(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータに対して設けられた操作手段と、この操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、前記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記操作手段に設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめるパイロット弁とを有する油圧駆動制御装置において、
前記パイロットポンプと前記パイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、
前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えることを特徴とする油圧駆動制御装置。
【請求項２】
原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、
前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、
前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えることを特徴とする上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置。
【請求項３】
旋回モータによって駆動される上部旋回体と、この上部旋回体に支持され、先端に吊り具を備えた多関節フロント作業機とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置であって、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、
前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、
前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えることを特徴とする上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の油圧駆動制御装置において、
通常モードかクレーン作業モードかを選択するモード選択スイッチを更に備え、
前記減圧弁制御手段は、前記モード選択スイッチが通常モードにあるときは前記減圧弁による減圧を行わず、前記モード選択スイッチがクレーン作業モードにあるときに前記減圧弁による減圧を行うことを特徴とする油圧駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧駆動制御装置に係わり、特に上部旋回体に多関節フロント作業機を支持してなる油圧ショベル等の上部旋回式建設機械でクレーン作業に適した操作特性を供し得る上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械で微操作モードにおける作業機の作動時に作業機の作動速度を減じるようにしたものとして、特開平７−２４８００４公報に記載の作業機用油圧回路装置がある。この作業機用油圧回路装置では、パイロットポンプと操作手段のリモコン弁（パイロット弁）とを接続するメインのパイロット油路にモード切換弁を配置し、このモード切換弁の出力側に、モード切換弁とリモコン弁とを接続する微操作パイロット油路をメインのパイロット油路に対して並列に設け、この微操作パイロット油路に減圧弁を配置し、モード切換弁を切り換えてメインのパイロット油路か微操作パイロット油路かを選択することによってリモコン弁の元圧（一次圧）を変化させ、通常操作モードと微操作モードとを切り換え可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上部旋回式建設機械、例えば油圧ショベルで行う作業の１つとしてクレーン作業がある。クレーン作業は、油圧ショベルの多関節フロント作業機の先端で荷を吊り上げ、旋回体や多関節フロント作業機を駆動して吊り荷を移動する作業である。このようなクレーン作業を行う場合、高速なアクチュエータ速度を持つ油圧ショベルでは通常作業時と同じように運転した場合、荷ぶれを起こし易いという問題がある。このため、油圧ショベルでクレーン作業を行うときは、通常作業時よりもアクチュエータ速度を下げる必要がある。従来、このアクチュエータ速度の調整は、オペレータが油圧ポンプを回転駆動する原動機の回転数を通常の定格回転数（最大回転数）から低速回転数に下げ、油圧ポンプの最大吐出流量を減らすことで行うのが一般的である。しかし、通常作業時の作業効率を考え合わせると、油圧ショベルで行うクレーン作業では、簡単な操作でクレーン作業モード（微操作モード）を設定し、通常作業時よりもアクチュエータ速度を下げる機能を持たせることが望ましい。
【０００４】
上記特開平７−２４８００４公報に記載の従来技術は、モード切換弁により減圧弁を経由する微操作パイロット油路を選択し、リモコン弁（パイロット弁）の元圧（一次圧）を下げることによってリモコン弁のパイロット二次圧（出力圧）の最高値を制限し、微操作モードを可能としている。従って、この従来技術の微操作モードをクレーン作業モードに適用すれば、簡単な操作でクレーン作業モード（微操作モード）を設定し、微操作モードでアクチュエータの最高速度を安全な領域まで下げることが可能となる。しかし、この従来技術には次のような問題がある。
