JP2010065733A - Hydraulic control circuit for working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フロント作業機の先端にアタッチメントを装着する作業機械に用いて好適な油圧制御回路に関する。 The present invention relates to a hydraulic control circuit suitable for use in a work machine in which an attachment is attached to the tip of a front work machine.
従来、油圧ショベルのフロント作業機に取り付けられるアタッチメントの油圧駆動回路を他のアクチュエータの油圧駆動回路とは別個に用意して、各回路へ分配される作動油流量を適宜制御する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、油圧ポンプから吐出された作動油を圧力補償型分流弁で分流させ、履帯を駆動するための走行回路とアタッチメント用の独立アタッチメント回路とに供給する構成を備えた作業機械の油圧回路が開示されている。この技術では、圧力補償型分流弁において、独立アタッチメント回路側へ供給される作動油圧PA1,PA2と走行回路側へ供給される作動油圧PB1,PB2との差圧を一定値に保つことにより、油圧ポンプの吐出圧にかかわらず安定した分流が可能となっている。
Conventionally, a technique is known in which a hydraulic drive circuit for an attachment attached to a front work machine of a hydraulic excavator is prepared separately from hydraulic drive circuits for other actuators, and the flow rate of hydraulic oil distributed to each circuit is appropriately controlled. Yes.
For example, Patent Document 1 discloses an operation having a configuration in which hydraulic oil discharged from a hydraulic pump is diverted by a pressure compensation type diverter valve and is supplied to a running circuit for driving a crawler belt and an independent attachment circuit for attachment. A hydraulic circuit for the machine is disclosed. In this technique, in the pressure-compensated shunt valve, the differential pressure between the hydraulic pressures P A1 and P A2 supplied to the independent attachment circuit side and the hydraulic pressures P B1 and P B2 supplied to the traveling circuit side is maintained at a constant value. Thus, stable diversion is possible regardless of the discharge pressure of the hydraulic pump.
一般に、このような独立アタッチメント回路の内部にはコントロール弁が介装されており、このコントロール弁の開度を開閉制御することによってアタッチメントの駆動に係るアクチュエータへ供給される作動油流量が調節されている。例えば、油圧ブレーカや圧砕機等のアタッチメントを装着した場合には、これらを駆動する油圧モータが必要とする作動油流量が得られるように、コントロール弁の開度が適宜制御されるようになっている。
しかしながら、特許文献1のような回路構成では、独立アタッチメント回路へ供給される作動油流量がコントロール弁のみで制御されるようになっているため、独立アタッチメント回路に要求される作動油流量が作業負荷に応じて変動するような場合には、必ずしも十分な作動油流量を確保することができない。特に、回転式のカッターやグラップル等の複数のアクチュエータを備えたアタッチメントの場合には、作動油流量の制御が難しい。 However, in the circuit configuration as disclosed in Patent Document 1, the hydraulic oil flow supplied to the independent attachment circuit is controlled only by the control valve, so that the hydraulic oil flow required for the independent attachment circuit is the work load. In the case where it fluctuates according to the above, it is not always possible to ensure a sufficient hydraulic oil flow rate. In particular, in the case of an attachment having a plurality of actuators such as a rotary cutter and grapple, it is difficult to control the hydraulic oil flow rate.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、アタッチメントに要求される作動油流量を正確に供給するとともに、他のアクチュエータとの連動性を向上させることができるようにした、作業機械の油圧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 such a problem. With a simple configuration, the hydraulic oil flow rate required for the attachment can be accurately supplied, and the interlocking with other actuators can be improved. An object of the present invention is to provide a hydraulic control circuit for a work machine.
上記目的を達成するため、請求項1記載の本発明の作業機械の油圧制御回路は、作業機械のフロント作業機を駆動せしめるフロント用アクチュエータ及び該フロント作業機に装着されるアタッチメントを駆動せしめるアタッチメント用アクチュエータの駆動源となる油圧ポンプを備えた作業機械の油圧制御回路において、該アタッチメント用アクチュエータと該油圧ポンプとを接続するアタッチメント油圧回路と、該アタッチメント油圧回路上に介装され、パイロット圧制御により開度を変更可能に形成された可変絞り弁と、該第一油圧回路上における該可変絞り弁の上流側と該フロント用アクチュエータとを接続するフロント油圧回路と、該アタッチメント油圧回路及び該フロント油圧回路の双方に介装され、該アタッチメント油圧回路及び該フロント油圧回路の差圧を保持して該アタッチメント用アクチュエータへ供給される一定の作動油流量を確保する圧力補償スプールを有する圧力補償弁と、該アタッチメント油圧回路における該可変絞り弁の下流側と該圧力補償スプールの一端側とを接続して、該アタッチメント油圧回路への作動油流量を増加させる方向へ該圧力補償スプールを駆動する第一圧力補償回路と、該フロント油圧回路における該可変絞り弁の上流側と該圧力補償スプールの他端側とを接続して、該フロント油圧回路への作動油流量を増加させる方向へ該圧力補償スプールを駆動する第二圧力補償回路と、該アタッチメント油圧回路上において該可変絞り弁の下流側に介装され、該アタッチメント用アクチュエータへ供給される作動油流量及び流通方向を制御するアタッチメント用コントロール弁と、該アタッチメント用コントロール弁のセンターバイパス上に介装された制御用リリーフ弁と、該アタッチメント油圧回路の油圧上限値を設定するアタッチメント用リリーフ弁と、該アタッチメント用リリーフ弁の下流側に介装され該アタッチメント用リリーフ弁よりも低圧で作動油をタンクへとリリーフする低圧リリーフ弁と、該アタッチメント用コントロール弁及び該制御用リリーフ弁間の作動油圧と該アタッチメント用リリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧とのうち、高圧である一方の作動油圧を選択するシャトル弁と、該シャトル弁で選択された作動油圧を該可変絞り弁の制御パイロット圧として導入する可変絞り弁制御用回路とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a hydraulic control circuit for a work machine according to a first aspect of the present invention is for an attachment for driving a front actuator for driving a front work machine of the work machine and an attachment attached to the front work machine. In a hydraulic control circuit of a work machine provided with a hydraulic pump as a drive source of an actuator, an attachment hydraulic circuit that connects the attachment actuator and the hydraulic pump, and an interposition on the attachment hydraulic circuit, and by pilot pressure control A variable throttle valve that can be changed in opening, a front hydraulic circuit that connects the upstream side of the variable throttle valve and the front actuator on the first hydraulic circuit, the attachment hydraulic circuit, and the front hydraulic pressure Both of the circuit, the attachment hydraulic circuit and A pressure compensation valve having a pressure compensation spool that maintains a differential pressure of the front hydraulic circuit and ensures a constant flow rate of hydraulic fluid supplied to the attachment actuator; and a downstream side of the variable throttle valve in the attachment hydraulic circuit; A first pressure compensation circuit for connecting the one end side of the pressure compensation spool to drive the pressure compensation spool in a direction to increase the flow rate of hydraulic fluid to the attachment hydraulic circuit; and the variable throttle valve in the front hydraulic circuit A second pressure compensation circuit for connecting the upstream side of the pressure compensation spool and the other end side of the pressure compensation spool to drive the pressure compensation spool in a direction to increase the flow rate of hydraulic fluid to the front hydraulic circuit, and the attachment hydraulic circuit Controls the flow rate and flow direction of the hydraulic oil that is interposed downstream of the variable throttle valve and supplied to the attachment actuator. An attachment control valve, a control relief valve interposed on the center bypass of the attachment control valve, an attachment relief valve for setting a hydraulic pressure upper limit value of the attachment hydraulic circuit, and the attachment relief valve A low pressure relief valve that is provided downstream and relieves hydraulic oil to the tank at a pressure lower than that of the attachment relief valve; an hydraulic pressure between the attachment control valve and the control relief valve; and the attachment relief valve; A shuttle valve that selects one of the hydraulic pressures among the hydraulic pressures between the low-pressure relief valves, and a variable throttle valve that introduces the hydraulic pressure selected by the shuttle valve as a control pilot pressure of the variable throttle valve And a control circuit.
該制御用リリーフ弁は、該アタッチメント油圧回路におけるネガコン圧(アタッチメント用ネガコン圧)を取り出すためのリリーフ弁である。このアタッチメント用ネガコン圧は、該アタッチメント用アクチュエータの非作動時には高圧であるが、該アタッチメント用アクチュエータの作動時にはその作動量に応じて低下する。また、該アタッチメント用リリーフ弁は、該アタッチメント油圧回路に対するリリーフ回路上に介装されたリリーフ弁である。 The relief valve for control is a relief valve for taking out the negative control pressure (attachment negative control pressure) in the attachment hydraulic circuit. The attachment negative control pressure is high when the attachment actuator is not operated, but decreases according to the amount of operation when the attachment actuator is operated. The attachment relief valve is a relief valve interposed on a relief circuit for the attachment hydraulic circuit.
