(57)【要約】【課題】  水平引き操作時に、アーム引きに対してブーム上げ操作が遅れてバケットの爪先が地面に食い込むような不都合を防止し、水平引き操作を確実に行える油圧ショベルの油圧制御装置を提供する。【解決手段】  この装置のコントローラ２７は、圧力センサ２３〜２６からの検出信号によりアーム引き操作とブーム上げ操作が同時に検出された状態で、その操作速度が設定速度よりも速いと判断した場合には、ブーム用方向制御弁６に供給する圧油量を増加させる一方、上記操作速度が設定速度よりも遅いと判断した場合には、ブーム用方向制御弁６に供給する圧油量を減少させるように、油圧ポンプ２を制御する構成となっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームを駆動するアーム用シリンダと、アーム用操作レバーの操作に応じて作動するアーム用方向制御弁を介して上記アーム用シリンダに圧油を供給する第１の油圧ポンプと、
ブームを駆動するブーム用シリンダと、ブーム用操作レバーの操作に応じて作動するブーム用方向制御弁を介して上記ブーム用シリンダに圧油を供給する第２の油圧ポンプとを備えた油圧ショベルの油圧制御装置において、
アーム用操作レバー及びブーム用操作レバーがそれぞれアームの引き込み側及びブームの上昇側に同時に操作され、かつ上記アーム用操作レバーの操作速度が設定速度よりも速いときに上記ブーム用シリンダに供給される圧油量を増加させるように第２の油圧ポンプを制御するコントローラを備えたことを特徴とする油圧ショベルの油圧制御装置。
【請求項２】
コントローラは、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧及びブーム用操作レバーの操作によりブーム用リモコン弁から導出されるブーム上げ用パイロット圧に基づいて、アーム用操作レバー及びブーム用操作レバーがそれぞれアームの引き込み側及びブームの上昇側に同時に操作されたことを判断する判断部を備えていることを特徴とする請求項１記載の油圧ショベルの油圧制御装置。
【請求項３】
コントローラは、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧の微分値を演算する演算部と、この微分値が設定値よりも大きいときにブーム用シリンダに供給される圧油量を増加させ、上記微分値が設定値よりも小さいときにブーム用シリンダに供給される圧油量を減少させるように第２の油圧ポンプを制御する制御部とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の油圧ショベルの油圧制御装置。
【請求項４】
コントローラは、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧の変化パターンに設定パターンよりも急峻な変化部分が含まれているときには、ブーム用シリンダに供給される圧油量の増減パターンが上記急峻な変化部分に追従しないように上記増減パターンを補正する補正部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の油圧ショベルの油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルのフロントアタッチメントに備えられているアームシリンダ及びブームシリンダを複合操作する場合に好適である油圧ショベルの油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２（ａ）は、従来の油圧ショベルにおける水平引き動作を示す説明図である。同図において、３１は油圧ショベル３０の走行体、３２は走行体３１の上部に搭載されている旋回体、４０は旋回体３２のフロント部に連結されている作業用アタッチメント、その作業用アタッチメントにおいて、４１はブーム、４２はブームシリンダ、４３はアーム、４４はアームシリンダ、４５はバケット、４６はバケットシリンダである。
【０００３】
この油圧ショベル３０のブーム上げを行うためのブーム用方向制御弁（不図示）の制御は、掘削作業や荷吊り作業等に対応できるように、微操作を考慮した特性に設定されていた。そして、アーム引き及びブーム上げ同時操作によりバケット４５の爪先を水平に引き込む、いわゆる水平引き操作において、ゆっくりとした操作速度で同操作を行った場合には、バケット４５の爪先の軌跡５０は略水平に引き込むことができるようになる。しかし、すばやい操作速度で水平引き操作を行った場合には、ブームシリンダ４２の伸張速度の応答性が低下するためにバケット４５の爪先の軌跡４７が大きく落ち込み、その爪先が地面Ｇに食い込んでしまう。したがって、オペレータには慎重な操作が要求され、このことがオペレータの負担になっていた。