【０００５】
この従来技術では、微操作モードを設定した場合、リモコン弁の元圧を減圧弁で下げることによってリモコン弁の出力圧の最高値を制限するため、操作手段の操作レバーを操作したとき、リモコン弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になる前に頭打ちになり、レバー操作に応じてリモコン弁出力圧を可変とする操作域、つまりアクチュエータへの供給流量を可変とする実質的な操作域が減少する。
【０００６】
また、油圧ショベルの油圧駆動制御装置ではオープンセンタ型の方向制御弁を用いるもの（オープンセンタシステム）が一般的である。このオープンセンタ型の方向制御弁はメータイン絞りとセンタバイパス絞りを備え、ストロークに応じて２つの絞りの開口面積を調整することで油圧ポンプの吐出流量を分配し、アクチュエータに圧油を供給するものである。このタイプの方向制御弁にあっては、センタバイパス絞りの開口面積が減少し油圧ポンプの吐出圧力がアクチュエータの負荷圧よりも高くなると、油圧ポンプの吐出流量がメータイン絞りを介してアクチュエータに流れ始めるため、あるストロークまでの操作域が不感帯となり、それ以降がアクチュエータ供給流量を制御できる操作域となる。
【０００７】
ところで、油圧ショベルでは、原動機の回転数を定格回転数よりも下げて作業を行う場合があり、原動機の回転数を下げると油圧ポンプの最大吐出流量が減少する。このため、オープンセンタシステムの油圧駆動制御装置で原動機の回転数を下げた場合、油圧ポンプの最大吐出流量の減少に応じて定格回転数のときに比べアクチュエータ供給流量を制御できる操作域が減少する。従って、もし、上記特開平７−２４８００４公報に記載の従来技術の微操作モードで原動機の回転数を下げ、その微操作モードでクレーン作業を行った場合は、リモコン弁の元圧を減圧弁で下げることによる操作域の減少に加え、原動機の回転数の低下によっても操作域が減少し、アクチュエータ供給流量を制御できる実質的な操作域が極端に小さくなり操作性が著しく悪化する。このため、オペレータは、原動機の回転数が低いときはその都度定格回転数に設定し直す必要があり、煩わしかった。
【０００８】
本発明の第１の目的は、減圧弁により微操作モードを設定することができ、かつ微操作モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる油圧駆動制御装置を提供することである。
【０００９】
本発明の第２の目的は、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータに対して設けられた操作手段と、この操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、前記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記操作手段に設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめるパイロット弁とを有する油圧駆動制御装置において、前記パイロットポンプと前記パイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えるものとする。
【００１１】
このようにパイロット圧供給油路に減圧弁を配置することにより、減圧弁でパイロット弁の元圧を下げ、微操作モード或いはクレーン作業モードを設定することができる。
【００１２】
また、原動機の回転数検出手段と減圧弁制御手段を設け、回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御することにより、操作手段の操作レバーを操作したとき、原動機が定格回転数にあるときはパイロット弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になる前に頭打ちになるが、原動機の回転数を下げるに従ってパイロット弁の出力圧の頭打ちの度合いが減るようになり、原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一体に保ち、操作性の低下を防止できる。
【００１３】
（２）また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えるものとする。
【００１４】
これにより上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、上記（１）で述べたように、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる。
【００１５】
