(57)【要約】【課題】  スプールの作動油通過面積に応じた適正流量の作動油を油圧アクチュエータに供給可能とし、油圧アクチュエータの安定した作動を可能とし、油圧ポンプの駆動モータによる電力浪費を防止する。【解決手段】  切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを介して油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに作動油を供給する油圧ポンプ３と、切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのスプールの位置の変位量を検出するスプール変位検出装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、スプール変位検出装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの検出結果に基づいて油圧ポンプ３の駆動モータ１の回転数を制御する駆動モータ制御装置１９と、を備える作業機の制御装置を構成する。【選択図】  図１
2005331014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切換制御弁を介して油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する駆動モータと、切換制御弁のスプールの変位量を検出するスプール変位検出装置と、切換制御弁のスプールの変位量に応じて油圧ポンプが吐出する作動油の流量を算出する必要流量演算装置と、必要流量演算装置が算出した作動油の流量に応じて駆動モータの回転数を制御する駆動モータ制御装置と、を備えることを特徴とする作業機の制御装置。
【請求項２】
切換制御弁が、スプールを手動操作可能な操作レバーを有することを特徴とする請求項１記載の作業機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切換制御弁を介して油圧アクチュエータに作動油を供給する作業機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーン等の作業機には、油圧ポンプが駆動モータによって駆動し、作動油が油圧ポンプから切換制御弁を介して油圧アクチュエータに供給され、切換制御弁が油圧アクチュエータに供給される作動油を制御するものがある。
油圧ポンプの駆動モータは、予め設定された一定の回転数で回転し続け、その回転数は、油圧アクチュエータが所要速度で作動するに足りる流量の作動油を、油圧ポンプが吐出可能な回転数となっている。
【０００３】
しかし、駆動モータが一定の回転数で回転し続けるので、以下の問題が生じる。すなわち、油圧アクチュエータが停止している間も、駆動モータが回転し続け、電力が浪費される。同時に、作動油が系を循環し続けることとなり、作動油の油温が上昇する。また、油圧アクチュエータの作動速度が緩速である場合、作動油が過剰供給され、油圧アクチュエータの作動に用いられない余剰油が発生する。油圧ポンプが余剰油を吐出すると、駆動モータにより電力が浪費される。さらに、余剰油が系を循環し、作動油の油温が上昇する。
かかる問題に対処するために、図２に示すバッテリー駆動作業機が提唱されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
このバッテリー駆動作業機は、油圧ポンプ３、駆動モータ１、油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、操作入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃを備える。駆動モータ１によって油圧ポンプ３が駆動可能に構成され、油圧アクチュエータ１１ａに切換制御弁５ａを介して作動油を供給可能となっている。同様に、油圧アクチュエータ１１ｂに切換制御弁５ｂを介して作動油を供給可能であり、油圧アクチュエータ１１Ｃに切換制御弁５ｃを介して作動油を供給可能となっている。
【０００５】
操作入力装置１５ａが切換制御弁制御装置１３ａを介して切換制御弁５ａに接続されており、操作入力装置１５ａへの入力値に応じて、切換制御弁制御装置１３ａが切換制御弁５ａに作動信号を送信可能となっている。なお、この作動信号は一般に電気信号である。同様に、操作入力装置１５ｂが切換制御弁制御装置１３ｂを介して切換制御弁５ｂに接続されており、操作入力装置１５ｃが切換制御弁制御装置１３ｃを介して切換制御弁５ｃに接続されている。
【０００６】
また、操作入力装置１５ａが油圧アクチュエータ要求流量検出手段１８に接続されており、操作入力装置１５ａへの入力値に応じて、油圧アクチュエータ要求流量検出手段１８が油圧アクチュエータ１１ａの作動に必要な作動油の流量を算出し、さらに、この流量を油圧ポンプ３から吐出するために必要な駆動モータ１の回転数を算出し、算出した回転数で駆動モータ制御手段２０が駆動モータ１を回転させる構成となっている。同様に、操作入力装置１５ｂ、１５ｃが油圧アクチュエータ要求流量検出手段１８に接続されている。
【０００７】
