は下げ操作となる。
【００２１】
また、旋回操作レバー９のパイロット弁９ａも上記のブーム操作レバー８のパイロット弁８ａと同様になっており、旋回操作レバー９を左旋回位置、あるいは右旋回位置に操作すると、パイロット圧は、パイロット弁９ａの減圧弁９ｂ、あるいは減圧弁９ｃからパイロット管路１３、あるいはパイロット管路１４を通って、前記第２制御弁５の操作部５ａの第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂの第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が作用するようになっている。これにより、第２制御弁５は中立位置ｎからａ位置、あるいはｂ位置に切換わり、油圧ポンプ１の吐出油は管路４から第２制御弁５を介して管路６Ａから、あるいは管路４から分岐する管路４ａから第２制御弁５を介して管路６Ｂからそれぞれ旋回アクチュエータ２５のＦポート、あるいはＲポートに流入するので、旋回アクチュエータ２５は左回転あるいは、右回転し、図５で説明した車体２３は左旋回、あるいは右旋回するようになっている。
【００２２】
また、第１アクチュエータ３２と旋回アクチュエータ２５を複合操作する時は、先ず、モード選択スイッチ１６をＯＮにし、可変調整器１７を所定値に設定すると、電磁式切換弁１８は可変調整器１７からの信号量に応じた量だけ開口する。次に、例えばブーム操作レバー８を上げ位置に操作すると、第１制御弁２を中立位置ｎからａ位置に切り換えるパイロット圧は、パイロット管路１１から第１制御弁２の操作部２ａに作用すると共に、分岐パイロット管路１１ａを通って電磁式切換弁１８を介して管路１１ｂから第２制御弁５の操作部５ａの第１パイロットポート６５ａ、および操作部５ｂの第２パイロットポート６５ｂに作用する。これにより、図２に示すように、ピストン６７に作用して、ピストン６７はパイロット圧に応じた量だけ矢印の方向に移動する。
この時、旋回操作レバー９を左旋回位置、あるいは右旋回位置に操作して、第２制御弁５を中立位置ｎからａ位置、あるいはｂ位置に切り換えるために、パイロット圧をパイロット管路１３、あるいは１４から第２制御弁５の操作部５ａの第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂの第２パイロットポート６６ｂに作用させると、図２に示すように、既にピストン６７は矢印の方向へ移動しているので、図３に示すように、スリーブ６３の端面６３ａとピストン６７の端面６７ｃとの間隔はｓとなっているので、第２制御弁５のスプール６１はストロークｓだけしか作動できない。ここでｓはβ≦ｓ≦αである。
従って、スプール６１は（α−ｓ）だけストローク規制され、スプール６１の開口面積はその分だけ小さくなり、旋回アクチュエータ２５の駆動速度は遅くなる。なお、スプール６１は最大で（α−β）だけストローク規制される。
【００２３】
なお、旋回アクチュエータ２５の単独操作時、あるいはモード選択スイッチ１６がＯＦＦの時は、前記ピストン６７は作動しないので、第２制御弁５を中立位置ｎからａ位置、あるいはｂ位置に切り換えるために、パイロット圧をパイロット管路１３、あるいは１４から第２制御弁５の操作部５ａの第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂの第２パイロットポート６６ｂに作用させると、スプール６１は全ストロークα作動し、スプール６１の開口面積が大きくなるので、旋回アクチュエータ２５は所定の駆動速度で作動することが可能となっている。
【００２４】
このような第１実施例によれば、第１アクチュエータ３２（ブーム）と第２アクチュエータ２５（旋回）を複合操作する時には、モード選択スイッチ１６をＯＮすることにより、第２アクチュエータ２５への圧油の供給量を減少させて、作動速度を遅くして、旋回＋ブーム上げの複合操作時のアクチュエータ速度のバランスが良くなり、複合操作性が向上するので、各種の作業を行う建設機械として有用である。
【００２５】
また、可変調整器１７を用いて電磁式切換弁１８の開口量を制御するようにしたので、第２制御弁５のスプール６１のストロークの規制量を任意に調整することができる。
これにより、建設機械の各種作業に応じて、第２制御弁５のスプール６１のストロークの規制量を調整することにより、第１アクチュエータ３２の上げの作動速度と第２アクチュエータ２５の作動速度のバランスが良くなり、複合操作性が向上するので、各種の作業を行う建設機械として有用である。
【００２６】
次に、本発明に係る建設機械の制御回路の第２実施例を図１乃至図３を参照して図４により説明する。本実施例は、前記の第１実施例においてモード選択手段部のみ異なり、他は全く同一であるので、モード選択手段部を説明する。
このモード選択手段は、第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）のパイロット圧を検知するセンサ１９ａと、第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂのパイロット圧をシャトル弁１４ａを介して検知するセンサ１９ｂと、電磁式切換弁１８と、可変調整器１７と、解除スイッチ２０と、コントローラ１５Ａとから構成されている。
