JP2009275776A - Fluid pressure actuator control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置エネルギ回収用のアキュムレータを備えた流体圧アクチュエータ制御回路に関する。 The present invention relates to a fluid pressure actuator control circuit including an accumulator for recovering potential energy.
ブームシリンダにより作業機を上下動する油圧式掘削機において、ブームシリンダのヘッド側を蓄圧器操作弁を介して蓄圧器(アキュムレータ)に接続するとともに、可変リリーフ弁を介してタンクに接続し、作業機の位置に応じて、蓄圧器操作弁および可変リリーフ弁を制御して、作業機の重量とバランスする油圧を蓄圧器内に発生させ、ブームを上げるときは、複数のブームシリンダにポンプとアキュムレータとから作動油を供給するようにした油圧式掘削機の位置エネルギ回収活用装置がある(例えば、特許文献1参照)。
この従来の位置エネルギ回収活用装置は、アキュムレータからブームシリンダに作動油を供給するときは、ポンプからブームシリンダに供給される作動油も少量で済むとともに、ポンプを駆動する原動機にかかる負荷も軽減される。一方で、原動機の負荷変動が大きいことから、原動機の回転速度および出力が変動しやすく、ポンプ回転速度の安定性に欠け、システム全体の安定化にも影響があるとともに、原動機の回転速度および出力の変動に伴うエネルギロスがあり、原動機を高効率で運転できない。 In this conventional potential energy recovery and utilization device, when hydraulic oil is supplied from the accumulator to the boom cylinder, only a small amount of hydraulic oil is supplied from the pump to the boom cylinder, and the load on the prime mover driving the pump is reduced. The On the other hand, since the load fluctuation of the prime mover is large, the rotational speed and output of the prime mover are likely to fluctuate, the stability of the pump rotational speed is lacking, and the stability of the entire system is affected, and the rotational speed and output of the prime mover There is an energy loss due to the fluctuation of the engine, and the prime mover cannot be operated with high efficiency.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ポンプとアキュムレータとから流体圧アクチュエータに作動流体を供給する場合に、ポンプ回転速度の安定性およびポンプ駆動用の原動機の高効率運転を確保できる流体圧アクチュエータ制御回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and ensures the stability of the pump rotation speed and the high-efficiency operation of the prime mover for driving the pump when the working fluid is supplied from the pump and the accumulator to the fluid pressure actuator. An object of the present invention is to provide a fluid pressure actuator control circuit that can be used.
請求項1に記載された発明は、原動機によって駆動される容量可変型のポンプから流体圧アクチュエータに供給される作動流体を方向制御および流量制御するポンプ流量制御弁と、流体圧アクチュエータによって上昇された荷重体が有する位置エネルギを下降時に蓄圧力として蓄積可能なアキュムレータと、流体圧アクチュエータとアキュムレータとの間の通路中に設けられてアキュムレータから流体圧アクチュエータへの作動流体の流れを制御するアキュムレータ制御弁と、アキュムレータが蓄圧状態にあるときはポンプから吐出されるポンプ流量またはポンプ動力をほぼ一定に制御するとともにアキュムレータ制御弁を制御して不足分の流量をアキュムレータから供給する機能を備えた制御装置とを具備した流体圧アクチュエータ制御回路である。 The invention described in claim 1 is raised by a fluid pressure actuator and a pump flow rate control valve that controls the direction and flow rate of the working fluid supplied from the variable displacement pump driven by the prime mover to the fluid pressure actuator. An accumulator capable of accumulating potential energy of the load body as accumulated pressure when descending, and an accumulator control valve provided in a passage between the fluid pressure actuator and the accumulator to control the flow of the working fluid from the accumulator to the fluid pressure actuator And a control device having a function of controlling the accumulator control valve to supply a deficient flow rate from the accumulator while controlling the pump flow rate or pump power discharged from the pump substantially constant when the accumulator is in a pressure accumulation state. Fluid pressure actuator control circuit equipped with It is.