例えば、油圧アクチュエータ１１ａを操作する場合、作業員が操作入力装置１５ａに油圧アクチュエータ１１ａの作動量を入力値として与える。入力値に応じて、切換制御弁制御装置１３ａが切換制御弁５ａに作動信号を送信する。切換制御弁制御装置１３ａからの作動信号によって、切換制御弁５ａのスプールが作動して、油圧アクチュエータ１１ａが作動可能となる。同時に、入力値に応じて、油圧アクチュエータ要求流量検出手段１８が油圧アクチュエータ１１ａの作動に必要な作動油の流量を算出し、さらに、この流量を油圧ポンプ３から吐出するために必要な駆動モータ１の回転数を算出し、算出した回転数で駆動モータ制御手段２０が駆動モータ１を回転させる。駆動モータ１が駆動モータ制御手段２０に制御されて回転し、油圧ポンプ３が油圧アクチュエータ１１ａの作動に必要な流量の作動油を吐出し、油圧アクチュエータ１１ａが作動する。
【０００８】
したがって、駆動モータ１の回転数が制御され、油圧ポンプ３から油圧アクチュエータ１１ａに供給される作動油の流量の最適化が図られる。
【特許文献１】特開２００２−８７７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のバッテリー駆動作業機においては、例えば、油圧アクチュエータ１１ａを操作する場合、切換制御弁５ａのスプールが切換制御弁制御装置１３ａからの作動信号に応じて正しく変位することが前提条件となっている。しかしながら、切換制御弁５ａのスプールの摺動抵抗や作動信号の電圧降下等（ヒステリシス）が存在し、このヒステリシスが影響して、切換制御弁５ａのスプールの変位量が目的とする変位量よりも小さくなる場合がある。切換制御弁５ａのスプールの変位量が目的の変位量に満たないと、スプールの作動油通過面積が小さくなり、作動油通過面積に対して油圧ポンプ３から吐出される作動油の流量が過剰となり、余剰油が発生し、駆動モータ１が電力を浪費する。
【００１０】
逆に、切換制御弁５ａのスプールの変位量が目的とする変位量よりも大きくなる場合、スプールの作動油通過面積が大きくなり、作動油通過面積に対して油圧ポンプ３から吐出される作動油の流量が不足する。駆動モータ１により電力が浪費されはしないものの、以下の不都合が生じる。すなわち、油圧アクチュエータ１１ａとともに油圧アクチュエータ１１ｂ、１１ｃを同時に操作し、切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃの各スプールを同時に変位させる場合、油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうち作動圧力が高いものに作動油が流入しにくくなる。作動油が各油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃに適切に分配されないと、油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの作動割合が不安定となり、操作入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃに与えた各入力値と、油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの作動量が一致しない。
【００１１】
また、操作入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃに入力値を与えずに、手動レバーにより切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃを直接切換操作可能に構成されている場合、駆動モータ制御手段２０が駆動モータ１の回転数を制御せず、油圧ポンプ３による作動油の吐出量が油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの作動に必要な適正流量とならない。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、常時、スプールの作動油通過面積に応じた適正流量の作動油を油圧アクチュエータに供給可能であり、油圧アクチュエータの安定した作動を可能とし、油圧ポンプの駆動モータによる電力浪費を防止可能な作業機の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る作業機の制御装置は、切換制御弁を介して油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する駆動モータと、切換制御弁のスプールの変位量を検出するスプール変位検出装置と、切換制御弁のスプールの変位量に応じて油圧ポンプが吐出する作動油の流量を算出する必要流量演算装置と、必要流量演算装置が算出した作動油の流量に応じて駆動モータの回転数を制御する駆動モータ制御装置と、を備える。
【００１３】
請求項１の発明によれば、切換制御弁のスプールの変位量に応じて駆動モータの回転数が制御されて、常に、油圧ポンプから供給される作動油がスプールの作動油通過面積に応じた流量に維持され、油圧アクチュエータの正確な作動に必要な適正流量の作動油が油圧ポンプから吐出される。
したがって、切換制御弁のスプールの位置の変位量が目的とする変位量よりも小さくなった場合、油圧ポンプから吐出される作動油の流量が過剰となって余剰油が発生することが防止され、駆動モータが電力を浪費することも防止される。また、切換制御弁のスプールの位置の変位量が目的とする変位量よりも大きくなった場合、スプールの変位量に応じた流量の作動油が油圧ポンプから吐出されるので、複数のスプールを同時に変位させて、複数の油圧アクチュエータを同時に作動させる場合であっても、作動油が各油圧アクチュエータに適切に分配され、各油圧アクチュエータの作動割合が安定する。
