JP4953378B2

JP4953378B2 - 建設機械における油圧制御システム

Info

Publication number: JP4953378B2
Application number: JP2007272014A
Authority: JP
Inventors: 隆行佐々木; 裕横山; 賢三嶋; 明英豊田
Original assignee: キャタピラーエスエーアールエル
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: JP2009097290A

Description

本発明は、重量物を上下動させるための油圧シリンダを備えた建設機械における油圧制御システムの技術分野に属するものである。

一般に、油圧ショベル等の建設機械には、重量物を上下動させるための油圧シリンダ等の各種油圧アクチュエータや、操作具操作に基づいてこれら油圧アクチュエータに対する油供給排出制御を行うコントロールバルブ、油圧供給源となる油圧ポンプ等が設けられるが、油圧アクチュエータが例えば油圧ショベルのブームを上下動せしめるためのブームシリンダの場合、該ブームシリンダは、重量保持側油室であるヘッド側油室への油供給および反重量保持側油室であるロッド側油室からの油排出で伸長してブームを上動させ、また、ロッド側油室への油供給およびヘッド側油室からの油排出で縮小してブームを下動させるように構成されている。
ところで、前記ブームを下動させる場合、該ブームにかかっている重量（フロント作業機の総重量）がブームシリンダを縮小させる力として作用するため、ヘッド側油室の圧力はロッド側油室の圧力よりも高圧となる。そこで従来から、ブームの下動時にヘッド側油室からの排出油を再生油としてロッド側油室に供給する再生用油路を設け、ヘッド側油室の圧力がロッド側油室の圧力よりも高圧のあいだは、油圧ポンプからの供給圧油に加えて上記再生油がロッド側油室に供給されるように構成したものが知られている。
さらに、前述したような再生用油路が設けられているものにおいて、ブームの下動時にコントロールバルブを中立位置にするようにした技術（例えば、特許文献１参照。）や、ブームの下動時に油圧ポンプからロッド側油室への供給流量を調整する切換弁を設けた技術（例えば、特許文献２参照。）が知られている。これらのものにおいて、ブームを空中で下動させる場合、ロッド側油室にはヘッド側油室からの再生油のみが供給されることになって、油圧ポンプから圧油供給されることなく、これによって、油圧ポンプの吐出流量を低減できるようになっている。
特開平９−１３２９２７号公報特開２００５−２５６８９５号公報

ところで、油圧ショベル等の多くの建設機械において、エンジンは、アクセルダイヤル等のエンジン回転数設定具により設定された目標回転数となるように制御されると共に、該エンジンを動力源とする油圧ポンプは、前記目標回転数に応じて最大流量が変化するように、つまり、エンジン回転数が高い場合にはポンプ流量を多くし、エンジン回転数が低い場合にはポンプ流量を少なくするように制御される。そして、オペレータは、作業スピードを上げたい場合や高負荷の作業を行う場合には、目標回転数を高く設定してエンジン出力を高める一方、スピードを遅くして作業したい場合や低負荷の作業を行う場合には、目標回転数を低く設定することでエンジン出力を低下させて低燃費化を図るようにしている。
しかるに、前記特許文献１、２のものは、ブームの空中下動時において油圧ポンプの吐出流量は低減するものの、エンジン目標回転数はエンジン回転数設定具により設定された値のままであるから、目標回転数が高く設定されているとエンジン出力が無駄になる。そこで、ブームの空中下動時にはエンジン回転数を低下させるように制御することが提唱されるが、該制御によりエンジン回転数が低下すると、例えばダンプ積込み作業における排土時のように、スティックシリンダ等の他の油圧アクチュエータを主として動作させながらブームも下動させるような場合に、他の油圧アクチュエータの作動速度が低下してしまって作業効率に劣るという問題が生じる。
さらに、前記特許文献１、２のものは、前述したように、ブームを空中で下動させる場合、ロッド側油室には再生油のみが供給されて油圧ポンプから圧油供給されないため、ブームの下動速度は、エンジン回転数設定具で設定された目標回転数の高低に伴うポンプ流量の増減に影響されないことになる。このため、作業スピードや作業内容等を考慮して、オペレータがエンジン回転数設定具により目標回転数を設定しても、ブームの下動速度は変化しないことになって、作業性に劣るという問題があり、これらに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および反重量保持側油室からの油排出で上動させ、反重量保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動せしめるべく伸縮作動する油圧シリンダと、重量物の下動時に重量保持側油室からの排出油を反重量保持側油室に供給する再生用油路と、前記油圧シリンダ以外の他の油圧アクチュエータと、前記油圧シリンダおよび他の油圧アクチュエータに圧油供給する油圧ポンプの動力源となるエンジンと、該エンジンの目標回転数を設定するためのエンジン回転数設定具とを備えた建設機械の油圧制御システムにおいて、該油圧制御システムに、重量物の下動時に該重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かを判断する動作判断と、重量物の下動時に前記エンジン回転数設定具で設定された設定目標回転数が予め設定される低下制御用エンジン回転数より高い場合にエンジン回転数を低下制御用エンジン回転数まで低下せしめるエンジン回転数低下制御とを行なう制御装置を設けると共に、前記エンジン回転数低下制御は、前記動作判断により重量物の下動が従動作でないと判断された場合に実行される一方、従動作であると判断された場合には実行されないことを特徴とする建設機械における油圧制御システムである。
請求項２の発明は、再生用油路に、制御装置からの制御指令に基づいて開度量調整される再生用制御弁を配すると共に、前記制御装置は、エンジン回転数設定具により設定された設定目標回転数の高低に対応して重量保持側油室から反重量保持側油室への再生量を増減させるよう再生用制御弁の開度量を調整する再生量調整制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機械における油圧制御システムである。
請求項３の発明は、制御装置は、油圧シリンダ用操作具が下動側に微操作された場合に、重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であると判断することを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械における油圧制御システムである。