請求項2に記載された発明は、請求項1記載の流体圧アクチュエータ制御回路における荷重体を、油圧ショベルの作業装置とし、流体圧アクチュエータを、作業装置を上下方向に回動する油圧シリンダとしたものである。 According to a second aspect of the present invention, the load body in the fluid pressure actuator control circuit according to the first aspect is a working device of a hydraulic excavator, and the fluid pressure actuator is a hydraulic cylinder that rotates the working device in the vertical direction. Is.
請求項1に記載された発明によれば、ポンプとアキュムレータとから流体圧アクチュエータに作動流体を供給する場合に、制御装置により、アキュムレータが蓄圧状態にあるときはポンプから吐出されるポンプ流量またはポンプ動力をほぼ一定に制御するとともに、アキュムレータ制御弁を制御して不足分の流量をアキュムレータから供給するので、ポンプを駆動する原動機の回転速度および出力の変動を抑えて、ポンプ回転速度の安定性を確保し、システム全体の安定化を図ることができるとともに、原動機の回転速度および出力の変動に伴うエネルギロスを低減でき、ポンプ駆動用の原動機を高効率で運転できる。 According to the first aspect of the present invention, when the working fluid is supplied from the pump and the accumulator to the fluid pressure actuator, when the accumulator is in the pressure accumulation state, the pump flow rate or the pump discharged from the pump by the control device The power is controlled almost constant, and the accumulator control valve is controlled to supply the insufficient flow rate from the accumulator, so fluctuations in the rotational speed and output of the prime mover driving the pump are suppressed, and the stability of the pump rotational speed is improved. As a result, the entire system can be stabilized, energy loss associated with fluctuations in the rotational speed and output of the prime mover can be reduced, and the prime mover for driving the pump can be operated with high efficiency.
請求項2に記載された発明によれば、油圧ショベルの作業装置を上下動する油圧シリンダに作動流体を供給する流体圧供給源のハイブリッド化において、ポンプとアキュムレータとを共用運転する際のポンプ回転速度の安定性およびポンプ駆動用の原動機の高効率運転を確保できる。 According to the second aspect of the present invention, in the hybridization of the fluid pressure supply source that supplies the working fluid to the hydraulic cylinder that moves up and down the working device of the hydraulic excavator, the pump rotation when the pump and the accumulator are operated in common Speed stability and high efficiency operation of the prime mover for driving the pump can be ensured.
以下、本発明を、図1乃至図8に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to one embodiment shown in FIGS.
図8に示されるように、作業機械としての油圧ショベル10は、機体11に対し荷重体としての作業装置12が可動的に設けられ、この作業装置12は、機体11と、この機体11に対し上下方向回動自在に軸支されたブーム13とに、油圧シリンダとしてのブームシリンダ14の基端部およびロッド先端部が回動自在に連結され、さらに、ブーム13と、このブーム13の先端部に回動自在に軸支されたアーム15とに、アームシリンダ16の基端部およびロッド先端部が回動自在に連結され、さらに、アーム15と、このアーム15の先端部に回動自在に軸支されたバケット17とに、バケットシリンダ18の基端部およびロッド先端部のリンケージ19が回動自在に連結されている。
As shown in FIG. 8, the excavator 10 as a work machine is provided with a work device 12 as a load body movably with respect to the machine body 11, and the work device 12 is connected to the machine body 11 and the machine body 11. A base end of a boom cylinder 14 as a hydraulic cylinder and a tip end of a rod are rotatably connected to a boom 13 pivotally supported so as to be rotatable in the vertical direction. Further, the boom 13 and the tip of the boom 13 are also connected. The base end portion of the
ブームシリンダ14は、作業装置12の全体の荷重Wを受けて縮小動作が可能な流体圧アクチュエータであり、以下、この種の流体圧アクチュエータを、シリンダCyという。 The boom cylinder 14 is a fluid pressure actuator that can receive a load W of the work device 12 and perform a reduction operation. Hereinafter, this type of fluid pressure actuator is referred to as a cylinder Cy.