【００１４】
請求項２の発明に係る作業機の制御装置は、請求項１記載の作業機の制御装置であって、切換制御弁が、スプールを手動操作可能な操作レバーを有する。
請求項２の発明によれば、操作レバーによって切換制御弁のスプールを手動操作する場合、手動操作によるスプールの変位量に応じて駆動モータの回転数が制御される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記のような作業機の制御装置であるので、スプールの作動油通過面積に応じた適正流量の作動油を油圧アクチュエータに供給可能であり、油圧アクチュエータの安定した作動が可能となり、駆動モータの電力浪費を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を図１を参照しつつ説明する。
駆動モータ１に油圧ポンプ３が連結されており、油圧ポンプ３が駆動モータ１の回転によって作動油を吐出し、切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを介して油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにそれぞれ作動油を供給可能に構成されている。
各切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれ、作業員がスプールを手動操作可能な操作レバー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを備えている。
【００１７】
各切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、切換制御弁制御装置１３を介して操作入力装置１５に接続されている。作業員が操作入力装置１５に与える油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの操作量に応じて、切換制御弁制御装置１３が作動信号を切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに送信可能に構成されている。
各切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれスプール変位検出装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを有し、各切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのスプールの位置の変位量を検出可能に構成されている。
【００１８】
各スプール変位検出装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、必要流量演算装置１７に接続されている。
必要流量演算装置１７は、スプール変位検出装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの検出結果に基づいて各スプールの作動油通過面積に対応する必要な作動油の流量を算出し、算出した流量の作動油を油圧ポンプ３が吐出するために必要な駆動モータ１の回転数を算出し、算出した駆動モータ１の回転数を駆動モータ制御装置１９に送信可能に構成されている。
【００１９】
駆動モータ制御装置１９は、必要流量演算装置１７が算出した駆動モータ１の回転数に応じて、駆動モータ１の回転数を制御可能に構成されている。
各切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれ、アキュームレータ装置２１に接続されている。油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの操作を開始する際、アキュームレータ装置２１の蓄圧をパイロット圧として用いることにより、各切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが作動可能に構成されている。
【００２０】
次にその作用について説明する。
まず、作業員が、油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのうちから操作しようとする油圧アクチュエータを選択する。以下、作業員が油圧アクチュエータ１１ａを操作する場合を例にとって説明する。
作業員が操作入力装置１５に油圧アクチュエータ１１ａの操作量を与える。操作入力装置１５が、切換制御弁制御装置１３に操作量を送信する。切換制御弁制御装置１３が、受信した操作量に応じて作動信号を切換制御弁５ａに送信する。
【００２１】
なお、いずれの油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄも作動していない状態から油圧アクチュエータ１１ａの操作を開始する場合、油圧ポンプ３がまだ作動していないので、切換制御弁５ａへの作動油の供給が開始されていない。しかし、アキュームレータ装置２１の蓄圧がパイロット圧として切換制御弁５ａに与えられ、切換制御弁５ａのスプールが動く。
スプール変位検出装置７ａが、切換制御弁５ａのスプールの位置の変位量を検出し、必要流量演算装置１７に検出結果を送信する。
【００２２】
