JP2014148994A - Hydraulic control device of work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オプション機器が装着可能な先端部を有する作業アタッチメントを備えた作業機械に設けられ、当該作業アタッチメント及び当該オプション機器をそれぞれ駆動する油圧アクチュエータの作動を制御するための装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for controlling an operation of a hydraulic actuator that is provided in a work machine having a work attachment having a tip portion to which an optional device can be attached, and drives the work attachment and the optional device, respectively. .
先端部が変位するように作動する作業アタッチメントを備えた作業機械では、その先端部にオプション機器が装着される場合がある。例えば、一般的な油圧ショベルは、その作業アタッチメントとして、起伏可能なブームと、その先端に回動可能に連結されるアームと、を備え、このアームの先端にバケットが装着されるが、このバケットに代えて破砕用機器であるニブラやブレーカといったオプション機器が前記アームの先端に装着される場合がある。 In a working machine having a work attachment that operates so that the tip portion is displaced, an optional device may be mounted on the tip portion. For example, a general hydraulic excavator includes, as its work attachment, a boom that can be raised and lowered, and an arm that is rotatably connected to the tip of the boom, and a bucket is attached to the tip of the arm. Instead, optional devices such as nibbles and breakers, which are crushing devices, may be attached to the tip of the arm.
従来、このような作業アタッチメント及びオプション機器を油圧で駆動するための装置として、図14に示すものが知られている(特許文献1)。この装置は、第1ポンプ91と、第2ポンプ92と、前記作業アタッチメントのアームを動かすためのアームシリンダ93と、前記オプション機器を動かすためのオプションシリンダ(予備アクチュエータ)94と、前記第1ポンプ91と前記アームシリンダ93との間に介在するアーム用方向切換弁V1と、前記第1ポンプ91と前記オプションシリンダ94との間に介在する予備用方向切換弁V2と、を備える。
Conventionally, an apparatus shown in FIG. 14 is known as an apparatus for hydraulically driving such work attachments and optional devices (Patent Document 1). This device includes a
この装置において、前記両方向切換弁V1,V2は、前記油圧ポンプ91につながる共通のセンターバイパスライン上に直列に配置されるとともに、アーム用供給油路95及び予備用供給油路96をそれぞれ介して前記油圧ポンプ91に互いに並列に接続される。従って、前記油圧ポンプ91から吐出される作動油は、前記アーム用供給油路95及びアーム用方向切換弁V1を通じて前記アームシリンダ93に供給されるとともに、前記予備用供給油路96及び予備用方向切換弁V2を通じて前記オプションシリンダ94に供給されることが可能である。
In this apparatus, the bidirectional switching valves V1 and V2 are arranged in series on a common center bypass line connected to the
しかしながら、この装置では、前記オプション機器を駆動するための前記オプションシリンダ94の負荷が前記アームを駆動するためのアームシリンダ93の負荷に比べて著しく軽いため、何らの対策を講じなければ、油圧ポンプ91が吐出する作動油の大半がオプションシリンダ94へ流れてしまい、これによりアームシリンダ93の駆動速度が著しく低下するおそれがある。
However, in this apparatus, the load on the
そこで、当該装置は、前記両シリンダ93,94が同時に駆動される際の流量分配を調整するための可変絞り弁97及び制御弁98を備える。可変絞り弁97は、前記予備用供給油路96の途中に設けられ、パイロットポートを有し、このパイロットポートに供給されるパイロット圧の増大に伴って流路面積を絞る機能を有する。前記制御弁98は、前記アーム用方向切換弁95のパイロットラインと前記可変絞り弁97のパイロットポートとの間に介在し、前記アーム用方向切換弁95に入力されるパイロット圧が大きいほど、すなわち、アームについて操作されるアーム操作レバーの操作量が大きいほど、大きなパイロット圧を前記可変絞り弁97のパイロットポートに導く機能を有する。
Therefore, the device includes a
この装置によれば、前記アーム操作レバーの操作量が大きいほど、前記可変絞り弁97の流路面積が減少し、その分、アームシリンダ93への供給流量を増やすため、アームシリンダ93がオプションシリンダ94の負荷より著しく大きい場合でも、アームシリンダ93についてのアームレバー操作量が大きいほど当該アームシリンダ93への作動油供給流量を増やすことが可能である。
According to this device, the larger the operation amount of the arm operation lever, the smaller the flow passage area of the
前記装置では、前記オプションシリンダ94がストロークエンドに達した時点で当該オプションシリンダ94に供給される作動油の流量が0となるため、当該時点においてアームシリンダ93への作動油の供給流量が急激にかつ過剰に増大してしまい、これによりアームの動きがオペレータの意思に反して増速されてしまう不都合がある。
In the apparatus, when the
その一方、前記アームシリンダ93の負荷は大きいため、当該アームシリンダ93への供給流量を十分に確保したいという要請もある。
On the other hand, since the load on the
本発明は、前記の事情に鑑み、作業機械の作業アタッチメント及びこれに装着されるオプション機器をそれぞれ油圧により駆動するメインアクチュエータ及びオプションアクチュエータの作動を制御するための装置であって、前記作業アタッチメント及び前記オプション機器の負荷の差にかかわらず、当該作業アタッチメント及び当該オプション機器を適正な速度で駆動することを可能にする油圧制御装置を提供することを目的とする。 In view of the circumstances described above, the present invention is a device for controlling the operation of a work actuator and an optional actuator, each of which is driven by hydraulic pressure, and a work actuator of the work machine. It is an object of the present invention to provide a hydraulic control device that can drive the work attachment and the optional device at an appropriate speed regardless of the load difference of the optional device.
