DE112020005331T5

DE112020005331T5 - Steuersystem für eine Arbeitsmaschine, Arbeitsmaschine und Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112020005331T5
Application number: DE112020005331.8T
Authority: DE
Inventors: Yuuji Shibata; Yusuke Fujii
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-08-25
Also published as: JP2021107729A; WO2021131701A1; AU2020414631B2; US20230022248A1; AU2020414631A1; JP7473337B2

Abstract

Ein Steuersystem für eine Arbeitsmaschine enthält eine Vielzahl von Hydraulikpumpen, die Hydrauliköl abgeben, einen Hydraulikzylinder, der ein Arbeitsgerätelement bewegt, eine Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen, die jeweils mit der Vielzahl von Hydraulikpumpen verbunden sind und eine Strömungsrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydrauliköls einstellen, eine Vielzahl von Zufuhrströmungswegen, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen verbunden sind, einen Zählereingang-Strömungsweg, der ein Sammelteil der Vielzahl von Zufuhrströmungswegen und einen Einlass des Hydrauliköls in dem Hydraulikzylinder verbindet, eine Vielzahl von Abgabeströmungswegen, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen verbunden ist, einen Zählerausgang-Strömungsweg, der ein Sammelteil der Vielzahl von Abgabeströmungswegen und einen Auslass des Hydrauliköls in den Hydraulikzylinder verbindet, und eine in dem Zählerausgang-Strömungsweg angeordnete Drossel.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Steuersystem für eine Arbeitsmaschine, eine Arbeitsmaschine und ein Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine.
Hintergrund
Auf einem technischen Gebiet, das sich auf eine Arbeitsmaschine bezieht, ist eine hydraulische Steuervorrichtung bekannt, wie sie in der Patentliteratur 1 offenbart ist. In der Patentliteratur 1 enthält die hydraulische Steuervorrichtung ein Steuerventil, das die Strömungsrate des einem Hydraulikzylinder zugeführten Hydrauliköls einstellt, und eine variable Drossel, die in einem Zählerausgang-Strömungsweg des Hydraulikzylinders angeordnet ist. Die Strömungsrate des vom Hydraulikzylinder in einen Tank abgegebenen Hydrauliköls wird durch die Anordnung der variablen Drossel im Zählerausgang-Strömungsweg eingestellt. Die Zylindergeschwindigkeit wird durch Einstellen der Strömungsrate des Hydrauliköls eingestellt.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2018-028358 A
Zusammenfassung
Technisches Problem
In einem Fall, in dem eine Vielzahl von Steuerventilen mit einem Hydraulikzylinder verbunden ist, wird das aus dem Hydraulikzylinder abgegebene Hydrauliköl über den Zählerausgang-Strömungsweg in den Tank abgegeben. Wenn die variable Drossel nicht richtig angeordnet ist, kann die Strömungsrate des Hydrauliköls zu stark begrenzt sein. Wenn die Strömungsrate des Hydrauliköls übermäßig begrenzt wird, nimmt die Zylindergeschwindigkeit übermäßig ab, was zu einer Verringerung der Arbeitseffizienz führen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Abnahme der Arbeitseffizienz zu unterdrücken.
Lösung des Problems
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuersystem für eine Arbeitsmaschine: eine Vielzahl von Hydraulikpumpen, die Hydrauliköl abgeben; einen Hydraulikzylinder, der ein Arbeitsgerätelement bewegt; eine Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen, die jeweils mit der Vielzahl von Hydraulikpumpen verbunden sind und eine Strömungsrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydrauliköls einstellen; eine Vielzahl von Zufuhrströmungswegen, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen verbunden sind; einen Zählereingang-Strömungsweg, der ein Sammelteil der Vielzahl von Zufuhrströmungswegen und einen Einlass des Hydrauliköls in den Hydraulikzylinder verbindet; eine Vielzahl von Abgabeströmungswegen, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen verbunden sind; einen Zählerausgang-Strömungsweg, der ein Sammelteil der Vielzahl von Abgabeströmungswegen und einen Auslass des Hydrauliköls in den Hydraulikzylinder verbindet; und eine in dem Zählerausgang-Strömungsweg angeordnete Drossel.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Abnahme der Arbeitseffizienz zu unterdrücken. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Arbeitsmaschine nach einer Ausführungsform darstellt.
2 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Bewegungen eines Arbeitsgeräts nach der Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach der Ausführungsform darstellt.
4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach der Ausführungsform darstellt.
5 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung nach der Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Korrelationsdaten nach der Ausführungsform.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für einen Bagger nach dieser Ausführungsform darstellt.
8 ist ein schematisches Diagramm, das ein Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach der Ausführungsform darstellt.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem nach dieser Ausführungsform darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, doch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Komponenten der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen können in geeigneter Weise kombiniert werden. Einige Komponenten werden in einigen Fällen nicht verwendet.
[Arbeitsmaschine]
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Arbeitsmaschine 100 nach einer Ausführungsform darstellt. In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Arbeitsmaschine 100 ein Bagger ist. In der folgenden Beschreibung wird die Arbeitsmaschine 100 zweckmäßigerweise als Bagger 100 bezeichnet.
Wie in 1 dargestellt, enthält der Bagger 100 ein Arbeitsgerät 1, einen Hydraulikzylinder 2, einen Schwingkörper 3, einen Fahrkörper 4 und eine Betätigungsvorrichtung 5.
Der Schwingkörper 3 stützt das Arbeitsgerät 1. Der Schwingkörper 3 schwingt um eine Schwingachse RX. Der Schwingkörper 3 schwingt mit der von einem Schwingmotor (nicht dargestellt) erzeugten Kraft. Der Schwingkörper 3 enthält einen Betriebsraum 6 und einen Maschinenraum 7. Ein Bediener des Baggers 100 betritt den Betriebsraum 6. Im Betriebsraum 6 ist ein Bedienersitz 6S vorgesehen, auf dem der Bediener sitzt.
Der Fahrkörper 4 stützt den Schwingkörper 3. Der Fahrkörper 4 enthält ein Paar Raupenkettenbänder 4C. Die Raupenkettenbänder 4C werden mit der von einem Fahrmotor (nicht dargestellt) erzeugten Leistung gedreht. Der Bagger 100 bewegt sich mit der Drehung der Raupenkettenbänder 4C. Der Fahrkörper 4 kann einen an einer Achse befestigten Reifen enthalten.
Das Arbeitsgerät 1 wird von dem Schwingkörper 3 gestützt. Das Arbeitsgerät 1 enthält eine Vielzahl von relativ beweglichen Arbeitsgerätelementen. Die Arbeitsgerätelemente des Arbeitsgeräts 1 umfassen einen Ausleger 11, der mit dem Schwingkörper 3 verbunden ist, einen Arm 12, der mit dem Ausleger 11 verbunden ist, und eine Schaufel 13, die mit dem Arm 12 verbunden ist.
Der Ausleger 11 und der Schwingkörper 3 sind über einen Auslegerbolzen gekoppelt. Der Ausleger 11 ist am Schwingkörper 3 um eine Drehachse AX1 drehbar gestützt.
Der Ausleger 11 und der Arm 12 sind über einen Armstift gekoppelt. Der Arm 12 wird von dem Ausleger 11 um eine Drehachse AX2 drehbar gestützt.
Der Arm 12 und die Schaufel 13 sind über einen Schaufelstift gekoppelt. Die Schaufel 13 wird von dem Arm 12 um eine Drehachse AX3 drehbar gestützt.
Die Drehachse AX1, die Drehachse AX2 und die Drehachse AX3 sind parallel zueinander. Die Drehachse AX1 und eine Achse parallel zur Schwingachse RX sind orthogonal zueinander. In der folgenden Beschreibung wird eine Richtung parallel zur Schwingachse RX als vertikale Richtung des Schwingkörpers 3 bezeichnet, eine Richtung parallel zur Drehachse AX1 wird zweckmäßigerweise als Fahrzeugbreitenrichtung oder horizontale Richtung des Schwingkörpers 3 bezeichnet und eine Richtung orthogonal sowohl zur Drehachse AX1 als auch zur Schwingachse RX wird zweckmäßigerweise als Vorder-Hinter-Richtung des Schwingkörpers 3 bezeichnet. Die Richtung, in der sich das Arbeitsgerät 1 in Bezug auf die Schwingachse RX befindet, ist eine vordere Richtung. Die Richtung, in der sich der Maschinenraum 7 in Bezug auf die Schwingachse RX befindet, ist eine hintere Richtung.
Der Hydraulikzylinder 2 bewegt die Arbeitsgerätelemente auf der Grundlage eines Hydrauliköls. Eine Vielzahl von Hydraulikzylindern 2 ist vorgesehen, um die jeweiligen Arbeitsgerätelemente zu bewegen. Die Hydraulikzylinder 2 enthalten einen Auslegerzylinder 21, der den Ausleger 11 bewegt, einen Armzylinder 22, der den Arm 12 bewegt, und einen Schaufelzylinder 23, der die Schaufel 13 bewegt.
Die Betätigungsvorrichtung 5 wird vom Bediener des Baggers 100 betätigt. Die Betätigungsvorrichtung 5 wird betätigt, um das Arbeitsgerät 1 und den Schwingkörper 3 zu bewegen. Die Betätigungsvorrichtung 5 ist im Betriebsraum 6 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 5 enthält eine Vielzahl von Betätigungshebeln. Das Arbeitsgerät 1 und der Schwingkörper 3 werden durch die Betätigung der Betätigungsvorrichtung 5 bewegt.
[Bewegung des Arbeitsgeräts]
2 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Bewegungen des Arbeitsgeräts 1 nach der Ausführungsform. Die Betätigungsvorrichtung 5 wird betätigt, um das Arbeitsgerät 1 und den Schwingkörper 3 zu bewegen. Der Hydraulikzylinder 2 oder der Schwingmotor (nicht dargestellt) wird durch die Betätigung der Betätigungsvorrichtung 5 angetrieben. Der Antrieb des Hydraulikzylinders 2 bewirkt die Bewegung des Arbeitsgeräts 1. Der Antrieb des Schwingmotors bewirkt die Bewegung des Schwingkörpers 3. Eine Hubbewegung des Auslegers 11, eine Absenkbewegung des Auslegers 11, eine Grabbewegung des Auslegers 12, eine Abladebewegung des Auslegers 12, eine Abladebewegung der Schaufel 13 und eine Grabbewegung der Schaufel 13 werden durch die Betätigung der Betätigungsvorrichtung 5 durchgeführt. Eine Schwingbewegung des Schwingkörpers 3 wird durch die Betätigung der Betätigungsvorrichtung 5 durchgeführt.
Das Ausfahren des Auslegerzylinders 21 bewirkt, dass der Ausleger 11 die Hubbewegung durchführt. Das Einfahren des Auslegerzylinders 21 bewirkt, dass der Ausleger 11 die Absenkbewegung durchführt.
Das Ausfahren des Armzylinders 22 bewirkt, dass der Arm 12 die Grabbewegung durchführt. Das Zurückziehen des Armzylinders 22 bewirkt, dass der Arm 12 die Abladebewegung durchführt.
Das Ausfahren des Schaufelzylinders 23 bewirkt, dass die Schaufel 13 die Grabbewegung durchführt. Das Zurückziehen des Schaufelzylinders 23 bewirkt, dass die Schaufel 13 die Abladebewegung durchführt.
Der Antrieb des Schwingmotors bewirkt, dass der Schwingkörper 3 die Schwingbewegung durchführt.
[Steuersystem]
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Steuersystem 10 für den Bagger 100 nach der Ausführungsform darstellt. Wie in 3 dargestellt, enthält das Steuersystem 10 eine Steuervorrichtung 9, einen Motor 30, einen Leistungsübertragungsmechanismus 31, eine Hydraulikpumpe 32, einen ersten Strömungsweg 33, einen zweiten Strömungsweg 34, einen Tank 35, den Hydraulikzylinder 2, ein Strömungsraten-Steuerventil 40, ein Entlüftungsventil 50, eine Drossel 51 und ein Regenerationsventil 52. Jeder von dem Motor 30, dem Leistungsübertragungsmechanismus 31, der Hydraulikpumpe 32 und dem Tank 35 ist im Maschinenraum 7 des Schwingkörpers 3 angeordnet.