必要流量演算装置１７が、スプール変位検出装置７ａの検出結果に基づいて、切換制御弁５ａのスプールの作動油通過面積と、油圧アクチュエータ１１ａの作動に必要な作動油の流量を算出し、この算出した流量の作動油を油圧ポンプ３が吐出するために必要な駆動モータ１の回転数を算出し、算出した駆動モータ１の回転数を駆動モータ制御装置１９に送信する。
駆動モータ制御装置１９が、必要流量演算装置１７が算出した駆動モータ１の回転数に応じて、駆動モータ１の回転数を制御する。
油圧アクチュエータ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを操作する場合も同様である。
【００２３】
次に、作業員が切換制御弁５ａの操作レバー９ａから油圧アクチュエータ１１ａを操作する場合について説明する。
作業員が操作レバー９ａを操作すると、レバー操作に応じて切換制御弁５ａのスプールの位置が変化し、油圧アクチュエータ１１ａが作動する。
スプール変位検出装置７ａが、切換制御弁５ａのスプールの位置の変位量を検出し、必要流量演算装置１７に検出結果を送信する。
必要流量演算装置１７が、スプール変位検出装置７ａの検出結果に基づいて、切換制御弁５ａのスプールの作動油通過面積と、油圧アクチュエータ１１ａの作動に必要な作動油の流量を算出し、この算出した流量の作動油を油圧ポンプ３が吐出するために必要な駆動モータ１の回転数を算出し、算出した駆動モータ１の回転数を駆動モータ制御装置１９に送信する。駆動モータ制御装置１９が、必要流量演算装置１７が算出した駆動モータ１の回転数に応じて、駆動モータ１の回転数を制御する。
【００２４】
油圧アクチュエータ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを操作する場合も同様である。
したがって、作業員が、操作入力装置１５から油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを操作する場合であっても、操作レバー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを操作する場合であっても、切換制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの各スプールの位置の変位量に応じて、駆動モータ１の回転数が制御され、適正流量の作動油が油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに供給される。作動油の流量が適正であるので、作動油が油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに過剰供給されることがなく、駆動モータ１が電力を浪費することもない。また、各油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに供給される作動油が不足することもないので、油圧アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの作動割合が安定する。
【００２５】
なお、本実施の形態における駆動モータ１が直流モータであっても交流モータであっても良いことは勿論である。駆動モータ１が直流モータである場合、駆動モータ制御装置１９をチョッパーコントローラ等によって構成し、駆動モータ１が交流モータである場合、駆動モータ制御装置１９をインバータ等によって構成する。
また、本実施の形態において、油圧アクチュエータ１１ａの操作開始時に、アキュームレータ装置２１の蓄圧をパイロット圧として用いているが、代わりに、以下の構成としてもよい。
【００２６】
すなわち、油圧アクチュエータ１１ａの操作開始時に、油圧アクチュエータ１１ａの操作量が操作入力装置１５に与えられたら、操作入力装置１５から必要流量演算装置１７に信号を送り、必要流量演算装置１７が、駆動モータ１の所定の回転数を駆動モータ制御装置１９に送信可能に構成する。なお、この駆動モータ１の所定の回転数とは、切換制御弁５ａの作動に最低限必要なパイロット圧を発生させる流量の作動油を油圧ポンプ３が吐出可能な回転数である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る作業機の制御装置の構成図である。
【図２】従来のバッテリー駆動作業機の構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    駆動モータ
３    油圧ポンプ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ    切換制御弁
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ    スプール変位検出装置
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ    操作レバー
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ    油圧アクチュエータ
１３    切換制御弁制御装置
１５    操作入力装置
１７    必要流量演算装置
１９    駆動モータ制御装置
２１    アキュームレータ装置
【図１】
2005331014.tif 000003
【図２】
2005331014.tif 000004