請求項１の発明とすることにより、重量物の下動時に、該重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作ではない場合は、エンジン回転数を低下制御用エンジン回転数以下に低下せしめるエンジン回転数低下制御が実行されて、燃費低減に大きく貢献できる一方、重量物の下動が従動作の場合には、前記エンジン回転数低下制御は実行されないことになり、而して、重量物の下動と連動して行なわれる他の油圧アクチュエータの作動速度が低下してしまうことなく、作業効率の向上に貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、再生用制御弁を介して重量保持側油室から反重量保持側油室に供給される再生油量は、エンジン回転数設定具により設定された設定目標回転数の高低に対応して増減することになり、而して、設定目標回転数に対応させて重量物の下動速度を変化せしめることができることになって、作業性に優れる。
請求項３の発明とすることにより、重量物の下動が従動作であるか否かの判断を、簡単且つ低コストで行うことができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等から構成されており、さらに該フロント作業機４は、基端部が上部旋回体３に上下動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に取付けられるバケット７等の各部から構成されており、更に、油圧ショベル１には、図示しない左右の走行用モータや旋回用モータ、ブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０等の各種油圧アクチュエータが設けられている等の基本的構成は従来通りである。尚、図１において、１ａはオペレータの運転室となるキャブである。

扨、油圧ショベル１には、前記各種油圧アクチュエータや油圧ポンプ、各種バルブ、油タンク等から構成される油圧制御回路が設けられているが、該油圧制御回路を図２に示すと、該図２において、１１、１２はエンジンＥを動力源として駆動する可変容量型の第一、第二油圧ポンプ、１１ａ、１２ａは上記第一、第二油圧ポンプ１１、１２の容量可変手段、１３は所定圧力を吐出するパイロットポンプ、１４は油タンク、１５、１６は左右の走行用モータ、１７は旋回用モータ、８はブームシリンダ、９はスティックシリンダ、１０はバケットシリンダである。

ここで、前記ブームシリンダ８は、本発明の油圧シリンダに相当するものであって、ヘッド側油室８ａへの油供給およびロッド側油室８ｂからの油排出で伸長してブーム５を上動せしめ、また、ロッド側油室８ｂへの油供給およびヘッド側油室８ａからの油排出で縮小してブーム５を下動せしめるように構成されているが、上記ヘッド側油室８ａは、重量物であるフロント作業機４全体の重量を保持することになって本発明の重量保持側油室に相当し、またロッド側油室８ｂは本発明の反重量保持側油室に相当する。