本発明が提供する装置は、オプション機器が装着可能な先端部を有する作業アタッチメントを備えた作業機械に設けられて、前記作業アタッチメントを油圧により駆動するメインアクチュエータの作動及び前記オプション機器を油圧により駆動するオプションアクチュエータの作動をそれぞれ制御するための装置であって、それぞれが可変容量型油圧ポンプにより構成される第1ポンプ及び第2ポンプと、前記第1及び第2ポンプのそれぞれの吐出圧の平均圧である平均ポンプ圧が予め設定された設定ポンプ圧以下の領域では当該第1及び第2ポンプが吐出する作動油の流量である第1ポンプ流量及び第2ポンプ流量をそれぞれ最大流量に設定し、前記平均ポンプ圧が前記設定ポンプ圧を超える領域では当該平均ポンプ圧の増加に伴って前記第1及び第2ポンプ流量を減少させる馬力制御を行うポンプ流量制御部と、前記第1ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第1メイン供給油路と、前記第1ポンプが吐出する作動油を前記第1メイン供給油路と並列に前記オプションアクチュエータに導くオプション供給油路と、前記第2ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第2メイン供給油路と、前記メインアクチュエータを動かすために操作されるメイン操作器と、前記オプションアクチュエータを動かすために操作されるオプション操作器と、前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第1メインコントロールバルブと、前記オプション供給油路を通じての前記オプションアクチュエータへの作動油の供給を前記オプション操作器の操作に基づいて制御するように作動するオプションコントロールバルブと、前記第2メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第2メインコントロールバルブと、前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われる同時操作時には前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達した時点で前記平均ポンプ圧が前記設定ポンプ圧を超えるように前記第1メイン供給油路の流路面積を絞り、前記オプションアクチュエータを動かすための操作が行われていない状態で前記メインアクチュエータを動かすための操作が行われるメインアクチュエータ単独操作時には前記流路面積の絞りを解除する絞り切換装置と、を備える。 An apparatus provided by the present invention is provided in a work machine having a work attachment having a tip portion to which an optional device can be attached, and operates a main actuator that drives the work attachment by hydraulic pressure and drives the optional device by hydraulic pressure. An apparatus for controlling the operation of each of the optional actuators, the first pump and the second pump each comprising a variable displacement hydraulic pump, and the average of the discharge pressures of the first and second pumps In the region where the average pump pressure, which is the pressure, is less than or equal to the preset pump pressure, the first pump flow rate and the second pump flow rate, which are the flow rates of the hydraulic oil discharged by the first and second pumps, are set to the maximum flow rates, respectively. In the region where the average pump pressure exceeds the set pump pressure, the average pump pressure increases as the average pump pressure increases. A pump flow rate control unit that performs horsepower control to decrease the flow rates of the first and second pumps, a first main supply oil passage that guides hydraulic fluid discharged from the first pump to the main actuator, and an operation that the first pump discharges An optional supply oil passage that guides oil to the option actuator in parallel with the first main supply oil passage; a second main supply oil passage that guides hydraulic oil discharged from the second pump to the main actuator; and the main actuator. A main operating device operated to move, an optional operating device operated to move the optional actuator, and supply of hydraulic oil to the main actuator through the first main supply oil passage of the main operating device. A first main control valve that operates to control based on the operation; An option control valve that operates to control the supply of hydraulic oil to the optional actuator through an oil passage based on the operation of the optional actuator, and the hydraulic oil to the main actuator through the second main supply oil passage The second main control valve that operates so as to control the supply of the main actuator based on the operation of the main actuator, and the operation for moving the main actuator and the operation for moving the option actuator at the same time When the optional actuator reaches the stroke end, an operation for reducing the flow area of the first main supply oil passage so that the average pump pressure exceeds the set pump pressure and moving the optional actuator is performed. The main actuator An aperture switching device that releases the aperture of the flow path area when the main actuator is operated alone to operate the eta.