Der Motor 30 ist eine Leistungsquelle des Baggers 100. Als Motor 30 ist beispielsweise ein Dieselmotor vorgesehen.
Der Leistungsübertragungsmechanismus 31 überträgt die vom Motor 30 erzeugte Leistung auf die Hydraulikpumpe 32. In der Ausführungsform ist eine Vielzahl von Hydraulikpumpen 32 vorgesehen. In dem in 3 dargestellten Beispiel sind sechs Hydraulikpumpen 32 vorgesehen. Der Leistungsübertragungsmechanismus 31 verteilt die vom Motor 30 erzeugte Leistung auf die eine Vielzahl von Hydraulikpumpen 32.
Die Hydraulikpumpe 32 wird durch die vom Leistungsübertragungsmechanismus 31 übertragene Leistung angetrieben. Die Hydraulikpumpe 32 fördert Hydrauliköl. In dieser Ausführungsform ist die Hydraulikpumpe 32 eine hydraulische Verstellpumpe.
Die Hydraulikzylinder 2 bewegen die Arbeitsgerätelemente mit Hilfe des von den Hydraulikpumpen 32 zugeführten Hydrauliköls in einem beweglichen Bereich. Wie vorstehend beschrieben, enthalten die Hydraulikzylinder 2 den Auslegerzylinder 21, der den Ausleger 11 bewegt, den Armzylinder 22, der den Arm 12 bewegt, und den Schaufelzylinder 23, der die Schaufel 13 bewegt.
Jeder Hydraulikzylinder 2 enthält eine Bodenkammer 2A und eine Stangenkammer 2B. Wenn das Hydrauliköl der Bodenkammer 2A zugeführt wird, fährt der Hydraulikzylinder 2 aus. Wenn das Hydrauliköl der Stangenkammer 2B zugeführt wird, fährt der Hydraulikzylinder 2 ein.
Der erste Strömungsweg 33 ist mit einem Auslassanschluss der Hydraulikpumpe 32 verbunden. In dem in 3 dargestellten Beispiel ist der erste Strömungsweg 33 mit jedem der Abgabeanschlüsse von zwei der Hydraulikpumpen 32 verbunden. Das aus dem Auslassanschluss der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl kann durch den ersten Strömungsweg 33 strömen. Das von der Hydraulikpumpe 32 geförderte und durch den ersten Strömungsweg 33 strömende Hydrauliköl wird dem Hydraulikzylinder 2 zugeführt.
Der zweite Strömungsweg 34 ist so beschaffen, dass er vom ersten Strömungsweg 33 abzweigt. Das aus dem Auslassanschluss der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl kann durch den zweiten Strömungsweg 34 strömen. Das von der Hydraulikpumpe 32 abgegebene und durch den zweiten Strömungsweg 34 strömende Hydrauliköl wird in den Tank 35 abgegeben.
Das Strömungsraten-Steuerventil 40 stellt die Strömungsrate des Hydrauliköls ein, das dem Hydraulikzylinder 2 über den ersten Strömungsweg 33 zugeführt wird. Die Bodenkammer 2A des Hydraulikzylinders 2 ist über einen Bodenströmungsweg 36 und einen Sammelströmungsweg 71 mit dem Strömungsraten-Steuerventil 40 verbunden. Die Stangenkammer 2B des Hydraulikzylinders 2 ist über einen Sammelströmungsweg 72 und einen Stangenströmungsweg 37 mit dem Strömungsraten-Steuerventil 40 verbunden.
Es ist eine Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen 40 vorgesehen. Die Strömungsraten-Steuerventile 40 enthalten ein Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41, das die Strömungsrate des dem Auslegerzylinder 21 zugeführten Hydrauliköls einstellt, ein Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42, das die Strömungsrate des dem Armzylinder 22 zugeführten Hydrauliköls einstellt, und ein Schaufel-Strömungsraten-Steuerventil 43, das die Strömungsrate des dem Schaufelzylinder 23 zugeführten Hydrauliköls einstellt. Das von der Hydraulikpumpe 32 in den ersten Strömungsweg 33 abgegebene Hydrauliköl wird dem entsprechenden Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41, dem Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42 und dem Schaufel-Strömungsraten-Steuerventil 43 zugeführt.
In dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41, eine Vielzahl von Arm-Strömungsraten-Steuerventilen 42 und eine Vielzahl von Schaufel-Strömungsraten-Steuerventilen 43 vorgesehen. In dem in 3 dargestellten Beispiel sind drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 vorgesehen. Es sind drei Arm-Strömungsraten-Steuerventile 42 vorgesehen. Es sind drei Schaufel-Strömungsraten-Steuerventile 43 vorgesehen.
Die Strömungsraten-Steuerventile 40 sind jeweils mit der Vielzahl der Hydraulikpumpen 32 verbunden. Die drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 sind jeweils mit der Vielzahl der Hydraulikpumpen 32 verbunden. Die drei Arm-Strömungsraten-Steuerventile 42 sind jeweils mit der Vielzahl der Hydraulikpumpen 32 verbunden. Die drei Schaufelstromsteuerventile 43 sind jeweils mit der Vielzahl der Hydraulikpumpen 32 verbunden.
Es sind drei Sammelströmungswege 71 vorgesehen, die mit der Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 21, der Bodenkammer 2A des Armzylinders 22 bzw. der Bodenkammer 2A des Schaufelzylinders 23 verbunden sind.
Es sind drei Sammelströmungswege 72 vorgesehen, die mit der Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21, der Stangenkammer 2B des Armzylinders 22 bzw. der Stangenkammer 2B des Schaufelzylinders 23 verbunden sind.
Es sind neun Bodenströmungswege 36 vorgesehen, die mit den drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41, den drei Arm-Strömungsraten-Steuerventilen 42 bzw. den drei Schaufel-Strömungsraten-Steuerventilen 43 verbunden sind.
Die Bodenströmungswege 36, die jeweils mit den drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 verbunden sind, sind mit dem Sammelströmungsweg 71 verbunden, der mit der Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 21 über ein Sammelteil 36S verbunden ist.
Die Bodenströmungswege 36, die jeweils mit den drei Arm-Strömungsraten-Steuerventilen 42 verbunden sind, sind über ein Sammelteil 36S mit dem Sammelströmungsweg 71 verbunden, der mit der Bodenkammer 2A des Armzylinders 22 verbunden ist.
Die Bodenströmungswege 36, die jeweils mit den drei Schaufel-Strömungsraten-Steuerventilen 43 verbunden sind, sind über ein Sammelteil 36S mit dem Sammelströmungsweg 71 verbunden, der mit der Bodenkammer 2A des Schaufelzylinders 23 verbunden ist.
Es sind neun Stangenströmungswege 37 vorgesehen, die mit den drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41, den drei Arm-Strömungsraten-Steuerventilen 42 bzw. den drei Schaufel-Strömungsraten-Steuerventilen 43 verbunden sind.
Die jeweils an die drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 angeschlossenen Stangenströmungswege 37 sind über ein Sammelteil 37S mit dem an die Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21 angeschlossenen Sammelströmungsweg 72 verbunden.
Die jeweils mit den drei Arm-Strömungsraten-Steuerventilen 42 verbundenen Stangenströmungswege 37 sind über ein Sammelteil 37S mit dem an die Stangenkammer 2B des Armzylinders 22 angeschlossenen Sammelströmungsweg 72 verbunden.
Die jeweils mit den drei Schaufel-Strömungsraten-Steuerventilen 43 verbundenen Stangenströmungswege 37 sind über ein Sammelteil 37S mit dem an die Stangenkammer 2B des Schaufelzylinders 23 angeschlossenen Sammelströmungsweg 72 verbunden.
Das heißt, die Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 21 ist mit jedem der drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 über den Sammelströmungsweg 71 und den Bodenströmungsweg 36 verbunden. Die Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21 ist über den Sammelströmungsweg 72 und den Stangenströmungsweg 37 mit jedem der drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 verbunden.
Die Bodenkammer 2A des Armzylinders 22 ist über den Sammelströmungsweg 71 und den Bodenströmungsweg 36 mit jedem der drei Arm-Strömungsraten-Steuerventile 42 verbunden. Die Stangenkammer 2B des Armzylinders 22 ist über den Sammelströmungsweg 72 und den Stangenströmungsweg 37 mit jedem der drei Arm-Strömungsraten-Steuerventile 42 verbunden.
Die Bodenkammer 2A des Schaufelzylinders 23 ist über den Sammelströmungsweg 71 und den Bodenströmungsweg 36 mit jedem der drei Schaufel-Strömungsraten-Steuerventile 43 verbunden. Die Stangenkammer 2B des Schaufelzylinders 23 ist über den Sammelströmungsweg 72 und den Stangenströmungsweg 37 mit jedem der drei Schaufel-Strömungsraten-Steuerventile 43 verbunden.
Die Hydraulikpumpe 32 kann das entsprechende Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41, das Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42 und das Schaufel-Strömungsraten-Steuerventil 43 über den ersten Strömungsweg 33 mit Hydrauliköl versorgen. Ein Zufuhrströmungsweg 33A ist mit dem entsprechenden Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41, dem Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42 und dem Schaufel-Strömungsraten-Steuerventil 43 verbunden. Der erste Strömungsweg 33 ist mit jedem der drei Zufuhrströmungswege 33A verbunden. Das von der Hydraulikpumpe 32 in den ersten Strömungsweg 33 abgegebene Hydrauliköl wird über den Zufuhrströmungsweg 33A dem entsprechenden Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41, dem Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42 und dem Schaufel-Strömungsraten-Steuerventil 43 zugeführt.
Das Entlüftungsventil 50 stellt die Strömungsrate des Hydrauliköls, das über den zweiten Strömungsweg 34 in den Tank 35 abgegeben wird, ein. Das Entlüftungsventil 50 ist in dem zweiten Strömungsweg 34 angeordnet. Die Hydraulikpumpe 32 kann das Entlüftungsventil 50 über den zweiten Strömungsweg 34 mit Hydrauliköl versorgen. Der zweite Strömungsweg 34 zweigt von dem ersten Strömungsweg 33 zwischen der Hydraulikpumpe 32 und dem Strömungsraten-Steuerventil 40 ab. Das von der Hydraulikpumpe 32 in den zweiten Strömungsweg 34 abgegebene Hydrauliköl wird dem Entlüftungsventil 50 zugeführt, ohne dem Strömungsraten-Steuerventil 40 zugeführt zu werden.
Das Entlüftungsventil 50 weist einen Einlassanschluss Pe und einen Auslassanschluss Pf auf.
Der Einlassanschluss Pe ist über den zweiten Strömungsweg 34 mit der Hydraulikpumpe 32 verbunden. Das von der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl kann vom Einlassanschluss Pe in das Entlüftungsventil 50 strömen, nachdem es durch den zweiten Strömungsweg 34 geströmt ist.
Der Auslassanschluss Pf ist über einen Tankströmungsweg 39 mit dem Tank 35 verbunden. Das aus dem Auslassanschluss Pf ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Tankströmungsweg 39 und wird dann in den Tank 35 abgegeben.
Ein Schieber des Entlüftungsventils 50 bewegt sich zwischen einer Abgabeposition P4 zum Abgeben des Hydrauliköls in den Tank 35 und einer Stoppposition P5, in der das Hydrauliköl nicht strömen kann.
Wenn sich der Schieber des Entlüftungsventils 50 in der Abgabeposition P4 befindet, strömt das von der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl durch den zweiten Strömungsweg 34, strömt dann über den Einlassanschluss Pe in das Entlüftungsventil 50 und strömt über den Auslassanschluss Pf ab. Das aus dem Auslassanschluss Pf ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Tankströmungsweg 39 und wird dann in den Tank 35 abgegeben.
Wenn sich der Schieber des Entlüftungsventils 50 in der Stoppposition P5 befindet, kann das Hydrauliköl nicht durch das Entlüftungsventil 50 strömen.