（３）更に、上記第２の目的を達成するために、本発明は、旋回モータによって駆動される上部旋回体と、この上部旋回体に支持され、先端に吊り具を備えた多関節フロント作業機とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置であって、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動される旋回モータを含む複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対して設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、それぞれ、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記複数の操作手段にそれぞれ設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめる複数のパイロット弁とを有する上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、前記パイロットポンプと前記複数のパイロット弁のうち少なくとも前記旋回モータに対応する操作手段のパイロット弁とを接続するパイロット圧供給油路に配置された減圧弁と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出した原動機回転数が低くなるに従って前記減圧弁による減圧度合いを小さくするよう制御する減圧弁制御手段とを備えるものとする。
【００１６】
これによりフロント作業機先端に吊り具を備えた上部旋回式建設機械の油圧駆動制御装置において、上記（１）で述べたように、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる。
【００１７】
（４）上記（１）〜（３）において、好ましくは、油圧駆動装置は通常モードかクレーン作業モードかを選択するモード選択スイッチを更に備え、前記減圧弁制御手段は、前記モード選択スイッチが通常モードにあるときは前記減圧弁による減圧を行わず、前記モード選択スイッチがクレーン作業モードにあるときに前記減圧弁による減圧を行う。
【００１８】
これによりモード選択スイッチで通常モードを選択したときは、通常通り方向制御弁を切り換え操作して高速動作を行うことができ、クレーン作業モードを選択したときは、上記（１）で述べたように、クレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図１〜図５は、本発明の一実施の形態による油圧駆動制御装置を示すものである。本実施の形態の油圧駆動制御装置は油圧ショベルに搭載されるものとして示されている。
【００２１】
図１において、１１０は油圧ショベルであり、油圧ショベル１１０は下部走行体１００、上部旋回体１０１、多関節フロント作業機１０２を有し、上部旋回体１０１は下部走行体１００上を旋回可能である。多関節フロント作業機１０２は上部旋回体１０１に支持され、ブーム１０３、アーム１０４、バケット１０５を上下方向に回動可能に連結して構成されている。バケット駆動用リンク部材とバケット１０５との回動連結ピンにはクレーン作業用の吊り具１０７が取り付けられている。
【００２２】
また、図１において、１は原動機（例えばディーゼルエンジン）であり、この原動機１はメインの油圧ポンプ（以下メインポンプという）２とパイロットポンプ７を回転駆動する。メインポンプ２から吐出された圧油はポンプライン３及び複数の方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃを介して複数のアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃに供給され、これらを駆動する。本実施形態において、アクチュエータ５ａは上部旋回体１０１を旋回駆動する旋回モータであり、アクチュエータ５ｂはバケット１０５を前後方向に回動駆動するバケットシリンダであり、アクチュエータ５ｃはブーム１０３を上下方向に回動駆動するブームシリンダである。
【００２３】
方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃはポンプライン３に接続されタンク１４に至るセンタバイパスライン１５に接続され、かつ逆流を防ぐための逆止弁１６ａ，１６ｂ，１６ｃを設けたフィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃ、タンクライン６ａ，６ｂ，６ｃ、アクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃの給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ接続されたオープンセンタ型の切換弁である。フィーダライン３ａはポンプライン３に直接接続され、フィーダライン３ｂ，３ｃはパラレルライン３ｄを介してポンプライン３に接続され、タンクライン６ａ，６ｂ，６ｃは共通のタンクライン６を介してタンク１４に接続されている。
【００２４】