【０００４】
これに対し、例えば特許文献１では、アーム引き操作及びブーム上げ操作が同時に行われた場合には、アーム引きを行うためのアーム用方向制御弁（不図示）の動作速度を遅くすることで、バケット４５の爪先が地面Ｇに食い込んでしまわないようにする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１の技術では、アーム引き操作及びブーム上げ操作が同時に行われた場合には、アーム用方向制御弁の動作速度を遅くするため、アームシリンダ４４の応答が遅くなり作業性の低下を招くおそれがあった。また、もともとブームシリンダ４２は応答性が低いため、特にアーム引き操作が速い場合にアーム４３の動作に対するブーム４１の動作の追従性が悪くなって、その結果水平引き操作が正確に行えなくなるおそれがあった。
【０００６】
本発明は以上のような従来の油圧ショベルの油圧制御装置における課題を考慮してなされたものであり、アーム引き及びブーム上げが同時に操作される場合に、作業性を低下させることなく、水平引き操作を正確に行えるようにする油圧ショベルの油圧制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アームを駆動するアーム用シリンダと、アーム用操作レバーの操作に応じて作動するアーム用方向制御弁を介して上記アーム用シリンダに圧油を供給する第１の油圧ポンプと、ブームを駆動するブーム用シリンダと、ブーム用操作レバーの操作に応じて作動するブーム用方向制御弁を介して上記ブーム用シリンダに圧油を供給する第２の油圧ポンプとを備えた油圧ショベルの油圧制御装置において、アーム用操作レバー及びブーム用操作レバーがそれぞれアームの引き込み側及びブームの上昇側に同時に操作され、かつ上記アーム用操作レバーの操作速度が設定速度よりも速いときに上記ブーム用シリンダに供給される圧油量を増加させるように第２の油圧ポンプを制御するコントローラを備えたことを特徴とする油圧ショベルの油圧制御装置を提供するものである。
【０００８】
請求項２記載の発明のように、コントローラは、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧及びブーム用操作レバーの操作によりブーム用リモコン弁から導出されるブーム上げ用パイロット圧に基づいて、アーム用操作レバー及びブーム用操作レバーがそれぞれアームの引き込み側及びブームの上昇側に同時に操作されたことを判断する判断部を備えていることが好ましい。
【０００９】
請求項３記載の発明のように、コントローラは、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧の微分値を演算する演算部と、この微分値が設定値よりも大きいときにブーム用シリンダに供給される圧油量を増加させ、上記微分値が設定値よりも小さいときにブーム用シリンダに供給される圧油量を減少させるように第２の油圧ポンプを制御する制御部とを備えていることが好ましい。
【００１０】
請求項４記載の発明のように、コントローラは、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧の変化パターンに設定パターンよりも急峻な変化部分が含まれているときには、ブーム用シリンダに供給される圧油量の増減パターンが上記急峻な変化部分に追従しないように上記増減パターンを補正する補正部を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ブーム用操作レバー及びアーム用操作レバーがそれぞれブームの上昇側及びアームの引き込み側に同時に操作された場合に、上記特許文献１の技術のように、アーム用方向制御弁の動作速度を遅くする必要がないので、アーム用シリンダの応答性が低下せず、作業性を確保できるようになる。
【００１２】