Das Entlüftungsventil 50 steuert die Strömungsrate des in den Tank 35 abgegebenen Hydrauliköls in Abhängigkeit vom Bewegungsbetrag des Schiebers. Die Öffnungsfläche des Anschlusses, durch die das Hydrauliköl im Ablassventil 50 strömt, wird entsprechend dem Bewegungsbetrag des Schiebers eingestellt. Die Strömungsrate des in den Tank 35 abgegebenen Hydrauliköls wird durch Einstellen der Öffnungsfläche des Entlüftungsventils 50 eingestellt.
Die Drossel 51 ist im Sammelströmungsweg 71 oder im Sammelströmungsweg 72 angeordnet. In der Ausführungsform ist die Drossel 51 im Sammelströmungsweg 71 angeordnet, der mit der Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 21 verbunden ist. Die Drossel 51 kann im Sammelströmungsweg 72 angeordnet sein, der mit der Stangenkammer 2B des Armzylinders 22 verbunden ist. Die Drossel 51 kann im Sammelströmungsweg 72 angeordnet sein, der mit der Stangenkammer 2B des Schaufelzylinders 23 verbunden ist. Die Drossel 51 stellt die Strömungsrate des Hydrauliköls, das durch den Sammelströmungsweg 71 oder den Sammelströmungsweg 72 strömt. Die Drossel 51 befindet sich in einem Sammelströmungsweg, der durch das Eigengewicht (Schwerkraft) der Arbeitsgerätelemente beeinflusst wird.
Das Regenerationsventil 52 stellt eine Regenerationsströmungsrate des Hydrauliköls, das aus dem Sammelströmungsweg 71 in den Sammelströmungsweg 72 regeneriert wird, oder eine Regenerationsströmungsrate des Hydrauliköls, das aus dem Sammelströmungsweg 72 in den Sammelströmungsweg 71 regeneriert wird, ein. In der Ausführungsform ist das Regenerationsventil 52 so angeordnet, dass es die Regenerationsströmungsrate des Hydrauliköls, das aus dem mit der Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 21 verbundenen Sammelströmungsweg 71 regeneriert wird, auf den mit der Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21 verbundenen Sammelströmungsweg 72 einstellt. Das Regenerationsventil 52 kann so angeordnet sein, dass es die Regenerationsströmungsrate des Hydrauliköls, das aus dem mit der Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 22 verbundenen Sammelströmungsweg 72 regeneriert wird, auf den mit der Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 22 verbundenen Sammelströmungsweg 71 einstellt.
4 ist ein schematisches Diagramm, das das Steuersystem 10 für den Bagger 100 nach der Ausführungsform darstellt. 4 entspricht einem Diagramm, das durch Herausziehen des Auslegerzylinders 21 und des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 in 3 erhalten wurde. In dem in 3 dargestellten Beispiel wird das Hydrauliköl von den beiden hintereinander angeordneten Hydraulikpumpen 32 zusammengeführt und der Vielzahl von parallel angeordneten Strömungsraten-Steuerventilen 40 (41, 42, 43) zugeführt, aber in dem in 4 dargestellten Beispiel beträgt die Anzahl der Hydraulikpumpen 32 eins. Die Anzahl der Hydraulikpumpen 32 kann beliebig hoch sein. In dem in 3 dargestellten Beispiel ist eine Vielzahl von Hydraulikpumpen 32 mit dem Leistungsübertragungsmechanismus 31 verbunden. Das von den hintereinander angeordneten Hydraulikpumpen 32 geförderte Hydrauliköl strömt durch ein Strömungsraten-Steuerventil 40 und wird dann zusammengeführt und einem Hydraulikzylinder 2 zugeführt. Es ist eine Vielzahl von Hydraulikkreisen vorgesehen, durch die das einem Hydraulikzylinder 2 zugeführte Hydrauliköl strömt. In dem in 3 dargestellten Beispiel wird das Hydrauliköl von den drei in den jeweiligen Hydraulikkreisen vorgesehenen Strömungsraten-Steuerventilen 40 (z. B. 41, 41, 41) zusammengeführt und einem Hydraulikzylinder 2 (z. B. dem Auslegerzylinder 21) zugeführt, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der Strömungsraten-Steuerventile 40, die einen Hydraulikzylinder 2 mit Hydrauliköl versorgen, kann beliebig sein.
Wie in 4 dargestellt, enthält das Steuersystem 10 eine Vielzahl von Hydraulikpumpen 32, die Hydrauliköl abgeben, den Hydraulikzylinder 2, der ein Arbeitsgerätelement bewegt, die Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen 40, die jeweils mit der Vielzahl von Hydraulikpumpen 32 verbunden sind und eine Strömungsrate des dem Hydraulikzylinder 2 zugeführten Hydrauliköls einstellen, die Vielzahl von Stangenströmungswegen 37, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen 40 verbunden sind, den Sammelströmungsweg 72, der das Sammelteil 37S der Vielzahl von Stangenströmungswegen 37 und eine Öffnung 2D der Stangenkammer 2B des Hydraulikzylinders 2 verbindet, eine Vielzahl von Bodenströmungswegen 36, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen 40 verbunden sind, den Sammelströmungsweg 71, der das Sammelteil 36S der Vielzahl von Bodenströmungswegen 36 und eine Öffnung 2C der Bodenkammer 2A des Hydraulikzylinders 2 verbindet, und die in dem Sammelströmungsweg 71 angeordnete Drossel 51.
Der Ausleger 11 führt die Hubbewegung und Absenkbewegung mit dem Auslegerzylinder 21 aus. 4 stellt einen Zustand dar, in dem der Auslegerzylinder 21 einfährt und der Ausleger 11 die Absenkbewegung durchführt. Wenn der Ausleger 11 die Absenkbewegung durchführt, strömt das Hydrauliköl in die Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21 und strömt aus der Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 21 ab. Das heißt, das von der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl strömt über das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 in den Stangenströmungsweg 37, strömt durch den Sammelströmungsweg 72 und strömt dann über die Öffnung 2D in die Stangenkammer 2B. Das aus der Öffnung 2C der Bodenkammer 2A des Hydraulikzylinders 2 ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Sammelströmungsweg 71 und den Bodenströmungsweg 36 und wird dann über das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 in den Tank 35 abgegeben.
In der folgenden Beschreibung wird der Stangenströmungsweg 37 zweckmäßigerweise als Zufuhrströmungsweg 37 bezeichnet, die Öffnung 2D der Stangenkammer 2B wird zweckmäßigerweise als Einlass 2D bezeichnet, der Sammelströmungsweg 72 wird zweckmäßigerweise als Zählereingang-Strömungsweg 72 bezeichnet, die Öffnung 2C der Bodenkammer 2A wird zweckmäßigerweise als Auslass 2C bezeichnet, der Sammelströmungsweg 71 wird zweckmäßigerweise als Zählerausgang-Strömungsweg 71 bezeichnet, und der Bodenströmungsweg 36 wird zweckmäßigerweise als Abgabeströmungsweg 36 bezeichnet.
Die Hydraulikpumpe 32 fördert Hydrauliköl. Es ist eine Vielzahl von Hydraulikpumpen 32 vorgesehen. In dem in 4 dargestellten Beispiel sind drei Hydraulikpumpen 32 vorgesehen. Eine Hydraulikpumpe 32 ist an ein Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 angeschlossen. Wie in 3 dargestellt, können zwei Hydraulikpumpen 32 an ein Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 angeschlossen werden.
Der Auslegerzylinder 21 bewegt den Ausleger 11. Der Ausleger 11 führt mit dem Auslegerzylinder 21 die Hubbewegung und die Absenkbewegung durch. Bei der Absenkbewegung des Auslegers 11 strömt das Hydrauliköl vom Einlass 2D in die Stangenkammer 2B, und das Hydrauliköl in der Bodenkammer 2A strömt aus dem Auslass 2C.
Das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 stellt die Strömungsrate des dem Auslegerzylinder 21 zugeführten Hydrauliköls ein. Es sind eine Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 vorgesehen. In dem in 4 dargestellten Beispiel sind drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 vorgesehen. Die drei Strömungsraten-Steuerventile 41 sind jeweils mit den drei Hydraulikpumpen 32 verbunden. Das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 und die Hydraulikpumpe 32 stehen in einer Eins-zu-Eins-Beziehung zueinander.
Der Zufuhrströmungsweg 37 ist mit dem Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 verbunden. Es ist eine Vielzahl von Zufuhrströmungswegen 37 vorgesehen. In dem in 4 dargestellten Beispiel sind drei Zufuhrströmungswege 37 vorgesehen. Die drei Zufuhrströmungswege 37 sind jeweils mit den drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 verbunden. Der Zufuhrströmungsweg 37 und das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 stehen in einer Eins-zu-Eins-Beziehung.
Die einen Endabschnitte der Zufuhrströmungswege 37 sind jeweils mit den Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 verbunden. Die anderen Endabschnitte der Zufuhrströmungswege 37 werden am Sammelteil 37S gesammelt. Die anderen Endabschnitte der Zufuhrströmungswege 37 sind über das Sammelteil 37S mit dem Zählereingang-Strömungsweg 72 verbunden. Das Hydrauliköl, das durch jeden der Vielzahl von Zufuhrströmungswegen 37 strömt, mündet in den Zählereingang-Strömungsweg 72.
Der Zählereingang-Strömungsweg 72 ist mit dem Einlass 2D verbunden, in den das Hydrauliköl bei der Absenkbewegung des Auslegers 11 strömt. Der Zählereingang-Strömungsweg 72 verbindet das Sammelteil 37S der drei Zufuhrströmungswege 37 und den Einlass 2D des Hydrauliköls des Auslegerzylinders 21. Das Hydrauliköl, das durch jeden der Vielzahl von Zufuhrströmungswegen 37 strömt und im Zählereingang-Strömungsweg 72 zusammengeführt wird, strömt durch den Zählereingang-Strömungsweg 72 und strömt dann vom Einlass 2D in die Stangenkammer 2B.
Der Abgabeströmungsweg 36 ist mit dem Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 verbunden. Es ist eine Vielzahl von Abgabeströmungswegen 36 vorgesehen. In dem in 4 dargestellten Beispiel sind drei Abgabeströmungswege 36 vorgesehen. Die drei Abgabeströmungswege 36 sind jeweils mit den drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 verbunden. Der Abgabeströmungsweg 36 und das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 weisen eine Eins-zu-Eins-Beziehung auf.
Die einen Endabschnitte der Abgabeströmungswege 36 sind jeweils mit den Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 verbunden. Die anderen Endabschnitte der Abgabeströmungswege 36 werden am Sammelteil 36S gesammelt. Die anderen Endabschnitte der Abgabeströmungswege 36 sind über das Sammelteil 36S mit dem Zählerausgang-Strömungsweg 71 verbunden. Das durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71 strömende Hydrauliköl verzweigt sich in die drei Abgabeströmungswege 36.
Der Zählerausgang-Strömungsweg 71 ist mit dem Auslass 2C verbunden, durch den das Hydrauliköl bei der Absenkbewegung des Auslegers 11 ausströmt. Der Zählerausgang-Strömungsweg 71 verbindet das Sammelteil 36S der drei Abgabeströmungswege 36 und den Auslass 2C des Hydrauliköls des Auslegerzylinders 21. Das aus dem Auslass 2C der Bodenkammer 2A ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71, strömt dann durch jeden der Vielzahl von Abgabeströmungswegen 36 und strömt in jedes der Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41.
Das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 (Strömungsraten-Steuerventil 40) weist einen Pumpenanschluss Pa, einen Bodenanschluss Pb, einen Stangenanschluss Pc und einen Tankanschluss Pd auf.
Der Zufuhrströmungsweg 33A ist mit dem Pumpenanschluss Pa verbunden. Der Pumpenanschluss Pa ist über den Zufuhrströmungsweg 33A mit der Hydraulikpumpe 32 verbunden. Das von der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl kann vom Pumpenanschluss Pa in das Strömungsraten-Steuerventil 40 strömen, nachdem es durch den Zufuhrströmungsweg 33A geströmt ist.