なお、油圧回路上における油圧ポンプ側が上流側であり、アクチュエータ側又はタンク側が下流側である。
また、請求項2記載の本発明の作業機械の油圧制御回路は、請求項1記載の構成に加えて、該可変絞り弁の開口特性が、該制御パイロット圧が高圧であるほど開口面積が狭くなり、該制御パイロット圧が低圧であるほど該開口面積が広くなるように設定されていることを特徴としている。
The hydraulic pump side on the hydraulic circuit is the upstream side, and the actuator side or the tank side is the downstream side.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a hydraulic control circuit for a work machine according to the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the opening characteristic of the variable throttle valve is such that the opening area becomes narrower as the control pilot pressure becomes higher. Thus, the opening area is set to be larger as the control pilot pressure is lower.
また、請求項3記載の本発明の作業機械の油圧制御回路は、請求項1又は2記載の構成に加えて、操作者による該フロント用アクチュエータへの操作量を検出するフロント操作量検出手段と、該フロント操作量検出手段で検出された該操作量に基づいて該フロント用アクチュエータに要求されている作動油の第一要求流量を設定するフロント要求流量設定手段と、該可変絞り弁制御用回路の該制御パイロット圧を検出する圧力センサと、該圧力センサで検出された該制御パイロット圧に基づいて該アタッチメント用アクチュエータに要求されている作動油の第二要求流量を設定するアタッチメント要求流量設定手段と、該油圧ポンプの吐出流量を該第一要求流量及び該第二要求流量の加算量に制御するポンプ流量制御手段とをさらに備えたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a hydraulic control circuit for a work machine according to the present invention, in addition to the configuration according to the first or second aspect, front operation amount detection means for detecting an operation amount to the front actuator by an operator Front required flow rate setting means for setting a first required flow rate of hydraulic oil required for the front actuator based on the operation amount detected by the front operation amount detection means, and the variable throttle valve control circuit A pressure sensor for detecting the control pilot pressure, and an attachment required flow rate setting means for setting a second required flow rate of the hydraulic fluid required for the attachment actuator based on the control pilot pressure detected by the pressure sensor And a pump flow rate control means for controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump to the sum of the first required flow rate and the second required flow rate. It is characterized in.
また、請求項4記載の本発明の作業機械の油圧制御回路は、作業機械のフロント作業機を駆動せしめるフロント用アクチュエータ及び該フロント作業機に装着されるアタッチメントを駆動せしめるアタッチメント用アクチュエータの駆動源となる油圧ポンプを備えた作業機械の油圧制御回路において、該アタッチメント用アクチュエータと該油圧ポンプとを接続するアタッチメント油圧回路上に介装され、パイロット圧制御により開度を変更可能に形成された可変絞り弁と、該アタッチメント油圧回路上において該可変絞り弁の下流側に介装され、該アタッチメント用アクチュエータへ供給される作動油流量及び流通方向を制御するアタッチメント用コントロール弁と、該アタッチメント用コントロール弁のセンターバイパス上に介装された制御用リリーフ弁と、該アタッチメント油圧回路の油圧上限値を設定するアタッチメント用リリーフ弁と、該アタッチメント用リリーフ弁の下流側に介装され該アタッチメント用リリーフ弁よりも低圧で作動油をタンクへとリリーフする低圧リリーフ弁と、該アタッチメント用コントロール弁及び該制御用リリーフ弁間の作動油圧と、該アタッチメント用リリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧とのうち高圧である一方の作動油圧を選択するシャトル弁と、該シャトル弁で選択された作動油圧を該可変絞り弁の制御パイロット圧として導入する可変絞り弁制御用回路とを備えたことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a hydraulic control circuit for a work machine according to the present invention, comprising: a front actuator for driving a front work machine of the work machine; and a drive source for an attachment actuator for driving an attachment attached to the front work machine; In the hydraulic control circuit of a work machine equipped with a hydraulic pump, the variable throttle formed on the attachment hydraulic circuit for connecting the actuator for attachment and the hydraulic pump and capable of changing the opening degree by pilot pressure control A valve, an attachment control valve that is interposed downstream of the variable throttle valve on the attachment hydraulic circuit, and that controls a flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied to the attachment actuator; and a control valve for the attachment Interposed on the center bypass A relief valve for control, an attachment relief valve for setting the hydraulic pressure upper limit value of the attachment hydraulic circuit, and a relief oil that is interposed downstream of the relief valve for attachment and lowers the hydraulic oil to the tank than the relief valve for attachment. One of the hydraulic pressures among the low pressure relief valve, the hydraulic pressure between the attachment control valve and the control relief valve, and the hydraulic pressure between the attachment relief valve and the low pressure relief valve is selected. A shuttle valve and a variable throttle valve control circuit that introduces a hydraulic pressure selected by the shuttle valve as a control pilot pressure of the variable throttle valve are provided.
本発明の作業機械の油圧制御回路(請求項1,4)によれば、アタッチメント用コントロール弁のセンターバイパスから導入される作動油圧に基づいて可変絞り弁の開度をパイロット制御することにより、アタッチメントの操作量に応じた流量をアタッチメント用アクチュエータへ供給することができる。また、アタッチメント油圧回路の作動油圧が高圧になりアタッチメント用リリーフ弁から作動油がリリーフした場合には、可変絞り弁の開口を絞ってアタッチメント油圧回路内の作動油流量を減少させることができる。これらの制御作用により、アタッチメント用アクチュエータの要求する作動油流量の変化に合わせて、アタッチメント油圧回路側への作動油流量を調節することができ、フロント作業機とアタッチメントとの連動操作性を向上させることができる。 According to the hydraulic control circuit for a working machine of the present invention (Claims 1 and 4), the attachment is controlled by pilot-controlling the opening of the variable throttle valve based on the hydraulic pressure introduced from the center bypass of the attachment control valve. A flow rate corresponding to the operation amount can be supplied to the attachment actuator. Further, when the hydraulic pressure of the attachment hydraulic circuit becomes high and the hydraulic oil is relieved from the attachment relief valve, the flow rate of the hydraulic oil in the attachment hydraulic circuit can be reduced by narrowing the opening of the variable throttle valve. With these control actions, the hydraulic oil flow rate to the attachment hydraulic circuit can be adjusted in accordance with changes in the hydraulic fluid flow rate required by the attachment actuator, improving the interlocking operability between the front work machine and the attachment. be able to.
特に、本発明の作業機械の油圧制御回路(請求項1)によれば、圧力補償弁の働きにより、アタッチメントの作動時にはアタッチメント油圧回路側に一定の作動油流量が確保することができ、アタッチメントとフロント作業機との連動操作性をさらに高めることができる。
また、本発明の作業機械の油圧制御回路(請求項2)によれば、制御パイロット圧が低圧であるほど可変絞り弁の開口面積が広くなるため、アタッチメントへの操作量を増加させるに連れてアタッチメント用アクチュエータへの作動油流量を増加させることができる。
In particular, according to the hydraulic control circuit for a working machine of the present invention (Claim 1), a constant hydraulic fluid flow rate can be ensured on the attachment hydraulic circuit side when the attachment is operated by the action of the pressure compensation valve. Interoperability with the front work machine can be further enhanced.
According to the hydraulic control circuit for a working machine of the present invention (Claim 2), the opening area of the variable throttle valve is increased as the control pilot pressure is lower, so that the amount of operation to the attachment is increased. The hydraulic oil flow rate to the attachment actuator can be increased.
また、本発明の作業機械の油圧制御回路(請求項3)によれば、フロント用アクチュエータの第一要求流量とアタッチメント用アクチュエータの第二要求量との加算量の作動油が油圧ポンプから吐出されるため、フロント用アクチュエータ及びアタッチメント用アクチュエータへ過不足なく作動油を供給することができる。 According to the hydraulic control circuit for a work machine of the present invention (Claim 3), the hydraulic pump is discharged from the hydraulic pump in the amount of addition of the first required flow rate of the front actuator and the second required amount of the attachment actuator. Therefore, the hydraulic oil can be supplied to the front actuator and the attachment actuator without excess or deficiency.
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図6は、本発明の一実施形態に係る油圧制御回路を説明するためのものであり、図1は本油圧制御回路が適用された油圧ショベルの全体構成を示す側面図、図2は本油圧制御回路の全体構成を示す油圧回路図及び制御ブロック図、図3は本油圧回路におけるフロント用アクチュエータの操作レバーに係る油圧回路図、図4は本油圧制御回路におけるアタッチメント用アクチュエータの操作レバーに係る油圧回路図、図5は本油圧制御回路に係るコントローラの部分制御ブロック図、図6は本油圧制御回路の可変絞り弁の開口特性を示すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 are diagrams for explaining a hydraulic control circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a hydraulic excavator to which the hydraulic control circuit is applied. Is a hydraulic circuit diagram and a control block diagram showing the overall configuration of the hydraulic control circuit, FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram relating to an operating lever of a front actuator in the hydraulic circuit, and FIG. 4 is an operation of an attachment actuator in the hydraulic control circuit. FIG. 5 is a partial control block diagram of a controller according to the present hydraulic control circuit, and FIG. 6 is a graph showing opening characteristics of the variable throttle valve of the present hydraulic control circuit.