図1に示されるように、シリンダCyのヘッド側は、アキュムレータ制御弁1の一部であるエネルギ蓄積制御用の蓄積制御弁1aを経た通路によりアキュムレータAccに連通可能に設けられ、アキュムレータAccを介し反対側にはアキュムレータ制御弁1の一部であるエネルギ放出制御用の放出制御弁1bが設けられている。
As shown in FIG. 1, the head side of the cylinder Cy is provided so as to be able to communicate with the accumulator Acc through a passage passing through an
また、シリンダCyのヘッド側とロッド側とを連通可能な通路中には再生制御弁2が設けられている。
Further, a
さらに、原動機としてのエンジンEにより駆動される容量可変型のポンプPpの吐出側通路は、ポンプ流量制御弁3の供給ポートに接続され、このポンプ流量制御弁3の一方の出力ポートは、通路Mを経てシリンダCyのヘッド側に連通され、他方のポートは、閉止制御弁4を介してシリンダCyのロッド側に接続されている。
Further, the discharge side passage of the variable displacement pump Pp driven by the engine E as the prime mover is connected to the supply port of the pump
蓄積制御弁1aは、シリンダCyのヘッド側からアキュムレータAccまたはタンクTへの流れを方向制御および流量制御するエネルギ蓄積用制御弁であるが、アキュムレータAccとタンクTとの切替は、別の弁を用いても良い。
The
放出制御弁1bは、アキュムレータAccからシリンダCyのヘッド側への流れを制御する蓄積工ネルギ放出用の弁であり、制御弁1に1つにまとめて共用することもできる。
The
この放出制御弁1bがあれば、アキュムレータAccに蓄積されたエネルギを再利用するときの注入先を、位置エネルギ回収先のシリンダCy(ブームシリンダ14)以外の他の回路とすることも可能となる。
With this
また、この放出制御弁1bにより、接続先をポンプ流量制御弁3の下流側としているが、接続先をポンプ流量制御弁3の上流側に変更することもできる。この場合、アキュムレータAccを利用するときのポンプ動力が大きくなり、省エネルギ上は望ましくないが、接続先のフレキシビリティ上は有利である。
Moreover, although the connection destination is set downstream of the pump flow
再生制御弁2は、シリンダCyのヘッド側からロッド側への再生流量を制御する弁であり、全開時の開口面積が大きな弁を選定する。
The
ポンプ流量制御弁3は、各荷重体駆動装置(ブームシリンダ14、アームシリンダ16、バケットシリンダ18等)に注入されるポンプ流量および各荷重体駆動装置からタンクTへ戻される戻り流量を方向制御および流量制御するコントロール弁であり、注入流量と戻り流量との関係が固定されるスプール弁でもよいが、注入流量と戻り流量との関係を複数のロジック弁で別々に制御できるようにすることが望ましい。
The pump flow
閉止制御弁4は、シリンダCyのヘッド側からロッド側への再生時にポンプ流量制御弁3でタンクT側への流路を閉にできないときにタンクT側への流路を閉じる補助弁である。
The closing control valve 4 is an auxiliary valve that closes the flow path to the tank T side when the pump
なお、図1では、流体ポンプおよび1つの荷重体駆動装置を構成するシリンダCy(ブームシリンダ14等)を1セットのみ示したが、複数セット設ける場合もある。 In FIG. 1, only one set of the cylinder Cy (boom cylinder 14 or the like) constituting the fluid pump and one load body driving device is shown, but a plurality of sets may be provided.