Der Zufuhrströmungsweg 37 ist mit dem Stangenanschluss Pc verbunden. Der Stangenanschluss Pc ist mit der Stangenkammer 2B des Hydraulikzylinders 2 über den Zufuhrströmungsweg 37 und den Zählereingang-Strömungsweg 72 verbunden. Das aus dem Stangenanschluss Pc ausströmende Hydrauliköl kann in die Stangenkammer 2B des Hydraulikzylinders 2 strömen, nachdem es durch den Stangenströmungsweg 37 und den Zählereingang-Strömungsweg 72 geströmt ist.
Der Abgabeströmungsweg 36 ist mit dem unteren Anschluss Pb verbunden. Der Bodenanschluss Pb ist mit der Bodenkammer 2A des Hydraulikzylinders 2 über den Abgabeströmungsweg 36 und den Zählerausgang-Strömungsweg 71 verbunden. Das aus der Bodenkammer 2A des Hydraulikzylinders 2 ausströmende Hydrauliköl kann vom Bodenanschluss Pb in das Strömungsraten-Steuerventil 40 strömen, nachdem es durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71 und den Abgabeströmungsweg 36 geströmt ist.
Der Tankanschluss Pd ist über einen Abgabeströmungsweg 38 mit dem Tank 35 verbunden. Das aus dem Tankanschluss Pd ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Abgabeströmungsweg 38 und wird dann in den Tank 35 abgegeben.
Das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 (Strömungsraten-Steuerventil 40) ist ein Strömungsraten-Steuerventil vom Schiebertyp, das die Strömungsrate und die Richtung des dem Hydraulikzylinder 2 zugeführten Hydrauliköls durch Bewegen eines stangenförmigen Schiebers schaltet. Wenn sich der Schieber in axialer Richtung bewegt, wird die Zufuhr des Hydrauliköls in die Bodenkammer 2A und die Zufuhr des Hydrauliköls in die Stangenkammer 2B umgeschaltet. Außerdem wird die Strömungsrate des Hydrauliköls, das dem Hydraulikzylinder 2 zugeführt wird, auf der Grundlage des Bewegungsbetrags des Schiebers eingestellt.
Der Schieber des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 bewegt sich zwischen einer ersten Arbeitsposition P1 für die Zufuhr von Hydrauliköl zur Bodenkammer 2A des Hydraulikzylinders 2, einer zweiten Arbeitsposition P2 für die Zufuhr von Hydrauliköl zur Stangenkammer 2B des Hydraulikzylinders 2 und einer Stoppposition P3, in der kein Hydrauliköl strömen kann und die zwischen der ersten Arbeitsposition P1 und der zweiten Arbeitsposition P2 liegt. In 4 ist der Schieber des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 in der zweiten Arbeitsposition P2 angeordnet.
Wenn der Schieber des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 in der ersten Arbeitsposition P1 angeordnet ist, strömt das von der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl durch den Zufuhrströmungsweg 33A, strömt dann in das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 aus dem Pumpenanschluss Pa und strömt aus dem Bodenanschluss Pb heraus. Das aus dem unteren Anschluss Pb ausströmende Hydrauliköl strömt durch den unteren Strömungsweg 36 und den Sammelströmungsweg 71 und strömt dann in die Bodenkammer 2A des Hydraulikzylinders 2. Dadurch wird der Auslegerzylinder 21 ausgefahren. Wenn der Auslegerzylinder 21 ausfährt, strömt das Hydrauliköl aus der Stangenkammer 2B. Das aus der Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21 ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Sammelströmungsweg 72 und den Stangenströmungsweg 37, strömt dann über den Stangenanschluss Pc in das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 und strömt über den Tankanschluss Pd ab. Das aus dem Tankanschluss Pd abströmende Hydrauliköl wird über den Abgabeströmungsweg 38 in den Tank 35 abgegeben.
Wenn der Schieber des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 in der zweiten Arbeitsposition P2 angeordnet ist, strömt das von der Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydrauliköl durch den Zufuhrströmungsweg 33A, strömt dann in das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 aus dem Pumpenanschluss Pa und strömt aus dem Stangenanschluss Pc heraus. Das aus dem Stangenanschluss Pc ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Stangenströmungsweg 37 und den Sammelströmungsweg 72 und strömt dann in die Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21. Dies bewirkt, dass der Auslegerzylinder 21 eingefahren wird. Wenn der Auslegerzylinder 21 einfährt, strömt das Hydrauliköl aus der Bodenkammer 2A ab. Das aus der Bodenkammer 2A des Auslegerzylinders 21 ausströmende Hydrauliköl strömt durch den Sammelströmungsweg 71 und den Bodenströmungsweg 36, strömt dann durch den Bodenanschluss Pb in das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 und strömt durch den Tankanschluss Pd ab. Das aus dem Tankanschluss Pd abströmende Hydrauliköl wird über den Abgabeströmungsweg 38 in den Tank 35 abgegeben.
Wenn sich der Schieber des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 in der Stoppposition P3 befindet, kann das Hydrauliköl nicht durch das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 strömen.
Das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 stellt die Strömungsrate des dem Auslegerzylinder 21 zugeführten Hydrauliköls in Abhängigkeit von der Bewegung des Schiebers ein. Die Öffnungsfläche des Anschlusses, durch den das Hydrauliköl im Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 strömt, wird entsprechend dem Bewegungsbetrag des Schiebers eingestellt. Die Strömungsrate des dem Auslegerzylinder 21 zugeführten Hydrauliköls wird durch Einstellen der Öffnungsfläche des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 eingestellt.
Die Drossel 51 ist im Zählerausgang-Strömungsweg 71 angeordnet. Die Drossel 51 ist im Zählerausgang-Strömungsweg 71 zwischen dem Auslass 2C und dem Sammelteil 36S angeordnet. Die Drossel 51 stellt die Strömungsrate des Hydrauliköls, das durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71 strömt, ein. Die Öffnungsfläche der Drossel 51 ist kleiner als die Öffnungsfläche des Auslasses 2C. Die Öffnungsfläche der Drossel 51 ist kleiner als die maximale Öffnungsfläche des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41. Die Drossel 51 definiert die Strömungsrate des Hydrauliköls, das bei der Absenkbewegung des Auslegers 11 durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71 strömt.
Das Steuersystem 10 enthält auch das Regenerationsventil 52, das die Regenerationsströmungsrate des Hydrauliköls einstellt, das aus dem Zählerausgang-Strömungsweg 71 in den Zählereingang-Strömungsweg 72 des Zählers regeneriert wird. Das Regenerationsventil 52 ist in einem Regenerationsströmungsweg angeordnet, der einen mittleren Teil des Zählerausgang-Strömungswegs 71 und einen mittleren Teil des Zählereingang-Strömungswegs 72 verbindet.
Das Regenerationsventil 52 weist einen Einlassanschluss Pg und einen Auslassanschluss Ph auf.
Der Einlassanschluss Pg ist mit dem Zählerausgang-Strömungsweg 71 verbunden. Das aus dem Auslass 2C ausströmende Hydrauliköl kann von dem Einlassanschluss Pg in das Regenerationsventil 52 strömen, nachdem es zumindest einen Teil des Zählerausgang-Strömungsweges 71 durchströmt hat.
Der Auslassanschluss Ph ist mit dem Zählereingangs-Strömungsweg 72 verbunden. Das aus dem Auslassanschluss Ph ausströmende Hydrauliköl strömt durch mindestens einen Teil des Zählereingang-Strömungswegs 72 und strömt dann vom Einlass 2D in die Stangenkammer 2B.
Bei der Absenkbewegung des Auslegers 11 besteht die Möglichkeit, dass der Lastdruck des Hydrauliköls aufgrund des Eigengewichts (Wirkung der Schwerkraft) des Auslegers 11 ansteigt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslegers 11 kann erhöht werden, indem ein Teil des aus der Bodenkammer 2A ausströmenden Hydrauliköls in die Stangenkammer 2B zurückgeführt wird, wobei der Lastdruck aufgrund des Eigengewichts des Auslegers 11 genutzt wird.
Ein Schieber des Regenerationsventils 52 bewegt sich zwischen einer Stoppposition P6, in der kein Hydrauliköl strömen kann, und einer Regenerationsposition P7, in der Hydrauliköl regeneriert wird.
Wenn sich der Schieber des Regenerationsventils 52 in der Stoppposition P6 befindet, kann das Hydrauliköl nicht durch das Regenerationsventil 52 strömen.
Wenn sich der Schieber des Regenerationsventils 52 in der Regenerationsposition P7 befindet, kann zumindest ein Teil des Hydrauliköls im Zählerausgang-Strömungsweg 71 über das Regenerationsventil 52 in den Zählereingang-Strömungsweg 72 strömen.
Das Regenerationsventil 52 steuert eine Regenerationsströmungsrate, die die Strömungsrate des Hydrauliköls angibt, das vom Zählerausgang-Strömungsweg 71 zum Zählereingang-Strömungsweg 72 in Abhängigkeit von der Bewegung des Schiebers zugeführt wird. Die Öffnungsfläche des Anschlusses, durch den das Hydrauliköl im Regenerationsventil 52 strömt, wird entsprechend dem Bewegungsbetrag des Schiebers eingestellt. Die Regenerationsströmungsrate wird durch Einstellen der Öffnungsfläche des Regenerationsventils 52 eingestellt.
Das Steuersystem 10 enthält auch ein Ansaugventil 53, das zwischen dem Zufuhrströmungsweg 37 und dem Tank 35 angeordnet ist. Das Ansaugventil 53 bewirkt, dass Hydrauliköl aus dem Tank 35 in den Zufuhrströmungsweg 37 strömt, wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Zufuhrströmungsweg 37 und dem Tank 35 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird. Ein Einlassanschluss Pi des Ansaugventils 53 ist mit dem Tank 35 verbunden. Ein Auslassanschluss Pj des Ansaugventils 53 ist mit dem Zufuhrströmungsweg 37 verbunden.
Die Zylindergeschwindigkeit des Auslegerzylinders 21 wird in Abhängigkeit vom Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 bestimmt. Die Zylindergeschwindigkeit nimmt zu, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 zunimmt, und die Zylindergeschwindigkeit nimmt ab, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 abnimmt. Bei der Absenkbewegung des Auslegers 11 besteht die Möglichkeit, dass die Zylindergeschwindigkeit des Auslegerzylinders 21 aufgrund des Eigengewichts (Wirkung der Schwerkraft) des Auslegers 11 höher als die auf der Grundlage des Betätigungsbetrags der Betätigungsvorrichtung 5 festgelegte Zylindergeschwindigkeit ist. Das heißt, bei der Absenkbewegung des Auslegers 11 kann sich der Auslegerzylinder 21 schnell zurückziehen. Wenn sich der Auslegerzylinder 21 aufgrund des Eigengewichts des Auslegers 11 schnell zurückzieht, ist die Strömungsrate des Hydrauliköls, das der Stangenkammer 2B des Auslegerzylinders 21 zugeführt wird, selbst bei Abgabe des Hydrauliköls aus der Hydraulikpumpe 32 unzureichend, und der Druck im Zufuhrströmungsweg 37 und im Zählereingang-Strömungsweg 72 kann schnell abnehmen. Wenn das von der Hydraulikpumpe 32 zugeführte Hydrauliköl unzureichend ist, kann ein Kavitationsphänomen auftreten, bei dem Blasen im Hydrauliköl erzeugt werden. Durch das Vorsehen des Ansaugventils 53 wird eine Öffnung des Ansaugventils 53 geöffnet, und das Hydrauliköl wird über das Ansaugventil 53 aus dem Tank 35 in den Zufuhrströmungsweg 37 zugeführt, wenn der Druck im Zufuhrströmungsweg 37 und im Zählereingang-Strömungsweg 72 schnell abfällt und die Druckdifferenz zwischen dem Zufuhrströmungsweg 37 und dem Tank 35 gleich oder größer als ein bestimmter Wert wird. Folglich wird das Hydrauliköl sowohl von der Hydraulikpumpe 32 als auch von dem Ansaugventil 53 in den Zufuhrströmungsweg 37 abgegeben. Daher wird die Verknappung des Hydrauliköls unterdrückt und das Auftreten eines Kavitationsphänomens verhindert.