[1.油圧ショベル構成]
本実施形態の油圧制御回路は、図1に示す油圧ショベル40の油圧回路として適用されている。この油圧ショベル40は、クローラ式の油圧走行装置を装備した下部走行体42と、旋回装置を介して下部走行体42の上に旋回自在に搭載された上部旋回体41とを備えて構成される。上部旋回体41の前端部には、フロント作業機としてのブーム43及びアーム44が枢支され、さらにその先端にはアタッチメントとしてツインヘッダ46(回転切削用アタッチメント)が取り付けられている。
[1. Hydraulic excavator configuration]
The hydraulic control circuit of this embodiment is applied as a hydraulic circuit of the
上部旋回体41のフレームとブーム43との間には、ブーム43を上下方向へ揺動する油圧駆動式のブームシリンダ43a(フロント用アクチュエータの一つ)が介装されている。このブーム43は、ブームシリンダ43aの伸縮によって上部旋回体41に対して起伏自在に設けられている。同様に、図1中に示されたアームシリンダ44a(フロント用アクチュエータの一つ),バケットシリンダ45aはそれぞれ、アーム44,ツインヘッダ46の姿勢を動かすための油圧アクチュエータである。
A hydraulically driven
ツインヘッダ46の基部には、油圧モータ46a(アタッチメント用アクチュエータ)が内蔵されている。油圧モータ46aはツインヘッダ46の駆動源であり、先端のピックを回転駆動することで土砂壁面を切削できるようになっている。本発明に係る油圧制御回路は、上記の油圧アクチュエータ43a,44a,45aや油圧モータ46a等を駆動するための油圧回路である。
A
また、これらのフロント作業機の車体左側には、操作者が搭乗するキャブ47が設けられている。キャブ47の内部には、上記の油圧アクチュエータ43a,44a,45aや油圧モータ46aをはじめとして、油圧ショベル40の走行装置,旋回装置といった各装置の操作レバー,各種操作スイッチ,シート等が配設されている。
上部旋回体41に設けられたエンジンルーム48内には、エンジン13によって駆動される二台の油圧ポンプが設けられている。以下、一方の油圧ポンプを第一油圧ポンプ10A,他方を第二油圧ポンプ10Bと呼ぶ。
In addition, a
In the
[2.油圧回路構成]
図2に、本油圧制御回路が適用された油圧回路を模式的に示す。この図2では、ブームシリンダ43a,アームシリンダ44a及び油圧モータ46aの駆動に係る油圧回路の概略構成が示されており、他のアクチュエータに係る油圧回路に関しては記載を省略している。
[2. Hydraulic circuit configuration]
FIG. 2 schematically shows a hydraulic circuit to which the hydraulic control circuit is applied. FIG. 2 shows a schematic configuration of a hydraulic circuit related to driving of the
本油圧回路はおもに、ブームシリンダ43aの駆動に係る第一油圧回路L1,アームシリンダ44aの駆動に係る第二油圧回路L2,油圧モータ46aの駆動に係る第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4,これらの油圧回路へ供給される作動油流量を配分するための優先回路L10,いわゆるネガコン制御に係るネガコン回路L11等を備えている。
This hydraulic circuit mainly includes a first hydraulic circuit L1 for driving the
[2−1.第一,第二油圧回路(フロント油圧回路)L1,L2]
第一油圧回路L1は、第一油圧ポンプ10Aとブームシリンダ43aとを接続して作動油流路を形成するフロント油圧回路である。また、第二油圧回路L2は、第二油圧ポンプ10Bとアームシリンダ44aとを接続するフロント油圧回路である。第一油圧ポンプ10A及び第二油圧ポンプ10Bはそれぞれレギュレータ11A,11Bを備えた容量可変式のポンプである。
[2-1. First and second hydraulic circuit (front hydraulic circuit) L1, L2]
The first hydraulic circuit L1 is a front hydraulic circuit that connects the first
図2に示すように、第一油圧回路L1及び第二油圧回路L2のそれぞれの中途には、ブームシリンダ43a及びアームシリンダ44aに対する作動油の流量及び流通方向を調整するためのメインコントロール弁4A,4Bが介装されている。これらのメインコントロール弁4A,4Bは流量制御スプール(ステム)位置を複数の位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御できる電磁流量制御弁として構成されている。
As shown in FIG. 2, in the middle of each of the first hydraulic circuit L1 and the second hydraulic circuit L2, a
また、各メインコントロール弁4A,4Bとタンク15とを接続する回路(すなわち、ブリードオフ回路)上には、ネガコン用リリーフ弁5A,5Bが介装されている。これらのネガコン用リリーフ弁5A,5Bは、各フロント油圧回路L1,L2におけるネガコン圧を取り出すためのリリーフ弁であり、各フロント油圧回路L1,L2のセンターバイパスの作動油圧を保持するように機能している。なお、後述するネガコン回路は、これらの回路から分岐して形成されている。
Further, negative
[2−2.第三,第四油圧回路(アタッチメント油圧回路)L3,L4]
第三油圧回路L3は第一油圧ポンプ10Aと油圧モータ46aとを接続するアタッチメント油圧回路であり、第四油圧回路L4は第二油圧ポンプ10Bと油圧モータ46aとを接続するアタッチメント油圧回路である。これらの回路L3,L4は、図2に示すように、それぞれチェック弁よりも下流側で合流して一本になっている。
[2-2. Third, fourth hydraulic circuit (attachment hydraulic circuit) L3, L4]
The third hydraulic circuit L3 is an attachment hydraulic circuit that connects the first
その合流点よりも下流側にアタッチメント用コントロール弁4Cが介装されている。アタッチメント用コントロール弁4Cは、メインコントロール弁4A,4Bと同様の電磁流量制御弁として構成されており、油圧モータ46aへ供給される作動油流量及び流通方向を調整するためのものである。
また、アタッチメント用コントロール弁4Cとタンク15とを接続するブリードオフ回路上には、制御用リリーフ弁5Dが介装されている。この制御用リリーフ弁5Dは、アタッチメント油圧回路L3,L4におけるネガコン圧(アタッチメント用ネガコン圧)を取り出すためのリリーフ弁であり、センターバイパスの作動油圧を保持するように機能している。
An
Further, a
アタッチメント用コントロール弁4Cと制御用リリーフ弁5Dとの間の作動油圧のことを以下、アタッチメント用ネガコン圧と呼ぶ。このアタッチメント用ネガコン圧は、該アタッチメント用アクチュエータの非作動時には高圧であるが、該アタッチメント用アクチュエータの作動時にはその作動量に応じて低下する。
また、図2に示すように、アタッチメント用コントロール弁4Cと制御用リリーフ弁5Dとの間には、アタッチメント用ネガコン圧を取り出すための油圧回路L15が接続されている。
Hereinafter, the hydraulic pressure between the
Further, as shown in FIG. 2, a hydraulic circuit L15 for taking out the attachment negative control pressure is connected between the
アタッチメント用コントロール弁4Cの直上流においてアタッチメント油圧回路L3,L4からタンク15へと分岐形成されたリリーフ回路上には、アタッチメント用リリーフ弁5C及び低圧リリーフ弁5Eが介装されている。アタッチメント用リリーフ弁5Cは、アタッチメント油圧回路L3,L4内の作動油圧の上限値を設定するように機能している。
An
一方、低圧リリーフ弁5Eは、アタッチメント用リリーフ弁5Cよりも低圧のリリーフ圧が設定されたリリーフ弁である。アタッチメント用リリーフ弁5Cの下流側に低圧リリーフ弁5Eを介装することにより、アタッチメント油圧回路L3,L4から作動油がリリーフした際に、リリーフ量に応じた大きさの圧力をアタッチメント用リリーフ弁5Cと低圧リリーフ弁5Eとの間に保持することができるようになっている。
On the other hand, the low
また、アタッチメント用リリーフ弁5Cと低圧リリーフ弁5Eとの間には、この圧力を取り出すための油圧回路L16が接続されている。油圧回路L15及びL16は、高圧側の回路を選択するシャトル弁19を介して一本に合流している。合流した回路を以下、可変絞り弁制御用回路L14と呼ぶ。この可変絞り弁制御用回路L14内の作動油圧は、油圧回路L15及びL16のうちの高圧である一方の作動油圧となっている。
In addition, a hydraulic circuit L16 for extracting this pressure is connected between the
例えば、アタッチメント用リリーフ弁5Cから作動油がリリーフしていない油圧モータ46aの通常作動時には油圧回路L15側の作動油圧が選択されることになり、ツインヘッダ46のレバー操作量が増加するに連れて可変絞り弁制御用回路L14の作動油圧が低下する。一方、油圧モータ46aに作用する負荷が増大してリリーフ状態になると、油圧回路L16側の作動油圧が高圧になり、可変絞り弁制御用回路L14の作動油圧も上昇することになる。
また、可変絞り弁制御用回路L14上には圧力センサ7Aが介装されている。ここで検出された可変絞り弁制御用回路L14の作動油圧PH1は、後述するコントローラ20へ入力されるようになっている。
For example, the hydraulic pressure on the hydraulic circuit L15 side is selected during normal operation of the
A
[2−3.優先回路L10]
優先回路L10は、第一油圧ポンプ10Aから供給される作動油の流量を第一油圧回路L1と第二油圧回路L2とに配分するとともに、第二油圧ポンプ10Bから供給される作動油の流量を第三油圧回路L3と第四油圧回路L4とに配分するための回路である。
[2-3. Priority circuit L10]
The priority circuit L10 distributes the flow rate of the hydraulic oil supplied from the first
図2に示すように、第一油圧ポンプ10Aから導かれた作動油の供給ラインは、優先回路L10の内部で第一油圧回路L1と第二油圧回路L2とに分岐形成されている。また、第二油圧ポンプ10Bから導かれた作動油の供給ラインは、優先回路L10の内部で第三油圧回路L3と第四油圧回路L4とに分岐形成されている。
この優先回路L10は、可変絞り弁1,圧力補償弁2及び電磁切換弁3を備えて構成されている。なお、これらの複数種類の弁が一体に組み合わされたバルブユニットとして優先回路L10を形成してもよい。
As shown in FIG. 2, the hydraulic oil supply line led from the first
The priority circuit L10 includes a variable throttle valve 1, a pressure compensation valve 2, and an electromagnetic switching valve 3. Note that the priority circuit L10 may be formed as a valve unit in which these plural types of valves are integrally combined.
