(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータに供給される作動油を制御するように方向制御可能なＭＣＶのスプールを制御するための建設機械の制御装置を提供すること。【解決手段】本発明によれば、ユーザの操作量に比例して２次信号圧力を出力するリモートコントロールバルブと、リモートコントロールバルブの２次信号圧力を検出する操作量検出手段と、２次信号圧力を出力する電磁比例減圧弁と、リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力に一方の入力部がそれぞれ接続され、電磁比例減圧弁の出力側ポートが他方の入力部にそれぞれ接続される第１及び第２シャトル弁と、第１及び第２シャトル弁から出力される信号圧力により切り換えられるときに油圧アクチュエータの駆動を制御する方向制御スプールと、操作量検出手段から入力される操作量に対応して電磁比例減圧弁に制御信号を出力するコントローラとを備える。【選択図】図３
2013540957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、エンジンに接続される油圧ポンプと、油圧ポンプから作動油の供給を受けて作業装置を駆動するように方向制御可能な油圧アクチュエータと、を備える建設機械の制御装置において、
ユーザの操作量に比例して２次信号圧力を出力するリモートコントロールバルブと、
前記リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力を検出する操作量検出手段と、
外部からの電気的な制御信号に比例して２次信号圧力を出力する電磁比例減圧弁と、
前記リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力に一方の入力部がそれぞれ接続され、前記電磁比例減圧弁の出力側ポートが他方の入力部にそれぞれ接続され、前記リモートコントロールバルブを通過する信号圧力と前記電磁比例減圧弁を通過する信号圧力のうち高い方の圧力を出力する第１及び第２シャトル弁と、
前記油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間の流路に設けられ、第１及び第２シャトル弁から出力される信号圧力により切り換えられるときに油圧アクチュエータの起動、停止及び方向切換えを制御する方向制御スプールと、
前記操作量検出手段から入力される操作量に対応する制御信号を演算して、前記電磁比例減圧弁に制御信号を出力するコントローラと、を備えることを特徴とする建設機械の制御装置。
【請求項２】
前記リモートコントロールバルブの操作量を検出する操作量検出手段は、
前記リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力に入力部がそれぞれ接続され、 前記リモートコントロールバルブを通過する信号圧力のうち高い圧力を出力する第３シャトル弁と、
前記第３シャトル弁の出力側に接続され、検出信号を前記コントローラに入力する圧力センサと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の制御装置。
【請求項３】
前記リモートコントロールバルブの操作量を検出する操作量検出手段は、
前記リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力に入力部がそれぞれ接続され、 前記電磁比例減圧弁の入力側ポートに出力部が接続され、前記リモートコントロールバルブを通過する信号圧力のうち高い圧力を出力する第４シャトル弁と、
前記第４シャトル弁の出力側に接続され、検出信号を前記コントローラに入力する圧力センサと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の制御装置に係り、さらに詳しくは、油圧アクチュエータに供給される作動油を制御するために、油圧式リモートコントロールバルブおよび方向制御スプールが配備されたメインコントロールバルブ（ＭＣＶ；ｍａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｖａｌｖｅ）のスプールを制御することができる建設機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、掘削機などの建設機械の作業装置（ブームなどを言う）の操作性を向上したり、作業装置および走行装置を同時に操作する複合操作のときに作業装置を優先的に制御したり、または、燃費を改善したりすることができるように、ユーザによる操作信号をコントローラで受信し、油圧アクチュエータの望ましい駆動を達成することができるＭＣＶのスプールを制御する技術が望まれている。
【０００３】
