(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧ポンプから吐出された圧油を分流して、高負荷側及び低負荷側の油圧シリンダを同時駆動することができる油圧回路を提供すること。【解決手段】複数の油圧シリンダＣｙの動作を制御する油圧回路であって、複数の前記油圧シリンダに供給される圧油を吐出する油圧ポンプＤｐと、前記圧油を供給された複数の前記油圧シリンダの駆動圧を夫々検出する複数の検出手段１１と、複数の前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に夫々配置された複数の絞り弁Ｓｂと、前記油圧ポンプ、前記検出手段及び前記絞り弁の動作を制御する制御手段１２とを有し、前記検出手段は、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの入口圧を検出し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記入口圧に基づいて低負荷側の油圧シリンダを特定し、前記絞り弁の開度を変化させることによって特定した前記低負荷側の油圧シリンダの背圧を制御する。【選択図】図１
2014119106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、
複数の前記油圧シリンダに供給される圧油を吐出する油圧ポンプと、
前記圧油を供給された複数の前記油圧シリンダの駆動圧を夫々検出する複数の検出手段と、
複数の前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に夫々配置された複数の絞り弁と、
前記油圧ポンプ、前記検出手段及び前記絞り弁の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記検出手段は、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの入口圧を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記入口圧に基づいて低負荷側の油圧シリンダを特定し、前記絞り弁の開度を変化させることによって特定した前記低負荷側の油圧シリンダの背圧を制御する、
ことを特徴とする油圧回路。
【請求項２】
前記複数の油圧シリンダの作動状態を夫々設定する複数の操作手段を更に有し、
前記油圧ポンプは可変ポンプであり、
前記制御手段は、前記複数の操作手段の操作信号に基づいて、前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の油圧回路。
【請求項３】
前記制御手段は、前記操作信号に応じて前記複数の油圧シリンダの目標速度を設定し、設定された前記目標速度に基づいて前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の油圧回路。
【請求項４】
前記検出手段は、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの背圧を更に検出し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧及び前記目標速度に基づいて、前記絞り弁の開度を制御する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の油圧回路。
【請求項５】
前記検出手段は、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの背圧を更に検出し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧に基づいて、前記絞り弁の開度を制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の油圧回路。
【請求項６】
複数の前記検出手段は、前記入口圧及び前記背圧を夫々検出する複数の圧力センサを夫々備え、該油圧シリンダの伸縮方向に対応する該入口圧及び該背圧を検出する、
ことを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の油圧回路。
【請求項７】
前記制御手段は、前記絞り弁の開度を減少させることによって、前記低負荷側の油圧シリンダの前記背圧を増加させて、該低負荷側の油圧シリンダの前記入口圧を増加させる、
ことを特徴とする、請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の油圧回路。
【請求項８】
複数の油圧シリンダの動作を制御する油圧回路の制御方法であって、
油圧ポンプの動作を制御し、前記油圧ポンプから吐出される圧油の流量を制御する圧油供給ステップと、
吐出された前記圧油を複数の前記油圧シリンダに夫々供給する駆動ステップと、
複数の前記油圧シリンダの駆動圧を夫々検出する検出ステップと、
検出した前記駆動圧に基づいて、前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に配置された絞り弁を制御する制御ステップと
を含み、
前記検出ステップは、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの入口圧及び背圧を検出し、