シリンダCyなどを操作する操作レバー(電気ジョイスティック)L、シリンダCyのヘッド圧Phを検出する圧力センサSph、シリンダCyのロッド圧Prを検出する圧力センサSpr、アキュムレータAccに蓄えられた圧力すなわちアキュムレータ圧Paを検出する圧力センサSac、ポンプ吐出圧Pppを検出する圧力センサSpp、ブーム13などの荷重体の角度を検出する角度センサSan、およびエンジンEの回転速度を検出する回転数センサRが、制御装置5の入力部に接続されている。
An operating lever (electric joystick) L for operating the cylinder Cy, etc., a pressure sensor Sph for detecting the head pressure Ph of the cylinder Cy, a pressure sensor Spr for detecting the rod pressure Pr of the cylinder Cy, the pressure stored in the accumulator Acc, that is, the accumulator pressure The pressure sensor Sac for detecting Pa, the pressure sensor Spp for detecting the pump discharge pressure Ppp, the angle sensor San for detecting the angle of the load body such as the boom 13, and the rotation speed sensor R for detecting the rotation speed of the engine E are controlled. It is connected to the input unit of the
この制御装置5は、内部に演算処理装置および記憶装置などを内蔵し、この制御装置5の出力部は、各制御弁1,1a,2,3,4の可動制御部(ソレノイドなど)、エンジンEの回転速度(=ポンプ回転数)を制御するエンジン制御部(電子ガバナGなど)、およびポンプPpの容量を制御するポンプ容量制御部(斜板レギュレータなど)に接続され、これらを電気信号により制御する。図1中の一点鎖線は制御信号ラインを表わすとともに、実線は油圧ラインを表わす。
The
制御装置5は、エンジンEの回転速度およびポンプPpの容量を制御して、アキュムレータAccが蓄圧状態にあるときはポンプPpから吐出されるポンプ流量またはポンプ動力をほぼ一定に制御し、例えばポンプPpからシリンダCyに一定のベース流量を供給するとともに、アキュムレータ制御弁1を制御して不足分の流量をアキュムレータAccから供給する機能を備えている。
The
ここで、ポンプ動力は、圧力センサSppで検出されたポンプ吐出圧Pppと、回転数センサRで検出されたポンプ回転数およびポンプ容量(制御装置5により制御可能な斜板傾転角)で決まるポンプ流量との積により演算できるので、制御装置5は、ポンプ回転数またはポンプ容量を可変制御することで、このポンプ動力をほぼ一定に制御できる。
Here, the pump power is determined by the pump discharge pressure Ppp detected by the pressure sensor Spp, the pump rotational speed and the pump capacity detected by the rotational speed sensor R (swash plate tilt angle controllable by the control device 5). Since the calculation can be performed by the product with the pump flow rate, the
次に、この図1に示された制御装置5によるエネルギ放出制御を、図2に示されたフローチャートを参照しながら説明する。なお、フローチャート中の丸数字は、ステップ番号を示す。なお、アキュムレータAccには、ブーム13の下降動作などによって、シリンダCyのヘッド側から流出した作動流体が最大限に蓄積されているものとする。
Next, the energy release control by the
(ステップ1)
圧力センサSacにより、アキュムレータAccに十分なアキュムレータ圧Paが蓄積されているか否かを判定する。
(Step 1)
It is determined by the pressure sensor Sac whether or not a sufficient accumulator pressure Pa is accumulated in the accumulator Acc.
(ステップ2)
十分なアキュムレータ圧Paがある場合は、操作レバー(電気ジョイスティック)Lの操作量から演算された要求流量が、ポンプPpからのベース流量Qpcよりも多いか否かを判定する。
(Step 2)
When there is a sufficient accumulator pressure Pa, it is determined whether or not the required flow rate calculated from the operation amount of the operation lever (electric joystick) L is larger than the base flow rate Qpc from the pump Pp.
(ステップ3)
アキュムレータAccに十分なアキュムレータ圧Paが蓄積されていて、かつ要求流量がポンプPpからのベース流量Qpcよりも多い場合は、ポンプPpからの吐出流量をベース流量Qpcに抑えるとともに、このポンプPpからのベース流量Qpcに加えて、不足分をアキュムレータAccからの流量Qaで補うようにして、必要な流量をシリンダCyのヘッド側に供給し、ブーム13をレバー操作量で指令されたブームアップ速度で押上げる。
(Step 3)
When a sufficient accumulator pressure Pa is accumulated in the accumulator Acc and the required flow rate is higher than the base flow rate Qpc from the pump Pp, the discharge flow rate from the pump Pp is suppressed to the base flow rate Qpc, and from the pump Pp In addition to the base flow rate Qpc, the shortage is compensated by the flow rate Qa from the accumulator Acc, and the required flow rate is supplied to the cylinder Cy head, and the boom 13 is pushed at the boom up speed commanded by the lever operation amount. increase.