この装置によれば、前記同時操作時すなわちオプションアクチュエータの操作とメインアクチュエータの操作とが同時に行われているときは、絞り切換装置が第1メイン供給油路の流路面積を絞ることで、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達する前と後で前記メインアクチュエータに供給される作動油の流量が急変するのを防ぐことができる。その理由は次のとおりである。 According to this device, when the simultaneous operation, that is, when the operation of the optional actuator and the operation of the main actuator are performed simultaneously, the throttle switching device restricts the flow area of the first main supply oil passage, It is possible to prevent a sudden change in the flow rate of hydraulic oil supplied to the main actuator before and after the optional actuator reaches the stroke end. The reason is as follows.
まず、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達する前は、第1ポンプが吐出する作動油である第1ポンプ油は前記メインアクチュエータ及び前記オプションアクチュエータのうち駆動負荷が小さいオプションアクチュエータに偏って供給されるため、当該第1ポンプ油の流量のうち第1メイン供給油路を通じてメインアクチュエータ側に合流する流量は僅かである。そして、このように第1メイン供給油路を通じてメインアクチュエータに供給される作動油の流量が少ないために、当該第1メイン供給油路の流路面積の絞りによる第1ポンプ圧の上昇はほとんどなく、よって平均ポンプ圧は低く抑えられるから、馬力制御に基づく第1及び第2ポンプの吐出流量の制限もない。すなわち、オプションアクチュエータがストロークエンドに達する前は、駆動負荷の差から第1ポンプの吐出する作動油の大半はオプションアクチュエータに供給され、当該作動油(第1ポンプ油)がメインアクチュエータ側に合流することはほとんどない一方、第1及び第2ポンプの吐出流量は制限されない。 First, before the optional actuator reaches the stroke end, the first pump oil, which is the hydraulic oil discharged from the first pump, is supplied biased to the main actuator and the optional actuator with a small driving load among the optional actuators. Of the flow rate of the first pump oil, the flow rate that joins the main actuator side through the first main supply oil passage is very small. And since the flow volume of the hydraulic fluid supplied to a main actuator through a 1st main supply oil path is small in this way, there is almost no raise of the 1st pump pressure by restriction | limiting of the flow-path area of the said 1st main supply oil path. Therefore, since the average pump pressure is kept low, there is no limitation on the discharge flow rates of the first and second pumps based on the horsepower control. That is, before the optional actuator reaches the stroke end, most of the hydraulic oil discharged from the first pump is supplied to the optional actuator due to the difference in driving load, and the hydraulic oil (first pump oil) joins to the main actuator side. On the other hand, the discharge flow rates of the first and second pumps are not limited.
その後、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達すると、その時点で第1ポンプからオプションアクチュエータへの作動油の行き場がなくなるため、第1ポンプ油の全量がメインアクチュエータ側に流れ込むことになる。従って、もし仮に何らの対策がなければ前記オプションアクチュエータがストロークエンドに到達した時点でメインアクチュエータへの作動油の供給流量が急増して当該メインアクチュエータがオペレータの意思に反して著しく増速するおそれがあるが、本発明に係る装置では、前記第1メイン供給油路での流路面積の絞りと馬力制御との組合せが前記メインアクチュエータの著しい増速を防ぐことを可能にする。具体的に、前記オプションアクチュエータがストロークエンドに到達して前記第1メイン供給油路における第1ポンプ油の流量が増大すると、当該メイン供給油路の流路面積の絞りが効いて第1ポンプ圧が上昇し、当該第1ポンプ圧と第2ポンプ圧との平均圧である平均ポンプ圧が設定ポンプ圧を上回り、これにより、ポンプ流量制御部は馬力制御に基づいて第1及び第2ポンプの吐出流量を低減させる。その結果、前記第1ポンプ油が前記メインアクチュエータ側に合流することによる当該メインアクチュエータへの作動油の供給流量の増大ひいては当該メインアクチュエータの増速が抑えられる。 After that, when the optional actuator reaches the stroke end, there is no place for the hydraulic oil from the first pump to the optional actuator at that time, so that the entire amount of the first pump oil flows into the main actuator side. Therefore, if no countermeasure is taken, there is a risk that the supply flow rate of hydraulic oil to the main actuator will suddenly increase when the optional actuator reaches the stroke end, and the main actuator will increase significantly against the operator's will. However, in the apparatus according to the present invention, the combination of the restriction of the flow passage area and the horsepower control in the first main supply oil passage makes it possible to prevent the main actuator from being significantly accelerated. Specifically, when the optional actuator reaches the stroke end and the flow rate of the first pump oil in the first main supply oil passage increases, the restriction of the flow area of the main supply oil passage works and the first pump pressure is increased. The average pump pressure, which is the average pressure of the first pump pressure and the second pump pressure, exceeds the set pump pressure, so that the pump flow rate control unit can control the first and second pumps based on the horsepower control. Reduce the discharge flow rate. As a result, the increase in the supply flow rate of hydraulic oil to the main actuator and the increase in the speed of the main actuator due to the first pump oil joining the main actuator are suppressed.