前記制御ステップは、前記検出ステップで検出した前記入口圧に基づいて低負荷側の油圧シリンダを特定し、特定した前記低負荷側の油圧シリンダに対応する前記絞り弁の開度を変化させることによって該低負荷側の油圧シリンダの前記背圧を制御する、
ことを特徴とする油圧回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧回路及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧回路には、油圧ポンプから吐出される圧油を用いて、油圧シリンダを駆動するものがある。特許文献１では、油圧回路を備える建設機械において、操作レバーによって入力された操作量に基づいて、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）の速度（動作）を操作（制御）する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２７５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術では、１つの油圧ポンプから吐出された圧油を分流して、複数の油圧アクチュエータの動作（例えばアーム閉じ操作とブーム上げ操作と）を同時に行う場合（複合操作時）に、低負荷側の油圧アクチュエータ（例えばアーム）に圧油が逃げることによって高負荷側の油圧アクチュエータ（例えばブーム）の操作性を確保することができない場合があった。
【０００５】
一方、低負荷側の油圧アクチュエータに圧油が逃げることを防止して、高負荷側の油圧アクチュエータの操作性を確保するために、低負荷側に絞り弁を設けることが考えられる。例えば図５に示す油圧回路１０Ｅでは、低負荷側の油圧アクチュエータＡｃ２Ｅの上流に絞り弁ＳＬ（メータイン弁）を備える。しかしながら、油圧回路１０Ｅでは、絞り弁ＳＬによって圧力降下が発生し、エネルギ損失が発生する。また、油圧回路１０Ｅでは、複数の油圧アクチュエータにおいて高負荷側と低負荷側とが切り替わった場合に、又は、複数の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）において操作方向（伸縮方向）が切り替わった場合に、高負荷側の油圧アクチュエータの操作性を確保することができないときがあった。
【０００６】
本発明は、このような事情の下に為され、複数の油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、油圧ポンプから吐出された圧油を分流して、高負荷側及び低負荷側の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）を同時駆動（同時操作）することができる油圧回路又はその制御方法を提供することを目的とする。すなわち、油圧シリンダの駆動圧に基づいて油圧ポンプ及び絞り弁（メータアウト弁）を制御することによって、複数の油圧シリンダを同時駆動すること及びエネルギ損失を低減することを両立できる油圧回路又はその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様によれば、複数の油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、複数の前記油圧シリンダに供給される圧油を吐出する油圧ポンプと、前記圧油を供給された複数の前記油圧シリンダの駆動圧を夫々検出する複数の検出手段と、複数の前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に夫々配置された複数の絞り弁と、前記油圧ポンプ、前記検出手段及び前記絞り弁の動作を制御する制御手段とを有し、前記検出手段は、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの入口圧を検出し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記入口圧に基づいて低負荷側の油圧シリンダを特定し、前記絞り弁の開度を変化させることによって特定した前記低負荷側の油圧シリンダの背圧を制御する、ことを特徴とする油圧回路が提供される。また、前記複数の油圧シリンダの作動状態を夫々設定する複数の操作手段を更に有し、前記油圧ポンプは可変ポンプであり、前記制御手段は、前記複数の操作手段の操作信号に基づいて、前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。また、前記制御手段は、前記操作信号に応じて前記複数の油圧シリンダの目標速度を設定し、設定された前記目標速度に基づいて前記可変ポンプの吐出する圧油の流量を制御する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。また、前記検出手段は、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの背圧を更に検出し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧及び前記目標速度に基づいて、前記絞り弁の開度を制御する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。