図１に示す従来の技術の油圧式ＭＣＶ制御回路は、エンジン１と、エンジン１に接続されるメイン油圧ポンプ２（以下、「油圧ポンプ」と称する）及びパイロットポンプ３と、油圧ポンプ２に接続される油圧アクチュエータ４（例えば、「油圧モータ」）と、油圧ポンプ２と油圧アクチュエータ４との間の流路に設けられ、切り換えられるときに油圧アクチュエータ４の起動、停止及び方向の切換えを制御するＭＣＶのスプール５と、ユーザの操作量に比例する２次信号圧力をスプール５に出力するリモートコントロールバルブ（ＲＣＶ；ｒｅｍｏｔｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｖａｌｖｅ）６と、を備える。
【０００４】
上述した油圧アクチュエータ４を駆動するために、ユーザがリモートコントロールバルブ６を操作すると、操作量に比例してパイロットポンプ３から吐き出されてリモートコントロールバルブ６を通過する２次信号圧力がスプール５に供給される。これにより、２次信号圧力に比例してスプール５の変位が生じるため、油圧ポンプ２からの作動油がスプール５を通って油圧アクチュエータ４に供給されることになる。
【０００５】
この際、上述したスプール５の制御は、リモートコントロールバルブ６の操作量によることになる。これにより、ユーザがリモートコントロールバルブ６を急激に操作する場合でも、油圧アクチュエータ４がスムーズに加速可能なように、スプール５の急激な開放を制限し得る装置が望まれる。すなわち、リモートコントロールバルブ６の出力側とスプール５との間のパイロット信号ラインにオリフィスを設ける場合、作動油の温度などに起因してオリフィスの機能の発揮が制限されてしまう問題点があった。
【０００６】
図２に示す従来の技術による電磁油圧式ＭＣＶ制御回路は、エンジン１と、エンジン１に接続される油圧ポンプ２及びパイロットポンプ３と、油圧ポンプ２に接続される油圧アクチュエータ４と、油圧ポンプ２と油圧アクチュエータ４との間の流路に設けられ、切り換えられるときに油圧アクチュエータ４の起動、停止及び方向切換えを制御するＭＣＶのスプール５と、外部からの電気的な制御信号に比例する２次信号圧力をスプール５に出力する電磁比例減圧弁７、８と、ユーザの操作量に比例するように操作信号を出力する操作レバー９と、操作レバー９の操作量に対応するように操作信号を演算して電磁比例減圧弁７、８に電気的制御信号を出力するコントローラ１０と、を備える。
【０００７】
上述した油圧アクチュエータ４を駆動するために、ユーザが操作レバー９を操作すると、これに伴い、操作量に比例する操作信号がコントローラ１０に入力される。コントローラ１０は、操作量に対応するように出力値を演算して、スプール５の制御が行えるように電磁比例減圧弁７、８に制御信号として出力する。すなわち、油圧アクチュエータ４に供給される作動油の制御が最適な条件下で行えるように、操作レバー９の操作量に応じて、電磁比例減圧弁７、８を介してスプール５を制御することになるため、ユーザによる操作レバー９の操作を補正することができる。
【０００８】
このとき、上述した操作レバー９として高価なジョイスチックを用いるため、部品のコストアップを招く。また、方向制御可能なＭＣＶのスプール５を制御すべく一対の電磁比例減圧弁７、８を用いるため、部品点数の増加やコストアップを招くという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転者がリモートコントロールバルブ（ＲＣＶ）を急激に操作する場合でも、油圧アクチュエータが円滑に加速可能なように、方向制御可能なＭＣＶのスプールを制御することができると共に、弁駆動電気回路が不意に故障したときにもＭＣＶの誤動作を抑えることができる建設機械の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の好適な第１実施形態によれば、エンジンと、エンジンに接続される油圧ポンプと、油圧ポンプから作動油の供給を受けて作業装置を駆動するように方向制御可能な油圧アクチュエータと、を備える建設機械の制御装置において、ユーザの操作量に比例して２次信号圧力を出力するリモートコントロールバルブと、リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力を検出する操作量検出手段と、外部からの電気的な制御信号に比例して２次信号圧力を出力する電磁比例減圧弁と、リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力に一方の入力部がそれぞれ接続され、電磁比例減圧弁の出力側ポートが他方の入力部にそれぞれ接続され、リモートコントロールバルブを通過する信号圧力と電磁比例減圧弁を通過する信号圧力のうち高い方の圧力を出力する第１及び第２シャトル弁と、油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間の流路に設けられ、第１及び第２シャトル弁から出力される信号圧力により切り換えられるときに油圧アクチュエータの起動、停止及び方向切換えを制御する方向制御スプールと、操作量検出手段から入力される操作量に対応する制御信号を演算して、電磁比例減圧弁に制御信号を出力するコントローラと、を備える。
【００１１】