つまり、本発明によれば、特にオプションアクチュエータのストロークエンドを検出しなくても、第1メイン供給油路の流路面積の絞りと馬力制御との組合せによって、前記ストロークエンド到達前後でのメインアクチュエータへの作動油の供給流量の急変を抑えることができる。 That is, according to the present invention, the main actuator before and after reaching the stroke end can be obtained by combining the restriction of the flow area of the first main supply oil passage and the horsepower control without detecting the stroke end of the optional actuator. A sudden change in the supply flow rate of hydraulic oil to the engine can be suppressed.
その一方、前記オプションアクチュエータについての操作が行われていないとき、すなわち、オプションアクチュエータの駆動による流量変動のおそれがないときは、絞り切換装置が前記第1メイン供給油路での流路面積の絞りを解除することにより、当該第1メイン供給油路及び第2メイン供給油路を通じてメインアクチュエータに十分な流量で作動油を供給することが可能である。 On the other hand, when the operation of the optional actuator is not performed, that is, when there is no possibility of fluctuation in the flow rate due to the driving of the optional actuator, the throttle switching device restricts the flow area in the first main supply oil passage. Is released, hydraulic oil can be supplied to the main actuator at a sufficient flow rate through the first main supply oil passage and the second main supply oil passage.
前記第1メイン供給油路の流路面積の絞り及びその解除の切換は、様々な手段で行うことが可能である。具体的に、前記第1コントロールバルブが、前記第1メイン供給油路を遮断する中立位置と当該第1メイン供給油路を開通する油路を形成する駆動位置とを有し、かつ、前記メイン操作器の操作量に対応したストロークで前記中立位置から前記駆動位置へ開弁作動することにより前記油路の流路面積を増大させるものである場合、前記絞り切換装置としては、前記同時操作時では前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達した時点で前記平均ポンプ圧が前記設定ポンプ圧を超えるように、前記メイン操作器の操作量に対応して前記第1メインコントロールバルブがその中立位置から作動するストロークを制限し、前記メインアクチュエータ単独操作時では前記ストロークの制限を解除するものが、有効である。この絞り切換装置は、前記第1メインコントロールバルブのストロークを制限することによって、特別な絞り弁を用いることなく第1メイン供給油路の流路面積の絞り及び解除を行うことができる。 The throttling of the flow area of the first main supply oil passage and the switching of its release can be performed by various means. Specifically, the first control valve has a neutral position that blocks the first main supply oil passage and a drive position that forms an oil passage that opens the first main supply oil passage, and the main control valve In the case where the flow passage area of the oil passage is increased by opening the valve from the neutral position to the driving position with a stroke corresponding to the operation amount of the operating device, the throttle switching device is used for the simultaneous operation. Then, when the optional actuator reaches the stroke end, the first main control valve is operated from its neutral position corresponding to the operation amount of the main actuator so that the average pump pressure exceeds the set pump pressure. It is effective to limit the stroke and cancel the stroke limitation when the main actuator is operated alone. This restriction switching device can restrict and release the flow area of the first main supply oil passage without using a special restriction valve by limiting the stroke of the first main control valve.
前記ストロークの制限は、例えば、前記第1メインコントロールバルブにおいてストローク作動する弁体に直接当接してその動きを拘束するストッパにより行うことも可能であるが、前記メイン操作器がその操作量に対応した大きさのパイロット圧を前記第1メインコントロールバルブに入力するリモコン弁を有し、前記第1メインコントロールバルブが前記リモコン弁から入力されるパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から作動するパイロット切換弁である場合、そのパイロット圧の制限によって第1メインコントロールバルブのストロークを制限することが可能である。具体的に、前記絞り切換装置としては、前記リモコン弁から前記第1メインコントロールバルブに入力されるパイロット圧を低減させるように作動可能なパイロット圧制限弁と、前記同時操作時には前記パイロット圧を低減させるように前記パイロット圧制限弁を作動させ、前記メインアクチュエータ単独操作時には当該パイロット圧の低減を解除させるパイロット圧制限切換部と、を含むものが、有効である。 The stroke can be limited by, for example, a stopper that directly contacts the valve body that operates the stroke in the first main control valve and restricts its movement, but the main operating device corresponds to the operation amount. A remote control valve for inputting the pilot pressure of the magnitude to the first main control valve, and the first main control valve from the neutral position with a stroke corresponding to the magnitude of the pilot pressure inputted from the remote control valve. When the pilot switching valve is operated, the stroke of the first main control valve can be limited by limiting the pilot pressure. Specifically, the throttle switching device includes a pilot pressure limiting valve operable to reduce a pilot pressure input from the remote control valve to the first main control valve, and reducing the pilot pressure during the simultaneous operation. It is effective to include a pilot pressure limit switching unit that operates the pilot pressure limit valve so that the reduction of the pilot pressure is released when the main actuator is operated alone.