第一油圧回路L1及び第二油圧回路L2間で作動油を配分するための回路と、第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4間で作動油を配分するための回路とは同一構成となっている。以下、おもに前者に係る構成要素について詳述する。なお、図2中及び以下では、前者の構成要素の符号の末尾にAを付し、後者のものにBを付して説明する。
可変絞り弁1Aは、図2に示すように、第3油圧回路L3上に介装された流量調節弁であり、パイロット制御により開度(流量)を調整することができるようになっている。可変絞り弁1Aの開口特性は、図6に示すように、入力される制御パイロット圧が高圧であるほど開口面積が狭くなり、制御パイロット圧が低圧であるほど開口面積が広くなるように設定されている。なお、可変絞り弁1Aは、制御パイロット圧が何も入力されない場合には第三油圧回路L3を完全に開放する。このように、制御パイロット圧が低圧であるほど開口面積が広くなる開口特性により、アタッチメントへの操作量を増加させるに連れて第三油圧回路L3(油圧モータ46a)への作動油流量を増加させることができるようになっている。
The circuit for distributing hydraulic oil between the first hydraulic circuit L1 and the second hydraulic circuit L2 and the circuit for distributing hydraulic oil between the third hydraulic circuit L3 and the fourth hydraulic circuit L4 have the same configuration. ing. Hereinafter, the components related to the former will be described in detail. In FIG. 2 and below, description will be made by adding A to the end of the reference numerals of the former component and adding B to the latter.
As shown in FIG. 2, the variable throttle valve 1 </ b> A is a flow rate adjusting valve interposed on the third hydraulic circuit L <b> 3, and can adjust the opening degree (flow rate) by pilot control. As shown in FIG. 6, the opening characteristic of the
可変絞り弁1Aのパイロットポートには、前述の可変絞り弁制御用回路L14が接続されている。これにより、可変絞り弁1Aは可変絞り弁制御用回路L14の作動油圧に応じて開閉制御されることになる。
また、第一油圧回路L1は、第三油圧回路L3における可変絞り弁1Aよりも上流側から分岐するように形成されている。可変絞り弁1Aの上流側には第一油圧ポンプ10Aによる作動油の吐出圧がそのまま作用している。一方、可変絞り弁1Aの下流側には圧力補償弁2Aが接続されている。
The aforementioned variable throttle valve control circuit L14 is connected to the pilot port of the
The first hydraulic circuit L1 is formed to branch from the upstream side of the
圧力補償弁2Aは、第一油圧回路L1及び第三油圧回路L3に跨って介装された弁であり、双方の回路の作動油流量を同時に制御するものである。図2に示すように、圧力補償弁2Aの内部には、第一流路2a及び第二流路2bの二系統の流路が形成されており、それぞれの流路開度が単一のスプール(圧力補償スプール)の移動によって同時に変更されるよう構成されている。ここでは、第一流路2aが第三油圧回路L3上に介装され、第二流路2bが第一油圧回路L1上に介装されている。
The
圧力補償弁2Aのスプールを駆動するためのパイロット回路は、二本用意されている。第六油圧回路L6(第一圧力補償回路)と第五油圧回路L5(第二圧力補償回路)である。まず、圧力補償弁2Aのスプールのうち、スプールの摺動方向における第二流路2bが形成された側の一端には、可変絞り弁1Aの上流側の作動油を導く第五油圧回路L5が接続されている。この第五油圧回路L5には、第一油圧ポンプ10Aの吐出圧がそのまま作用することになる。一方、スプールの他端(スプールの摺動方向における第一流路2aが形成された側の一端)には可変絞り弁1Aの下流側の作動油を導く第六油圧回路L6が接続されている。図2に示すように、第六油圧回路L6上にはオリフィス16が介装されている。
Two pilot circuits for driving the spool of the
このように二本のパイロット回路L5,L6を設けることにより、圧力補償弁2Aのスプールが、第一流路2aの上流側と下流側との差圧を一定に保持する位置に制御される。したがって、第一流路2a側の流量は第一油圧ポンプ10Aの吐出圧にかかわらず一定に制御され、残りの流量が第二流路2b側に流れることになる。つまり、圧力補償弁2Aは、油圧モータ46a側へ供給される一定の作動油流量を確保する圧力補償スプールを有しているといえる。
By providing the two pilot circuits L5 and L6 in this way, the spool of the
なお、この第六油圧回路L6内の作動油は、第一流路2a側の作動油流量を増加させつつ第二流路2b側の作動油流量を減少させる方向へスプールを移動させるように作用している。また、第五油圧回路L5内の作動油は、第二流路2b側の作動油流量を増加させつつ第一流路2a側の作動油流量を減少させる方向へスプールを移動させるように作用している。例えば、第一油圧ポンプ10Aの吐出圧が上昇した場合には、第一流路2aにおける作動油の流速が上昇するが、これに応じて上昇する第五油圧回路L5内の作動油圧に押されてスプールが図2中左方向へ移動し、弁開度が絞られるため、第一流路2aの下流側の作動油流量は変化しないことになる。
The hydraulic oil in the sixth hydraulic circuit L6 acts to move the spool in the direction of decreasing the hydraulic oil flow rate on the
また、第六油圧回路L6におけるオリフィス16の下流側には、タンク15へと接続される優先切換回路L9が設けられている。この優先切換回路L9上には電磁切換弁3Aが介装されている。
電磁切換弁3Aは、コントローラ20によって制御される二位置切換弁である。電磁切換弁3Aがオンのときには優先切換回路L9が遮断(閉鎖)されるため、上述のように第六油圧回路L6を介して圧力補償弁2Aのスプールの一端に可変絞り弁1Aの下流側の作動油圧が作用する。一方、電磁切換弁3Aがオフになると、優先切換回路L9がタンク15へ開放(リリーフ)されて、第六油圧回路L6内の作動油圧がタンク圧まで低下するようになっている。
A priority switching circuit L9 connected to the
The electromagnetic switching valve 3 </ b> A is a two-position switching valve controlled by the
つまり、電磁切換弁3Aをオフにすると、可変絞り弁1Aの絞り開度の状態にかかわらず、圧力補償弁2Aのスプールが図2中左方向へ移動して、第一流路2aが完全に閉鎖されるとともに第二流路2bが完全に開放されるようになっている。電磁切換弁3Aは、圧力補償弁2Aにおける圧力補償制御を強制的に停止させるように機能する。また、電磁切換弁3Aがオンの状態でのみ、可変絞り弁1Aによる流量調節が働くことになる。
That is, when the
前述の通り、第二油圧ポンプ10B側の優先回路L10の構成は、第一油圧ポンプ10A側のものと同一である。なお、コントローラ20は、それぞれの電磁切換弁3A,3Bを個別に制御ができるようになっているが、本実施形態では同時に同一の制御が実施されるようになっている。
As described above, the configuration of the priority circuit L10 on the second
[2−4.ネガコン回路L11]
ネガコン回路L11は、レギュレータ11A,11Bにおけるネガティブコントロール用の回路である。ネガティブコントロールでは、ネガコン回路L11の作動油圧の高低に対応するように第一及び第二油圧ポンプ10A,10Bでの吐出流量を減少又は増加させて、各ポンプの出力を一定に保たせている。以下、ネガコン回路L11を介してレギュレータ11A,11Bへ導入される作動油圧のことをネガコン圧とも呼ぶ。なお、ネガコン回路L11には、第一油圧回路L1側のネガコン回路L12と、第二油圧回路L2側のネガコン回路L13とが設けられている。
[2-4. Negative control circuit L11]
The negative control circuit L11 is a circuit for negative control in the
一方のネガコン回路L12上には、第二電磁切換弁6A及びシャトル弁12Aが設けられている。同様に、他方のネガコン回路L13上にも、第二電磁切換弁6B及びシャトル弁12Bが設けられている。また、これらの双方の回路L12,L13に対して、電磁比例減圧弁8が接続されている。以下、各弁の構成は何れのネガコン回路L12,L13も同一であるため、第一油圧回路L1側のネガコン回路L12を例に挙げて説明する。
A second
第二電磁切換弁6Aは、後述するコントローラ20によって制御される二位置切換弁であり、第一油圧回路L1側からブリードオフした作動油圧の導入及び遮断を担うものである。一方、電磁比例減圧弁8は、コントローラ20によって制御される比例減圧弁であり、パイロットポンプ14から供給される作動油をネガコン回路L12へ導入することによって強制的にネガコン圧を変更するものである。
The second