解除スイッチ２０をＯＦＦにし、可変調整器１７を所定値に設定すると、コントローラ１５Ａは可変調整器１７からの信号量に応じて電磁式切換弁１８の開口量を制御する指令信号を電磁式切換弁１８の操作部１８ａに出力するように待機する。ここで、ブーム操作レバー８が上げ位置に操作され、ブーム用パイロット弁８ａから第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）にパイロット圧が出力されると、このパイロット圧をセンサ１９ａが検知し、かつ、旋回操作レバー９が左旋回位置、あるいは右旋回位置に操作され、旋回用パイロット弁９ａから第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第２パイロットポート６６ａ、あるいは操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６６ｂにパイロット圧が出力されると、シャトル弁４を介してこのパイロット圧をセンサ１９ｂが検知した時に、コントローラ１５Ａから電磁式切換弁１８の操作部１８ａに指令信号が出力されるようになっている。
これにより、電磁式切換弁１８はａ位置に切換わり開口する。その開口量は前記の可変調整器１７からの信号量によって決められる。
電磁式切換弁１８がａ位置に切換わり開口すると、第１制御弁２の操作部２ａ（上げ側）のパイロット圧はパイロット管路１１からパイロット管路１１ａを通って電磁式切換弁１８を介して管路１１ｂを通って第２制御弁５の操作部５ａ（左旋回側）の第１パイロットポート６５ａ、および操作部５ｂ（右旋回側）の第２パイロットポート６５ｂに作用するようになっている。
これにより、図２に示すように、ピストン６７はパイロット圧に応じた量だけ矢印の方向に押動させて、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制を行うようになっている。
【００２７】
なお、解除スイッチ２０をＯＮにすると、コントローラ１５Ａから電磁式切換弁１８の操作部１８ａに指令信号が出力されないので、同弁１８はバネにより付勢されてｂ位置となりパイロット管路１１ａとパイロット管路１１ｂは同弁１８により遮断される。
したがって、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制は行われないようになっている。
【００２８】
このような第２実施例によれば、第１アクチュエータ３２と第２アクチュエータ２５を複合操作した時は、自動的に第２制御弁５のスプール６１のストローク規制が行われ、第１アクチュエータ３２と第２アクチュエータ２５の複合操作性が向上し、しかも、解除スイッチ２０を用いてストローク規制を解除できるようにしたので、第２制御弁５のスプール６１のストローク規制が必要でない作業では、各種の作業によって、運転者の技量により自由に作業ができるので、作業性が向上する。
また、上記の第１実施例と第２実施例で示したモード選択手段を適宜組み合わせることにより、作業内容に適した複合操作性を更に向上することができる。
【００２９】
以上の通り本発明に係る建設機械の制御回路を油圧ショベルに適用した一例として、ホイスト旋回（ブーム上げ＋車体の旋回）の時に、ブーム上げ時のブーム操作レバーからのパイロット圧を、第２アクチュエータ（旋回）を制御する第２制御弁の操作部に作用させて、第２アクチュエータの第２制御弁スプールのストローク規制を行う。これにより、第２アクチュエータの第２制御弁のスプール開口面積は、ブーム操作レバーからのパイロット圧に応じて調整し、負荷圧の低い第２アクチュエータの速度を遅くするように制御されるので、第１アクチュエータと第２アクチュエータの複合操作性を向上させるものである。
また、上記の制御を解除させる機能が追加することにより迅速な作業が必要な時に作業性が向上する。
このように制御される技術を、油圧ショベル以外の複数のアクチュエータを同時に複合操作させる制御回路を有する建設機械に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建設機械の制御回路の第１実施例を示す図である。
【図２】同、第１制御弁の操作部を示す図である。
【図３】同、図２のピストン部の拡大図である。
【図４】本発明に係る建設機械の制御回路の第２実施例を示す図である。
【図５】油圧ショベルの側面図である。
【図６】従来の油圧ショベルの制御回路の一例を示す図である。
【図７】従来の油圧ショベルの制御回路の他の例を示す図である。
【図８】同、アーム用制御弁の操作部を示す図である。
【符号の説明】
１ 油圧ポンプ
２ 第１制御弁
２ａ，２ｂ 操作部
３Ａ，３Ｂ 管路
４，４ａ 管路
５ 第２制御弁
５ａ，５ｂ 操作部
６Ａ，６Ｂ 管路
７ パイロットポンプ
８ ブーム操作レバー
８ａ ブーム用パイロット弁
９ 旋回操作レバー
９ａ 旋回用パイロット弁
１０〜１４ パイロット管路
１１ａ，１１ｂ パイロット分岐管路
１４ａ シャトル弁
１５，１５Ａ コントローラ
１６ モード選択スイッチ