また、方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃは切換位置Ａ，Ｂ，Ｃを有し、切換位置Ａではセンタバイパスライン１５に介在するセンターバイパス絞り部を開き、フィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃと給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの間に介在するメータイン絞り部及びタンクライン６ａ，６ｂ，６ｃと給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの間に介在するメータアウト絞り部を閉じ、切換位置Ｂではセンターバイパス絞り部を閉じ、フィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃと給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃとの間に介在するメータイン絞り部及びタンクライン６ａ，６ｂ，６ｃと給排ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの間に介在するメータアウト絞り部を開き、切換位置Ｃではセンタバイパス絞り部を閉じ、フィーダライン３ａ，３ｂ，３ｃと給排ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの間に介在するメータイン絞り部及びタンクライン６ａ，６ｂ，６ｃと給排ライン１１ａ，１１ｂ，１１ｃの間に介在するメータアウト絞り部を開き、切換位置Ｂ，Ｃに応じてアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃに供給される圧油の方向（アクチュエータの駆動方向）を制御する。また、切換位置ＡとＢの間及び切換位置ＡとＣの間でその切換量（操作量）に応じてセンターバイパス絞り部、メータイン絞り部、メータアウト絞り部の開度を設定し、アクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃに供給される圧油の流量（アクチュエータの駆動速度）を制御する。
【００２５】
更に、方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃは、パイロット駆動部３０ａ，３１ａ；３０ｂ，３１ｂ；３０ｃ，３１ｃを有するパイロット駆動式であり、これらパイロット駆動部にパイロット圧の作用していない中立時には切換位置Ａに位置し、パイロット駆動部３０ａ，３０ｂ，３０ｃにパイロット圧が作用すると切換位置Ｂ側へ、パイロット駆動部３１ａ，３１ｂ，３１ｃにパイロット圧が作用すると切換位置Ｃ側へと、それぞれパイロット圧のレベルに応じた位置に切り換え操作される。
【００２６】
パイロットポンプ７の吐出ライン７ａには、パイロットポンプ７の吐出圧を一定に保つパイロットリリーフ弁１３が接続され、吐出ライン７ａはパイロット圧力供給ライン８を介してパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃに接続されている。パイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃは、それぞれ、旋回モータ５ａ、バケットシリンダ５ｂ、ブームシリンダ５ｃ用の操作レバー装置１７ａ，１７ｂ，１７ｃの一部を構成するものであり、操作レバー装置１７ａ，１７ｂ，１７ｃは油圧ショベルを運転するオペレータにより操作される操作レバー１８ａ，１８ｂ，１８ｃをそれぞれ備えている。各パイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃからパイロットラインａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２が引き出されており、これらパイロットラインａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２は、方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃのパイロット駆動部３０ａ，３１ａ；３０ｂ，３１ｂ；３０ｃ，３１ｃにそれぞれ接続されている。
【００２７】
パイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃはそれぞれ１対の減圧弁を内蔵しており、操作レバー１８ａ，１８ｂ，１８ｃを操作すると、その操作方向に応じた側の減圧弁が作動し、パイロット圧力供給ライン８の圧力を元圧（一次圧）として操作量に応じたレベルのパイロット圧を操作方向に応じた側のパイロットラインａ１又はａ２，ｂ１又はｂ２，ｃ１又はｃ２に発生し、これらパイロット圧を方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃのパイロット駆動部３０ａ又は３１ａ，３０ｂ又は３１ｂ，３０ｃ又は３１ｃに導くことにより方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃを操作レバー１８ａ，１８ｂ，１８ｃの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作する。
【００２８】