(ステップ4)
図3に示されるようにアキュムレータ圧Paとアキュムレータ蓄積量との間には一定の関係があるので、アキュムレータ圧Paが最小設定値Pmin以下となったときにアキュムレータAccからの放出が完了したと判断でき、アキュムレータAccの放出完了時間t1がわかるので、この放出完了時間t1を常にチェックして、経過したか否かを判定する。放出完了時間t1の前であれば(NO)、ステップ1〜4を繰返す。
(Step 4)
As shown in FIG. 3, since there is a certain relationship between the accumulator pressure Pa and the accumulator accumulation amount, it is determined that the release from the accumulator Acc is completed when the accumulator pressure Pa becomes less than the minimum set value Pmin. Since the discharge completion time t1 of the accumulator Acc is known, the discharge completion time t1 is always checked to determine whether or not it has elapsed. If it is before the discharge completion time t1 (NO), steps 1 to 4 are repeated.
(ステップ5)
アキュムレータAccから蓄積総量が放出完了された場合(ステップ4でYES)、また、ステップ1でアキュムレータAccに十分なアキュムレータ圧Paが蓄積されていない場合(NO)、またステップ2で要求流量がポンプPpからのベース流量Qpcよりも多くない場合(NO)は、ポンプ斜板などの容量可変手段を制御するとともに、ポンプ流量制御弁3を制御して、ポンプPpから必要な流量QpをシリンダCyのヘッド側に供給し、ブーム13をレバー操作量で指令されたブームアップ速度で押上げる。
(Step 5)
When the accumulated amount is completely discharged from the accumulator Acc (YES in step 4), or when the accumulator pressure Pa is not accumulated in the accumulator Acc in step 1 (NO), and the required flow rate is pump Pp in
次に、図4に示されたグラフに基づいて、エネルギ放出制御時の制御装置の動作を説明する。 Next, based on the graph shown in FIG. 4, the operation of the control device at the time of energy release control will be described.
アキュムレータAccは、1サイクルの間を通して一定のベース流量Qaoで供給できるものとする。すなわち、アキュムレータAccの容量はQao・tcとなる。tcは、1サイクル所要時間である。 It is assumed that the accumulator Acc can be supplied at a constant base flow rate Qao throughout one cycle. That is, the capacity of the accumulator Acc is Qao · tc. tc is the time required for one cycle.
操作レバーLの操作量から演算された要求流量が、ポンプPpからのベース流量Qpcよりも多い場合は、ポンプPpからのベース流量Qpcに加えて、不足分をアキュムレータAccからの流量Qaで補うようにして、必要な流量をシリンダCyのヘッド側に供給する。 If the required flow rate calculated from the operation amount of the control lever L is higher than the base flow rate Qpc from the pump Pp, the shortage should be compensated by the flow rate Qa from the accumulator Acc in addition to the base flow rate Qpc from the pump Pp. Then, the required flow rate is supplied to the head side of the cylinder Cy.
一方、要求流量がポンプPpからのベース流量Qpcよりも少ない場合は、ポンプPpのみから必要な流量QpをシリンダCyのヘッド側に供給する。 On the other hand, when the required flow rate is smaller than the base flow rate Qpc from the pump Pp, the necessary flow rate Qp is supplied only from the pump Pp to the head side of the cylinder Cy.
また、アキュムレータAcc内の蓄積総量が放出完了した放出完了時間t1を経過した後も、ポンプPpのみから必要な流量QpをシリンダCyのヘッド側に供給する。 Further, even after the discharge completion time t1 when the accumulated amount in the accumulator Acc has been discharged, the necessary flow rate Qp is supplied from the pump Pp only to the head side of the cylinder Cy.