さらに、１８は第一油圧ポンプ１１の吐出ラインＡに接続される第一ブーム用コントロールバルブであって、該第一ブーム用コントロールバルブ１８は、上動側、下動側のパイロットポート１８ａ、１８ｂを備え、これらパイロットポート１８ａ、１８ｂに入力されるパイロット圧の高低に対応して後述の供給用、排出用弁路１８ｃ〜１８ｆの開度量が増減調整されるスプール弁で構成されている。つまり第一ブーム用コントロールバルブ１８は、両パイロットポート１８ａ、１８ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Ｎに位置していてブームシリンダ８に対する油の給排を行わないが、上動側パイロットポート１８ａにパイロット圧が入力されることにより上動側位置Ｘに切換わって、第一油圧ポンプ１１の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給する供給用弁路１８ｃを開き、且つロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１４に流す排出用弁路１８ｄを開くようになっている。また、第一ブーム用コントロールバルブ１８は、下動側パイロットポート１８ｂにパイロット圧が入力されることにより下動側位置Ｙに切換わって、第一油圧ポンプ１１の吐出油を絞りを介してロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路１８ｅを開き、且つヘッド側油室８ａからの排出油を絞りを介して油タンク１４に排出する排出用弁路１８ｆを開くように構成されている。

一方、１９は第二油圧ポンプ１２の吐出ラインＢに接続される第二ブーム用コントロールバルブであって、該第二ブーム用コントロールバルブ１９は、上動側、下動側のパイロットポート１９ａ、１９ｂを備え、これらパイロットポート１９ａ、１９ｂに入力されるパイロット圧の高低に対応して後述の供給用弁路１９ｃ、再生用弁路１９ｄの開度量が増減調節されるスプール弁で構成されている。つまり第二ブーム用コントロールバルブ１９は、両パイロットポート１９ａ、１９ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Ｎに位置していてブームシリンダ８に対する油の給排を行わないが、上動側パイロットポート１９ａにパイロット圧が入力されることにより上動側位置Ｘに切換わって、第二油圧ポンプ１２の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給する供給用弁路１９ｃを開くようになっている。また、第二ブーム用コントロールバルブ１９は、下動側パイロットポート１９ｂにパイロット圧が入力されることにより下動側位置Ｙに切換わって、後述する再生用弁路１９ｄを開くように構成されている。

ここで、前記第二ブーム用コントロールバルブ１９の再生用弁路１９ｄは、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからロッド側油室８ｂに至る再生用油路Ｃを開閉する弁路であって、該再生用弁路１９ｄが開くことにより、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力がロッド側油室８ｂの圧力よりも高圧のあいだは、再生用油路Ｃを介してヘッド側油室８ａからの排出油を再生油としてロッド側油室８ｂに供給できるようになっているが、該ヘッド側油室８ａからロッド側油室８ｂへの再生量は、ヘッド側油室８ａとロッド側油室８ｂとの差圧、および再生用弁路１９ｄの開度量に対応して増減する。尚、本実施の形態では、再生用弁路１９ｄを有する第二ブーム用コントロールバルブ１９が、本発明の再生用制御弁に相当する。

また、図２中、２０、２１、２２、２３、２４は左右の走行用モータ１５、１６、旋回用モータ１７、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０に対する油供給排出制御をそれぞれ行なう左右の走行用、旋回用、スティック用、バケット用のコントロールバルブであって、本実施の形態では、右側走行用コントロールバルブ２１およびバケット用コントロールバルブ２４は第一油圧ポンプ１１の吐出ラインＡに接続されており、また、左側走行用コントロールバルブ２０、旋回用コントロールバルブ２２およびスティック用コントロールバルブ２３は第二油圧ポンプ１２の吐出ラインＢに配されている。而して、右側走行用モータ１６およびバケットシリンダ１０は第一油圧ポンプ１１から圧油供給され、また、左側走行用モータ１５、旋回用モータ１７、およびスティックシリンダ９は第二油圧ポンプ１２から圧油供給されるようになっている。

ところで、前記第一、第二油圧ポンプ１１、１２は、前述したように可変容量型のものであって、これら第一、第二油圧ポンプ１１、１２の容量可変手段１１ａ、１２ａは、センタバイパス油路ＳＢの通過流量に基づくネガティブコントロール流量制御、エンジンＥから供給される馬力が一定となるようにポンプ流量を制御する定馬力制御、および作業負荷とエンジン回転数に対応した制御信号に基づくポンプ出力増減制御を行う。これらの流量制御は、周知の技術であるため詳細な説明は省略するが、第一、第二油圧ポンプ１１、１２は、エンジン回転数が高い場合には最大ポンプ流量が多く、エンジン回転数が低くなるにつれて最大ポンプ流量が少なくなるように制御される。