電磁比例減圧弁8がオン(励磁状態)になると、パイロットポンプ14から供給される作動油が下流側へ流通するようになっている。また、電磁比例減圧弁8は、開度調整により下流側の作動油圧を任意に設定することができるようになっている。なお、図2に示すように、電磁比例減圧弁8はタンク15にも接続されており、オフ(非励磁状態)のときにはその二次圧が最低圧(タンク圧)に設定されるようになっている。一方、電磁比例減圧弁8がオン(励磁状態)のときには、二次圧を任意の圧力に調節できるようになっている。
When the electromagnetic proportional
シャトル弁12Aは、第一油圧回路L1側からの回路とパイロットポンプ14側からの回路との接続部分に介装された選択弁である。これらの回路のうちの高圧側がシャトル弁12Aで自動的に選択されて、第一油圧ポンプ10Aのレギュレータ11Aへと供給されるようになっている。
なお、レギュレータ11Aとは公知のポンプ容量可変手段であり、ネガコン圧が高いほど第一油圧ポンプ10Aの吐出流量を減少させるように、また、ネガコン圧が低いほど吐出流量を増加させるように、斜板制御を実施するものである。
The
Note that the
[3.フロント用操作レバー]
図3は、ブーム43及びアーム44の操作レバーに係る構成を示す油圧回路図である。各フロント用リモコン弁26a〜26dは、レバー操作量に応じた大きさのパイロット圧をフロント作業機のコントロールバルブ(ブームシリンダ43aのコントロールバルブ4A及びアームシリンダ44aのコントロールバルブ4B)に伝達するようになっている。また、各フロント用リモコン弁26a〜26dにはシャトル弁27a〜27dが設けられており、二次圧の高圧選択が行われている。さらに、シャトル弁27a〜27dで選択されたパイロット圧の導入回路は、図3に示すように、シャトル弁27e〜27gを介してトーナメント型に接続されている。これにより、最も上位のシャトル弁27gで選択されたパイロット圧PH2は、ブーム43及びアーム44のレバー操作のうち、操作量が一番大きいものに対応する大きさのパイロット圧となる。このパイロット圧PH2は、圧力センサ7B(フロント操作量検出手段)で検出されて、コントローラ20へ入力されるようになっている。なお、この圧力PH2は、ブームシリンダ43a及びアームシリンダ44aに要求されている流量(第一要求流量)の設定に用いられるものである。
[3. Front control lever]
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram illustrating a configuration related to the operation levers of the
[4.アタッチメント用操作レバー]
図4は、ツインヘッダ46の操作レバーに係る油圧回路図である。アタッチメント用リモコン弁18は、レバー操作量に応じた大きさのパイロット圧をアタッチメント用コントロール弁4Cの流量制御スプールへと伝達するようになっている。また、アタッチメント用リモコン弁18の内部にはシャトル弁17が設けられており、二次圧の高圧選択が行われている。選択された圧力PH3は、圧力センサ7Cで検出されて、コントローラ20へ入力されるようになっている。なお、この圧力PH1は、油圧モータ46aに要求されている流量(第二要求流量)の設定に用いられるものである。
[4. Operation lever for attachment]
FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram relating to the operation lever of the
[5.制御構成]
図2に示すように、本油圧ショベル40には、優先回路L10の電磁切換弁3A,3Bと、ネガコン回路L11の第二電磁切換弁6A,6B及び電磁比例減圧弁8を制御するコントローラ(制御手段)20が設けられている。コントローラ20は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスとして提供されている。前述の通り、コントローラ20には、圧力センサ7A,7B,7Cで検出された各圧力PH1,PH2,PH3が入力されている。これらの入力情報に基づき、コントローラ20は以下のような制御を実施する。
[5. Control configuration]
As shown in FIG. 2, the
[5−1.電磁切換弁3A,3Bの制御]
コントローラ20は、圧力センサ7Cで検出された圧力PH3に基づいてツインヘッダ46のレバー操作の有無を検出し、レバー操作がなされている場合に電磁切換弁3A,3Bをオン(遮断)に制御する。つまり、実際に油圧モータ46aが作動している状態でのみ、圧力補償弁2A,2Bでの圧力補償制御がなされることになる。
[5-1. Control of
The
一方、ツインヘッダ46のレバー操作がなされていない場合には電磁切換弁3A,3Bをオフ(流通)に制御する。これにより、例えばブーム43やアーム44といったフロント作業機のみの単動時には、圧力補償弁2A,2Bそれぞれの第一流路2aの作動油流通が遮断され、第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4への作動油供給が停止することになる。
On the other hand, when the lever of the
[5−2.第二電磁切換弁6A,6Bの制御]
また、コントローラ20は、ツインヘッダ46のレバー操作がなされている場合に、第二電磁切換弁6A,6Bをオン(遮断)に制御する。一方、レバー操作がなされていない場合には第二電磁切換弁6A,6Bをオフ(流通)に制御する。つまり、フロント作業機のみの単動時にのみ、通常のネガティブコントロールに係る第一,第二油圧回路L1,L2の作動油圧がネガコン回路L12,L13側へと導入されることになる。また、ツインヘッダ46の作動時には、第一,第二油圧回路L1,L2側からの作動油圧が遮断されるため、後述する電磁比例減圧弁8の制御に応じてネガコン回路L12,L13のネガコン圧が強制的に変更されることになる。
このように、本実施形態では圧力センサ7Cで検出された圧力PH3が油圧モータ46aの作動時の圧力である場合(すなわち、予め設定された所定圧力以上である場合)に、電気切換弁3A,3B及び第二電磁切換弁6A,6Bをオンに制御する。
[5-2. Control of second
Further, the
Thus, when the pressure P H3 detected by the
[5−3.電磁比例減圧弁の制御]
電磁比例減圧弁8の制御量の設定に係る制御ブロック図を図5に示す。コントローラ20は、アタッチメント要求流量設定器21(アタッチメント要求流量設定手段),フロント要求流量設定器22(フロント要求流量設定手段),加算器23,リミッタ24及びバルブ指令値変換器25を備えて構成されている。
[5-3. Control of electromagnetic proportional pressure reducing valve]
A control block diagram relating to the setting of the control amount of the electromagnetic proportional
まず、アタッチメント要求流量設定器21は、圧力センサ7Aで検出された圧力PH1、すなわち、可変絞り弁制御用回路L14内の作動油圧に応じて、要求されている要求流量FR(アタッチメントの要求流量)を設定するものである。ここでは、図5中にグラフで示すように、圧力PH1が高いほど要求流量FRが小さくなるようにマップが設定されている。なお、ここで設定された要求流量FRが、第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4の双方から供給される作動油の合計と等しくなるように制御されることになる。また、アタッチメントの要求流量FRは、乗算器23へ入力される。
First, the attachment required flow
続いて、フロント要求流量設定器22は、圧力センサ7Bで検出された作動油圧PH2に基づいて、ブームシリンダ43a及びアームシリンダ44aに供給すべき要求流量Fm(すなわち、メインコントロール弁4A,4Bの要求流量の合計)を設定するものである。ここでは、図5中にグラフで示すように、作動油圧PH2が高いほど(ブーム43,アーム44の操作レバーの操作量が大きいほど)要求流量Fmが大きくなるようにマップが設定されている。ここで設定された要求流量Fmは、アタッチメントの要求流量FRと同様に流量比演算器23へと入力される。
Subsequently, the front required
加算器23は、アタッチメント要求流量設定器21及びフロント要求流量設定器22から入力された要求流量FR及びFmを加算したもの(すなわち、FR+Fm)をリミッタ24へと出力する。つまり、加算器23の出力は第一油圧回路L1,第二油圧回路L2,第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4で要求されている作動油流量の合計である。
リミッタ24ではそれぞれ、加算器23からの出力が過大又は過小にならないように流量の最大値及び最小値を制限して、実供給流量を設定する。そして、ここで設定された実供給流量をバルブ指令値変換器25がスプールの駆動信号に変換し、電磁比例減圧弁8の制御信号として出力する。なお、ここで出力される制御信号は、各油圧ポンプ10A,10Bから吐出される作動油流量が実供給流量と等しくなるネガコン圧を電磁比例減圧弁8で生成するための制御信号である。これにより、第一油圧ポンプ10A及び第二油圧ポンプ10Bから吐出される作動油の合計が、第一油圧回路L1〜第四油圧回路L4に要求されている作動油流量と等しくなる。
The
In each
本発明に係るコントローラ20での制御内容をまとめると以下の通りとなる。
The control contents in the
上述の通り、アタッチメント要求流量設定器21は、フロント操作量検出手段としての圧力センサ7Bで検出された圧力PH2に基づいてブームシリンダ43a及びアームシリンダ44aに要求されている作動油の第一要求流量FRを設定する手段として機能している。また、フロント要求流量設定器22は、圧力センサ7Aで検出された制御パイロット圧PH1に基づいて油圧モータ46aに要求されている作動油の第二要求流量Fmを設定する手段として機能している。さらに、加算器23,リミッタ24及びバルブ指令値変換器25は、油圧ポンプ10A,10Bの吐出流量を第一要求流量FR及び第二要求流量Fmの加算量FR+Fmに制御するポンプ流量制御手段として機能している。
As described above, the attachment required