一方、本発明に係る油圧制御装置は、前記第2ポンプが吐出する作動油を前記オプションアクチュエータに供給される作動油に合流させるための油路を形成する合流位置と当該油路を遮断する合流遮断位置とを有する合流切換弁と、前記メインアクチュエータの操作が行われない状態で前記オプションアクチュエータの操作が行われる時には前記合流切換弁を前記合流位置に切換え、前記同時操作時には前記合流切換弁を前記合流遮断位置に切換える合流切換弁制御部と、をさらに備えることが好ましい。当該合流切換弁及び合流切換弁制御部は、メインアクチュエータ及びオプションアクチュエータのうちのオプションアクチュエータのみが操作されるメインアクチュエータ単独操作時には第2ポンプが吐出する作動油をオプションアクチュエータ側に合流させることにより当該オプションアクチュエータの作動速度を高める一方、メインアクチュエータ及びオプションアクチュエータが同時操作される同時操作時には前記合流のための油路を遮断することで前記第2ポンプが吐出する作動油が駆動負荷の軽いオプションアクチュエータ側に偏って供給されるのを防いでメインアクチュエータの正常な作動を確保することを可能にする。 On the other hand, the hydraulic control device according to the present invention includes a joining position that forms an oil passage for joining the working oil discharged from the second pump to the working oil supplied to the optional actuator, and a joining that cuts off the oil passage. A merging switching valve having a shut-off position, and the merging switching valve is switched to the merging position when the optional actuator is operated in a state where the main actuator is not operated, and the merging switching valve is switched during the simultaneous operation. It is preferable to further include a merge switching valve control unit that switches to the merge blocking position. The merging switching valve and the merging switching valve control unit are configured to merge the hydraulic oil discharged from the second pump to the option actuator side when the main actuator alone is operated in which only the option actuator of the main actuator and the option actuator is operated. While the operating speed of the optional actuator is increased, the operating oil discharged from the second pump is lightly driven by shutting off the oil passage for merging when the main actuator and the optional actuator are operated simultaneously. It is possible to ensure normal operation of the main actuator by preventing the supply from being biased to the side.
また本発明は、作業機械であって、ベースマシンと、作業アタッチメントであって、前記ベースマシンに起伏可能に取付けられるブームと、このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、前記ブームと前記アームとの間に介在して当該ブームに対して当該アームを回動させるように伸縮するアームシリンダと、前記ブームと前記ベースマシンとの間に介在して当該ブームを起伏させるように伸縮するブームシリンダと、を含むものと、前記の油圧制御装置と、備えた、作業機械を提供する。この作業機械において、前記油圧制御装置は、前記メインアクチュエータとして前記ブームシリンダまたは前記アームシリンダの作動を制御するものとして有効に適用されることが可能である。 The present invention is also a work machine, a base machine, a work attachment, a boom attached to the base machine so as to be raised and lowered, an arm rotatably connected to a tip of the boom, and the boom And an arm cylinder extending and retracting so as to rotate the arm relative to the boom interposed between the boom and the arm, and extending and retracting so as to raise and lower the boom interposed between the boom and the base machine. There is provided a work machine including a boom cylinder and a hydraulic control device. In this work machine, the hydraulic control device can be effectively applied as the main actuator for controlling the operation of the boom cylinder or the arm cylinder.
以上のように、本発明によれば、作業機械の作業アタッチメント及びこれに装着されるオプション機器を油圧により駆動するための装置であって、前記作業アタッチメント及び前記オプション機器の負荷の大小にかかわらず、当該作業アタッチメント及び当該オプション機器を適正な速度で駆動することが可能な油圧制御装置が、提供される。 As described above, according to the present invention, a device for driving a work attachment of a work machine and an optional device attached thereto by hydraulic pressure, regardless of the load of the work attachment and the optional device. A hydraulic control device capable of driving the work attachment and the optional device at an appropriate speed is provided.