また、２５はブーム用操作レバー（本発明の油圧シリンダ用操作具に相当する）２６の操作に基づいてパイロット圧を出力するパイロットバルブであって、上動側パイロットバルブ２５Ｘと下動側パイロットバルブ２５Ｙとから構成されている。そして、ブーム用操作レバー２６が操作されていない状態では、上動側、下動側の両方のパイロットバルブ２５Ｘ、２５Ｙからパイロット圧が出力されないが、ブーム用操作レバー２６が上動側に操作されることにより、上動側パイロットバルブ２５Ｘから前記第一、第二ブーム用コントロールバルブ１８、１９の上動側パイロットポート１８ａ、１９ａにパイロット圧が出力され、これにより、第一、第二ブーム用コントロールバルブ１８、１９が上動側位置Ｘに切換るように構成されている。またブーム用操作レバー２６が下動側に操作されることにより、下動側パイロットバルブ２５Ｙから第一、第二ブーム用コントロールバルブ１８、１９の下動側パイロットポート１８ｂ、１９ｂにパイロット圧が出力され、これにより、第一、第二ブーム用コントロールバルブ１８、１９が下動側位置Ｙに切換るように構成されている。この場合、パイロットバルブ２５から出力されるパイロット圧の圧力は、ブーム用操作レバー２６の操作量に対応して増減制御されるようになっている。

さらに、２７は前記下動側パイロットバルブ２５Ｙから第二ブーム用コントロールバルブ１９の下動側パイロットポート１９ｂに至るパイロット油路に配される電磁比例圧力制御弁であって、該電磁比例圧力制御弁２７は、後述する制御装置２８からの制御信号に基づいて、下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されたパイロット圧を減圧して第二ブーム用コントロールバルブ１９の下動側パイロットポート１９ｂに出力するように構成されている。

前記制御装置２８は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、このものは、後述する圧力センサ２９、アクセルダイヤル３０からの信号を入力し、これに入力信号に基づいて、後述する動作判断、エンジン回転数低下制御、および再生量調整制御を行うべく、前記電磁比例圧力制御弁２７およびエンジンＥに制御指令を出力する。

ここで、前記圧力センサ２９は、ブーム用操作レバー２６の操作に伴って下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されるパイロット圧Ｐを検出する圧力センサである。

また、アクセルダイヤル３０（本発明のエンジン回転数設定具に相当する）は、オペレータがエンジンＥの目標回転数を設定するためにキャブ１ａ内に配設される設定具であって、該アクセルダイヤル３０の各ダイヤル値毎に目標回転数が設定されることになるが、以下、アクセルダイヤル３０によって設定されるエンジンＥの目標回転数を、設定目標回転数Ｎｓと称する。

次いで、前記制御装置２８の行う動作判断、エンジン回転数低下制御および再生量調整制御について、図３のフローチャート図に基づいて説明する。
制御装置２８は、まず、圧力センサ２９およびアクセルダイヤル３０から信号を読込む（ステップＳ１）。

次いで、制御装置２８は、前記電磁比例圧力制御弁２７に対し、下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されたパイロット圧を、アクセルダイヤル３０で設定された設定目標回転数Ｎｓに応じて減圧するように制御指令を出力する（ステップＳ２）。

つまり、前記ステップＳ２の処理において、制御装置２８は、電磁比例圧力制御弁２７に対し、設定目標回転数Ｎｓが最大（アクセルダイヤル３０のダイヤル値が最大）の場合は、下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されたパイロット圧を減圧することなく第二ブーム用コントロールバルブ１９の下動側パイロットポート１９ｂに出力するように制御指令を出力する一方、設定目標回転数Ｎｓが小さくなるにつれて、一次側圧力Ｐ１（下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されて電磁比例圧力制御弁２７に入力されるパイロット圧）に対する二次側圧力Ｐ２（電磁比例圧力制御弁２７から出力されて第二ブーム用コントロールバルブ１９の下動側パイロットポート１９ｂに入力されるパイロット圧）の比率（Ｐ２／Ｐ１）が小さくなるように、制御指令を出力する。これにより、アクセルダイヤル３０により設定される設定目標回転数Ｎｓの高低に対応して第二ブーム用コントロールバルブ１９の再生用弁路１９ｄの開度量を増減調整する再生量調整制御が実行される。而して、第二ブーム用コントロールバルブ１９の再生用弁路１９ｄは、ブーム用操作レバー２６がフル操作されている状態であれば、設定目標回転数Ｎｓが最大のときに開度量が最大となり、設定目標回転数Ｎｓが小さくなるにつれて開度量も小さくなるように制御されるが、再生用弁路１９ｄの開度量が最大の状態では、後述するようにエンジン回転数低下制御によってエンジン回転数が低下制御用エンジン回転数Ｎｄまで低下していても、充分に速い速度でブーム下動を行うことができる再生量となるように設定されている。尚、前述したように、ブーム用操作レバー２６の操作量に応じて下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されるパイロット圧は増減するため、設定目標回転数Ｎｓが同じであれば、再生用弁路１９ｄの開度量は、ブーム用操作レバー２６の操作量に対応して増減調整されることになる。