Das Steuersystem 10 enthält auch einen Drucksensor 61, der den Druck des aus dem Auslegerzylinder 21 abgegebenen Hydrauliköls erfasst, einen Drucksensor 62, der den Druck des in den Auslegerzylinder 21 einströmenden Hydrauliköls erfasst, und einen Drucksensor 63, der den Druck des Hydrauliköls nach dem Passieren der Drossel 51 erfasst.
Der Drucksensor 61 erfasst den Druck des Hydrauliköls, das durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71 strömt. Der Drucksensor 61 erfasst den Druck des Hydrauliköls im Zählerausgang-Strömungsweg 71 zwischen dem Auslass 2C und der Drossel 51. In dieser Ausführungsform erfasst der Drucksensor 61 den Druck des Hydrauliköls im Zählerausgang-Strömungsweg 71 zwischen dem Auslass 2C und dem Einlassanschluss Pg des Regenerationsventils 52.
Der Drucksensor 62 erfasst den Druck des Hydrauliköls, das durch den Zählereingang-Strömungsweg 72 strömt. Der Drucksensor 62 erfasst den Druck des Hydrauliköls zwischen dem Auslassanschluss Ph des Regenerationsventils 52 und dem Einlass 2D.
Der Drucksensor 63 erfasst den Druck des Hydrauliköls, das durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71 strömt. Der Drucksensor 63 erfasst den Druck des Hydrauliköls im Zählerausgang-Strömungsweg 71 zwischen der Drossel 51 und dem Sammelteil 36S.
[Steuervorrichtung]
5 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das die Steuervorrichtung 9 nach der Ausführungsform darstellt. Die Steuervorrichtung 9 enthält ein Computersystem. Die Steuervorrichtung 9 ist mit der Betätigungsvorrichtung 5, dem Drucksensor 61, dem Drucksensor 62 und dem Drucksensor 63 über eine Kommunikationsleitung verbunden. Die Steuervorrichtung 9 ist über eine Steuerleitung jeweils mit der Hydraulikpumpe 32, dem Strömungsraten-Steuerventil 40 und dem Regenerationsventil 52 verbunden.
Die Steuervorrichtung 9 enthält eine Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A, eine Operationsbefehls-Erfassungseinheit 9B, eine Druckdaten-Erfassungseinheit 9C, eine Soll-Zählereingang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9D, eine Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E, eine Soll-Pumpenströmungsraten-Berechnungseinheit 9F, eine Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G, eine Soll-Pumpenkapazitäts-Berechnungseinheit 9H, eine Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91, eine Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9J, eine Pumpensteuereinheit 9K, eine Steuerventil-Steuereinheit 9L und eine Regenerationsventil-Steuereinheit 9M.
Die Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A speichert Korrelationsdaten zwischen einem Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 und einer Soll-Zählereingang-Strömungsrate, die eine Soll-Strömungsrate des in den Einlass 2D des Hydraulikzylinders 2 strömenden Hydrauliköls angibt.
Die Operationsbefehls-Erfassungseinheit 9B erfasst einen Operationsbefehl der Betätigungsvorrichtung 5. Der Operationsbefehl der Betätigungsvorrichtung 5 enthält einen Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5. Der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 enthält einen Neigungswinkel des Betätigungshebels. Wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 den Maximalwert anzeigt, beträgt der Betätigungsbetrag 100 [%]. Wenn die Betätigungsvorrichtung 5 nicht betätigt wird, beträgt der Betätigungsbetrag 0 [%].
6 ist ein Diagramm zur Beschreibung von Korrelationsdaten nach der Ausführungsform. Wie in 6 dargestellt, werden Korrelationsdaten, die die Beziehung zwischen dem Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 und einer Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl, die in den Einlass 2D des Strömungsraten-Steuerventils 40 strömt, im Voraus bestimmt. Die Korrelationsdaten werden in der Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A gespeichert.
Wie in 6 dargestellt, werden die Korrelationsdaten so bestimmt, dass die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl abnimmt, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 abnimmt, und die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl nimmt zu, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 zunimmt.
In dieser Ausführungsform wird die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl durch eine Soll-Pumpenströmungsrate Qp, eine Ansaugströmungsrate und eine Soll-Regenerations-Strömungsrate Qr definiert. Die Soll-Pumpenströmungsrate Qp ist eine Soll-Strömungsrate des von der Hydraulikpumpe 32 abgegebenen Hydrauliköls. Die Ansaugströmungsrate ist die Strömungsrate des Hydrauliköls, das aus dem Tank 35 über das Ansaugventil 53 in den Zufuhrströmungsweg 37 angesaugt wird. Die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr gibt eine Soll-Strömungsrate des Hydrauliköls an, das über das Regenerationsventil 52 aus dem Zählerausgang-Strömungsweg 71 in den Zählereingang-Strömungsweg 72 regeneriert wird.
Wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 kleiner als ein vorbestimmter Wert Ms ist, wird die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl durch die Summe der Soll-Pumpenströmungsrate Qp und der Ansaugströmungsrate definiert. Wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 gleich oder größer als der Wert Ms ist, wird die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl durch die Summe der Soll-Pumpenströmungsrate Qp, der Ansaugströmungsrate und der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr definiert.
Die Korrelationsdaten werden so bestimmt, dass die Soll-Pumpenströmungsrate Qp abnimmt, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 abnimmt, und die Soll-Pumpenströmungsrate Qp nimmt zu, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 zunimmt.
Wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 gleich oder größer als der Wert Ms ist, werden die Korrelationsdaten so bestimmt, dass die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr abnimmt, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 abnimmt, und die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr nimmt zu, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 zunimmt.
Die Druckdaten-Erfassungseinheit 9C erfasst Erfassungsdaten des Drucksensors 61, Erfassungsdaten des Drucksensors 62 und Erfassungsdaten des Drucksensors 63. Der Drucksensor 61 erfasst den Druck des Hydrauliköls, das aus dem Auslass 2C des Auslegerzylinders 21 ausströmt. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Drucksensor 61 den Druck des Hydrauliköls im Zählerausgang-Strömungsweg 71 zwischen dem Auslass 2C und dem Einlassanschluss Pg des Regenerationsventils 52. Der Drucksensor 62 erfasst den Druck des Hydrauliköls, das in den Einlass 2D des Hydraulikzylinders 2 strömt. In dieser Ausführungsform erfasst der Drucksensor 62 den Druck des Hydrauliköls zwischen dem Auslassanschluss Ph des Regenerationsventils 52 und dem Einlass 2D. Der Drucksensor 63 erfasst den Druck des Hydrauliköls, das durch den Zählerausgang-Strömungsweg 71 strömt. In dieser Ausführungsform erfasst der Drucksensor 63 den Druck des Hydrauliköls im Zählerausgang-Strömungsweg 71 zwischen der Drossel 51 und dem Sammelteil 36S. Die Druckdaten-Erfassungseinheit 9C erfasst jeweils die Erfassungsdaten des Drucksensors 61, die Erfassungsdaten des Drucksensors 62 und die Erfassungsdaten des Drucksensors 63.
Die Soll-Zählereingang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9D berechnet die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl [l/min] auf der Grundlage der in der Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A gespeicherten Korrelationsdaten und des von der Operationsbefehls-Erfassungseinheit 9B erfassten Operationsbefehls (Betätigungsbetrag) der Betätigungsvorrichtung 5.
Die Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E berechnet die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr [l/min] des Hydrauliköls auf der Grundlage der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl, die von der Soll-Zählereingang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9D berechnet wurde. Die Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E berechnet die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr auf der Grundlage von Gleichung (1).
$Qr= (Q c y l - Q s t a r t) \times K r$
In Gleichung (1) ist Qstart eine Regenerationsstart-Strömungsrate und ein Schwellenwert, der sich auf die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl bezieht. Wie in 6 dargestellt, entspricht die Regenerationsstart-Strömungsrate Qstart der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl, wenn der Betätigungsbetrag die Betätigungsvorrichtung 5 der Wert Ms ist. Der Wert Ms und die Regenerationsstart-Strömungsrate Qstart werden frei bestimmt. Kr stellt ein Regenerationsströmungsrate dar. Die Regenerationsströmungsrate Kr ist ein eindeutiger Wert, der sich auf das Regenerationsventil 52 bezieht und ein bekannter Wert ist.
Die Soll-Pumpenströmungsraten-Berechnungseinheit 9F berechnet die Soll-Pumpenströmungsrate Qp [l/min] auf der Grundlage der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl, die von der Soll-Zählereingang-Strömungsrate-Berechnungseinheit 9D berechnet wurde, und der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr, die von der Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E berechnet wurde. Die Soll-Pumpenströmungsraten-Berechnungseinheit 9F berechnet die Soll-Pumpenströmungsrate Qp auf der Grundlage von Gleichung (2).
$Qp= (Q c y l - Q r) \times (1 - K s)$
In Gleichung (2) steht Ks für ein Ansaugventil-Strömungsrateverhältnis. Das Ansaugventil-Strömungsrateverhältnis Kw ist ein eindeutiger Wert, der sich auf das Ansaugventil 53 bezieht und ein bekannter Wert ist.
Die Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G berechnet auf der Grundlage der in der Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A gespeicherten Korrelationsdaten und des von der Operationsbefehls-Erfassungseinheit 9B erfassten Operationsbefehls (Betätigungsbetrag) der Betätigungsvorrichtung 5, eine Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo [1/min], die eine Soll-Strömungsrate des aus dem Auslass 2C des Hydraulikzylinders 2 ausströmenden Hydrauliköls angibt. Die Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G berechnet die Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo auf der Grundlage von Gleichung (3).
$Qo = Qcyl \times (A o / A i) - Q r$
In Gleichung (3) steht Ao/Ai für ein Druckaufnahmeflächenverhältnis des Hydraulikzylinders 2. Das Druckaufnahmeflächenverhältnis Ao/Ai ist ein eindeutiger Wert, der sich auf den Hydraulikzylinder 2 bezieht und ein bekannter Wert ist.
Die Soll-Pumpenkapazitäts-Berechnungseinheit 9H berechnet eine Soll-Kapazität q [cm³/U] der Hydraulikpumpe 32 auf der Grundlage der von der Soll-Pumpenströmungsraten-Berechnungseinheit 9F berechneten Soll-Pumpenströmungsrate Qp. Die Soll-Pumpenkapazitäts-Berechnungseinheit 9H berechnet die Soll-Kapazität q der Hydraulikpumpe 32 auf der Grundlage von Gleichung (4).
$q = \frac{Q p \times 100}{N e \times h}$
In Gleichung (4) ist Ne die Drehzahl [U/min] des Motors 30 und h das Übersetzungsverhältnis des Leistungsübertragungsmechanismus 31.
Die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91 berechnet eine Soll-Öffnungsfläche des Strömungsraten-Steuerventils 40 auf der Grundlage der von der Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G berechneten Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo. In der Ausführungsform berechnet die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91 einen Soll-Öffnungsfläche Ao des Strömungsraten-Steuerventils 40 auf der Grundlage der von der Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G berechneten Soll-Zählerausgang- Strömungsrate Qo, einer Öffnungsfläche As der Drossel 51, eines Drucks Po des aus dem Hydraulikzylinder 2 ausströmenden Hydrauliköls, eines Drucks Pa des Hydrauliköls zwischen der Drossel 51 und dem Strömungsraten-Steuerventil 40 und eines Drucks Pt des Tanks 35.
Wenn der Strömungsratenkoeffizient eines Drosselventils Cs ist, die Öffnungsfläche der Drossel 51 As ist, der Druck des aus dem Hydraulikzylinder 2 ausströmenden Hydrauliköls Po ist und der Druck des Hydrauliköls zwischen der Drossel 51 und dem Strömungsraten-Steuerventil 40 Pa ist, kann die Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo durch Gleichung (5) ausgedrückt werden.
$Qo = CaAs \sqrt{P o - P a}$
Wenn der Strömungsratenkoeffizient des Strömungsraten-Steuerventils 40 gleich Co ist, die Soll-Öffnungsfläche des Strömungsraten-Steuerventils 40 gleich Ao ist, der Druck des Hydrauliköls zwischen der Drossel 51 und dem Strömungsraten-Steuerventil 40 gleich Pa ist und der Druck des Hydrauliköls im Tank 35 gleich Pt ist, kann die Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo durch Gleichung (6) ausgedrückt werden.