[6.作用]
上記のような構成により、本油圧制御回路は以下のように作用する。
[6−1.フロントの単動操作時]
例えば、ブーム43やアーム44といったフロント作業機のみを操作した時には、アタッチメント用リモコン弁18が操作されないため、圧力センサ7Cで検出される圧力PH3が最小値であってアタッチメント用の操作レバーが操作されていないと判断される。これにより、電磁切換弁3A,3Bがオフ(流通)に制御され、第六油圧回路L6及び第八油圧回路L8がタンク15へと開放される。そのため、圧力補償弁2Aのスプールが図2中左側へ、圧力補償弁2Bのスプールが図2中右側へ移動し、ともに第一流路2aが完全に閉鎖される。
[6. Action]
With this configuration, the hydraulic control circuit operates as follows.
[6-1. During single-acting front operation]
For example, when operating a such a
つまり、第一流路2a側の作動油流量がゼロになり、第一油圧ポンプ10Aから吐出される作動油は全て第一油圧回路L1へ供給され、第二油圧ポンプ10Bから吐出される作動油は全て第二油圧回路L2へ供給されることになる。したがって、油圧ポンプ10A,10Bの全出力がブームシリンダ43a及びアームシリンダ44aの駆動に割り当てられる。
That is, the hydraulic oil flow rate on the
またこのとき、第二電磁切換弁6A,6Bもオフ(流通)に制御されるため、ネガコン回路L12,L13には第一油圧回路L1及び第二油圧回路L2の作動油圧が導かれることになる。一方、電磁比例減圧弁8はオフに制御されるため、電磁比例減圧弁8の二次圧はタンク圧となる。したがって、シャトル弁12A,12Bでは第一油圧回路L1及び第二油圧回路L2の作動油圧がネガコン圧として選択されることになり、通常のネガコン制御が実施される。
At this time, since the second
[6−2.アタッチメントの作動時]
アタッチメントであるツインヘッダ46の作動時(単動,連動を含む)には、アタッチメント用の操作レバーの操作量が圧力センサ7Cで圧力変動(増大)として検出されるため、電磁切換弁3A,3B及び第二電磁切換弁6A,6Bがオン(遮断)に制御され、優先切換回路L9が遮断される。これにより、第六油圧回路L6及び第八油圧回路L8のそれぞれが圧力補償弁2A,2Bのパイロット回路として機能する。
[6-2. When the attachment is activated]
When the
第六油圧回路L6及び第八油圧回路L8の作動油圧は、オリフィス16を経て導入される圧力であるため、油圧ポンプ10A,10Bの吐出圧よりも減圧された大きさとなっている。一方、圧力補償弁2A,2Bの他方のパイロット圧にはそれぞれ、第五油圧回路L5及び第七油圧回路L7を介して油圧ポンプ10A,10Bの吐出圧が導入される。
これにより、圧力補償弁2A,2Bにおける第一流路2aの上流側と下流側との差圧が一定に保持されるため、第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4へ常時一定の作動油を流通させることが可能となる。例えば、第一油圧ポンプ10A側では、ポンプの吐出圧に影響を受けることなく、第三油圧回路L3を流れる作動油流量が一定となり、その流量は可変絞り弁1Aの開度によって定められることになる。第二油圧ポンプ10B側でも同様であり、第四油圧回路L4の作動油流量は第二油圧ポンプ10Bの吐出圧が変化したとしても一定量となる。また、第一油圧回路L1及び第二油圧回路L2側へは、残りの作動油が流れることになる。
Since the hydraulic pressures of the sixth hydraulic circuit L6 and the eighth hydraulic circuit L8 are pressures introduced through the
Thereby, since the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the
アタッチメント用リモコン弁18を操作して徐々に操作量を大きくしていくと、アタッチメント用コントロール弁4Cのスプールがシフトして油圧モータ46aへ供給される作動油流量が増大する。このとき、アタッチメント用コントロール弁4Cのセンターバイパス側の通路は徐々に閉鎖されるため、制御用リリーフ弁5Dの上流側の圧力(すなわち、アタッチメント用ネガコン圧)は低下し、可変絞り弁制御用回路L14の作動油圧PH1も低下する。
When the attachment
一方、図6に示すように、可変絞り弁1A,1Bは入力されるパイロット圧が低下するほどバルブ開度を開く特性を備えているため、可変絞り弁1A,1Bを介して第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4へ供給される作動油流量が増加する。
また、電磁比例減圧弁8は、アーム44で要求される要求流量Fmとツインヘッダ46で要求される要求流量FRとの合計が各油圧ポンプ10A,10Bから吐出される大きさのネガコン圧が得られるように開度制御がなされる。これにより、電磁比例減圧弁8の開度は、アタッチメントとフロントとをともに駆動するのに必要なポンプ流量を与えるネガコン圧が得られるように調整される。
On the other hand, as shown in FIG. 6, since the
The electromagnetic proportional
つまり、油圧ポンプ10A,10Bからの作動油の各吐出量が、レギュレータ11A,11Bによってアームシリンダ44a,油圧モータ46aの駆動に必要十分な適量に制御されることになる。したがって、第一油圧回路L1から第四油圧回路L4までの全ての油圧回路に過不足なく作動油が供給され、アーム44とツインヘッダ46との連動性が向上する。
That is, each discharge amount of the hydraulic oil from the
さらに、ツインヘッダ46に作用する負荷が増大してアタッチメント用コントロール弁4Cがリリーフ状態になると、アタッチメント用リリーフ弁5Cから作動油がリリーフし、低圧リリーフ弁5Eとの間に圧力が立つ。その圧力はセンターバイパス側で検出されるアタッチメント用ネガコン圧よりも高圧であるため、油圧回路L16及びシャトル弁19を介して可変絞り弁制御用回路L14へと伝達される。これにより、可変絞り弁1A,1Bのバルブ開度が絞られるため、リリーフ回路からの漏出(リリーフロス)が減少する。
Further, when the load acting on the
[7.効果]
本油圧制御回路によれば、アタッチメント用コントロール弁4Cのセンターバイパスから導入される作動油圧に基づいて可変絞り弁1A,1Bの開度をパイロット制御することにより、ツインヘッダ46の操作量に応じた流量を油圧モータ46aへ供給することができる。また、アタッチメント油圧回路L3,L4の作動油圧が高圧になりアタッチメント用リリーフ弁5Cから作動油がリリーフした場合には、低圧リリーフ弁5Eでリリーフした作動油の圧力を立たせることにより、可変絞り弁1A,1Bの開口を絞ってアタッチメント油圧回路L3,L4内の作動油流量を減少させることができる。
[7. effect]
According to this hydraulic pressure control circuit, the opening degree of the
これらの制御作用により、油圧モータ46aの要求する作動油流量の変化に合わせて、アタッチメント油圧回路L3,L4側への作動油流量を調節することができ、フロント作業機とアタッチメントとの連動操作性を向上させることができる。
また、圧力補償弁2A,2Bの働きにより、ツインヘッダ46の作動時にはアタッチメント油圧回路L3,L4側に一定の作動油流量が確保することができ、アタッチメントとフロント作業機との連動操作性をさらに高めることができる。
With these control actions, the hydraulic fluid flow rate to the attachment hydraulic circuits L3 and L4 can be adjusted in accordance with the change in hydraulic fluid flow rate required by the
In addition, the
また、本油圧制御回路によれば、電磁比例減圧弁8を制御してネガコン圧をコントロールすることにより、ブームシリンダ43a及びアームシリンダ44aに供給すべき要求流量Fmと油圧モータ46aに供給すべき要求流量FRとの加算量の作動油が油圧ポンプ10A,10Bから吐出されることになるため、ブームシリンダ43a,アームシリンダ44a及び油圧モータ46aへ過不足なく作動油を供給することができる。
Further, according to this hydraulic pressure control circuit, by controlling the electromagnetic proportional
なお、アタッチメント用アクチュエータが複数設けられている場合であっても、それらの全てのアクチュエータが要求する作動油流量を過不足なく第三油圧回路L3及び第四油圧回路L4へ供給することができる。
また、本実施形態では、ネガコン回路L12,13に第二電磁切換弁6A,6Bを介装させるという簡素な構成で、フロント作業機のみの作動時には、第一油圧回路L1及び第二油圧回路L2のネガコン圧を油圧ポンプ10A,10Bへ導入して(すなわち、通常のネガコン制御により)、各アクチュエータの作動に必要十分な作動油流量を確保することができる。また、アタッチメント用の油圧モータ46aの作動時には、この第二電磁切換弁6A、6Bを閉鎖することにより、ネガコン回路L11内で必要十分な作動油流量を任意に設定することができ、アタッチメントの単動及び連動作業性を高めることができる。
Even when a plurality of attachment actuators are provided, the hydraulic fluid flow rate required by all of the actuators can be supplied to the third hydraulic circuit L3 and the fourth hydraulic circuit L4 without excess or deficiency.