次いで、制御装置２８は、圧力センサ２９からの入力信号に基づいて、ブーム５の動作を判断する（ステップＳ３）。

前記ステップＳ３における判断について、図４の制御ブロック図に基づいて説明すると、まず、下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されたパイロット圧Ｐの値が、圧力センサ２９から判断テーブル３１に入力される。該判断テーブル３１では、前記パイロット圧Ｐが予め設定される第一閾値Ｐｘ未満（Ｐ＜Ｐｘ）の場合には、ブーム用操作レバー２６が下動側に操作されていない、或いは操作されていても微操作であると判断してＯＦＦ信号を出力する一方、パイロット圧Ｐが第一閾値Ｐｘ以上（Ｐ≧Ｐｘ）の場合には、微操作以上のブーム下動側操作がなされていると判断してＯＮ信号を出力する。上記第一閾値Ｐｘは、ブーム用操作レバー２６の下動側操作量を判断するために設定される値であって、実際の作業データ等に基づいて設定されるが、該第一閾値Ｐｘは、パイロット圧Ｐの上昇時（Ｐｘｕ）と下降時（Ｐｘｄ）とでは若干異なるように設定されている（Ｐｘｕ＞Ｐｘｄ）。
そして、制御装置２８は、前記判断テーブル３１からＯＦＦ信号が出力された場合、つまり、ブーム用操作レバー２６が下動側に操作されていない、或いは操作されていても微操作であると判断された場合は、ブーム非下動、或いはブーム下動時であっても該ブーム下動がスティック９等の他の油圧アクチュエータと連動して行なわれる従動作であると判断する。一方、判断テーブル３１からＯＮ信号が出力され、つまり、微操作以上のブーム下動側操作がなされていると判断され、且つ、該ＯＮ信号が予め設定される所定時間Ｓ以上持続した場合に、ブーム下動が従動作ではない、つまり主動作として行なわれていると判断する。尚、ＯＮ信号の出力時間が上記所定時間Ｓ未満の場合は、従動作であると判断する。

前記ステップＳ３の判断で、ブーム下動が主動作として行なわれていると判断された場合、制御装置２８は、続けて、アクセルダイヤル３０からの入力信号に基づいて、アクセルダイヤル３０で設定された設定目標回転数Ｎｓが後述する低下制御用エンジン回転数Ｎｄより高いか否か（Ｎｓ＞Ｎｄ？）を判断する（ステップＳ４）。

ここで、前記低下制御用エンジン回転数Ｎｄは、低燃費化を達成するためにブーム下動時のエンジン回転数を低下せしめるべく、予め設定されるエンジン回転数である。

前記ステップＳ４の判断で「ＹＥＳ」、つまりアクセルダイヤル３０で設定された設定目標回転数Ｎｓが低下制御用エンジン回転数Ｎｄより高い（Ｎｓ＞Ｎｄ）と判断された場合、制御装置２８は、エンジンＥに対し、低下制御用エンジン回転数ＮｄをエンジンＥの目標回転数とするように制御指令を出力する（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ４の判断で「ＮＯ」、つまりアクセルダイヤル３０で設定された設定目標回転数Ｎｓが低下制御用エンジン回転数Ｎｄ以下である（Ｎｓ≦Ｎｄ）と判断された場合、制御装置２８は、エンジンＥに対し、アクセルダイヤル３０で設定された設定目標回転数ＮｓをエンジンＥの目標回転数とするように制御指令を出力する（ステップＳ６）。

つまり、ブーム下動が主動作として行なわれている場合に、エンジンＥの回転数は、設定目標回転数Ｎｓが低下制御用エンジン回転数Ｎｄより高い場合には、前記ステップＳ５の処理によって低下制御用エンジン回転数Ｎｄまで低下するように制御される一方、設定目標回転数Ｎｓが低下制御用エンジン回転数Ｎｄ以下の場合には、ステップＳ６の処理によって設定目標回転数Ｎｓとなるように制御されることになり、これにより、エンジンＥの回転数を、低下制御用エンジン回転数Ｎｄ以下に低下せしめるエンジン回転数低下制御が実行されるようになっている。
そして、前記ステップＳ５或いはステップＳ６の処理後は、ステップＳ１に戻る。