次に、図5は、図4に示されたエネルギ放出制御と対比する上で示した別のエネルギ放出制御の動作例であり、アキュムレータAccから蓄積総量が放出完了されるまでは、ポンプPpの容量を制御してポンプ吐出流量を最少流量Qminに制御するとともに、操作レバーLの操作量から演算された要求流量に応じて放出制御弁1bの開度を制御することで、シリンダCyに必要な流量を供給する。
Next, FIG. 5 shows another operation example of the energy release control shown above in contrast to the energy release control shown in FIG. 4. Until the accumulated total amount is completely discharged from the accumulator Acc, the pump Pp It is necessary for the cylinder Cy by controlling the capacity to control the pump discharge flow rate to the minimum flow rate Qmin and controlling the opening degree of the
一方、アキュムレータAccからの蓄積総量の放出完了時間t1で、ポンプPpの容量およびポンプ流量制御弁3を制御して、ポンプPpのみからシリンダCyに必要な流量を供給する。
On the other hand, at the discharge completion time t1 of the accumulated amount from the accumulator Acc, the capacity of the pump Pp and the pump flow
この図5に示されたエネルギ放出制御方式は、アキュムレータAccの能力を使い切るので、ポンプPpで消費されるポンプ所要エネルギを最小にすることができる利点があるとともに、ポンプ回転速度の変化が大きく、ポンプPpを負荷として駆動するエンジンEの回転速度および出力も変動しやすい。 The energy release control method shown in FIG. 5 uses the capacity of the accumulator Acc, so that there is an advantage that the required energy of the pump consumed by the pump Pp can be minimized, and the change in the pump rotation speed is large. The rotational speed and output of the engine E driven with the pump Pp as a load are also likely to fluctuate.
これに対して、図4に示されたエネルギ放出制御方式は、ポンプPpとアキュムレータAccとからシリンダCyに作動流体を供給する場合に、制御装置5により、アキュムレータAccが蓄圧状態にあるときは、エンジンEの回転速度およびポンプPpの容量を制御して、ポンプPpから吐出されるポンプ流量またはポンプ動力をほぼ一定に制御する(ポンプ流量は一定のベース流量Qpcに制御する)とともに、アキュムレータ制御弁1を制御して不足分の流量QaをアキュムレータAccから供給するので、ポンプPpを駆動するエンジンEの回転速度および出力の変動を抑えて、ポンプ回転速度の安定性を確保でき、システム全体の安定化を図ることができるとともに、エンジンEの回転速度および出力の変動に伴うエネルギロスを低減でき、ポンプ駆動用のエンジンEを高効率で運転できる。
On the other hand, in the energy release control method shown in FIG. 4, when the working fluid is supplied from the pump Pp and the accumulator Acc to the cylinder Cy, when the accumulator Acc is in the pressure accumulation state by the
また、この制御方式を、図8に示された油圧ショベル10の作業装置12を上下動するブームシリンダ14に対して適用すると、ブームシリンダ14に作動流体を供給する流体圧供給源のハイブリッド化において、ポンプPpとアキュムレータAccとを共用運転する際のポンプ回転速度の安定性およびポンプ駆動用の原動機の高効率運転を確保できる。 When this control method is applied to the boom cylinder 14 that moves the working device 12 of the excavator 10 shown in FIG. 8 up and down, the fluid pressure supply source that supplies the working fluid to the boom cylinder 14 is hybridized. In addition, the stability of the pump rotation speed when the pump Pp and the accumulator Acc are operated in common and the high-efficiency operation of the prime mover for driving the pump can be ensured.
次に、ポンプ回転速度の安定性、エンジン燃費効率などの観点から、エンジンEの回転速度およびポンプPpの容量を制御するに際して留意する点と、ベース流量を決定するに際して留意する点を説明する。 Next, the points to be noted when controlling the rotation speed of the engine E and the capacity of the pump Pp and the points to be noted when determining the base flow rate will be described from the viewpoints of stability of the pump rotation speed, engine fuel efficiency, and the like.
(1) ポンプベース流量Qpcを設定する上での留意点としては、次の2方式がある。 (1) There are the following two methods to keep in mind when setting the pump base flow rate Qpc.
(i) ポンプ最大流量Qpmaxにある係数A(0<A≦1)を乗じたものをベース流量とする。係数Aは一定値である。 (i) The base flow rate is obtained by multiplying the pump maximum flow rate Qpmax by a coefficient A (0 <A ≦ 1). The coefficient A is a constant value.