また、前記検出手段は、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの背圧を更に検出し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記背圧に基づいて、前記絞り弁の開度を制御する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。また、複数の前記検出手段は、前記入口圧及び前記背圧を夫々検出する複数の圧力センサを夫々備え、該油圧シリンダの伸縮方向に対応する該入口圧及び該背圧を検出する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。更に、前記制御手段は、前記絞り弁の開度を減少させることによって、前記低負荷側の油圧シリンダの前記背圧を増加させて、該低負荷側の油圧シリンダの前記入口圧を増加させる、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、複数の油圧シリンダの動作を制御する油圧回路の制御方法であって、油圧ポンプの動作を制御し、前記油圧ポンプから吐出される圧油の流量を制御する圧油供給ステップと、吐出された前記圧油を複数の前記油圧シリンダに夫々供給する駆動ステップと、複数の前記油圧シリンダの駆動圧を夫々検出する検出ステップと、検出した前記駆動圧に基づいて、前記油圧シリンダから排出される圧油の油路に配置された絞り弁を制御する制御ステップとを含み、前記検出ステップは、前記駆動圧として、前記油圧シリンダの入口圧及び背圧を検出し、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出した前記入口圧に基づいて低負荷側の油圧シリンダを特定し、特定した前記低負荷側の油圧シリンダに対応する前記絞り弁の開度を変化させることによって該低負荷側の油圧シリンダの前記背圧を制御する、ことを特徴とする油圧回路の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る油圧回路又はその制御方法によれば、複数の油圧シリンダの動作を制御する油圧回路であって、油圧ポンプから吐出された圧油を分流して、高負荷側及び低負荷側の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）を同時駆動（同時操作）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る油圧回路の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る油圧回路の油圧ポンプの制御の一例を説明するブロック線図である。
【図３】本発明の実施形態に係る油圧回路の絞り弁の制御の一例を説明するブロック線図である。
【図４】本発明の実施例に係る油圧回路を備える建設機械の一例を示す概略外観図である。
【図５】比較例に係る油圧回路の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。
【００１２】
以後に、本発明の実施形態に係る油圧回路１０を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施形態以外でも、油圧シリンダの駆動圧に基づいて油圧ポンプ及び絞り弁（メータアウト弁）を制御する油圧回路であって、複数の油圧シリンダを同時駆動させるものであれば、いずれのものにも用いることができる。また、図１に示す油圧回路１０は２個の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）を備えるが、本発明は３個以上の油圧シリンダを備える油圧回路に適用してもよい。
【００１３】
（油圧回路）
本実施形態に係る油圧回路１０を、図１を用いて説明する。ここで、図１に記載した実線は、油路（圧油の通路）を示す。また、／／を付加している実線は、電気制御系を示す。
【００１４】
図１に示すように、油圧回路１０は、実施形態では、圧油（作動油）を吐出する油圧ポンプＤｐと、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を供給される２個の方向制御弁Ｖｃと、方向制御弁Ｖｃを経由して圧油（作動油）を供給（流入）される２個の油圧シリンダＣｙと、油圧シリンダＣｙから流出される圧油（油圧アクチュエータＡｃからの戻り油）などを排出されるタンクＴｎｋとを有する。また、油圧回路１０は、油圧シリンダＣｙに供給される圧油の圧力（以下、「駆動圧」という。）を検出する２対の検出手段１１と、油圧シリンダＣｙから排出される圧油の油路に配置された２個の絞り弁Ｓｂとを更に有する。更に、油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐ及び絞り弁Ｓｂ、並びに、検出手段１１などを制御する制御手段１２と、油圧回路１０外部から油圧回路１０の動作に関する情報を入力する操作手段（不図示）と、を有する。
【００１５】