１７ 可変調整器
１８ 電磁式切換弁
１９ａ，１９ｂ センサ
２０ 解除スイッチ
２３ 上部旋回体（車体）
２５ 第２アクチュエータ（旋回）
３０ 作業機
３１ ブーム
３２ 第１アクチュエータ（ブーム）
６０ 弁体
６１ スプール
６２ バネ
６３ スリーブ
６４ パイロットケース
６５ａ，６５ｂ 第１パイロットポート
６６ａ，６６ｂ 第２パイロットポート
６７ ピストン
Claims (5)
- 油圧ポンプから吐出する圧油を第１アクチュエータへ供給する第１制御弁、および、第２アクチュエータへ供給する第２制御弁と、パイロットポンプから吐出されるパイロット圧を受け、操作レバーの操作に連動して第１制御弁または第２制御弁の操作部にそれぞれ作用させて第１制御弁または第２制御弁を切換える複数の操作パイロット弁とを備えた建設機械の制御回路において、
第１アクチュエータ(32)と第２アクチュエータ(25)の複合操作時に、第１アクチュエータ(32)の作動速度を、第２アクチュエータ(25)の作動速度よりも速くするために第２制御弁(5)へ指令を出力するモード選択手段を備え、
前記モード選択手段は、前記第１制御弁 (2) の操作部 (2a) に作用する第１操作パイロット弁 (8a) の出力パイロット圧を前記第２制御弁 (5) の両操作部 (5a,5b) に作用させて第２制御弁 (5) のスプールのストロークを規制する電磁式切換弁 (18) と、
第１アクチュエータ (32) の作動速度を第２アクチュエータ (25) の作動速度よりも優先させるモードを選択するモード選択スイッチ (16) と、
モード選択スイッチ (16) からの信号を受けて電磁式切換弁 (18) へ開位置または閉位置に制御する指令信号を出力するコントローラ (15) とを備えた
ことを特徴とする建設機械の制御回路。 - 油圧ポンプから吐出する圧油を第１アクチュエータへ供給する第１制御弁、および、第２アクチュエータへ供給する第２制御弁と、パイロットポンプから吐出されるパイロット圧を受け、操作レバーの操作に連動して第１制御弁または第２制御弁の操作部にそれぞれ作用させて第１制御弁または第２制御弁を切換える複数の操作パイロット弁とを備えた建設機械の制御回路において、
第１アクチュエータ (32) と第２アクチュエータ (25) の複合操作時に、第１アクチュエータ (32) の作動速度を、第２アクチュエータ (25) の作動速度よりも速くするために第２制御弁 (5) へ指令を出力するモード選択手段を備え、
前記モード選択手段は、前記第１制御弁 (2) の操作部 (2a) に作用する第１操作パイロット弁 (8a) の出力パイロット圧を前記第２制御弁 (5) の両操作部 (5a,5b) に作用させて第２制御弁 (5) のスプールのストロークを規制する電磁式切換弁 (18) と、
第１アクチュエータ(32)の第１制御弁(2) を切換える第１操作パイロット弁 (8a) の出力パイロット圧を検知する第１検知手段(19a) と、
第２アクチュエータ(25)の第２制御弁(5) を切換える第２操作パイロット弁 (9a) の出力パイロット圧を検知する第２検知手段(19b) と、
第１検知手段(19a) と第２検知手段(19b) からの２つの信号が入力された時は、第２制御弁(5) のスプールのストロークを規制するように電磁式切換弁(18)へ指令を出力するコントローラ(15A)
とを備えた
ことを特徴とする建設機械の制御回路。 - 請求項１または２に記載の建設機械の制御回路において、
第２制御弁(5) のスプールのストローク規制量を可変に調整する可変調整器(17)を備え、
前記コントローラ (15,15A) は、可変調整器(17)からの信号に応じて電磁式切換弁(18)の開口量を制御する指令信号を出力する
ことを特徴とする建設機械の制御回路。 - 請求項１または２に記載の建設機械の制御回路において、
前記第２制御弁(5) の操作部(5a,5b) は、第１制御弁(2) を切換える第１操作パイロット弁 (8a) の出力パイロット圧が導入される第１パイロットポート(65a) と、第２制御弁(5) を切換える第２操作パイロット弁 (9a) の出力パイロット圧が導入される第２パイロットポート(66a) とを設けたパイロットケース(64)と、
このパイロットケース(64)内に配設されるとともに、第２制御弁(5) のスプールの端部に所定距離を有して対向し、かつ、前記第１制御弁(2)からの第１操作パイロット弁 (8a) の出力パイロット圧により押動するピストン(67)とを有し、
電磁式切換弁 (18) を介する前記第１操作パイロット弁 (8a) の出力パイロット圧により前記ピストン(67)を押動して第２制御弁(5) のスプールのストロークを規制する構成からなる
ことを特徴とする建設機械の制御回路。 - 請求項２に記載の建設機械の制御回路において、
第１アクチュエータ(32)と第２アクチュエータ(25)の複合操作時に、第２制御弁(5)のスプールのストローク規制を解除する解除手段(20)を備えた
ことを特徴とする建設機械の制御回路。
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