・ポンプ最大流量Qpmaxは、ポンプ吐出圧力Pppの変数となるのが一般的である。 The pump maximum flow rate Qpmax is generally a variable of the pump discharge pressure Ppp.
・ポンプトルク限界を考慮せず流量一定では、圧力変動でポンプ動力は変動する。 ・ If the flow rate is constant without considering the pump torque limit, the pump power fluctuates due to pressure fluctuation.
なお、図6は、回転数一定の場合のポンプ吐出圧力Pppとポンプ最大流量Qpmaxとの関係を示している。回転数が変動したときのポンプ最大流量Qpmaxは、以下の2方法で設定できる。 FIG. 6 shows the relationship between the pump discharge pressure Ppp and the pump maximum flow rate Qpmax when the rotational speed is constant. The maximum pump flow rate Qpmax when the rotation speed fluctuates can be set by the following two methods.
a.目標回転数ωoでの値をポンプ最大流量Qpmaxとする。 a. The value at the target rotational speed ωo is the pump maximum flow rate Qpmax.
b.さらに、ポンプ回転数ωが目標回転数ωoから変動するとその変動率に応じて、ポンプ最大流量Qpmaxを変動させることも考えられる。回転数変動率に逆比例させる(ωo/ωを乗じる)と、ポンプ動力は一定に近づき、負荷変動を小さくできる。 b. Further, when the pump rotational speed ω varies from the target rotational speed ωo, the pump maximum flow rate Qpmax may be varied according to the variation rate. When inversely proportional to the rotational speed fluctuation rate (multiplying by ωo / ω), the pump power approaches a constant value, and the load fluctuation can be reduced.
なお、一般的には、負荷に応じてポンプ吐出圧力は、ほぼ一定値に保たれることが多く(圧力上昇中の短時間を除いて)、このとき、ポンプ最大流量Qpmaxは、ほぼ一定に保たれる。 In general, the pump discharge pressure is often kept at a substantially constant value according to the load (except for a short time during the pressure rise). At this time, the maximum pump flow rate Qpmax is almost constant. Kept.
(ii) アキュムレータAccの蓄積量に応じて、ポンプベース流量Qpcを可変とする。 (ii) The pump base flow rate Qpc is variable according to the accumulated amount of accumulator Acc.
アキュムレータAcc蓄積量を使い切ることを目指しており、以下が考えられる。 The aim is to use up the accumulated amount of accumulator Acc.
a.ポンプベース流量Qpc1=要求流量−アキュムレータ蓄積量/1サイクル所要時間tc
ただし、要求流量小時にも対応できるようにQpc≧下限値とする。
a.Pump base flow rate Qpc1 = Required flow rate-Accumulator accumulated amount / 1 cycle required time tc
However, Qpc ≧ lower limit value is set so that it can be used even when the required flow rate is small.
アキュムレータ平均流量=アキュムレータ蓄積量/1サイクル所要時間tc
b.さらに、負荷変動を小とするためには、図7に示される係数Bを乗じて、
Qpc2=Qpcl・係数B
としてもよい。これにより、高圧時にも一定負荷とできるように配慮する。
Accumulator average flow rate = Accumulator accumulation / 1 cycle required time tc
b. Furthermore, in order to reduce the load fluctuation, the coefficient B shown in FIG.
Qpc2 = Qpcl ・ factor B
It is good. Thus, consideration should be given so that a constant load can be obtained even at high pressure.
(留意点)
(i) 方式1での留意点
a.目標回転数は、エンジン効率の高い点、高トルク点、高出力点(必要パワーを出せる点)を目指す。
(Points to remember)
(i) Points to be noted in Method 1
a. Target rotational speed aims at high engine efficiency, high torque point, and high output point (point where necessary power can be output).
b.係数Aの定め方は自由であるが、一般には、各種作業の平均的な流量とポンプ最大流量の比から求める。 b. The method of determining the coefficient A is arbitrary, but in general, it is obtained from the ratio of the average flow rate of various operations to the maximum pump flow rate.