本実施形態に係る油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐの動作を制御することによって、油圧ポンプＤｐから吐出した圧油を方向制御弁Ｖｃに供給（入力）する。また、油圧回路１０は、方向制御弁Ｖｃの動作を制御することによって、方向制御弁Ｖｃから油圧シリンダＣｙに供給（流入）する圧油（作動油）の方向を制御する。更に、油圧回路１０は、本実施形態では、検出手段１１を用いて検出した駆動圧（例えば油圧シリンダＣｙの入口圧と背圧）に基づいて、油圧ポンプＤｐが吐出する圧油の流量及び絞り弁Ｓｂの開度などを制御する。
【００１６】
油圧ポンプＤｐは、油圧シリンダＣｙに流入する圧油（油圧アクチュエータＡｃに供給する作動油）を吐出するものである。油圧ポンプＤｐは、本実施形態では、吐出する圧油の流量を変化することができる可変ポンプを用いる。油圧ポンプＤｐは、後述する制御手段１２の入力信号などに基づいて、吐出する圧油の流量を変化する。また、油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を分流して、後述する２個の油圧シリンダＣｙに夫々供給する。なお、油圧ポンプＤｐは、図示しない動力源（原動機、エンジン、モータなど）の出力軸に機械的に接続された構成であって、動力源の動力を用いて圧油を吐出する構成であってもよい。
【００１７】
方向制御弁Ｖｃは、油圧シリンダＣｙに供給する圧油（作動油）を制御するものである。方向制御弁Ｖｃは、本実施形態では、後述する２個の油圧シリンダＣｙに供給する圧油を夫々制御する２個の方向制御弁Ｖｃ１、Ｖｃ２を備える。
【００１８】
また、方向制御弁Ｖｃは、不図示のリモコン回路から入力されるリモコン圧（又は後述する制御手段１２の入力信号）に基づいて、油圧シリンダＣｙに供給（流入）する圧油の流れ方向を制御する。具体的には、方向制御弁Ｖｃ（のスプールの形状等）は、油圧シリンダＣｙに圧油（作動油）を供給するための内部通路、及び、油圧シリンダＣｙからの戻り油をタンクＴｎｋに排出するための内部通路を備える。方向制御弁Ｖｃは、入力されたリモコン圧に応じてそのスプール位置を切り替えられ、その内部通路の経路を変化される。方向制御弁Ｖｃは、例えばオペレータが操作した操作レバー（後述する操作手段）の操作に応じたリモコン圧を入力されて、油圧シリンダＣｙに供給する圧油（作動油）の流れ方向（操作方向）を変化される。なお、本発明に用いることができる方向制御弁のスプールの形状等は図１に示すものに限定されるものではない。
【００１９】
油圧シリンダＣｙは、その伸縮動作によって油圧アクチュエータＡｃを駆動するものである。油圧シリンダＣｙは、本実施形態では、２個の油圧アクチュエータＡｃ（Ａｃ１、Ａｃ２）を夫々駆動する２個の油圧シリンダＣｙ１、Ｃｙ２を備える。
【００２０】
油圧シリンダＣｙは、方向制御弁Ｖｃから供給された圧油（作動油）を用いて、長手方向に伸縮する。これにより、油圧シリンダＣｙは、油圧アクチュエータＡｃ（例えば実施例のブーム２１、アーム２２及びバケット２３（図４））を駆動する。なお、油圧シリンダＣｙからの戻り油（作動油）は、方向制御弁Ｖｃ等を介して、タンクＴｎｋ等に排出される。
【００２１】
本実施形態に用いることができる油圧シリンダＣｙは、シリンダ容器とピストン等で構成することができる。油圧シリンダＣｙは、ヘッド側（ボトム側、押し側）のチャンバ及びロッド側（引き側）のチャンバに作動油（圧油）を供給される。油圧シリンダＣｙは、ヘッド側に作動油を供給された場合に、内蔵するピストン等を押し方向に移動して、長手方向（例えば図２（ｂ）のｘ）に伸張する。また、油圧シリンダＣｙは、ロッド側に作動油を供給された場合に、内蔵するピストン等を引き方向に移動して、長手方向（例えば図２（ｂ）のｘの逆方向）に縮小する。
【００２２】
絞り弁Ｓｂは、油圧シリンダＣｙから排出された圧油（油圧アクチュエータＡｃからの戻り油）の流量を制御すると共に圧力を補償するものである。絞り弁Ｓｂは、油圧シリンダＣｙから排出される圧油の油路に配置される。絞り弁Ｓｂは、本実施形態では、２個の油圧シリンダＣｙ１、Ｃｙ２から排出される圧油の油路に夫々配置される２個の絞り弁Ｓｂ１、Ｓｂ２を備える。
【００２３】
絞り弁Ｓｂは、本実施形態では、後述する制御手段１２の入力信号に基づいて、その開度を変化される。すなわち、絞り弁Ｓｂは、その開度を変化することによって、その上流側の油路の圧力（油圧シリンダＣｙの背圧）を変化させることができる。
【００２４】
検出手段１１は、油圧シリンダＣｙの駆動圧を検出する手段である。検出手段１１は、本実施形態では、２個の油圧シリンダＣｙ１及びＣｙ２のヘッド側の駆動圧Ｐｈ（以下、「ヘッド圧Ｐｈ１及びＰｈ２」という。）を検出する圧力センサＳ１ａ、Ｓ２ａと、２個の油圧シリンダＣｙ１及びＣｙ２のロッド側の駆動圧Ｐｒ（以下、「ロッド圧Ｐｒ１及びＰｒ２」という。）を検出する圧力センサＳ１ｂ、Ｓ２ｂと、を備える。すなわち、検出手段１１は、２個の油圧シリンダＣｙ１、Ｃｙ２の駆動圧を夫々検出する２対の圧力センサ（Ｓ１ａ及びＳ１ｂ、Ｓ２ａ及びＳ２ｂ）を備え、油圧シリンダＣｙのヘッド側及びロッド側の圧力を夫々検出することができる。
【００２５】
以後の説明において、油圧回路１０では、油圧シリンダＣｙを伸長方向（図２（ｂ）のｘ）に駆動するときに、ヘッド圧Ｐｈが油圧シリンダＣｙの入口圧Ｐｆとなり、ロッド圧Ｐｒが油圧シリンダＣｙの背圧Ｐｂとなる。また、油圧シリンダＣｙを縮小方向（図２（ｂ）のｘの逆方向）に駆動するときに、ロッド圧Ｐｒが油圧シリンダＣｙの入口圧Ｐｆとなり、ヘッド圧Ｐｈが油圧シリンダＣｙの背圧Ｐｂとなる。