$Qo = CoAo \sqrt{P a - P t}$
Der Druck Po wird von dem Drucksensor 61 erfasst und von der Druckdaten-Erfassungseinheit 9C erfasst. Der Druck Pa wird von dem Drucksensor 63 erfasst und von der Druckdaten-Erfassungseinheit 9C erfasst. Der Druck Pt kann als Atmosphärendruck angesehen werden. Der Strömungsratenkoeffizient Cs ist ein eindeutiger Wert, der sich auf die Drossel 51 bezieht und ein bekannter Wert ist. Der Strömungsratenkoeffizient Co ist ein eindeutiger Wert, der sich auf das Strömungsraten-Steuerventil 40 bezieht und ein bekannter Wert ist.
Gleichung (7) wird abgeleitet, indem Pa aus den Gleichungen (5) und (6) entfernt wird. Die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91 berechnet die Soll-Öffnungsfläche Ao des Strömungsraten-Steuerventils 40 auf der Grundlage von Gleichung (7).
$Ao = \frac{Q o C s A s}{C o \sqrt{{(C s A s)}^{2} (P o - P t) - Q o^{2}}}$
Die Soll-Öffnungsfläche Ao gibt eine Gesamtsoll-Öffnungsfläche der drei Strömungsraten-Steuerventile 40 an. Wenn die Soll-Öffnungsfläche jedes der drei Strömungsraten-Steuerventile 40 Ao[i] ist, berechnet die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91 die Soll-Öffnungsfläche Ao[i] jedes der Strömungsraten-Steuerventile 40 basierend auf Gleichung (8).
$Ao [i] = \frac{Q o [i]}{Q o} \times A o$
In Gleichung (8) ist Qo[i] die Soll-Zählerausgang-Strömungsrate des Strömungsraten-Steuerventils 40[i]. In der Ausführungsform sind drei Strömungsraten-Steuerventile 40[1], 40[2] und 40[3] für einen Hydraulikzylinder 2 vorgesehen. Qo[1] ist eine Soll-Zählerausgang-Strömungsrate des ersten Strömungsraten-Steuerventils 40[1]. Qo[2] ist eine Soll-Zählerausgang-Strömungsrate des zweiten Strömungsraten-Steuerventils 40[2]. Qo[3] ist eine Soll-Zählerausgang-Strömungsrate des dritten Strömungsraten-Steuerventils 40[3].
Die Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9J berechnet eine Soll-Öffnungsfläche Ar des Regenerationsventils 52 basierend auf der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr, die von der Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E berechnet wird, einem Druck Pi des Hydrauliköls, das in den Einlass 2D strömt, und dem Druck Po des Hydrauliköls, das aus dem Auslass 2C strömt. Die Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9J berechnet die Soll-Öffnungsfläche Ar des Regenerationsventils 52 auf der Grundlage von Gleichung (9) .
$Ar = \frac{Q r}{C r \sqrt{P o - P i}}$
In Gleichung (9) ist Pi der Druck des Hydrauliköls, das in den Hydraulikzylinder 2 strömt. Der Druck Pi wird von dem Drucksensor 62 erfasst und von der Druckdaten-Erfassungseinheit 9C erfasst. Cr ist ein Strömungsratenkoeffizient des Regenerationsventils 52. Der Strömungsratenkoeffizient Cr ist ein eindeutiger Wert, der sich auf das Regenerationsventil 52 bezieht und ein bekannter Wert ist.
Die Pumpensteuereinheit 9K gibt einen Steuerbefehl zur Steuerung der Hydraulikpumpe 32 aus, so dass die Kapazität der Hydraulikpumpe 32 die von der Soll-Pumpenkapazitäts-Berechnungseinheit 9H berechnete Soll-Kapazität q erreicht. Die Hydraulikpumpe 32 weist eine Taumelscheibe auf, die die Kapazität verändert. Die Pumpensteuereinheit 9K gibt einen Steuerbefehl zur Steuerung des Winkels der Taumelscheibe aus, so dass die Soll-Kapazität q erreicht wird.
Die Steuerventil-Steuereinheit 9L gibt einen Steuerbefehl zur Steuerung des Strömungsraten-Steuerventils 40 aus, so dass das Strömungsraten-Steuerventil 40 den von der Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91 berechneten Soll-Öffnungsfläche Ao des Strömungsraten-Steuerventils 40 aufweist. Die Öffnungsfläche des Strömungsraten-Steuerventils 40 wird entsprechend dem Bewegungsbetrag des Schiebers eingestellt. Die Steuerventil-Steuereinheit 9L gibt einen Steuerbefehl an ein elektromagnetisches Proportional-Steuerventil aus, das den Bewegungsbetrag des Schiebers so einstellt, dass die Soll-Öffnungsfläche Ao erreicht wird.
Die Regenerationsventil-Steuereinheit 9M gibt einen Steuerbefehl zur Steuerung des Regenerationsventils 52 aus, so dass das Regenerationsventil 52 die von der Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9J berechnete Soll-Öffnungsfläche Ar des Regenerationsventils 52 aufweist.
[Verfahren zur Steuerung der Arbeitsmaschine]
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für den Bagger 100 nach der Ausführungsform darstellt. In der Beschreibung unter Bezugnahme auf 7 werden hauptsächlich Steuerverfahren für den Ausleger 11 und den Auslegerzylinder 21 beschrieben.
Der Bediener betätigt die Betätigungsvorrichtung 5 zum Antrieb des Auslegerzylinders 21. Der Auslegerzylinder 21 bewegt den Ausleger 11 in einem beweglichen Bereich.
Die Betätigungsvorrichtung 5 gibt einen Betätigungsbefehl aus, wenn sie vom Bediener betätigt wird. Der Operationsbefehl enthält einen Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5. Die Operationsbefehls-Erfassungseinheit 9B erfasst den Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 (Schritt S10).
Die Soll-Zählereingang-Strömungsrate-Berechnungseinheit 9D berechnet die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl auf der Grundlage der in der Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A gespeicherten Korrelationsdaten und des von der Operationsbefehls-Erfassungseinheit 9B erfassten Betätigungsbetrags der Betätigungsvorrichtung 5 (Schritt S20).
Wie in 6 dargestellt, speichert die Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A Korrelationsdaten, die die Beziehung zwischen dem Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 und der Soll-Strömungsrate Qcyl angeben. Die Korrelationsdaten werden im Voraus festgelegt. Wie in 6 dargestellt, werden die Korrelationsdaten so bestimmt, dass die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl zunimmt, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 zunimmt.
Die Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E berechnet die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr auf der Grundlage der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl. Die Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E berechnet die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Gleichung (1) (Schritt S30).
Das Regenerationsventil 52 wird gesteuert, um sich zu schließen, wenn die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl kleiner als die Regenerationsstart-Strömungsrate Qstart ist, und sich zu öffnen, wenn die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl gleich oder größer als die Regenerationsstart-Strömungsrate Qstart ist. Das heißt, in 6 schließt die Öffnung des Regenerationsventils 52, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 zwischen 0 [%] und Ms [%] liegt. Das Regenerationsventil 52 öffnet sich, wenn der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 gleich oder größer als Ms [%] wird und die Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl gleich oder größer als die Regenerationsstart-Strömungsrate Qstart wird.
Die Soll-Pumpenströmungsraten-Berechnungseinheit 9F berechnet die Soll-Pumpenströmungsrate Qp auf der Grundlage der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl und der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr. Die Soll-Pumpenströmungsraten-Berechnungseinheit 9F berechnet die Soll-Pumpen-Strömungsrate Qp auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Gleichung (2) (Schritt S40).
Die Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G am Ausgang des Zählers berechnet die Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo am Ausgang des Zählers auf der Grundlage der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate) Qo des Zählers und der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr. Die Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G berechnet die Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Gleichung (3) (Schritt S50).
Die Soll-Pumpenkapazitäts-Berechnungseinheit 9H berechnet die Soll-Kapazität q [cm³/U] der Hydraulikpumpe 32 auf der Grundlage der Soll-Pumpenströmungsrate Qp. Die Soll-Pumpenkapazitäts-Berechnungseinheit 9H berechnet die Soll-Kapazität q der Hydraulikpumpe 32 auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Gleichung (4) (Schritt S60).
Die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91 berechnet die Soll-Öffnungsfläche Ao des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 auf der Grundlage der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo, der Öffnungsfläche As des Drosselventils, des Drucks Po des aus dem Hydraulikzylinder 2 ausströmenden Hydrauliköls, des Drucks Pa des Hydrauliköls zwischen dem Drosselventil und dem Strömungsraten-Steuerventil 40 und des Drucks Pt des Tanks 35. Die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91 berechnet die Soll-Öffnungsfläche Ao des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Gleichungen (5), (6) und (7) (Schritt S70).
Die Soll-Öffnungsfläche Ao gibt eine Gesamtsoll-Öffnungsfläche der drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 an. Wenn die Soll-Öffnungsfläche jedes der drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 Ao[i] ist, berechnet die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9I die Soll-Öffnungsfläche Ao[i] jedes der drei Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41 basierend auf der vorstehend beschriebenen Gleichung (8) (Schritt S80).
Die Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9J berechnet die Soll-Öffnungsfläche Ar des Regenerationsventils 52 auf der Grundlage der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr. Die Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9J berechnet die Soll-Öffnungsfläche Ar des Regenerationsventils 52 basierend auf der vorstehend beschriebenen Gleichung (9) (Schritt S90).
Die Pumpensteuereinheit 9K gibt einen Steuerbefehl zur Steuerung der Hydraulikpumpe 32 aus, so dass die Hydraulikpumpe 32 die in Schritt S60 berechnete Soll-Kapazität q aufweist. Die Hydraulikpumpe 32 weist eine auf Taumelscheibe auf, die die Kapazität verändert. Die Pumpensteuereinheit 9K gibt einen Steuerbefehl aus, um den Winkel der Taumelscheibe so zu steuern, dass die Soll-Kapazität q erreicht wird (Schritt S100).
Die Steuerventil-Steuereinheit 9L gibt einen Steuerbefehl zur Steuerung des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41[i] aus, so dass jedes der Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41[i] den in Schritt S80 berechneten Soll-Öffnungsfläche Ao[i] aufweist. Die Öffnungsfläche des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 wird entsprechend dem Bewegungsbetrag des Schiebers eingestellt. Die Steuerventil-Steuereinheit 9L gibt einen Steuerbefehl an das elektromagnetische Proportionalsteuerventil aus, der den Bewegungsbetrag des Schiebers so einstellt, dass die Soll-Öffnungsfläche Ao[i] erreicht wird (Schritt S110).
Die Regenerationsventil-Steuereinheit 9M gibt einen Steuerbefehl zur Steuerung des Regenerationsventils 52 aus, so dass das Regenerationsventil 52 die in Schritt S90 (Schritt S120) berechnete Soll-Öffnungsfläche Ar aufweist.
[Verteilung des Hydrauliköls auf eine Vielzahl von Hydraulikzylindern]
Wie in 3 dargestellt, wird das von der Hydraulikpumpe 32 geförderte Hydrauliköl über den ersten Strömungsweg 33 auf jedes der Ausleger-Strömungsraten-Steuerventile 41, die Arm-Strömungsraten-Steuerventile 42 und die Schaufel-Strömungsraten-Steuerventile 43 verteilt. Nachfolgend wird die Verteilung des Hydrauliköls auf die Vielzahl von Hydraulikzylindern 2 beschrieben.
8 ist ein schematisches Diagramm, das das Steuersystem 10 für den Bagger 100 nach der Ausführungsform darstellt. 8 entspricht einem Diagramm, das durch Herausziehen des Auslegerzylinders 21, des Armzylinders 22, des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 und des Arm-Strömungsraten-Steuerventils 42 in 3 erhalten wurde.
Die Arbeitsgerätelemente enthalten den Ausleger 11 und den Arm 12. Die Hydraulikzylinder 2 enthalten den Auslegerzylinder 21, der den Ausleger 11 bewegt, und den Armzylinder 22, der den Arm 12 bewegt.