本発明の好ましい実施の形態を図1〜図13を参照しながら説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図2は、本発明に係る油圧制御装置が搭載される作業機械の例を示す。この作業機械は、既存の油圧ショベルを母体として利用したもので、ベースマシン1と、このベースマシン1に取付けられる作業アタッチメント2と、この作業アタッチメント2の先端に着脱可能に装着されるオプション機器3と、を備える。前記作業アタッチメント2は、ベースマシン1に起伏可能に取付けられるブーム4と、このブーム4の先端に回動可能に連結されるアーム5と、を有し、当該アーム5の先端部に前記オプション機器3が装着される。この実施の形態に係るオプション機器3は、破砕用のいわゆるニブラであり、一対の破砕刃を有し、これら破砕刃の開閉方向の動きによって対象物の破砕処理を行う。
FIG. 2 shows an example of a work machine on which the hydraulic control apparatus according to the present invention is mounted. This work machine uses an existing hydraulic excavator as a base body, and includes a base machine 1, a work attachment 2 attached to the base machine 1, and an
前記ベースマシン1と前記ブーム4との間には伸縮可能なブームシリンダ6が介設され、このブームシリンダ6は、油圧の供給を受けて伸長することにより前記ブーム2を起立方向に動かす。同様に、前記ブーム4と前記アーム5との間にはアームシリンダ7が介設され、このアームシリンダ7は油圧の供給を受けて伸長することにより前記アーム5を引き方向(ブーム4に近づく方向)に回動させる。
An
図1は、前記作業アタッチメント2及び前記オプション機器3を油圧により駆動する油圧アクチュエータの作動を制御するための油圧制御装置であって、本発明の第1の実施の形態にかかる装置を示す。前記油圧アクチュエータには、前記アームシリンダ7及び前記ブームシリンダ6(ブームシリンダ6は図2のみ示される。)に加え、図略の走行モータや、前記オプション機器3を駆動するためのオプションシリンダ8が含まれる。オプションシリンダ8は、前記オプション機器3に設けられ、この実施の形態では当該オプション機器3に相当するニブラの両破砕刃を開閉させるようにこれらの破砕刃に連結されるものであり、当該オプション機器3が前記アーム5の先端部に装着される際に図1に示す回路に接続される。
FIG. 1 shows a hydraulic control device for controlling the operation of a hydraulic actuator that drives the work attachment 2 and the
図1に示す油圧制御装置は、第1ポンプ11と、第2ポンプ12と、第1ポンプ11に接続される方向切換弁14,15,16と、第2ポンプ12に接続される方向切換弁17,18,19と、アーム操作器31と、オプション操作器32と、第1リリーフ弁33と、第2リリーフ弁34と、を備える。
The hydraulic control device shown in FIG. 1 includes a
前記第1及び第2ポンプ11,12は、相互独立してタンク内の作動油を吐出するものであり、それぞれ可変容量型油圧ポンプにより構成される。具体的に、前記第1及び第2ポンプ11,12にはそれぞれレギュレータ11a,12aが付設され、これらのレギュレータ11a,12aは後述の容量制御信号の入力を受けることにより前記第1及び第2ポンプ11,12の容量を変化させるように作動する。
The first and
前記第1及び第2ポンプ11,12の吐出口は、それぞれ、第1センターバイパスラインL1及び第2センターバイパスラインL2を通じてタンクに連通可能であり、第1センターバイパスラインL1上に前記方向切換弁14,15,16が設けられ、前記第2センターバイパスラインL2上に前記方向切換弁17,18,19が設けられる。これらの方向切換弁14〜19は、前記作業機械に設けられる複数の油圧アクチュエータ(前記ブームシリンダ6、アームシリンダ7及びオプションシリンダ8を含む6つの油圧アクチュエータ)のそれぞれに対応して設けられ、当該油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するように作動する。
The discharge ports of the first and
さらに、この回路は、前記第1センターバイパスラインL1とは別に、前記第1ポンプ11が吐出する作動油を前記各方向切換弁14,15,16に相互並列に供給するための第1パラレルラインを有し、この第1パラレルラインは、前記第1センターバイパスラインL1から分岐する共通油路21と、この共通油路21からさらに分岐して前記各方向切換弁14,15,16に至る分岐油路24,25,26と、を有する。また、この回路は、前記第2センターバイパスラインL2とは別に、前記第2ポンプ12が吐出する作動油を前記各方向切換弁17,18,19に供給するための第2パラレルラインを有し、この第2パラレルラインは、前記センターバイパスラインL2から分岐する共通油路22と、この共通油路からさらに分岐して前記各方向切換弁17,18,19に至る供給油路27,28,29を有する。