また、パイロット圧力供給ライン８のパイロットリリーフ弁１３の接続点よりパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃ側の位置に電磁比例式減圧弁１９が接続されている。この電磁比例式減圧弁１９はパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃに元圧（一次圧）として供給される圧力を調整するためのものであり、電磁比例式減圧弁１９が全開しているときはパイロットリリーフ弁１３で設定した圧力をそのままパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃに供給し、それ以外のときは電磁比例式減圧弁１９で減圧した圧力をパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃに供給する。
【００２９】
旋回モータ５ａ用の操作レバー装置１７ａの操作レバー１８ａのグリップ頂部には、オペレータの指で操作される作業モード選択スイッチ２０が設けられ、原動機１に原動機１の回転数（以下、適宜原動機回転数という）を検出する回転数センサ２１が設けられ、これら作業モード選択スイッチ２０、回転数センサ２１からの信号はコントローラ２２に入力される。コントローラ２２はそれらの信号を基に所定の演算処理を行い、演算処理結果に応じて電磁比例式減圧弁１９に制御信号（電気信号）を出力する。
【００３０】
作業モード選択スイッチ２０は、例えば、通常作業モードでは操作されずＯＦＦ位置にあり、クレーン作業モードでは操作されてＯＮ位置に押され、電気信号を出力するスイッチである。
【００３１】
コントローラ２２の処理機能を図２〜図５により説明する。
【００３２】
図２はコントローラ２２の処理機能をブロック線図で示したものであり、コントローラ２２は、最大ポンプ吐出流量演算部５１と出力演算部５４の各機能を有している。
【００３３】
ポンプ最大吐出流量演算部５１は、回転数センサ２０からの原動機回転数信号ｎにポンプ最大押しのけ容量ｑｍａｘを乗ずる演算を行い、その回転数におけるポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘを算出する。出力演算部５４は、操作モード選択スイッチ２０の信号に応じて、ポンプ最大吐出流量演算部５１で演算したポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘを予め設定したテーブルに参照させ、電磁比例式減圧弁１９に制御信号Ｉｃを出力する。
【００３４】
図３はコントローラ２２の処理機能を示すフローチャートであり、以下、これを基に出力演算部５４の詳細を説明する。
【００３５】
まず、作業モード選択スイッチ２０及び回転数センサ２１の信号データを読み込む（ステップ１１１）。次いで、読み込まれたデータのうち、作業モード選択スイッチ２０の信号ｘの判定が行われ（ステップ１１２）、通常作業モードであると判定されると、減圧弁１９への出力値を最大（減圧無し）とする処理を行い（ステップ１１４）、対応する信号を減圧弁１９に出力する（ステップ１１６）。クレーン作業モードであると判定されると、回転数センサ２０からの原動機回転数信号ｎにポンプ最大押しのけ容量ｑｍａｘを乗じてその回転数におけるポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘを演算し（ステップ１１３）、このポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘを下記の如く減圧弁１９への出力値に変換し（ステップ１１５）、対応する信号を減圧弁１９に出力する（ステップ１１６）。
【００３６】
図４に、ステップ１１５における減圧弁１９への出力値の演算例を示す。この演算例は、クレーン作業モードにおけるアクチュエータ（旋回モータ５ａ）の最大速度ＶｍａｘをＶ０以下にする場合のものである。アクチュエータ速度はアクチュエータに流入する流量、つまり油圧ポンプ２の吐出流量に比例する。従って、アクチュエータの最大速度ＶｍａｘをＶ０以下にすることは油圧ポンプ２の最大吐出流量ＱｍａｘをＱ０以下にすることと置き換えることができる。油圧ポンプ２の最大吐出流量ＱｍａｘがＱ０のときの原動機１の回転数をＮ０とする。
【００３７】
図４において、横軸はポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘであり、縦軸は減圧弁１９への出力信号Ｉｃである。横軸のＱ０はアクチュエータの最大速度ＶｍａｘがＶ０のときのポンプ最大吐出流量であり、ＱＲｅは原動機１が定格回転数（最大回転数）ＮＲｅにあるときの油圧ポンプ２の最大吐出流量である。縦軸のＩｃｍａｘは減圧弁１９を全開にする出力信号である。ポンプ最大吐出流量ＱｍａｘがＱＲｅのとき（原動機１が定格回転数ＮＲｅにあるとき）は、減圧弁１９への出力信号ＩｃはＩｃｍａｘより小さいＩｃ１であり、ポンプ最大吐出流量ＱｍａｘがＱＲｅから減少するに従って（原動機１の回転数が定格回転数ＮＲｅから低下するに従って）減圧弁１９への出力信号ＩｃはＩｃ１から増大し、ポンプ最大吐出流量ＱｍａｘがＱ０に達する（原動機１の回転数がＮ０に達する）と減圧弁１９への出力信号Ｉｃは最大のＩｃｍａｘとなり、以後減圧弁１９への出力信号ＩｃはＩｃｍａｘで一定となる。コントローラ２２の記憶装置（図示せず）にはこのようなポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘと出力信号Ｉｃとの関係を予め設定しテーブルとして記憶してある。ここで、ポンプ最大吐出流量ＱｍａｘがＱ０以上の領域におけるポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘと制御信号Ｉｃの関係は、対象アクチュエータを制御する方向切換弁の各絞りの開口面積特性に依存し、実験的、計算的に求められる。