しかも、上記アーム用操作レバーの操作速度が設定速度よりも速いときに上記ブーム用シリンダに供給される圧油量を増加させるように第２の油圧ポンプが制御されるので、その際のブーム用シリンダの応答が速くなる。したがって、アーム用操作レバーの操作速度が速くなっても、アームの動作に対するブームの動作の追従性を維持できるようになる。その結果、作業性を低下させることなく、水平引き操作を正確に行えるようになり、もってオペレータの負担を軽減することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧及びブーム用操作レバーの操作によりブーム用リモコン弁から導出されるブーム上げ用パイロット圧に基づいて、アーム用操作レバー及びブーム用操作レバーがそれぞれアームの引き込み側及びブームの上昇側に同時に操作されたことが判断されるので、この点でもオペレータの負担を軽減することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧の微分値が演算され、この微分値が設定値よりも大きいときにブーム用シリンダに供給される圧油量を増加させ、上記微分値が設定値よりも小さいときにブーム用シリンダに供給される圧油量を減少させるように第２の油圧ポンプが制御されるので、アーム引き操作及びブーム上げ操作が同時に行われた場合でもアーム用シリンダの応答性が低下せず、作業性を確保できるようになる。また、操作速度が速くなる場合にはブーム用シリンダの応答性を確保してブームが下がりすぎないようにする一方、操作速度が遅くなる場合にはブームが上がりすぎないようにして、正確な水平引き操作が可能となる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、アーム用操作レバーの操作によりアーム用リモコン弁から導出されるアーム引き用パイロット圧の変化パターンに設定パターンよりも急峻な変化部分が含まれているときには、ブーム用シリンダに供給される圧油量の増減パターンが上記急峻な変化部分に追従しないように上記増減パターンが補正されるので、オペレータの操作に対してブームの応答性を最適化することができる。したがって、オペレータの技量によらず、常に正確な水平引き操作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る油圧ショベルの油圧制御装置を示す油圧回路図である。なお、図２（ｂ）は本実施形態１における水平引き動作を示す説明図であるが、上述の図２（ａ）に示すものと同一の要素には同一番号を付してその重複説明を省略している。図１及び図２（ｂ）において、３は油圧ショベルのアーム４３を駆動するアームシリンダ（アーム用シリンダ）、４はブーム４１を駆動するブームシリンダ（ブーム用シリンダ）である。１はアームシリンダ３に圧油を供給する可変容量式の油圧ポンプ（第１の油圧ポンプ）、２はブームシリンダ４に作動油を供給する可変容量式の油圧ポンプ（第２の油圧ポンプ）である。５はアームシリンダ３に流入する圧油の流量と方向とを制御するためのアーム用方向制御弁、６はブームシリンダ４に流入する圧油の流量と方向とを制御するためのブーム用方向制御弁である。７〜１２はリリーフ弁、１３〜１６はチェック弁、１７，１８は油圧ポンプ１，２の吐出圧力をそれぞれ検出する圧力センサである。
【００１７】
また、２１はアーム４３を操作するためのアーム用操作レバー、２２はブーム４１を操作するためのブーム用操作レバーである。１９はアーム用リモコン弁、２０はパイロット圧を発生させるブーム用リモコン弁である。アーム用操作レバー２１及びブーム用操作レバー２２の各操作量に応じてアーム用リモコン弁１９及びブーム用リモコン弁２０はパイロット圧を発生させ、このパイロット圧に応じてアーム用方向制御弁５及びブーム用方向制御弁４がそれぞれ作動する。２３〜２６はリモコン弁１９，２０の出力ポートにかかるパイロット圧をそれぞれ検出する圧力センサである。
【００１８】
２７はコントローラであって、圧力センサ２３〜２６からの検出信号に基づいてアーム引き及びブーム上げの同時操作が行われたか否かを判断する判断部２７１と、アーム引きパイロット圧の微分値を演算する演算部２７２と、この微分値に基づいて油圧ポンプ２の流量特性を設定するための制御信号を出力する制御部２７３と、後述する補正部２７４と、ＲＡＭ２７５と、ＲＯＭ２７６とを備えてなっている。
【００１９】
判断部２７１は、上記パイロット圧のうち、アーム用操作レバー２１がアーム引き操作側に操作されたときのパイロット圧（アーム引きパイロット圧）及びブーム用操作レバー２２がブーム上げ操作側に操作されたときのパイロット圧（ブーム上げパイロット圧）がそれぞれの設定値を超えたときにアーム引き及びブーム上げの同時操作が行われたと判断することができる。