これに対し、前記ステップＳ３の判断で、ブーム非下動、或いはブーム下動が従動作であると判断された場合は、前述したステップＳ６の処理に移行する。つまり、制御装置２８からエンジンＥに対し、アクセルダイヤル３０で設定された設定目標回転数ＮｓをエンジンＥの目標回転数にするよう制御指令が出力され、而して、ブーム非下動時、或いはブーム下動時であっても該ブーム下動が従動作の場合には、前述したエンジン回転数低下制御が実行されないようになっている。

叙述の如く構成された本実施の形態において、ブーム用操作レバー２６が下動側に操作されると、該操作に伴って下動側パイロットバルブ２５Ｙからパイロット圧が出力され、そして該パイロット圧は、第一ブーム用コントロールバルブ１８の下動側パイロットポート１８ｂに供給されて、該第一ブーム用コントロールバルブ１８を下動側位置Ｙに切換えると共に、電磁比例圧力制御弁２７を経由して第二ブーム用コントロールバルブ１９の下動側パイロットポート１９ｂに供給されて、該第二コントロールバルブ１９を下動側位置Ｙに切換えることになる。而して、ブーム５の下動時に、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから排出された油は、第二ブーム用コントロールバルブ１９の再生用弁路１９ｄを経由して再生油としてロッド側油室８ｂに供給されると共に、その余剰油は第一ブーム用コントロールバルブ１８を経由して油タンク１４に排出される一方、ロッド側油室８ｂには、第一ブーム用コントロールバルブ１８を経由して供給される第一油圧ポンプ１１の吐出油と前記ヘッド側油室８ａからの再生油とが合流して供給されることになるが、この場合に、制御装置２８の行なう動作判断によって、ブーム５の下動がスティックシリンダ９等の他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かが判断されると共に、従動作でない、つまり主動作であると判断された場合には、エンジンＥの回転数を予め設定される低下制御用エンジン回転数Ｎｄ以下まで低下せしめるエンジン回転数低下制御が実行される一方、従動作であると判断された場合には、前記エンジン回転数低下制御は実行されないことになる。

この結果、ブーム５の下動時に、該ブーム５下動が主動作の場合には、エンジン回転数が低下制御用エンジン回転数Ｎｄ以下まで低下することになって、低燃費化に大きく貢献できる。一方、ブーム５の下動がスティックシリンダ９等の他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作の場合には、エンジン回転数はアクセルダイヤル３０で設定された設定目標回転数Ｎｓとなるように制御されることになり、而して、例えばダンプ積込み作業における排土時のように、ブーム下動と連動してスティックシリンダ９等の他の油圧アクチュエータを主として動作させる場合に、該他の油圧アクチュエータの作動速度が低下してしまうことなく、作業効率の向上に貢献できる。

さらにこのものでは、制御装置２８の行なう再生量調整制御によって、第二ブーム用コントロールバルブ１９の再生用弁路１９ｄの開度量は、アクセルダイヤル３０によって設定された設定目標回転数Ｎｓの高低に対応して増減調整されることになる。この結果、再生用弁路１９ｂを経由してヘッド側油室８ａからロッド側油室８ｂに供給される再生油量は、設定目標回転数Ｎｓの高低に対応して増減することになり、而して、オペレータがアクセルダイヤル３０によって任意に設定した設定目標回転数Ｎｓの高低に対応してブーム下動速度が変化することになって、作業性に優れる。しかも、設定目標回転数Ｎｓが最大のときの再生用弁路１９ｂの開度量は、前述したように、エンジン回転数が低下制御用エンジン回転数Ｎｄまで低下していても、充分に速い速度でブーム下動を行うことができる再生量となるように設定されているから、高スピードの作業にも容易に対応できる。

しかもこのものにおいて、ブーム５の下動がスティックシリンダ９等の他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かを判断するにあたり、ブーム用操作レバー２６が微操作される場合は従動作であることが多いため、ブーム用操作レバー２６が微操作の場合に従動作であると判断する構成になっている。さらに、ブーム用操作レバー２６が微操作であることは、下動側パイロットバルブ２５Ｙから出力されるパイロット圧Ｐに基づいて判断される構成になっているから、従動作であるか否かの判断に必要なセンサとしては、上記パイロット圧を検出する圧力センサ２９だけで良いことになり、而して、コスト的にも有利となる。