【００２６】
制御手段１２は、油圧回路１０全体の動作を制御する手段である。制御手段１２は、油圧回路１０に入力される情報に応じて、油圧ポンプＤｐ及び絞り弁Ｓｂ、並びに、検出手段１１などを制御する。
【００２７】
具体的には、制御手段１２は、本実施形態では、検出手段１１が検出した入口圧Ｐｆに基づいて、低負荷側の油圧シリンダＣｙを特定する。また、制御手段１２は、本実施形態では、油圧シリンダＣｙ１及びＣｙ２の作動状態を設定する操作手段（後述）の操作量（及び操作方向）に応じて油圧シリンダＣｙ１及びＣｙ２の目標速度を設定し、この目標速度に基づいて、油圧ポンプＤｐが吐出する圧油の流量を制御する。また、制御手段１２は、この目標速度及び検出手段１１が検出した背圧Ｐｂに基づいて、絞り弁Ｓｂの開度を制御する。制御手段１２は、例えば油圧回路１０を建設機械に搭載する場合（実施例）には、オペレータが操作した操作レバー（操作手段）の操作量（及び操作方向）に応じて、油圧ポンプＤｐ及び絞り弁Ｓｂ等を制御する。なお、制御手段１２が背圧Ｐｂに基づいて絞り弁Ｓｂの開度等を制御する方法は、後述する（油圧回路の制御方法）で説明する。
【００２８】
制御手段１２は、例えば油圧回路１０を建設機械に搭載する場合には、建設機械の動作を制御するために予め備えられたコントローラを利用してもよい。ここで、コントローラは、ＣＰＵ及びメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）等を含む演算処理装置で構成することができる。
【００２９】
操作手段は、油圧回路１０外部から油圧回路１０の動作に関する情報（以下、「操作信号」という。）を入力する手段である。操作手段は、本実施形態では、操作信号として、油圧ポンプ（可変ポンプ）Ｄｐの動作（例えば吐出する圧油の流量）に関する情報などを入力する。操作手段は、例えば油圧回路１０を建設機械に搭載する場合（実施例）には、オペレータが操作する操作レバーである。
【００３０】
（油圧回路の制御方法）
本発明の実施形態に係る油圧回路１０の制御方法を、図２及び図３を用いて説明する。以下の説明では、油圧シリンダＣｙ１に対応する制御方法（図中のブロックＢ０１乃至Ｂ０９）を説明する。油圧シリンダＣｙ２に対応する制御方法（図中のブロックＢ０１ｂ乃至Ｂ０９ｂ）は、油圧シリンダＣｙ１に対応する制御方法と同様のため、説明を省略する。なお、本発明に係る油圧回路１０の制御方法は、以下に説明する方法に限定されるものではない。また、油圧シリンダＣｙも２個に限定されるものではない。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、油圧回路１０は、先ず、ブロックＢ０１において、圧油供給ステップとして、油圧ポンプＤｐから吐出する圧油の流量を算出する。油圧回路１０は、制御手段１２を用いて、例えば「入力信号Ｐｉ１（油圧シリンダＣｙ１に対応する操作手段の操作量（及び操作方向）を示す信号）」に「所定の係数Ｋｉ１」を乗算することで、油圧シリンダＣｙ１に対応する「速度指令Ｖｒｅｆ１（目標速度）」を算出する。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０２に進む。
【００３２】
次に、ブロックＢ０２において、油圧回路１０は、圧油供給ステップとして、油圧ポンプＤｐへの「指令流量Ｑｒｅｆ１」を算出する。油圧回路１０は、制御手段１２を用いて、ブロックＢ０１で算出した「速度指令Ｖｒｅｆ１」に油圧シリンダＣｙ１の受圧面積（Ａｈ１、Ａｒ１）を乗算することで、「指令流量Ｑｒｅｆ１」を算出することができる。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０３に進む。
【００３３】
具体的には、制御手段１２（油圧回路１０）は、移動方向が正方向（油圧シリンダＣｙ１の伸張方向、図２（ｂ）のｘ）の場合には、次式に示すように、油圧シリンダＣｙ１の「ヘッド側の受圧面積Ａｈ１」と「速度指令Ｖｒｅｆ１」との積を油圧ポンプＤｐの「指令流量Ｑｒｅｆ１」として算出する。
【００３４】
（数１ａ）
Ｑｒｅｆ１＝Ａｈ１×Ｖｒｅｆ１    （Ｖｒｅｆ１≧０）
また、制御手段１２（油圧回路１０）は、移動方向が負方向（油圧シリンダＣｙ１の縮小方向、図２（ｂ）のｘの逆方向）の場合には、次式に示すように、油圧シリンダＣｙ１の「ロッド側の受圧面積Ａｒ１」と「速度指令Ｖｒｅｆ１」の絶対値との積を油圧ポンプＤｐの「指令流量Ｑｒｅｆ１」として算出する。なお、ここで絶対値としているのは、入力信号Ｐｉ１が符号により操作方向を示すような信号としているため、速度指令Ｖｒｅｆ１も符号付きの値となるためである。よって、入力信号Ｐｉ１とは別に操作方向を示す信号を設けて、入力信号Ｐｉ１が操作量を常に正値で表すようにすれば絶対値としなくてもよい。
【００３５】
（数１ｂ）
Ｑｒｅｆ１＝Ａｒ１×｜Ｖｒｅｆ１｜    （Ｖｒｅｆ１＜０）
次いで、ブロックＢ０３において、油圧回路１０は、圧油供給ステップとして、制御手段１２を用いて、ブロックＢ０２で算出した油圧シリンダＣｙ１の「指令流量Ｑｒｅｆ１」及びブロックＢ０２ｂで算出した油圧シリンダＣｙ２の「指令流量Ｑｒｅｆ２」を合算して、油圧ポンプＤｐへの「指令流量Ｑｒｅｆ」を算出する。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０４に進む。