【００２０】
例えばアーム引きパイロット圧（Ｐ２）の時間変化は図３のようになる。ここでは、アーム用リモコン弁１９の操作速度が遅いときにはパイロット圧Ｐ２の上昇又は下降速度のカーブは緩やかであるが、アーム用リモコン弁１９の操作速度が速くなるにつれてパイロット圧Ｐ２の上昇又は下降速度のカーブは急峻なものとなる。この操作速度は、演算部２７２によりアーム引きパイロット圧を時間微分した微分値として求められる。
【００２１】
制御部２７３により制御される油圧ポンプ２の流量特性としては、ここでは図４に示すように、ブーム上げ操作量（パイロット圧）と油圧ポンプ２のポンプ流量Ｑとの関係が異なる２種類のものが用意されている。すなわち、油圧ポンプ２は、ブーム上げ操作量に応じてポンプ流量Ｑが漸増するように設定され、操作量に対するポンプ流量Ｑが相対的に小さい流量特性Ａと、操作量に対するポンプ流量Ｑが相対的に大きい流量特性Ｂの２種類が用意されている。
【００２２】
そして、演算部２７２により求められた微分値（アーム用操作レバー２１の操作速度）が設定値以下の場合は、オペレータが低速での水平引き操作を意図しているとして流量特性Ａが選択される。この状態では、操作量に対してポンプ流量Ｑが少ないため、ブーム４１が低速で作動する。
【００２３】
一方、微分値が設定値以上の場合は、オペレータが高速での水平引き操作を意図しているとして流量特性Ｂが選択される。この状態では、操作量に対してポンプ流量Ｑが多くなるため、ブーム４１が高速で作動する。
【００２４】
各部２７１〜２７４は、例えばＲＯＭ２７６に記憶された各種プログラムを図示しないＣＰＵに読み込んで実行することにより具現化され、実行時の各種データ等は、ＲＡＭ２７５に一時的に記憶される。
【００２５】
以下、本装置の作用を図５のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
制御開始とともにアーム用及びブーム用リモコン弁１９，２０からのパイロット圧が圧力センサ２３〜２６からコントローラ２７に操作信号として読み込まれる（ステップＳ１）。
【００２７】
コントローラ２７の判断部２７１では、上記操作信号に基づいて、アーム引き及びブーム上げの同時操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、判断部２７１がアーム引き操作におけるパイロット圧の検出値及びブーム上げ操作におけるパイロット圧の検出値の両者がそれぞれの設定値を超えたか否かを判断し、両検出値が設定値以下であると判断したときには、アーム引き及びブーム上げの同時操作が行われていないものと判断する。そして、制御部２７３は、油圧ポンプ２のレギュレータ（不図示）にその流量特性をＡとするような制御信号を発するので、この流量特性Ａによるポンプ制御が行われることとなる（ステップＳ３）。
【００２８】
一方、上記ステップＳ２において、判断部２７１がアーム引き操作におけるパイロット圧の検出値及びブーム上げ操作におけるパイロット圧の検出値の両者がそれぞれの設定値を超えたと判断したときには、アーム引き及びブーム上げの同時操作が行われたものと判断する。すると、演算部２７２がアーム引きパイロット圧の微分値を求める（ステップＳ４）。
【００２９】
ついで、制御部２７３はこの微分値が設定値を超えたか否かを判断する（ステップＳ５）。ここで微分値が設定値以下であると判断した場合には、制御部２７３は、油圧ポンプ２にその流量特性Ａを維持するような制御信号を発するので、この流量特性Ａによるポンプ制御が継続して行われることとなる（ステップＳ３）。
【００３０】
一方、微分値が設定値を超えたと判断した場合には、制御部２７３は、油圧ポンプ２にその流量特性をＡからＢに変更するような制御信号を発するので、この変更された流量特性Ｂによるポンプ制御が行われることとなる（ステップＳ６）。
【００３１】
この状態では、操作量に対する油圧ポンプ２の吐出流量が増加するため、ブームシリンダ４の伸縮動作速度が高くなる。この結果、ブーム４１の動きがアーム４３の動きに追従するため、水平引き操作が正確に行われ、バケット４５の爪先が地面Ｇに食い込むおそれがなくなる（図２（ｂ）の軌跡４９を参照）。
【００３２】