Das Strömungsraten-Steuerventil 40 enthält Strömungsraten-Steuerventile der ersten Gruppe 410, einschließlich einer Vielzahl von (drei) Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 mit vorbestimmter Priorität, und Strömungsraten-Steuerventile der zweiten Gruppe 420 einschließlich einer Vielzahl von (drei) Arm-Strömungsraten-Steuerventilen 42 mit vorbestimmter Priorität. Die Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe steuern die Strömungsrate des Hydrauliköls, das dem Auslegerzylinder 21 zugeführt wird. Die Strömungsraten-Steuerventile 420 der zweiten Gruppe steuern die Strömungsrate des Hydrauliköls, das dem Armzylinder 22 zugeführt wird. In jedem Strömungsraten-Steuerventil 40 wird im Voraus festgelegt, welcher Hydraulikzylinder 2 bevorzugt mit dem Hydrauliköl versorgt wird. Obwohl die Priorität in der vorliegenden Ausführungsform festgelegt ist, kann das Hydrauliköl von jedem Strömungsraten-Steuerventil 40 gleichmäßig zugeführt werden, ohne die Priorität zu definieren.
Die Strömungsraten-Steuerventile der ersten Gruppe 410 enthalten ein Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[1], ein Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[2] und ein Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[3]. In den Strömungsraten-Steuerventilen der ersten Gruppe 410 ist die Priorität des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41[1] die höchste, die Priorität des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41[2] ist die zweithöchste nach dem Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[1], und die Priorität des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41[3] ist die niedrigste.
Die Strömungsraten-Steuerventile 420 der zweiten Gruppe umfassen ein Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[1], ein Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[2] und ein Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[3]. In den Strömungsraten-Steuerventilen 420 der zweiten Gruppe ist die Priorität des Arm-Strömungsraten-Steuerventils 42[3] die höchste, die Priorität des Arm-Strömungsraten-Steuerventils 42[2] ist die zweithöchste nach dem Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[1], und die Priorität des Arm-Strömungsraten-Steuerventils 42[1] ist die niedrigste.
Die Steuervorrichtung 9 enthält eine Verteilungssteuereinheit 9N, die die Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe auf der Grundlage der Priorität der Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe und der erforderlichen Strömungsrate des Hydrauliköls im Auslegerzylinder 21 steuert.
In dem in 8 dargestellten Beispiel beträgt die erforderliche Strömungsrate des Hydrauliköls im Auslegerzylinder 21 1500 [L] pro Minute, die erforderliche Strömungsrate des Hydrauliköls im Armzylinder 22 beträgt 1500 [L] pro Minute, und 1000 [L] des Hydrauliköls werden pro Minute von jeder der drei Hydraulikpumpen 32 abgegeben.
Die Verteilungssteuereinheit 9N gibt einen Steuerbefehl zum Einstellen der Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe aus, so dass 1000 [L] Hydrauliköl pro Minute vom Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 [1] an den Auslegerzylinder 21 zugeführt werden, 500 [L] Hydrauliköl pro Minute vom Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[2] an den Auslegerzylinder 21 zugeführt werden, und kein Hydrauliköl vom Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[3] an den Auslegerzylinder 21 in den Strömungsraten-Steuerventilen 410 der ersten Gruppe zugeführt wird. Das heißt, die Verteilungssteuereinheit 9N gibt einen Steuerbefehl zum Einstellen der Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe aus, so dass, je höher die Priorität in den Strömungsraten-Steuerventilen 410 der ersten Gruppe ist, desto höher ist die Strömungsrate des Hydrauliköls, das vom Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[i] dem Auslegerzylinder 21 zugeführt wird, und je niedriger die Priorität ist, desto niedriger ist die Strömungsrate des Hydrauliköls, das vom Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41[i] dem Auslegerzylinder 21 zugeführt wird.
Zusätzlich gibt die Verteilungssteuereinheit 9N einen Steuerbefehl zum Einstellen der Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile 420 der zweiten Gruppe aus, so dass 1000 [L] Hydrauliköl pro Minute vom Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[3] dem Armzylinder 22 zugeführt werden, 500 [L] Hydrauliköl pro Minute vom Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[2] dem Armzylinder 22 zugeführt werden und kein Hydrauliköl vom Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[1] dem Armzylinder 22 in den Strömungsraten-Steuerventilen 420 der zweiten Gruppe zugeführt wird. Das heißt, die Verteilungssteuereinheit 9N gibt einen Steuerbefehl zum Einstellen der Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile 420 der zweiten Gruppe aus, so dass, je höher die Priorität in den Strömungsraten-Steuerventilen 420 der zweiten Gruppe ist, desto höher ist die Strömungsrate des Hydrauliköls, das von dem Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[i] dem Armzylinder 22 zugeführt wird, und je niedriger die Priorität ist, desto niedriger ist die Strömungsrate des Hydrauliköls, das von dem Arm-Strömungsraten-Steuerventil 42[i] dem Armzylinder 22 zugeführt wird.
[Computersystem]
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem 1000 nach der Ausführungsform darstellt. Die vorstehend beschriebene Steuervorrichtung 9 enthält das Computersystem 1000. Das Computersystem 1000 enthält einen Prozessor 1001, wie z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Hauptspeicher 1002, der einen nichtflüchtigen Speicher, wie z. B. einen Festwertspeicher (ROM), und einen flüchtigen Speicher, wie z. B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM), enthält, einen Speicher 1003 und eine Schnittstelle 1004, die eine Eingabe-/Ausgabeschaltung enthält. Die Funktion der Steuervorrichtung 9 ist in dem Speicher 1003 als Computerprogramm gespeichert. Der Prozessor 1001 liest das Computerprogramm aus dem Speicher 1003 aus, entwickelt das Computerprogramm im Hauptspeicher 1002 und führt die vorstehend beschriebene Verarbeitung entsprechend dem Computerprogramm aus. Das Computerprogramm kann dem Computersystem 1000 über ein Netzwerk zugeführt werden.
Nach der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das Computerprogramm ausführen: Erfassen eines von der Betätigungsvorrichtung 5 ausgegebenen Operationsbefehls, Berechnen, basierend auf dem Operationsbefehl und Korrelationsdaten zwischen dem Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 und der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl, die die Soll-Strömungsrate des in den Einlass 2D des Hydraulikzylinders 2 strömenden Hydrauliköls angibt, der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo, die die Soll-Strömungsrate des aus dem Auslass 2C des Hydraulikzylinders 2 ausströmenden Hydrauliköls angibt, Berechnen der Soll-Öffnungsfläche des Strömungsraten-Steuerventils 40, das die Strömungsrate des dem Hydraulikzylinder 2 zugeführten Hydrauliköls auf der Grundlage der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo einstellt, und Ausgeben eines Steuerbefehls, um zu bewirken, dass das Strömungsraten-Steuerventil 40 die Soll-Öffnungsfläche des Strömungsraten-Steuerventils 40 aufweist.
[Wirkungen]
Wie vorstehend beschrieben, enthält das Steuersystem 10 nach der Ausführungsform die Vielzahl von Hydraulikpumpen 32, die Hydrauliköl abgeben, den Auslegerzylinder 21, der den Ausleger 11 bewegt, die Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41, die jeweils mit der Vielzahl von Hydraulikpumpen 32 verbunden sind und eine Strömungsrate des dem Auslegerzylinder 21 zugeführten Hydrauliköls einstellen, die Vielzahl von Zufuhrströmungswegen 37, die jeweils mit der Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 verbunden sind, den Zählereingang-Strömungsweg 72, der das Sammelteil 37S der Vielzahl von Zufuhrströmungswegen 37 und den Einlass 2D des Hydrauliköls des Auslegerzylinders 21 verbindet, die Vielzahl von Abgabeströmungswegen 36, die jeweils mit der Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 verbunden sind, den Zählerausgang-Strömungsweg 71, der das Sammelteil 36S der Vielzahl von Abgabeströmungswegen 36 und den Auslass 2C des Hydrauliköls des Auslegerzylinders 21 verbindet, und die Drossel 51, die in dem Zählerausgang-Strömungsweg 71 angeordnet ist. In einem Fall, in dem eine Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41 mit einem Auslegerzylinder 21 verbunden ist, wird das aus dem Auslegerzylinder 21 ausströmende Hydrauliköl über den Zählerausgang-Strömungsweg 71 in den Tank 35 abgegeben. Eine übermäßige Drosselung der Strömungsrate des aus dem Auslegerzylinder 21 abgegebenen Hydrauliköls wird durch die Anordnung der Drossel 51 im Zählerausgang-Strömungsweg 71 unterdrückt. Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem die Drossel 51 nur im Zählerausgang-Strömungsweg 71 angeordnet ist, die Strömungsrate des vom Auslegerzylinder 21 abgegebenen Hydrauliköls nicht übermäßig begrenzt, verglichen mit dem Fall, in dem die Drossel 51 in jedem der Vielzahl von Abgabeströmungswegen 36 angeordnet ist, und daher wird eine übermäßige Verringerung der Zylindergeschwindigkeit des Auslegerzylinders 21 im Vergleich zu der von der Betätigungsvorrichtung 5 festgelegten Zylindergeschwindigkeit unterdrückt. Daher wird eine Abnahme der Arbeitseffizienz unterdrückt.
Die Steuervorrichtung 9 enthält die Korrelationsdaten-Speichereinheit 9A, die Korrelationsdaten zwischen dem Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 und der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl, die in den Einlass 2D des Auslegerzylinders 21 strömt, speichert, die Operationsbefehls-Erfassungseinheit 9B, die den Operationsbefehl der Betätigungsvorrichtung 5 erfasst, die Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit 9G, die die Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo des aus dem Auslass 2C strömenden Hydrauliköls auf der Grundlage der Korrelationsdaten und des Operationsbefehls berechnet, die Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 91, die die Soll-Öffnungsfläche Ao des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 auf der Grundlage der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo berechnet, und die Steuerventil-Steuereinheit 9L, die einen Steuerbefehl ausgibt, um das Ausleger-Strömungsraten-Steuerventil 41 zu veranlassen, die Soll-Öffnungsfläche Ao des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 aufzuweisen. Da die Soll-Öffnungsfläche Ao des Ausleger-Strömungsraten-Steuerventils 41 auf der Grundlage der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate Qo gesteuert wird, wird eine übermäßige Verringerung der Zylindergeschwindigkeit des Auslegerzylinders 21 im Vergleich zu der von der Betätigungsvorrichtung 5 vorbestimmten Zylindergeschwindigkeit unterdrückt. Daher wird eine Abnahme der Arbeitseffizienz unterdrückt.
Die Steuervorrichtung 9 enthält die Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit 9E, die die Soll-Regenerationsströmungsrate Qr des Hydrauliköls auf der Grundlage der Soll-Zählereingang-Strömungsrate Qcyl berechnet, die Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 9J, die die Soll-Öffnungsfläche Ar des Regenerationsventils 52 auf der Grundlage der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr, dem Druck Pi des in den Einlass 2D des Auslegerzylinders 21 einströmenden Hydrauliköls und dem Druck Po des aus dem Auslass 2C des Auslegerzylinders 21 ausströmenden Hydrauliköls berechnet, und die Regenerationsventil-Steuereinheit 9M, die einen Steuerbefehl ausgibt, um zu bewirken, dass das Regenerationsventil 52 die Soll-Öffnungsfläche Ar des Regenerationsventils 52 aufweist. Da die Soll-Öffnungsfläche des Regenerationsventils 52 auf der Grundlage der Soll-Regenerationsströmungsrate Qr gesteuert wird, wird eine übermäßige Verringerung der Zylindergeschwindigkeit des Auslegerzylinders 21 im Vergleich zu der von der Betätigungsvorrichtung 5 vorbestimmten Zylindergeschwindigkeit unterdrückt. Daher wird eine Abnahme der Arbeitseffizienz unterdrückt.