【００３６】
ブロックＢ０４において、油圧回路１０は、制御手段１２を用いて、算出した「指令流量Ｑｒｅｆ」を油圧ポンプＤｐに入力して、油圧ポンプＤｐから圧油を吐出する動作を制御する。また、油圧回路１０は、駆動ステップとして、制御手段１２を用いて、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を油圧シリンダＣｙ１及びＣｙ２に夫々供給して、油圧アクチュエータＡｃ１及びＡｃ２を夫々駆動する。その後、油圧回路１０は、図３（ａ）のブロックＢ０５に進む。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、ブロックＢ０５において、油圧回路１０は、検出ステップとして、検出手段１１を用いて、油圧シリンダＣｙ１の背圧Ｐｂ１を検出する。また、油圧回路１０は、制御ステップとして、検出した背圧Ｐｂ１を用いて、「値（Ｃｄ×（２／ρ×Ｐｂ１）１／２）」を算出する。算出後、油圧回路１０は、ブロックＢ０６に進む。ここで、「値（Ｃｄ×（２／ρ×Ｐｂ１）１／２）」のＣｄは流量係数である。ρは圧油の密度である。
【００３８】
なお、制御手段１２は、移動方向が正方向の場合には、背圧Ｐｂ１をロッド側のロッド圧Ｐｒ１とする。制御手段１２は、移動方向が負方向の場合には、背圧Ｐｂ１をヘッド側のヘッド圧Ｐｈ１とする。これにより、油圧回路１０（制御手段１２）は、油圧シリンダＣｙの移動方向が切り替わった場合でも、検出手段１１（Ｓ１ａ又はＳ１ｂ）を用いて背圧Ｐｂ１を検出することができる。
【００３９】
ブロックＢ０６において、油圧回路１０は、制御ステップとして、制御手段１２を用いて、絞り弁Ｓｂ１の開度Ａｓ１を算出する。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０７に進む。
【００４０】
具体的には、制御手段１２は、先ず、移動方向が正方向の場合には、次式に示すように、ロッド側の「受圧面積Ａｒ１」と「速度指令Ｖｒｅｆ１」との積をロッド側からの「排出流量Ｑｏｕｔ１」とする（図３（ｂ））。
【００４１】
（数２ａ）
Ｑｏｕｔ１＝Ａｒ１×Ｖｒｅｆ１    （Ｖｒｅｆ１≧０）
また、制御手段１２は、移動方向が負方向の場合には、次式に示すように、ヘッド側の「受圧面積Ａｈ１」と「速度指令Ｖｒｅｆ１」の絶対値との積をヘッド側からの「排出流量Ｑｏｕｔ１」とする（図３（ｂ））。なお、ここで絶対値としているのは、入力信号Ｐｉ１が符号により操作方向を示すような信号としているため、速度指令Ｖｒｅｆ１も符号付きの値となるためである。よって、入力信号Ｐｉ１とは別に操作方向を示す信号を設けて、入力信号Ｐｉ１が操作量を常に正値で表すようにすれば絶対値としなくてもよい。
【００４２】
（数２ｂ）
Ｑｏｕｔ１＝Ａｈ１×｜Ｖｒｅｆ１｜    （Ｖｒｅｆ１＜０）
次いで、制御手段１２は、次式に示すように、ブロックＢ０５で算出した「値（Ｃｄ×（２／ρ×Ｐｂ１）１／２）」で「排出流量Ｑｏｕｔ１」を割算した値を開度Ａｓ１に対応する「指令開度Ａｒｅｆ１」とする。
【００４３】
（数３）
Ａｒｅｆ１＝Ｑｏｕｔ１／（Ｃｄ×（２／ρ×Ｐｂ１）１／２）
次に、ブロックＢ０７において、油圧回路１０は、制御ステップとして、検出手段１１が検出した油圧シリンダＣｙ１、Ｃｙ２の入口圧Ｐｆ１、Ｐｆ２を比較して、低負荷側の油圧シリンダを特定する。また、油圧回路１０は、流入圧偏差（Ｐｆ１とＰｆ２との差分）の積分値にゲインを乗じた値を算出する。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０８に進む。
【００４４】
具体的には、油圧回路１０は、例えばＰｆ２＞Ｐｆ１の場合に、油圧シリンダＣｙ１を低負荷側の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）であると特定することができる。油圧回路１０は、例えばＰｆ２＜Ｐｆ１の場合に、油圧シリンダＣｙ２を低負荷側の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）であると特定することができる。これにより、油圧回路１０（制御手段１２）は、複数の油圧シリンダＣｙ（複数の油圧アクチュエータＡｃ）間で負荷圧の大小が切り替わった場合でも、低負荷側の油圧シリンダを特定して、特定した低負荷側の油圧シリンダＣｙの背圧Ｐｂ及び流入圧Ｐｆを制御することができる（後述するブロックＢ０８及びＢ０９）。
【００４５】
ブロックＢ０８において、油圧回路１０は、制御ステップとして、ブロックＢ０６で算出した「指令開度Ａｒｅｆ１」を補正し、補正した「指令開度Ａｒｅｆ１」を絞り弁Ｓｂ１に入力して、絞り弁Ｓｂ１の開度Ａｓ１を制御する。これにより、油圧回路１０（制御手段１２）は、絞り弁Ｓｂ１の開度Ａｓ１を変化させ、油圧シリンダＣｙ１から排出される圧油の圧力（絞り弁Ｓｂ１の上流側の油路の油圧）を補償（増加）すると共に通過流量を制御することができる。その後、油圧回路１０は、ブロックＢ０９に進む。
【００４６】