【００３８】
図４のステップ１１５では、以上のようなテーブルにポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘを参照させ、出力信号Ｉｃに換算する。この出力信号Ｉｃは制御信号として減圧弁１９に出力される。
【００３９】
図５に減圧弁１９の制御信号（出力信号）Ｉｃに対する二次圧出力特性を示す。減圧弁２３はパイロットポンプ７の圧力に基づき制御信号Ｉｃに比例して上昇する二次圧を生成する。
【００４０】
以上のように構成した本実施の形態において、通常作業を行う場合は、オペレータはモード選択スイッチ２０をＯＦＦにし通常作業モードを設定する。このとき、減圧弁１９への出力信号は最大（減圧無し）となり（ステップ１１４）、電磁比例式減圧弁１９は全開し、パイロットリリーフ弁１３で設定した圧力がそのままパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃに供給される。このため、オペレータは、通常通り操作レバー１８ａ，１８ｂ，１８ｃの操作方向と操作量に応じて方向制御弁４ａ，４ｂ，４ｃを切り換え操作し、アクチュエータ５ａ〜５ｃを高速で駆動することができる。
【００４１】
クレーン作業を行う場合は、オペレータはモード選択スイッチ２０をＯＮにしクレーン作業モードを設定する。このとき、原動機１の回転数がＮ０以下の低速回転数にあるときは、減圧弁１９への出力信号は最大のＩｃｍａｘとなり（ステップ１１５）、電磁比例式減圧弁１９は全開し、パイロットリリーフ弁１３で設定した圧力がそのままパイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃに供給される。このため、オペレータは、旋回時に旋回モータ５ａの最大速度ＶｍａｘをＶ０以下の低速にすることができる。
【００４２】
また、原動機１の回転数がＮ０より高いときは、減圧弁１９への出力信号はそのときのポンプ最大吐出流量Ｑｍａｘに対応したＩｃｍａｘより小さい値となり（ステップ１１５）、電磁比例式減圧弁１９はそれに応じてパイロットリリーフ弁１３で設定した圧力を減圧して出力する。例えば、原動機１の回転数が最大の定格回転数ＮＲｅにあるときは、減圧弁１９への出力信号はＩｃ１となり、電磁比例式減圧弁１９はパイロットリリーフ弁１３で設定した圧力を最も減圧して出力する。また、原動機１の回転数が最大の定格回転数ＮＲｅとＮ０の中間にあるときは、減圧弁１９への出力信号はＩｃ１とＩｃｍａｘとの中間となり、電磁比例式減圧弁１９はパイロットリリーフ弁１３で設定した圧力をそれに応じて減圧して出力する。このため、オペレータは、パイロットバルブ９ａ，９ｂ，９ｃの元圧（一次圧）を減圧することにより、この場合も旋回時に旋回モータ５ａの最大速度を低速にすることができる。
【００４３】
本実施の形態の効果を従来技術と比較して説明する。
【００４４】
図６は特開平７−２４８００４公報に記載の従来技術によるリモコン弁（パイロット弁）の出力特性を示す図である。
【００４５】
従来技術では、モード切換弁を微操作モード位置に切り換えることで減圧弁を経由する微操作パイロット油路を選択し、リモコン弁の元圧（一次圧）を下げることによりリモコン弁のパイロット二次圧（出力圧）の最高値を制限し、微操作モードを可能としている。これは、本実施の形態で、モード選択スイッチ２０をＯＮにしクレーン作業モードを設定したとき、原動機１の回転数に係わらず、常に減圧弁１９にＩｃｍａｘより小さいＩｃ１の制御信号を出力し、パイロットリリーフ弁１３で設定した圧力を減圧して出力することと実質的に等価である。このような場合、図６に示すように、操作手段の操作レバーを操作したとき、通常作業モードではパイロット弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になるまで上昇するが、微操作モードではパイロット弁の出力圧は操作レバーの操作量がフル操作になる前に頭打ちになり、レバー操作に応じてリモコン弁出力圧を可変とする操作域、つまりアクチュエータへの供給流量を制御できる実質的な操作域がＸ１からＸ２へ減少する。
【００４６】
図７はオープンセンタ型の方向制御弁の特性を示す等価回路図であり、図８はメータアウト絞りの開口面積特性に基づく原動機１の回転数と操作域の関係の一例を示す図である。
【００４７】
本実施の形態において、方向制御弁４ａ〜４ｃはオープンセンタ型の切換弁である。このオープンセンタ型の方向制御弁は、図６に模式的に示すように、メータイン絞り６１とセンタバイパス絞り６２を備え、ストロークに応じて２つの絞り６１，６２の開口面積Ａ１，Ａ２を調整することで油圧ポンプ６２の吐出流量を分配し、アクチュエータに圧油を供給するものである。
【００４８】