尚、本発明は、前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、前記実施の形態において、第二ブーム用コントロールバルブ１９は、ブーム５の上動時には、第二油圧ポンプ１２の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給するためのコントロールバルブとして機能する一方、ブーム５の下動時には、ヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生用制御弁として機能するように構成されており、而して、一つのバルブで二つの機能を有することになって、部品点数の削減に貢献できるものであるが、再生用制御弁を、第二油圧ポンプ１２の吐出油をブームシリンダ８に供給するコントロールバルブとは別個に設けた構成のものであっても、本発明を実施できることは勿論である。

また、前記実施の形態では、操作具操作量に基づく油圧ポンプの流量制御としてネガティブコントロール流量制御が採用されているが、これに限定されることなく、ポジティブコントロール流量制御、或いはロードセンシングコントロール流量制御が採用されているものであっても、本発明を実施できる。

さらに、制御装置２８において、ブーム５の下動が従動作であるか否かを判断するにあたり、図５の制御ブロック図に示す第二の実施の形態のように構成することもできる。この第二の実施の形態のものは、前述した実施の形態のものと同様に、ブーム用操作レバー２６の下動側操作が微操作の場合に従動作であると判断する構成になっているが、該微操作であることの判断を、ブーム５の下動時にブームシリンダ８に圧油供給する第一油圧ポンプ１１の吐出圧ＰＰに基づいて行なうように構成されている。

つまり、この第二の実施の形態のものにおいて、ブーム５の下動が従動作であるか否かを判断するにあたり、制御装置２８は、まず、ブーム下動操作検出用圧力スイッチからのＯＮ／ＯＦＦ信号を入力し、該ＯＮ／ＯＦＦ信号をアンドゲート３２に出力する。
ここで、前記ブーム下動操作検出用圧力スイッチは、ブーム用操作レバー２６が下動側に操作されたか否か検出するための圧力スイッチであって、図示しないが、前述した実施の形態の圧力スイッチ２９に代えて配設されている。そして、該ブーム下動操作検出用圧力スイッチは、ブーム用操作レバー２６の下動側操作に伴い下動側パイロットバルブ２５Ｙからパイロット圧が出力されることに基づいて、ＯＦＦからＯＮに切換わるが、該ＯＦＦからＯＮへの切換えの閾値は、前述した実施の形態における第一閾値Ｐｘよりも小さく設定されていて（例えば、第一、第二ブーム用コントロールバルブ１８、１９のスプールを移動せしめるために必要な最低圧力）、ブーム用操作レバー２６が微操作された場合であってもＯＮに切換るように設定されている。

さらに、制御装置２８は、第一油圧ポンプ用圧力センサから入力される第一油圧ポンプ１１の吐出圧ＰＰを、判断テーブル３３に入力する。
ここで、前記第一油圧ポンプ用圧力センサは、第一油圧ポンプ１１の吐出圧ＰＰを検出するための圧力センサであって、図示しないが、第一油圧ポンプ１１の吐出ラインＡに接続されている。

前記判断テーブル３３は、第一油圧ポンプ１１の吐出圧ＰＰが予め設定される第二閾値ＰＰｙ未満（ＰＰ＜ＰＰｙ）の場合には、ブーム用操作レバー２６は操作されていない、或いは操作されていても微操作であると判断してＯＦＦ信号を出力する一方、第一油圧ポンプ１１の吐出圧ＰＰが第二閾値ＰＰｙ以上（ＰＰ≧ＰＰｙ）の場合には、微操作以上のブーム操作がなされていると判断してＯＮ信号を出力する。上記第二閾値ＰＰｙは、第一油圧ポンプ１１にかかる負荷からブーム用操作レバー２６の操作量を判断するために設定される値であって、実際の作業データ等に基づいて設定される。そして、判断テーブル３３から出力されたＯＮ信号は、予め設定される所定時間Ｓ以上継続した場合に、前記アンドゲート３２に入力される。一方、判断テーブル３３からＯＦＦ信号が出力された場合、或いは、判断テーブル３３から出力されたＯＮ信号の出力時間が上記所定時間Ｓ未満の場合は、ＯＦＦ信号がアンドゲート３２に入力される。