Further, this circuit is provided with a first parallel line for supplying hydraulic oil discharged from the
前記各方向切換弁14〜19は、この実施の形態では3位置油圧パイロット切換弁により構成され、中立位置と、その両側の第1駆動位置及び第2駆動位置と、を有する。当該方向切換弁14〜19は、前記中立位置では、当該方向切換弁が対応するセンターバイパスラインL1またはL2を開通して当該方向切換弁が対応するアクチュエータを油圧ポンプ及びタンクから遮断し、前記第1駆動位置では、前記アクチュエータを第1の方向に動かすように、前記分岐油路24〜29をそれぞれ通じて供給される作動油を当該アクチュエータに導入し、前記第2駆動位置では、前記アクチュエータを前記第1の方向と逆の第2の方向に動かすように、前記分岐油路24〜29をそれぞれ通じて供給される作動油を当該アクチュエータに導入する。
Each of the
この実施の形態では、前記アームシリンダ7及び前記オプションシリンダ8がそれぞれ本発明に係るメインアクチュエータ及びオプションアクチュエータに相当し、前記方向切換弁15,16及び19がそれぞれ本発明に係る第1メインコントロールバルブ、オプションコントロールバルブ及び第2メインコントロールバルブに相当する。また、前記共通油路21及び分岐油路25が本発明に係る第1メイン供給油路の上流側部分を構成し、前記共通油路21及び前記分岐油路26が本発明に係るオプション供給油路の上流側部分を構成し、前記共通油路22及び前記分岐油路29が本発明に係る第2メイン供給油路の上流側部分を構成する。
In this embodiment, the
前記方向切換弁15は、一対のパイロットポート15a,15bを有し、両パイロットポート15a,15bにパイロット圧が入力されないときは前記中立位置(図の中央位置)に保持され、前記パイロットポート15aにパイロット圧が入力されたときは前記第1駆動位置(図の左側位置)に切換えられ、前記パイロットポート15bにパイロット圧が入力されたときは前記第2駆動位置(図の右側位置)に切換えられる。この方向切換弁15は、前記中立位置では前記アームシリンダ7と第1ポンプ11及びタンクとの間を遮断し(すなわち第1メイン供給油路を遮断し)、前記第1駆動位置では前記分岐油路25を前記アームシリンダ7のへッド側室につながるへッド側油路7aに接続するとともに当該アームシリンダ7のロッド側室につながるロッド側油路7bをタンクラインL3に接続し、前記第2駆動位置では前記分岐油路25を前記ロッド側油路7bに接続するとともに前記ヘッド側油路7aをタンクラインL3に接続する。
The
同様に、前記方向切換弁16は、一対のパイロットポート16a,16bを有し、両パイロットポート16a,16bにパイロット圧が入力されないときは前記中立位置(図の中央位置)に保持され、前記パイロットポート16aにパイロット圧が入力されたときは前記第1駆動位置(図の左側位置)に切換えられ、前記パイロットポート16bにパイロット圧が入力されたときは前記第2駆動位置(図の右側位置)に切換えられる。この方向切換弁16は、前記中立位置では前記オプションシリンダ8と第1ポンプ11及びタンクとの間を遮断し(すなわちオプション供給油路を遮断し)、前記第1駆動位置では前記分岐油路26を前記オプションシリンダ8のへッド側室につながるヘッド側油路8aに接続するとともに当該オプションシリンダ8のロッド側室につながるロッド側油路8bをタンクラインL3に接続し、前記第2駆動位置では前記分岐油路26を前記ロッド側油路8bに接続するとともに前記ヘッド側油路8aを前記タンクラインL3に接続する。
Similarly, the
また、前記方向切換弁19は、一対のパイロットポート19a,19bを有し、両パイロットポート19a,19bにパイロット圧が入力されないときは前記中立位置(図の中央位置)に保持され、前記パイロットポート19aにパイロット圧が入力されたときは前記第1駆動位置(図の左側位置)に切換えられ、前記パイロットポート19bにパイロット圧が入力されたときは前記第2駆動位置(図の右側位置)に切換えられる。この方向切換弁19は、前記中立位置では前記アームシリンダ7と第2ポンプ12及びタンクとの間を遮断し(すなわち第2メイン供給油路を遮断し)、前記第1駆動位置では前記分岐油路29を前記へッド側油路7aに合流するヘッド側油路7cに接続するとともに前記ロッド側油路7bに合流するロッド側油路7dをタンクラインL4に接続し、前記第2駆動位置では前記分岐油路29を前記ロッド側油路7dに接続するとともに前記ヘッド側油路7cをタンクラインL4に接続する。
The
前記アーム操作器31は、オペレータが前記アームシリンダ7を操縦するために用いるもので、本発明に係るメイン操作器に相当するものであり、パイロット油圧源31aと、アーム用リモコン弁31bと、操作部材であるアーム操作レバー31cと、を有する。アーム操作レバー31cは、オペレータにより回動操作される操作部材であり、前記アーム用リモコン弁31bに回動可能に連結され、オペレータによって中立位置を挟んでその両側すなわちアーム引き側とアーム押し側とに操作されることが可能である。
The
アーム用リモコン弁31bは、前記アーム操作レバー31cの操作位置に応じて前記方向切換弁15,19に前記パイロット圧供給源31aが出力するパイロット圧を供給する。具体的に、前記アーム用リモコン弁31bは、前記アーム操作レバー31cが中立位置にあるときはパイロット圧の供給を行わず、前記アーム操作レバー31cがアーム引き側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧を互いに分岐するパイロットライン35A,39Aを通じて前記方向切換弁15,19のパイロットポート15a,19aにそれぞれ供給し、前記アーム操作レバー31cがアーム押し側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧を互いに分岐するパイロットライン35B,39Bを通じて前記方向切換弁15,19のパイロットポート15b,19bにそれぞれ供給する。