つまり、オープンセンタ型の方向制御弁では、方向制御弁のストロークが小さいあるストローク以下では、メータイン絞り６１の開口面積Ａ１が小さく、センタバイパス絞り６２の開口面積Ａ２が大きいため、油圧ポンプの吐出圧力がアクチュエータの負荷圧よりも高くならず、油圧ポンプの吐出流量はその全量がセンタバイパス絞り６２を介してタンクに流出する。方向制御弁のストロークが増大するに従ってメータイン絞り６１の開口面積Ａ１が増大し、センタバイパス絞り６２の開口面積Ａ２が減少するため、油圧ポンプの吐出圧力がアクチュエータの負荷圧よりも高くなり、油圧ポンプの吐出流量の一部がメータイン絞り６１を介してアクチュエータに供給され、アクチュエータが駆動し始める。方向制御弁のストロークが更に増大すると、それに応じてメータイン絞り６１の開口面積Ａ１が増大し、センタバイパス絞り６２の開口面積Ａ２が減少するため、メータイン絞り６１を介してアクチュエータに供給される圧油の流量が増大し、アクチュエータ速度も増大する。
【００４９】
図８において、横軸のＳ１が、原動機１の回転数が最高の定格回転数ＮＲｅにあるとき、油圧ポンプ２の吐出圧力がアクチュエータの負荷圧より高くなり、ポンプ吐出流量の一部がメータイン絞り６１を介してアクチュエータに供給され始める方向制御弁のストロークに対応する操作手段の操作レバーの操作量であり、このときのセンタバイパス絞り６２の開口面積はＡ２１である。つまり、このタイプの方向制御弁の操作に際しては、あるストロークまでの操作域が不感帯となり、それ以降のＸ３がアクチュエータ供給流量を制御できる操作域となる。
【００５０】
ところで、オペレータが意図的に原動機１の回転数を下げている場合があり、原動機１の回転数が最高の定格回転数ＮＲｅにあるときのポンプ吐出流量をＱ１とし、原動機１の回転数を下げたときのポンプ吐出流量Ｑ２とすると、オペレータが原動機１の回転数を下げた場合は、ポンプ吐出流量はＱ１からＱ２に減少する。また、ポンプ吐出圧をＰ０、アクチュエータの負荷圧（メータイン絞り６１の出側圧力）をＰ１、タンク圧（センタバイパス絞り６２の出側圧力）をＰ２とすると、ポンプ吐出圧Ｐ０がメータイン絞り後ろ圧Ｐ１より高くならないとアクチュエータは動き出さず、全流量がセンタバイパス絞り６２を通過する。
【００５１】
今、Ｑ１＝２×Ｑ２，Ｐ１＝１０ＭＰａ，Ｐ２＝０ＭＰａとすると、流量Ｑと絞り前後差圧△Ｐ、開口面積Ａの関係は、オリフィスの式を用いて、
Ｑ＝ＣＡ√△Ｐ  （Ｃ：定数）
と表せるので、Ｐ０＝Ｐ１となるセンタバイパス絞り６２の開口面積Ａ２１（定格回転数時），Ａ２２（低速回転数時）は、
Ｑ１＝Ａ２１・Ｃ√１０
Ｑ２＝Ａ２２・Ｃ√１０
より、
Ａ２１＝Ｑ１／Ｃ√１０
Ａ２２＝Ｑ２／Ｃ√１０＝（Ｑ１／２）／Ｃ√１０
＝（１／２）×（Ｑ１／Ｃ√１０）
＝Ａ２１／２
となる。つまり、原動機１の回転数を下げたとき、Ｐ０＝Ｐ１となるセンタバイパス絞り６２の開口面積Ａ２２は、定格回転数時のＡ２１の半分となる。
【００５２】
図８に開口面積Ａ２２を示す。センタバイパス絞り６２が開口面積Ａ２２になるときのレバー操作量はＳ２であり、操作域はＸ４となる。このようにＰ０＝Ｐ１となるセンタバイパス絞り６２の開口面積Ａ２２が減少すると、それに応じてアクチュエータへの供給流量を制御できる操作域がＸ３からＸ４へ減少する。
【００５３】
図９に、従来技術における方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す。図中、Ｍ１は、モード切換弁が微操作パイロット油路を選択しない通常操作モードにありかつ原動機が最高の定格回転数にあるときの特性であり、Ｍ２は、モード切換弁を微操作パイロット油路を選択する微操作モードに切り換えかつ原動機が最高の定格回転数にあるときの特性であり、Ｍ３は、モード切換弁を微操作パイロット油路を選択する微操作モードに切り換えかつ原動機の回転数を下げた場合の特性である。横軸に、上述した操作域Ｘ１〜Ｘ４を併記してある。この図から分かるように、従来技術で原動機の回転数を下げた場合は、リモコン弁の元圧を減圧弁で下げることによる操作域の減少（Ｘ１→Ｘ２）に加え、原動機１の回転数の低下によっても操作域が減少し（Ｘ３→Ｘ４）、アクチュエータへの供給流量を可変とする操作レバーの実質的な操作域がＸ５へと極端に小さくなり、操作性が著しく悪化する。このため、オペレータは、原動機１の回転数が低いときはその都度定格回転数に設定し直す必要がある。
【００５４】
図１０に、本実施の形態によるパイロット弁９ａの出力特性を示す。本実施の形態では、前述したようにクレーン作業モードでは、回転数センサ２１で原動機１の回転数を検出し、原動機１の回転数が低くなるに従って減圧弁１９による減圧度合いを小さくするよう制御するため、操作レバー装置１７ａの操作レバー１８ａを操作したとき、原動機１が定格回転数にあるときはパイロット弁９ａの出力圧は操作レバー１８ａの操作量がフル操作になる前に頭打ちになるが、原動機１の回転数を下げるに従ってパイロット弁９ａの出力圧の頭打ちの度合いが減り、クレーン作業モードでの最大速度をＶ０とする原動機回転数Ｎ０では減圧弁１９は全開し、パイロット弁９ａの出力圧の頭打ちは無くなる。
【００５５】