Further, in the present embodiment, the first hydraulic circuit L1 and the second hydraulic circuit L2 have a simple configuration in which the second
また、優先回路L10内に圧力補償弁2A,2Bを介装させることにより、アタッチメント側への回路L3,L4へ流通する作動油流量の確保が容易となる。
また、優先切換回路L9上の電磁切換弁3A,3Bを開放することで第一圧力補償弁2A及び第二圧力補償弁2Bにおける圧力補償作用が停止するため、アタッチメントへの作動油供給を停止させることも容易である。これにより、フロント作業機の単動時における作業効率を向上させることができる。また、ポンプ流量を有効に活用することができ、油圧エネルギの浪費を抑えることができる。
Further, by interposing the
Moreover, since the pressure compensation action in the first
[8.その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態ではブーム43,アーム44及びツインヘッダ46の駆動に係る油圧回路が例示されているが、本発明の油圧制御回路は、アタッチメントとその他の油圧アクチュエータとを備えた油圧回路に広く適用可能である。すなわち、ブームシリンダ43aやアームシリンダ44a以外の油圧シリンダ45aや上部旋回体41の旋回装置、下部走行体42の走行装置等のアクチュエータを駆動する油圧回路を具備した油圧回路に適用してもよい。また、ツインヘッダ46だけでなくブレーカやマグネット,グラップルカッター等、油圧シリンダ,油圧モータで駆動される各種油圧装置をアタッチメントとして具備した油圧回路に適用することができる。
[8. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the hydraulic circuit related to the driving of the
なお、上述の実施形態における優先回路L10やネガコン回路L11に関しても必須ではなく、適宜省略することが可能である。また、上述の実施形態では油圧ポンプが二個設けられた油圧制御回路が例示されているが、油圧ポンプの個数はこれに限定されず、一個あるいは三個以上であってもよい。少なくとも、アタッチメント側の油圧回路におけるネガコン圧(アタッチメント用ネガコン圧)を制御パイロット圧として用いて、可変絞り弁を制御するものであればよい。 The priority circuit L10 and the negative control circuit L11 in the above-described embodiment are not essential and can be omitted as appropriate. Moreover, although the hydraulic control circuit provided with two hydraulic pumps is illustrated in the above-mentioned embodiment, the number of hydraulic pumps is not limited to this, and may be one or three or more. At least the variable throttle valve may be controlled using the negative control pressure (attachment negative control pressure) in the attachment-side hydraulic circuit as the control pilot pressure.
また、上述の実施形態では、ネガコン回路L11から導入されるネガコン圧を利用した油圧ポンプ10A,10Bの出力制御が行われているが、ネガコン回路L11に係る構成は省略することが可能である。同様に、電磁切換弁3A,3B及び第二電磁切換弁6A,6Bの開度制御に関して、上述の実施形態ではコントローラ20を介した制御が行われているが、このような電子制御の代わりに、物理的にこれらの電磁切換弁3A,3B,6A,6Bを開閉するパイロット制御機構を備えた構成とすることも考えられる。少なくとも、上記の表1に記載されたような対応関係で各弁の開度が制御されるようなものであればよい。
In the above-described embodiment, output control of the
また、上述の実施形態では、図3に示すように圧力センサ7Bを用いてツインヘッダ46の操作レバーへの操作量を検出しているが、例えば電子式操作レバーの場合には電気的に操作量を検出する構成としてもよい。
また、上述の実施形態では、本発明を油圧ショベル40の油圧回路に適用したものを例示したが、本発明の適用対象はこれに限定されず、ブルドーザやホイールローダ,油圧式クレーン等様々な作業機械の油圧回路に適用することが可能である。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the operation amount to the operation lever of the
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the hydraulic circuit of the
1A,1B 可変絞り弁
2A,2B 圧力補償弁
2a 第一流路
2b 第二流路
3A,3B 電磁切換弁
4A,4B メインコントロール弁
4C アタッチメント用コントロール弁
5A,5B ネガコン用リリーフ弁
5C アタッチメント用リリーフ弁
5D 制御用リリーフ弁
5E 低圧リリーフ弁
6A,6B 第二電磁切換弁
7A 圧力センサ
7B 圧力センサ(フロント操作量検出手段)
7C 圧力センサ
8 電磁比例減圧弁
10A 第一油圧ポンプ
10B 第二油圧ポンプ
11A,11B レギュレータ
12A,12B,17,19,27a〜27g シャトル弁
13 エンジン
14 パイロットポンプ
15 タンク
16 オリフィス
18 アタッチメント用リモコン弁
26a〜26d フロント用リモコン弁
20 コントローラ
21 アタッチメント要求流量設定器(アタッチメント要求流量設定手段)
22 フロント要求流量設定器(フロント要求流量設定手段)
23 加算器(ポンプ流量制御手段の一つ)
24 リミッタ(ポンプ流量制御手段の一つ)
25 バルブ指令値変換器(ポンプ流量制御手段の一つ)
40 油圧ショベル
41 上部旋回体
42 下部走行体
43 ブーム(フロント作業機の一つ)
43a ブームシリンダ(第一アクチュエータ)
44 アーム(フロント作業機の一つ)
44a アームシリンダ(第二アクチュエータ)
45a バケットシリンダ
46 ツインヘッダ(アタッチメント)
46a 油圧モータ(アタッチメント用アクチュエータ)
47 キャブ
48 エンジンルーム
L1 第一油圧回路(フロント油圧回路)
L2 第二油圧回路(フロント油圧回路)
L3 第三油圧回路(アタッチメント油圧回路)
L4 第四油圧回路(アタッチメント油圧回路)
L5 第五油圧回路(第二圧力補償回路)
L6 第六油圧回路(第一圧力補償回路)
L7 第七油圧回路(第二圧力補償回路)
L8 第八油圧回路(第一圧力補償回路)
L9 優先切換回路
L10 優先回路
L11 ネガコン回路
L12 第一ネガコン回路
L13 第二ネガコン回路
L14 可変絞り弁制御用回路
L15,L16 油圧回路
1A, 1B
22 Front required flow rate setting device (Front required flow rate setting means)
23 Adder (one of pump flow control means)
24 limiter (one of pump flow control means)
25 Valve command value converter (one of pump flow rate control means)
40
43a Boom cylinder (first actuator)
44 Arm (one of the front work machines)
44a Arm cylinder (second actuator)
46a Hydraulic motor (Actuator for attachment)
47
L2 Second hydraulic circuit (front hydraulic circuit)
L3 Third hydraulic circuit (attachment hydraulic circuit)
L4 Fourth hydraulic circuit (attachment hydraulic circuit)
L5 Fifth hydraulic circuit (second pressure compensation circuit)
L6 Sixth hydraulic circuit (first pressure compensation circuit)
L7 Seventh hydraulic circuit (second pressure compensation circuit)
L8 Eighth hydraulic circuit (first pressure compensation circuit)
L9 priority switching circuit L10 priority circuit L11 negative control circuit L12 first negative control circuit L13 second negative control circuit L14 variable throttle valve control circuit L15, L16 hydraulic circuit
Claims (4)
該アタッチメント用アクチュエータと該油圧ポンプとを接続するアタッチメント油圧回路と、
該アタッチメント油圧回路上に介装され、パイロット圧制御により開度を変更可能に形成された可変絞り弁と、
該第一油圧回路上における該可変絞り弁の上流側と該フロント用アクチュエータとを接続するフロント油圧回路と、
該アタッチメント油圧回路及び該フロント油圧回路の双方に介装され、該アタッチメント油圧回路及び該フロント油圧回路の差圧を保持して該アタッチメント用アクチュエータへ供給される一定の作動油流量を確保する圧力補償スプールを有する圧力補償弁と、
該アタッチメント油圧回路における該可変絞り弁の下流側と該圧力補償スプールの一端側とを接続して、該アタッチメント油圧回路への作動油流量を増加させる方向へ該圧力補償スプールを駆動する第一圧力補償回路と、
該フロント油圧回路における該可変絞り弁の上流側と該圧力補償スプールの他端側とを接続して、該フロント油圧回路への作動油流量を増加させる方向へ該圧力補償スプールを駆動する第二圧力補償回路と、
該アタッチメント油圧回路上において該可変絞り弁の下流側に介装され、該アタッチメント用アクチュエータへ供給される作動油流量及び流通方向を制御するアタッチメント用コントロール弁と、
該アタッチメント用コントロール弁のセンターバイパス上に介装された制御用リリーフ弁と、
該アタッチメント油圧回路の油圧上限値を設定するアタッチメント用リリーフ弁と、
該アタッチメント用リリーフ弁の下流側に介装され該アタッチメント用リリーフ弁よりも低圧で作動油をタンクへとリリーフする低圧リリーフ弁と、
該アタッチメント用コントロール弁及び該制御用リリーフ弁間の作動油圧と該アタッチメント用リリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧とのうち、高圧である一方の作動油圧を選択するシャトル弁と、
該シャトル弁で選択された作動油圧を該可変絞り弁の制御パイロット圧として導入する可変絞り弁制御用回路と
を備えたことを特徴とする、作業機械の油圧制御回路。 In a hydraulic control circuit for a work machine including a front actuator that drives a front work machine of the work machine and a hydraulic pump that is a drive source of the attachment actuator that drives an attachment attached to the front work machine,
An attachment hydraulic circuit for connecting the actuator for attachment and the hydraulic pump;
A variable throttle valve interposed on the attachment hydraulic circuit and formed so that the opening degree can be changed by pilot pressure control;
A front hydraulic circuit connecting the upstream side of the variable throttle valve and the front actuator on the first hydraulic circuit;