本発明のより好適な実施形態によれば、上述したリモートコントロールバルブの操作量を検出する操作量検出手段は、リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力に入力部がそれぞれ接続され、リモートコントロールバルブを通過する信号圧力のうち高い圧力を出力する第３シャトル弁と、第３シャトル弁の出力側に接続され、検出信号をコントローラに入力する圧力センサと、を備える。
【００１２】
上述したリモートコントロールバルブの操作量を検出する操作量検出手段は、リモートコントロールバルブから出力される２次信号圧力に入力部がそれぞれ接続され、電磁比例減圧弁の入力側ポートに出力部が接続され、リモートコントロールバルブを通過する信号圧力のうち高い圧力を出力する第４シャトル弁と、第４シャトル弁の出力側に接続され、検出信号をコントローラに入力する圧力センサと、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、部品の原価コストを削減するとともに、コントローラを通じて方向制御可能なＭＣＶのスプールを制御することができ、また、弁駆動電気回路に不意の故障が発生したときにＭＣＶの誤動作が抑えられるので、信頼性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の技術による油圧式ＭＣＶ制御回路図である。
【図２】従来の技術による電磁油圧式ＭＣＶ制御回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態による建設機械制御装置の電磁油圧式ＭＣＶ制御回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態による建設機械制御装置において、コントローラによる電磁比例減圧弁の制御を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態による建設機械制御装置の電磁油圧式ＭＣＶ制御回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、これは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることはない。
【００１６】
図３及び図４に示す本発明の第１実施形態による建設機械の制御装置は、
エンジン１１と、エンジン１１に接続される油圧ポンプ１２及びパイロットポンプ１３と、油圧ポンプ１２から作動油の供給を受けて作業装置（例えば、「ブーム」などを言う）を駆動するように方向制御可能な油圧アクチュエータ１４（例えば、「油圧モータ」などを言う）と、を備える建設機械の制御装置において、
ユーザの操作量に比例して２次信号圧力を出力するリモートコントロールバルブ（ＲＣＶ）１６と、
リモートコントロールバルブ１６から出力される２次信号圧力を検出する操作量検出手段と、
外部からの電気的な制御信号に比例して２次信号圧力を出力する電磁比例減圧弁１７と、
リモートコントロールバルブ１６から出力される２次信号圧力に一方の入力部がそれぞれ接続され、電磁比例減圧弁（ＰＰＲＶ）１７の出力側ポートが他方の入力部にそれぞれ接続され、リモートコントロールバルブ１６を通過する信号圧力と電磁比例減圧弁１７を通過する信号圧力のうち高い方の圧力を出力する第１及び第２シャトル弁１８、１９と、
油圧ポンプ１２と油圧アクチュエータ１４との間の流路に設けられ、第１及び第２シャトル弁１８、１９から出力される信号圧力により切り換えられるときに油圧アクチュエータ１４の起動、停止及び方向切換えを制御する方向制御スプール１５と、
操作量検出手段から入力される操作量に対応する制御信号を演算して、電磁比例減圧弁１７に制御信号を出力するコントローラ２０と、を備える。
【００１７】
この際、上述したリモートコントロールバルブ１６の操作量を検出する操作量検出手段は、
リモートコントロールバルブ１６から出力される２次信号圧力に入力部がそれぞれ接続され、リモートコントロールバルブ１６を通過する信号圧力のうち高い圧力を出力する第３シャトル弁と、
第３シャトル弁の出力側に接続され、検出信号をコントローラ２０に入力する圧力センサ２２と、を備える。
【００１８】
以下、本発明の第１実施形態による建設機械の制御装置の作動について説明する。
【００１９】
図３及び図４に示すように、ユーザが油圧アクチュエータ１４を駆動するために左側リモートコントロールバルブ１６を操作した場合、パイロットポンプ１３の作動油の一部は当該リモートコントロールバルブを経て第１シャトル弁１８に供給され、パイロットポンプ１３の作動油の一部は電磁比例減圧弁１７の入口側ポートに供給される。
【００２０】
一方、当該リモートコントロールバルブを通過した２次信号圧力が第３シャトル弁２１の出力側に設けられた圧力センサ２２を介して検出され、検出された信号圧力Ｐがコントローラ２０に入力される。
【００２１】