具体的には、油圧回路１０（制御手段１２）は、ブロックＢ０７で算出した「流入圧偏差の積分値にゲインを乗じた値」をブロックＢ０６で算出した「指令開度Ａｒｅｆ１」から減算することによって、「指令開度Ａｒｅｆ１」を補正する。すなわち、油圧回路１０（制御手段１２）は、低負荷側の油圧シリンダＣｙに対応する絞り弁Ｓｂの開度を減少させ、低負荷側の油圧シリンダＣｙの背圧Ｐｂ及び流入圧Ｐｆを増加させる。
【００４７】
ブロックＢ０９において、油圧回路１０は、制御ステップとして、算出した「指令開度Ａｒｅｆ１」を絞り弁Ｓｂ１に入力し、絞り弁Ｓｂ１の開度Ａｓ１を制御する。これにより、油圧回路１０（制御手段１２）は、絞り弁Ｓｂ１の開度Ａｓ１を変化させ、油圧シリンダＣｙ１から排出された圧油の圧力（絞り弁Ｓｂ１の上流側の油路の油圧）を補償（増加）することができる。これにより、油圧回路１０（制御手段１２）は、複数の油圧シリンダＣｙ（油圧アクチュエータＡｃ）間の流入圧Ｐｆを同じにすることで、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を複数の油圧シリンダＣｙに分流させることができる。また、油圧回路１０（制御手段１２）は、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を複数の油圧シリンダＣｙに分流させることができるので、複数の油圧シリンダＣｙ（複数のアクチュエータＡｃ）を同時駆動（同時操作）することができる。
【００４８】
油圧回路１０は、ブロックＢ０５で検出した「背圧Ｐｂ１」に基づいて、油圧ポンプＤｐの吐出流量を更に制御（変更）してもよい。また、油圧回路１０は、ブロックＢ０７で算出した「指令開度Ａｒｅｆ１」を更に用いて、油圧ポンプＤｐの吐出流量を制御してもよい。更に、油圧回路１０は、所定のマップ等を更に用いて、油圧ポンプＤｐの吐出流量を制御してもよい。これにより、油圧回路１０は、油圧ポンプＤｐの吐出流量を最適化することができ、余剰分の圧油の流量を削減することができる。
【００４９】
以上により、本実施形態に係る油圧回路１０によれば、油圧シリンダＣｙに供給された圧油の圧力を制御することができるので、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を分流して、高負荷側及び低負荷側の油圧シリンダＣｙ（油圧アクチュエータＡｃ）を同時駆動（同時操作）することができる。また、油圧回路１０によれば、検出した油圧シリンダＣｙの圧油の入口圧Ｐｆに基づいて低負荷側の油圧シリンダＣｙを特定し、特定した低負荷側の油圧シリンダＣｙに対応する絞り弁Ｓｂ（メータアウト弁）の開度を制御することができるので、複数の油圧シリンダＣｙ間の流入圧Ｐｆを同じにすることでき、油圧ポンプＤｐから吐出された圧油を複数の油圧シリンダＣｙに分流させることができる。更に、油圧回路１０によれば、可変ポンプＤｐを用いて、油圧シリンダＣｙの圧油の背圧Ｐｂ及び絞り弁Ｓｂの開度に対応する流量の圧油を吐出することができる。すなわち、油圧回路１０によれば、油圧シリンダＣｙの圧油の背圧Ｐｂ及び絞り弁Ｓｂの開度に基づいて圧油の流量を最適化することができるので、余剰分の圧油が排出されることを低減し、余剰分の圧油が排出されることによって発生するエネルギ損失を低減することができる。
【実施例】
【００５０】
実施形態に係る油圧回路１０を含む建設機械１００の実施例を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施例以外でも、複数の油圧シリンダ（複数の油圧アクチュエータ）を同時駆動（同時操作）する油圧回路を備える機械であって、油圧シリンダの駆動圧に基づいて油圧ポンプ等を制御するものであれば、いずれのものにも用いることができる。また、本発明を用いることができる建設機械には、油圧ショベル、クレーン車、ブルドーザ、ホイールローダ及びダンプトラック、並びに、杭打ち機、杭抜き機、ウォータージェット、泥排水処理設備、グラウトミキサ、深礎工用機械及びせん孔機械などが含まれる。
【００５１】
（建設機械の構成）
本実施例に係る建設機械１００の概略構成を、図４を用いて説明する。
【００５２】
図４に示すように、建設機械１００は、油圧アクチュエータＡｃとして、上部旋回体２０Ｕｐに基端部を軸支されたブーム２１と、ブーム２１の先端に軸支されたアーム２２と、アーム２２の先端に軸支されたバケット２３とを備える。また、建設機械１００は、油圧シリンダＣｙとして、ブーム２１を駆動するブームシリンダ２１ｃと、アーム２２を駆動するアームシリンダ２２ｃと、バケット２３を駆動するバケットシリンダ２３ｃとを備える。
【００５３】
建設機械１００は、油圧回路１０を用いて、ブームシリンダ２１ｃに作動油（圧油）を供給することによって、ブームシリンダ２１ｃを長手方向に伸縮する。このとき、ブーム２１は、ブームシリンダ２１ｃの伸縮によって、上下方向に駆動される。また、建設機械１００は、コントローラ（制御手段１２）を用いて、オペレータ（運転者、作業者）の操作レバー（操作手段）の操作量（及び操作方向）に応じてブーム用方向制御弁を制御し、ブームシリンダ２１ｃに供給される作動油を制御する。この結果、建設機械１００は、オペレータの操作レバーの操作量等に応じて、所望の作業を実施する。
【００５４】