Pressure compensation, which is interposed in both the attachment hydraulic circuit and the front hydraulic circuit, maintains a differential pressure between the attachment hydraulic circuit and the front hydraulic circuit and ensures a constant flow rate of hydraulic fluid supplied to the attachment actuator. A pressure compensation valve having a spool;
A first pressure that connects the downstream side of the variable throttle valve in the attachment hydraulic circuit and one end of the pressure compensation spool to drive the pressure compensation spool in a direction that increases the flow rate of hydraulic oil to the attachment hydraulic circuit. A compensation circuit;
A second side for connecting the upstream side of the variable throttle valve in the front hydraulic circuit and the other end side of the pressure compensation spool to drive the pressure compensation spool in a direction to increase the flow rate of hydraulic fluid to the front hydraulic circuit. A pressure compensation circuit;
An attachment control valve that is interposed downstream of the variable throttle valve on the attachment hydraulic circuit and controls the flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied to the attachment actuator;
A control relief valve interposed on the center bypass of the attachment control valve;
An attachment relief valve for setting an upper hydraulic pressure value of the attachment hydraulic circuit;
A low-pressure relief valve interposed downstream of the attachment relief valve and relieving hydraulic oil to the tank at a lower pressure than the attachment relief valve;
A shuttle valve that selects one of the operating hydraulic pressures that is high among the operating hydraulic pressure between the attachment control valve and the control relief valve and the operating hydraulic pressure between the attachment relief valve and the low pressure relief valve;
A hydraulic control circuit for a work machine, comprising: a variable throttle valve control circuit that introduces an operating hydraulic pressure selected by the shuttle valve as a control pilot pressure of the variable throttle valve.
ことを特徴とする、請求項1記載の作業機械の油圧制御回路。 The opening characteristic of the variable throttle valve is set such that the opening area becomes narrower as the control pilot pressure becomes higher, and the opening area becomes wider as the control pilot pressure becomes lower. A hydraulic control circuit for a work machine according to claim 1.
該フロント操作量検出手段で検出された該操作量に基づいて該フロント用アクチュエータに要求されている作動油の第一要求流量を設定するフロント要求流量設定手段と、
該可変絞り弁制御用回路の該制御パイロット圧を検出する圧力センサと、
該圧力センサで検出された該制御パイロット圧に基づいて該アタッチメント用アクチュエータに要求されている作動油の第二要求流量を設定するアタッチメント要求流量設定手段と、
該油圧ポンプの吐出流量を該第一要求流量及び該第二要求流量の加算量に制御するポンプ流量制御手段とをさら備えた
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の作業機械の油圧制御回路。 Front operation amount detection means for detecting an operation amount to the front actuator by an operator;
Front required flow rate setting means for setting a first required flow rate of hydraulic oil required for the front actuator based on the operation amount detected by the front operation amount detection means;
A pressure sensor for detecting the control pilot pressure of the variable throttle valve control circuit;
An attachment required flow rate setting means for setting a second required flow rate of hydraulic oil required for the attachment actuator based on the control pilot pressure detected by the pressure sensor;
The hydraulic pressure of the working machine according to claim 1 or 2, further comprising pump flow rate control means for controlling a discharge flow rate of the hydraulic pump to an addition amount of the first required flow rate and the second required flow rate. Control circuit.
該アタッチメント用アクチュエータと該油圧ポンプとを接続するアタッチメント油圧回路上に介装され、パイロット圧制御により開度を変更可能に形成された可変絞り弁と、
該アタッチメント油圧回路上において該可変絞り弁の下流側に介装され、該アタッチメント用アクチュエータへ供給される作動油流量及び流通方向を制御するアタッチメント用コントロール弁と、
該アタッチメント用コントロール弁のセンターバイパス上に介装された制御用リリーフ弁と、
該アタッチメント油圧回路の油圧上限値を設定するアタッチメント用リリーフ弁と、
該アタッチメント用リリーフ弁の下流側に介装され該アタッチメント用リリーフ弁よりも低圧で作動油をタンクへとリリーフする低圧リリーフ弁と、
該アタッチメント用コントロール弁及び該制御用リリーフ弁間の作動油圧と、該アタッチメント用リリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧とのうち高圧である一方の作動油圧を選択するシャトル弁と、
該シャトル弁で選択された作動油圧を該可変絞り弁の制御パイロット圧として導入する可変絞り弁制御用回路と
を備えたことを特徴とする、作業機械の油圧制御回路。 In a hydraulic control circuit for a work machine including a front actuator that drives a front work machine of the work machine and a hydraulic pump that is a drive source of the attachment actuator that drives an attachment attached to the front work machine,
A variable throttle valve that is interposed on an attachment hydraulic circuit that connects the attachment actuator and the hydraulic pump, and is configured to be able to change the opening degree by pilot pressure control;
An attachment control valve that is interposed downstream of the variable throttle valve on the attachment hydraulic circuit and controls the flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied to the attachment actuator;
A control relief valve interposed on the center bypass of the attachment control valve;
An attachment relief valve for setting an upper hydraulic pressure value of the attachment hydraulic circuit;
A low-pressure relief valve interposed downstream of the attachment relief valve and relieving hydraulic oil to the tank at a lower pressure than the attachment relief valve;
A shuttle valve that selects one of the operating hydraulic pressures that is high pressure among the operating hydraulic pressure between the attachment control valve and the control relief valve and the operating hydraulic pressure between the attachment relief valve and the low pressure relief valve;
A hydraulic control circuit for a work machine, comprising: a variable throttle valve control circuit that introduces an operating hydraulic pressure selected by the shuttle valve as a control pilot pressure of the variable throttle valve.
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CN103438038A (en) * | 2013-09-17 | 2013-12-11 | 南京贝奇尔机械有限公司 | Hydraulic system of thermal energy deburring machine tool and control method of hydraulic system |
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