図１１に、上記のようにパイロット弁９ａの出力圧が制御される場合の方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す。図中、Ｍ４は、モード選択スイッチ２０をＯＦＦにして通常作業モードにありかつ原動機１が最高の定格回転数にあるときの特性であり、Ｍ５は、モード選択スイッチ２０をＯＮにしてクレーン作業モードに切り換えかつ原動機が最高の定格回転数にあるときの特性であり、それぞれ従来技術のＭ１，Ｍ２と同じである。Ｍ６は、モード選択スイッチ２０をＯＮにしクレーン作業モードに切り換えかつ原動機の回転数を下げた場合の特性である。横軸に、上述した操作域Ｘ１〜Ｘ４を併記してあるる。この図から分かるように、本実施の形態では、原動機１の回転数を下げた場合でも操作域の減少は原動機１の回転数の低下による減少分（Ｘ３→Ｘ４）だけであり、アクチュエータへの供給流量を可変とする操作レバーの実質的な操作域はＸ４のままである。
【００５６】
以上のように本実施の形態によれば、減圧弁１９によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機１の回転数に係わらずアクチュエータへの供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、常に安全な旋回速度が得られ、かつ操作性の低下を最小限に止めることができる。
【００５７】
また、作業モード選択スイッチ２０をＯＮしたとき、旋回モータ５ａ以外のアクチュエータ５ｂ，５ｃに対しても同様に微操作モードを設定することができ、かつ微操作モードで原動機１の回転数に係わらずアクチュエータへの供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、常に安全な微操作速度が得られ、かつ操作性の低下を最小限に止めることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧弁により微操作モードを設定することができ、かつ微操作モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止することができる。
【００５９】
また、本発明によれば、減圧弁によりクレーン作業モードを設定することができ、かつクレーン作業モードで原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止することができる。
【００６０】
更に、本発明によれば、オペレータが任意に通常作業モードと微操作モード或いはクレーン作業モードの切替が可能となり、通常作業モードでは高速な動作が行え、微操作モード或いはクレーン作業モードでは原動機の回転数に係わらずアクチュエータ供給流量を可変とする操作域をほぼ一定に保ち、操作性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による油圧駆動制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示したコントローラの処理機能を示すフローチャートである。
【図３】図１に示したコントローラの処理機能を示すブロック線図である。
【図４】減圧弁の出力値の演算例を示す図である。
【図５】減圧弁の制御信号に対する二次圧出力特性を示す図である。
【図６】従来技術によるリモコン弁（パイロット弁）の出力特性を示す図である。
【図７】オープンセンタ型の方向制御弁の特性を示す等価回路図である。
【図８】メータアウト絞りの開口面積特性に基づく原動機回転数と操作域の関係の一例を示す図である。
【図９】従来技術による方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す図である。
【図１０】本実施の形態におけるパイロット弁の出力特性を示す図である。
【図１１】本実施の形態による方向制御弁のアクチュエータ供給流量特性を示す図である。
【符号の説明】
１  原動機
２  油圧ポンプ
３  ポンプライン
４ａ〜４ｃ  方向制御弁
５ａ  旋回モータ
５ｂ  バケットシリンダ
５ｃ  ブームシリンダ
６  共通のタンクライン
６ａ〜６ｃ  タンクライン
７  パイロットポンプ
８  パイロット圧力供給ライン
９ａ〜９ｃ  パイロットバルブ
１４  タンク
１５  センターバイパスライン
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  操作レバー装置
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  操作レバー
１９  電磁比例式減圧弁
２０  作業モード選択スイッチ
２１  回転数センサ
２２  コントローラ
３０ａ，３１ａ；３０ｂ，３１ｂ；３０ｃ，３１ｃ  パイロット駆動部
５１  ポンプ最大吐出流量演算部
５４  出力演算部
１０７  吊り具
【図１】
0004215409.tif 000002
【図２】
0004215409.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004215409.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004215409.tif 000008
【図８】
0004215409.tif 000009
【図９】
0004215409.tif 000010
【図１０】
0004215409.tif 000011
【図１１】
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