そして、次のループで、設定値以下になったと判断した場合には、制御部２７３は、油圧ポンプ２にその流量特性をＢからＡに変更するような制御信号を発するので、この変更された流量特性Ａによるポンプ制御が行われることとなる（ステップＳ３）。
【００３３】
この状態では、操作量に対する油圧ポンプ２の吐出流量が減少するため、ブームシリンダ４の伸縮動作速度が低くなる。この結果、アーム４３の引き動作に対してブーム４１が上がりすぎるおそれがなくなる。
【００３４】
こうして、作業性を低下させることなく、常に良好な状態での水平引き操作を確保することができるようになり、これによりオペレータの負担が軽減される。
【００３５】
なお、上記実施形態１では、油圧ポンプ２の流量特性を２種類（Ａ，Ｂ）であるとしているが、さらに多くの流量特性をもたせてもよい。例えば、ブーム用操作レバー２２及びアーム用操作レバー２１がそれぞれブーム４１の上昇側及びアーム４３の引き込み側に同時に操作された場合以外では、通常のポンプ制御が行えるような他の流量特性をもたせてもよい。
【００３６】
（実施形態２）
本実施形態２では、コントローラ２７に補正部２７４を備えた。以下、この補正部２７４における操作パターンの補正方法について説明する。なお、この補正部２７４以外の要素は上記実施形態１と共通するため、その重複説明を省略した。
【００３７】
図６（ａ）はオペレータの操作癖の一例を示すもので、その上段におけるアーム引きパイロット圧Ｐ２の変化パターンにおいては、時刻Ｔ１までは操作速度が速いが、時刻Ｔ１以降は操作速度が遅くなっている。上記実施形態１の場合では油圧ポンプ２の吐出流量Ｑは操作速度に追従するので、同図下段における時刻Ｔ１までは吐出流量Ｑの増加が大きいが、時刻Ｔ１以降では吐出流量の増加が小さくなる。このため、図示したように、吐出流量が時刻Ｔ１で折れ点をもつような傾向が認められ、滑らかな操作ができなくなる。
【００３８】
本実施形態２では、このようなオペレータの操作癖のあるアーム引きパイロット圧Ｐ２の変化パターン（図６（ｂ）の上段に示す。）がコントローラ２７に入力されると、補正部２７４は、その変化パターンと設定パターンとを比較して、変化パターンに設定パターンよりも急峻な変化部分が含まれていると判断されると、油圧ポンプ２の吐出流量Ｑが上記急峻な変化部分に追従しないように油圧ポンプ２の圧油量の増減パターンを補正する。そして、時刻Ｔ１以前で吐出流量Ｑの増加ゲインを小さくするようにした制御信号を、上記制御部２７３から油圧ポンプ２に出力する。その結果、図６（ｂ）に示すように、油圧ポンプ２の吐出流量Ｑが折れ点Ｔ１で折れる程度が小さくなり、滑らかな操作ができるようになる。
【００３９】
これにより、オペレータの操作に対してブーム４１の応答性を最適化することができるようになるので、オペレータの技量によらず、常に正確な水平引き操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態１に係る油圧ショベルの油圧制御装置を示す油圧回路図である。
【図２】水平引き動作を示す説明図であって、（ａ）は従来例における動作状態、（ｂ）は本実施形態１による動作状態を示している。
【図３】アーム引きパイロット圧の時間変化を示す説明図である。
【図４】ポンプ流量とブーム上げパイロット圧との関係を示す説明図である。
【図５】本装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】油圧ポンプの流量特性を示す図であって、（ａ）はオペレータの操作癖がある場合の特性、（ｂ）はその操作癖を解消した特性を示している。
【符号の説明】
【００４１】
１，２  油圧ポンプ（第１，第２の油圧ポンプ）
３  アームシリンダ（アーム用シリンダ）
４  ブームシリンダ（ブーム用シリンダ）
５  アーム用方向制御弁
６  ブーム用方向制御弁
２１  アーム用操作レバー
２２  ブーム用操作レバー
２３〜２６  圧力センサ
２７  コントローラ
２７１  判断部
２７２  演算部
２７３  制御部
２７４  補正部
【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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【図６】
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