また、建設機械１００は、ブーム２１の場合と同様に、アームシリンダ２２ｃ及びバケットシリンダ２３ｃの伸縮によって、アーム２２及びバケット２３を駆動する。建設機械１００は、ブームシリンダ２１ｃの場合と同様に、アーム用方向制御弁及びバケット用方向制御弁によって、アームシリンダ２２ｃ及びバケットシリンダ２３ｃに供給される作動油を制御する。
【００５５】
更に、建設機械１００は、車輪及び旋回装置等（例えば下部走行体２０Ｄｗ）を用いて、建設機械１００本体の走行（前後左右の移動）及び回転（旋回など）を行う。また、建設機械１００は、走行用の方向制御弁などを用いて、オペレータの操作レバーの操作量などに応じて、建設機械１００の走行などを実施する。
【００５６】
（建設機械の油圧回路の制御方法）
本実施例に係る建設機械１００の油圧回路の制御方法は実施形態に係る油圧回路１０の制御方法と基本的に同様ため、説明を省略する。
【００５７】
以上により、本実施例に係る建設機械１００によれば、実施形態に係る油圧回路１０と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（比較例）
比較例に係る油圧回路１０Ｅを図５に示す。
【００５９】
図５に示すように、本比較例に係る油圧回路１０Ｅは、メータイン・メータアウト絞りを備えた方向制御弁ＶｃＥを用いて油圧シリンダＣｙＥに供給する圧油を制御し、アクチュエータＡｃＥの動作を制御する。また、本比較例に係る油圧回路１０Ｅは、低負荷側の油圧アクチュエータＡｃ２Ｅに圧油が逃げることを防止して、高負荷側の油圧アクチュエータＡｃ１Ｅの操作性を確保するために、低負荷側の油圧アクチュエータＡｃ２Ｅの上流に絞り弁ＳＬを備える。
【００６０】
本比較例に係る油圧回路１０Ｅでは、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、メータイン側の圧力降下によってエネルギ損失が増大する。また、油圧回路１０Ｅでは、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、方向制御弁の構造が複雑になる。更に、油圧回路１０Ｅでは、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、方向制御弁の構造が複雑になるため、方向制御弁の内部通路の圧力損失が増大するおそれがある。
【００６１】
また、本比較例に係る油圧回路１０Ｅでは、絞り弁ＳＬによって圧力降下が発生し、エネルギ損失が発生する。また、複数の油圧アクチュエータにおいて高負荷側と低負荷側とが切り替わった場合に、又は、複数の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）において操作方向（伸縮方向）が切り替わった場合に、本比較例に係る油圧回路１０Ｅでは高負荷側の油圧アクチュエータの操作性を確保することができない場合がある。
【００６２】
更に、本比較例に係る油圧回路１０Ｅは、メータアウト制御のために油圧シリンダＣｙＥの供給側の油圧をアクチュエータＡｃＥの駆動に必要な圧力より高くする。すなわち、油圧回路１０Ｅでは、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、リリーフ弁Ｖｔで圧力を設定するため、リリーフ弁Ｖｔから排出される圧油のエネルギ損失が増大する。また、油圧回路１０Ｅでは、本実施形態に係る油圧回路１０と比較して、リリーフ弁Ｖｔから圧油を排出するため、油圧ポンプＰの吐出流量が増大する。
【００６３】
以上、油圧回路及びその油圧回路を含む建設機械について、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態又は実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１００    ：  建設機械
１０    ：  油圧回路
１１    ：  検出手段（圧力センサなど）
１２    ：  制御手段（コントローラなど）
２１    ：  ブーム
２１ｃ  ：  ブームシリンダ
２２    ：  アーム
２２ｃ  ：  アームシリンダ
２３    ：  バケット
２３ｃ  ：  バケットシリンダ
Ｄｐ    ：  油圧ポンプ（可変ポンプ）
Ｔｎｋ  ：  作動油タンク（タンク）
Ａｃ，Ａｃ１，Ａｃ２：  油圧アクチュエータ
Ｃｙ，Ｃｙ１，Ｃｙ２：  油圧シリンダ
Ｖｃ，Ｖｃ１，Ｖｃ２：  方向制御弁（コントロールバルブ）
Ｓｂ，Ｓｂ１，Ｓｂ２：  絞り弁
Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ：  油圧シリンダの圧力センサ
Ａｈ，Ａｈ１，Ａｈ２：  油圧シリンダのヘッド側受圧面積
Ａｒ，Ａｒ１，Ａｒ２：  油圧シリンダのロッド側受圧面積
Ｐｂ，Ｐｂ１，Ｐｂ２：  油圧シリンダの背圧
Ｐｆ，Ｐｆ１，Ｐｆ２：  油圧シリンダの入口圧
Ｐｈ，Ｐｈ１，Ｐｈ２：  油圧シリンダのヘッド側駆動圧（ヘッド圧）
Ｐｒ，Ｐｒ１，Ｐｒ２：  油圧シリンダのロッド側駆動圧（ロッド圧）
【図１】
2014119106.tif 000003
【図２】
2014119106.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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