(ii) 方式2での留意点
各種作業の平均的な圧力点で係数B=1となるように設定する。
(ii) Points to be noted in
(2) エンジン回転数制御上の留意点
目標回転数は、エンジン効率の高い点、高トルク点、高出力点(必要パワーを出せる点)を目指す。
(2) Points to keep in mind when controlling the engine speed The target engine speed aims at high engine efficiency, high torque, and high output (a point that can provide the required power).
(3) ポンプ容量制御上の留意点
(i) 計算式
ポンプ所要動力=ポンプ吐出圧Ppp・ポンプ容量V・ポンプ回転数ω/ポンプ効率
V・ω=ポンプ流量
(3) Points to note when controlling pump capacity
(i) Calculation formula Pump required power = Pump discharge pressure Ppp, Pump capacity V, Pump rotation speed ω / Pump efficiency V · ω = Pump flow rate
(ii) ポンプ容量制御上の留意点
a.ポンプ流量は、流量変動(および、または動力変動)を抑える方式で求める(上記(1)参照)。
(ii) Points to note when controlling pump capacity
a. The pump flow rate is obtained by a method that suppresses flow rate fluctuation (and / or power fluctuation) (see (1) above).
b.ポンプ容量は、回転数信号で除して制御指令を決定する。 b. The pump capacity is divided by the rotation speed signal to determine the control command.
なお、本発明は、油圧ショベルの旋回用油圧モータなどのシリンダ以外の流体圧アクチュエータにも適用できる。 The present invention can also be applied to fluid pressure actuators other than cylinders, such as a hydraulic motor for turning a hydraulic excavator.
本発明は、油圧ショベルだけでなく、クレーン車などの作業機械にも利用可能である。 The present invention can be used not only for a hydraulic excavator but also for a working machine such as a crane truck.
E 原動機としてのエンジン
Pp ポンプ
Cy 流体圧アクチュエータ(これをシリンダという)
Acc アキュムレータ
1 アキュムレータ制御弁
3 ポンプ流量制御弁
5 制御装置
10 油圧ショベル
12 荷重体としての作業装置
14 油圧シリンダとしてのブームシリンダ
E Engine as prime mover
Pp pump
Cy fluid pressure actuator (this is called a cylinder)
Acc Accumulator 1
10 Excavator
12 Working device as a load
14 Boom cylinder as a hydraulic cylinder
Claims (2)
流体圧アクチュエータによって上昇された荷重体が有する位置エネルギを下降時に蓄圧力として蓄積可能なアキュムレータと、
流体圧アクチュエータとアキュムレータとの間の通路中に設けられてアキュムレータから流体圧アクチュエータへの作動流体の流れを制御するアキュムレータ制御弁と、
アキュムレータが蓄圧状態にあるときはポンプから吐出されるポンプ流量またはポンプ動力をほぼ一定に制御するとともにアキュムレータ制御弁を制御して不足分の流量をアキュムレータから供給する機能を備えた制御装置と
を具備したことを特徴とする流体圧アクチュエータ制御回路。 A pump flow rate control valve for controlling the direction and flow rate of the working fluid supplied to the fluid pressure actuator from a variable displacement pump driven by a prime mover;
An accumulator capable of accumulating potential energy of the load body raised by the fluid pressure actuator as accumulated pressure when descending;
An accumulator control valve provided in a passage between the fluid pressure actuator and the accumulator to control the flow of the working fluid from the accumulator to the fluid pressure actuator;
A control device having a function of controlling the pump flow rate or pump power discharged from the pump to be almost constant when the accumulator is in a pressure accumulation state, and supplying an insufficient flow rate from the accumulator by controlling the accumulator control valve. A fluid pressure actuator control circuit.
流体圧アクチュエータは、作業装置を上下方向に回動する油圧シリンダである
ことを特徴とする請求項1記載の流体圧アクチュエータ制御回路。 The load body is an excavator working device,
The fluid pressure actuator control circuit according to claim 1, wherein the fluid pressure actuator is a hydraulic cylinder that rotates the working device in a vertical direction.
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