ユーザがリモートコントロールバルブ１６を図４に示す線図「Ａ」のように操作する場合（リモートコントロールバルブ１６が急激に操作されて油圧アクチュエータ１４が急速に加速されることを言う）でも、実際に建設機械において線図「Ｂ」のような作業装置の加速制御特性が求められる状況であれば（油圧アクチュエータ１４の加速比が所定値以下であれば）、線図「Ｂ」の制御特性が方向制御スプール１５に駆動力として働くように、電磁比例減圧弁１７に線図「Ｃ」の２次圧力を出力する。
【００２２】
この際、スプール１５の左右側のポートは、第１及び第２シャトル弁１８、１９の出力側とそれぞれ接続され、第１及び第２シャトル弁１８、１９の入力部は、電磁比例減圧弁１７の出力側およびリモートコントロールバルブ１６の出力側とそれぞれ接続される。これにより、リモートコントロールバルブ１６の操作による２次信号圧力（線図「Ａ」のような勾配値を有する場合を言う）が第１シャトル弁１８を経てスプール１５の左側ポートに供給されると、コントローラ２０から電磁比例減圧弁１７に出力される制御信号により電磁比例減圧弁の２次信号圧力（線図「Ｃ」のような勾配値を有する場合を言う）が第２シャトル弁１９を経てスプール１５の右側ポートに供給される。
【００２３】
この際、リモートコントロールバルブ１６の操作により第１シャトル弁１８を介してスプール１５の一方のポートに供給される信号圧力値は、コントローラ２０からの制御信号の入力に応じて電磁比例減圧弁１７により生成されて第２シャトル弁１９を経てスプール１５の他方のポートに供給される信号圧力値よりも相対的に大きい。
【００２４】
このため、線図「Ｃ」の２次圧力は、リモートコントロールバルブ１６の操作がない方向にのみ連通して、スプール１５の当該ポートに接続される。
【００２５】
このように、ユーザがリモートコントロールバルブ１６を操作したときに、スプール１５に働く信号圧力がリモートコントロールバルブ１６の操作により出力される２次信号圧力とは逆方向に働くため、スプール１５の開口度を所定値以下に制限することができる。
【００２６】
上述したように、本発明の第１実施形態による建設機械の制御装置によれば、一つの操作量検出手段及び電磁比例減圧弁を用いて方向制御可能なスプールを制御するため、コストを削減することができる。
【００２７】
図５に示す本発明の第２実施形態による建設機械の制御装置において、リモートコントロールバルブ１６の操作量を検出する操作量検出手段は、リモートコントロールバルブ１６から出力される２次信号圧力に入力部がそれぞれ接続され、電磁比例減圧弁１７の入力側ポートに出力部が接続され、リモートコントロールバルブ１６を通過する信号圧力のうち高い圧力を出力する第４シャトル弁２３と、第４シャトル弁２３の出力側に接続され、検出信号をコントローラ２０に入力する圧力センサ２２と、を備える。
【００２８】
この際、上述した油圧ポンプ１２と、油圧アクチュエータ１４と、スプール１５と、リモートコントロールバルブ１６と、電磁比例減圧弁１７及びコントローラ２０を備える構成は、本発明の第１実施形態による建設機械の制御装置の構成と実質的に同様であるため、これらの構成及び作動についての詳細な説明は省略し、同じ構成部品には同じ図面符号を付する。
【００２９】
ユーザがリモートコントロールバルブ１６を操作する場合に、パイロットポンプ１３から吐き出される作動油がリモートコントロールバルブ１６を通過して２次信号圧力に変換するため、第４シャトル弁２３の出力部を通過した信号圧力Ｐ１が電磁比例減圧弁１７の入力側ポートに供給される。これにより、弁駆動電気回路の故障に対する信頼性が相対的に高くなる。
【００３０】
上述したように、本発明の第１実施形態または第２実施形態による建設機械の制御装置によれば、弁及び電気回路を備える弁制御回路に不意の故障が発生し、弁に好ましくない出力が発生した場合であっても、ＭＣＶのスプールの両端に同じ信号圧が伝わってスプールは中立位置を維持することになる。これにより、作業装置の誤動作を抑えることができ、安全性を確保することができる。
【００３１】
上述した構成を有する本発明によれば、運転者がリモートコントロールバルブを急激に操作しても、油圧アクチュエータがスムーズに加速されるように方向制御可能なＭＣＶのスプールを制御することができる。また、弁駆動電気回路に不意の故障が発生した場合にも、ＭＣＶの誤動作を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１１  エンジン
１２  油圧ポンプ
１３  パイロットポンプ
１４  油圧アクチュエータ
１５  スプール
１６  リモートコントロールバルブ（ＲＣＶ）
１７  電磁比例減圧弁（ＰＰＲＶ）
１８  第１シャトル弁
１９  第２シャトル弁
２０  コントローラ
２１  第３シャトル弁
２２  圧力センサ
２３  第４シャトル弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2013540957.tif 000008
2013540957.tif 000009
2013540957.tif 000010
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