そして、制御装置２８は、前記アンドゲート３２に、ブーム下動操作検出用圧力スイッチからＯＮ信号が入力され、且つ、判断テーブル３３からＯＮ信号が入力された場合、つまり、ブーム下動側操作がなされ、且つ、微操作以上のブーム操作がなされた場合に、ブーム下動が従動作ではない、つまり主動作として行なわれていると判断する。一方、アンドゲート３２にブーム下動操作検出用圧力スイッチ或いは判断テーブル３３の少なくとも一方からＯＦＦ信号が入力された場合、つまり、ブーム下動側操作がなされていない、或いはブーム下動側操作がなされていても微操作の場合には、ブーム非下動、或いはブーム下動時であっても該ブーム下動がスティック９等の他の油圧アクチュエータと連動して行なわれる従動作であると判断するように構成されている。

而して、第二の実施の形態においては、ブーム５の下動時にブームシリンダ８に圧油供給する第一油圧ポンプ１１の吐出圧ＰＰに基づいて、ブーム用操作レバー２６の下動側操作が微操作であることの判断がなされる構成になっており、この様に構成してもブーム５の下動が従動作であるか否かを判断できることになるが、この場合、上記判断に必要なブーム下動操作検出用圧力スイッチおよび第一油圧ポンプ用圧力センサは、バルブ制御やポンプ制御のために油圧ショベル１の油圧制御回路に通常設けられる機器であり、而して、別途機器を追加する必要がなく、コスト抑制に大きく貢献できる。

尚、前記各実施の形態では、圧力スイッチや圧力センサの検出値により、ブーム下動が従動作であるか否かの判断を行なう構成となっているが、ブーム用操作レバーの操作方向や操作量を電気的に検出する操作検出手段を設け、該操作検出手段からの検出信号に基づいて上記判断を行う構成にすることもできる。さらに、スティックシリンダ等の他の油圧アクチュエータ用操作具についても、操作方向や操作量を電気的に検出する操作検出手段を設けることで、ブーム下動が従動作であるか否かの判断を、より正確に行うことができる。

さらにまた、本発明は、油圧ショベルの油圧制御システムに限らず、重量物を上下動せしめるための油圧シリンダを備えた各種建設機械の油圧制御システムに実施できることは勿論である。

油圧ショベルの側面図である。油圧ショベルの油圧制御回路図である。制御装置の制御手順を示すフローチャート図である。動作判断の制御手順を示す制御ブロック図である。第二の実施の形態における動作判断の制御手順を示す制御ブロック図である。

符号の説明

８ブームシリンダ
８ａヘッド側油室
８ｂロッド側油室
９スティックシリンダ
１１第一油圧ポンプ
１２第二油圧ポンプ
１９第二ブーム用コントロールバルブ
２６ブーム用操作レバー
２８制御装置
３０アクセルダイヤル
Ｃ再生用油路
Ｅエンジン

Claims

上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および反重量保持側油室からの油排出で上動させ、反重量保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動せしめるべく伸縮作動する油圧シリンダと、
重量物の下動時に重量保持側油室からの排出油を反重量保持側油室に供給する再生用油路と、
前記油圧シリンダ以外の他の油圧アクチュエータと、
前記油圧シリンダおよび他の油圧アクチュエータに圧油供給する油圧ポンプの動力源となるエンジンと、
該エンジンの目標回転数を設定するためのエンジン回転数設定具とを備えた建設機械の油圧制御システムにおいて、
該油圧制御システムに、
重量物の下動時に該重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かを判断する動作判断と、
重量物の下動時に前記エンジン回転数設定具で設定された設定目標回転数が予め設定される低下制御用エンジン回転数より高い場合にエンジン回転数を低下制御用エンジン回転数まで低下せしめるエンジン回転数低下制御とを行なう制御装置を設けると共に、
前記エンジン回転数低下制御は、前記動作判断により重量物の下動が従動作でないと判断された場合に実行される一方、従動作であると判断された場合には実行されないことを特徴とする建設機械における油圧制御システム。
再生用油路に、制御装置からの制御指令に基づいて開度量調整される再生用制御弁を配すると共に、
前記制御装置は、
エンジン回転数設定具により設定された設定目標回転数の高低に対応して重量保持側油室から反重量保持側油室への再生量を増減させるよう再生用制御弁の開度量を調整する再生量調整制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機械における油圧制御システム。
制御装置は、油圧シリンダ用操作具が下動側に微操作された場合に、重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であると判断することを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械における油圧制御システム。