Die Strömungsraten-Steuerventile 40 enthalten die Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe, einschließlich einer Vielzahl von Ausleger-Strömungsraten-Steuerventilen 41, für die eine Priorität festgelegt ist, und die Strömungsraten-Steuerventile 420 der zweiten Gruppe, einschließlich einer Vielzahl von Arm-Strömungsraten-Steuerventilen 42, für die eine Priorität festgelegt ist. Die Steuervorrichtung 9 enthält die Verteilungssteuereinheit 9N, die die Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe auf der Grundlage der Priorität der Strömungsraten-Steuerventile 410 der ersten Gruppe, einer erforderlichen Strömungsrate des Hydrauliköls im Auslegerzylinder 21 und einer erforderlichen Strömungsrate des Hydrauliköls im Armzylinder 22 steuert. Auf diese Weise kann jeder der Vielzahl von Hydraulikzylindern 2 mit einer geeigneten Strömungsrate an Hydrauliköl versorgt werden.
[Andere Ausführungsformen]
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Arbeitsmaschine 100 ein Bagger. Die Arbeitsmaschine 100 ist nicht beschränkt, solange die Arbeitsmaschine 100 das Arbeitsgerät 1 enthält und kann ein Radlader oder eine Planierraupe sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist jedes Strömungsraten-Steuerventil 40 eine Priorität bei der Versorgung des Auslegerzylinders 21 und des Armzylinders 22 mit Hydrauliköl auf, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Der Schaufelzylinder 23 kann eine Priorität aufweisen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind drei Drucksensoren vorgesehen, um den Druck des Hydrauliköls zu erfassen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es reicht aus, dass die Strömungsrate aus dem Druck des ein- und ausströmenden Hydrauliköls aus einem Hydraulikzylinder 20 berechnet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: ARBEITSGERÄT
2: HYDRAULIKZYLINDER
2A: BODENKAMMER
2B: STANGENKAMMER
2C: AUSLASS (ÖFFNUNG)
2D: EINLASS (ÖFFNUNG)
3: SCHWINGKÖRPER
4: FAHRKÖRPER
4C: RAUPENKETTENBAND
5: BETÄTIGUNGSVORRICHTUNG
6: BETRIEBSRAUM
6S: FAHRERSITZ
7: MASCHINENRAUM
9: STEUERVORRICHTUNG
9A: KORRELATIONSDATEN-SPEICHEREINHEIT
9B: OPERATIONSBEFEHLS-ERFASSUNGSEINHEIT
9C: DRUCKDATEN-ERFASSUNGSVORRICHTUNG
9D: SOLL-ZÄHLEREINGANG-STRÖMUNGSRATEN-BERECHNUNGSEINHEIT
9E: SOLL-REGENERATIONSSTRÖMUNGSRATEN-BERECHNUNGSEINHEIT
9F: SOLL-PUMPENSTRÖMUNGSRATEN-BERECHNUNGSEINHEIT
9G: SOLL-ZÄHLERAUSGANG-STRÖMUNGSRATEN-BERECHNUNGSEINHEIT
9H: SOLL-PUMPENKAPAZITÄTS-BERECHNUNGSEINHEIT
9I: STEUERVENTIL-ÖFFNUNGSFLÄCHEN-BERECHNUNGSEINHEIT
9J: REGENERATIONSVENTIL- ÖFFNUNGSFLÄCHEN-BERECHNUNGSEINHEIT
9K: PUMPENSTEUEREINHEIT
9L: STEUERVENTIL-STEUEREINHEIT
9M: REGENERATIONSVENTIL-STEUEREINHEIT
9N: VERTEILUNGSSTEUEREINHEIT
10: STEUERSYSTEM
11: AUSLEGER
12: ARM
13: SCHAUFEL
21: AUSLEGERZYLINDER
22: ARMZYLINDER
23: SCHAUFELZYLINDER
30: MOTOR
31: LEISTUNGSÜBERTRAGUNGSMECHANISMUS
32: HYDRAULIKPUMPE
33: ERSTER STRÖMUNGSWEG
33A: ZUFUHRSTRÖMUNGSWEG
34: ZWEITER STRÖMUNGSWEG
35: TANK
36: BODENSTRÖMUNGSWEG (ABGABESTRÖMUNGSWEG)
36S: SAMMELTEIL
37: STANGENSTRÖMUNGSWEG (VERSORGUNGSSTRÖMUNGSWEG)
37S: SAMMELTEIL
38: ABGABESTRÖMUNGSWEG
39: TANKSTRÖMUNGSWEG
40: STRÖMUNGSRATEN-STEUERVENTIL
41: AUSLEGER-STRÖMUNGSRATEN-STEUERVENTIL
42: ARM-STRÖMUNGSRATEN-STEUERVENTIL
43: SCHAUFEL-STRÖMUNGSRATEN-STEUERVENTIL
50: ENTLÜFTUNGSVENTIL
51: DROSSEL
52: REGENERATIONSVENTIL
53: ANSAUGVENTIL
61: DRUCKSENSOR
62: DRUCKSENSOR
63: DRUCKSENSOR
71: SAMMELSTRÖMUNGSWEG (ZÄHLERAUSGANG-STRÖMUNGSWEG)
72: SAMMELSTRÖMUNGSWEG (ZÄHLEREINGANG-STRÖMUNGSWEG)
100: BAGGER (ARBEITSMASCHINE)
AX1: DREHACHSE
AX2: DREHACHSE
AX3: DREHACHSE
P1: ERSTE ARBEITSPOSITION
P2: ZWEITE ARBEITSPOSITION
P3: STOPPPOSITION
P4: ABGABEPOSITION
P5: STOPPPOSITION
P6: STOPPPOSITION
P7: REGENERATIONSPOSITION
Pa: PUMPENANSCHLUSS
Pb: BODENANSCHLUSS
Pc: STANGENANSCHLUSS
Pd: TANKANSCHLUSS
Pe: EINLASSANSCHLUSS
Pf: AUSLASSANSCHLUSS
Pg: EINLASSANSCHLUSS
Ph: AUSLASSANSCHLUSS
Pi: EINLASSANSCHLUSS
Pj: AUSLASSANSCHLUSS
RX: SCHWINGACHSE

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018028358 A [0003]

Claims

Steuersystem für eine Arbeitsmaschine, umfassend: eine Vielzahl von Hydraulikpumpen, die Hydrauliköl abgeben; einen Hydraulikzylinder, der ein Arbeitsgerätelement bewegt; eine Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen, die jeweils mit der Vielzahl von Hydraulikpumpen verbunden sind und eine Strömungsrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydrauliköls einstellen; eine Vielzahl von Zufuhrströmungswegen, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen verbunden sind; einen Zählereingang-Strömungsweg, der ein Sammelteil der Vielzahl von Zufuhrströmungswegen und einen Einlass des Hydrauliköls in den Hydraulikzylinder verbindet; eine Vielzahl von Abgabeströmungswegen, die jeweils mit der Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen verbunden sind; einen Zählerausgang-Strömungsweg, der ein Sammelteil der Vielzahl von Abgabeströmungswegen und einen Auslass des Hydrauliköls in den Hydraulikzylinder verbindet; und eine in dem Zählerausgang-Strömungsweg angeordnete Drossel.
Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsgerätelement mit dem Hydraulikzylinder eine Hubbewegung und eine Absenkbewegung durchführt und der Zählerausgang-Strömungsweg mit dem Auslass verbunden ist, durch den das Hydrauliköl bei der Absenkbewegung ausströmt.
Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Drossel eine Öffnungsfläche aufweist, die kleiner als eine maximale Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile ist.
Steuersystem für eine Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuersystem umfasst: eine Betätigungsvorrichtung, die einen Operationsbefehl mit einer Operation erzeugt; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung enthält: eine Korrelationsdaten-Speichereinheit, die Korrelationsdaten zwischen einem Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung und einer Soll-Zählereingang-Strömungsrate speichert, die eine Soll-Strömungsrate des in den Einlass hinein strömenden Hydrauliköls angibt; eine Operationsbefehls-Erfassungseinheit, die den Operationsbefehl erfasst; eine Soll-Zählerausgang-Strömungsraten-Berechnungseinheit, die auf der Grundlage der Korrelationsdaten und des Operationsbefehls eine Zählerausgang-Strömungsrate berechnet, die eine Soll-Strömungsrate des aus dem Auslass ausströmenden Hydrauliköls anzeigt; eine Steuerventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, die eine Soll-Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile auf der Grundlage der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate berechnet; und eine Steuerventil-Steuereinheit, die einen Steuerbefehl ausgibt, um zu bewirken, dass die Strömungsraten-Steuerventile die Soll-Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile aufweisen.
Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, wobei das Steuersystem umfasst: ein Regenerationsventil, das eine Regenerationsströmungsrate des vom Zählerausgang-Strömungsweg zum Zählereingang-Strömungsweg regenerierten Hydrauliköls einstellt, wobei die Steuervorrichtung enthält: eine Soll-Regenerationsströmungsraten-Berechnungseinheit, die eine Soll-Regenerationsströmungsrate des Hydrauliköls auf der Grundlage der Soll-Zählereingang-Strömungsrate berechnet; eine Regenerationsventil-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, die eine Soll-Öffnungsfläche des Regenerationsventils auf der Grundlage der Soll-Regenerationsströmungsrate, eines Drucks des in den Einlass strömenden Hydrauliköls und eines Drucks des aus dem Auslass strömenden Hydrauliköls berechnet; und eine Regenerationsventil-Steuereinheit, die einen Steuerbefehl ausgibt, um zu bewirken, dass das Regenerationsventil die Soll-Öffnungsfläche des Regenerationsventils aufweist.
Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Arbeitsgerätelement ein erstes Arbeitsgerätelement und ein zweites Arbeitsgerätelement enthält, der Hydraulikzylinder einen ersten Hydraulikzylinder, der das erste Arbeitsgerätelement bewegt, und einen zweiten Hydraulikzylinder, der das zweite Arbeitsgerätelement bewegt, enthält, die Strömungsraten-Steuerventile Strömungsraten-Steuerventile einer ersten Gruppe enthalten, die eine Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen enthalten, für die eine Priorität festgelegt ist, und Strömungsraten-Steuerventile einer zweiten Gruppe enthalten, die eine Vielzahl von Strömungsraten-Steuerventilen enthalten, für die eine Priorität festgelegt ist, die Strömungsraten-Steuerventile der ersten Gruppe eine Strömungsrate des Hydrauliköls einstellen, das dem ersten Hydraulikzylinder zugeführt wird, die Strömungsraten-Steuerventile der zweiten Gruppe eine Strömungsrate des dem zweiten Hydraulikzylinder zugeführten Hydrauliköls einstellen, und die Steuervorrichtung eine Verteilungssteuereinheit enthält, die eine Öffnungsfläche der Strömungsraten-Steuerventile der ersten Gruppe auf der Grundlage der Priorität der Strömungsraten-Steuerventile der ersten Gruppe und einer erforderlichen Strömungsrate des Hydrauliköls im ersten Hydraulikzylinder steuert.
Arbeitsmaschine, umfassend: ein Arbeitsgerät, das eine Vielzahl von Arbeitsgerätelementen enthält; eine Vielzahl von Hydraulikzylindern, die jeweils die Vielzahl von Arbeitsgerätelementen betätigen; und das Steuersystem für die Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Operationsbefehls, der von einer Betätigungsvorrichtung ausgegeben wird; Berechnen, auf der Grundlage des Operationsbefehls und von Korrelationsdaten zwischen einem Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung und einer Soll-Zählereingangs-Strömungsrate, die eine Soll-Strömungsrate von Hydrauliköl angibt, das in einen Einlass eines Hydraulikzylinders hinein strömt, einer Soll-Zählerausgangs-Strömungsrate, die eine Soll-Strömungsrate des Hydrauliköls angibt, das aus einem Auslass des Hydraulikzylinders heraus strömt; Berechnen auf der Grundlage der Soll-Zählerausgang-Strömungsrate einer Soll-Öffnungsfläche eines Strömungsraten-Steuerventils, das eine Strömungsrate des Hydrauliköls einstellt, das dem Hydraulikzylinder zugeführt wird; und Ausgeben eines Steuerbefehls, der bewirkt, dass das Strömungsraten-Steuerventil die Soll-Öffnungsfläche des Strömungsraten-Steuerventils hat.