The arm
前記オプション操作器32は、オペレータが前記オプションシリンダ8を操縦するために用いるものであり、パイロット油圧源32aと、オプション用リモコン弁32bと、操作部材であるオプション操作レバー32cと、を有する。オプション操作レバー32cは、オペレータにより回動操作される操作部材であり、前記オプション用リモコン弁32bに回動可能に連結され、オペレータによって中立位置を挟んでその両側(この実施の形態ではニブラ閉じ側とニブラ開き側)とに操作されることが可能である。
The
オプション用リモコン弁32bは、前記オプション操作レバー32cの操作位置に応じて前記方向切換弁16に前記パイロット圧供給源32aが出力するパイロット圧を供給する。具体的に、前記オプション用リモコン弁32bは、前記オプション操作レバー32cが中立位置にあるときはパイロット圧の供給を行わず、前記オプション操作レバー32cがニブラ閉じ側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧をパイロットライン36Aを通じて前記方向切換弁16のパイロットポート16aに供給し、前記オプション操作レバー32cがニブラ開き側に操作されたときはその操作量に対応する大きさのパイロット圧をパイロットライン36Bを通じて前記方向切換弁16のパイロットポート16bに供給する。
The option
前記タンクラインL3,L4は、それぞれ前記センターバイパスラインL1,L2をバイパスして第1ポンプ11及び第2ポンプ12の吐出口とタンクとを連通するもので、各タンクラインL3,L4にそれぞれ前記第1リリーフ弁33及び第2リリーフ弁34が設けられている。これらのリリーフ弁33,34は、前記第1及び第2ポンプ11,12の吐出圧(以下それぞれ「第1ポンプ圧」「第2ポンプ圧」と称する。)がそれぞれ当該リリーフ弁33,34について予め設定されたリリーフ設定圧以上となったときに開弁し、これにより、前記第1及び第2ポンプ11,12の吐出圧を前記タンクラインL3,L4を通じてタンクに逃がす。
The tank lines L3 and L4 bypass the center bypass lines L1 and L2, respectively, and connect the discharge ports of the
さらに、この装置は、その特徴として、絞り切換装置を備える。この絞り切換装置は、メインアクチュエータである前記アームシリンダ7を動かすための操作(操作レバー31cの操作)とオプションアクチュエータである前記オプションシリンダ8を動かすための操作(操作レバー32cの操作)とが同時に行われる同時操作時には第1メイン供給油路の流路面積を絞り、前記オプションシリンダ8を動かすための操作が行われていない状態で前記アームシリンダ7を動かすための操作が行われるアームシリンダ単独操作時(メインアクチュエータ単独操作時)には前記流路面積の絞りを解除するためのもので、その絞りの切換に第1メインコントロールバルブである前記方向切換弁15を利用する。
Further, this device is provided with a diaphragm switching device as its feature. In this diaphragm switching device, an operation for moving the
具体的に、この絞り切換装置は、当該方向切換弁15のための前記パイロットライン37A,37Bの途中にそれぞれ設けられるパイロット圧制限弁37A,37Bを含む。これらのパイロット圧制限弁37A,37Bは、例えばソレノイドを有する電磁比例減圧弁により構成され、当該ソレノイドに入力される指令信号に対応した圧力までパイロット圧(アーム操作器31から各パイロットポート15a,15bに供給されるパイロット圧)を減圧する。
Specifically, the throttle switching device includes pilot
一方、この実施の形態に係る装置は、前記共通油路21,22の合流切換を行うように両共通油路21,22の途中に設けられる合流切換弁44と、この合流切換弁44の位置を切換えるためのパイロット油圧源45及び合流切換操作弁46と、を有する。
On the other hand, the apparatus according to this embodiment includes a
前記合流切換弁44は、この実施の形態では、単一のパイロットポート44aを有する2位置油圧パイロット切換弁により構成され、前記パイロットポート44aにパイロット圧が供給されるときは前記両共通油路21,22同士を接続して第1ポンプ油と第2ポンプ油の合流を可能にする油路を形成する合流位置(図1では右側位置)に切換えられるとともに、そのパイロット圧が大きいほど合流流量を増やすように作動する一方、前記パイロットポート44aにパイロット圧が供給されないときは前記両共通油路21,22を合流させずに相互独立させる(すなわち前記合流のための油路を遮断する)非合流位置(図1では左側位置)に保持される。
In this embodiment, the
前記合流切換操作弁46は、前記パイロット油圧源45と前記パイロットポート44aとの間に介在し、後述の合流指令信号の入力を受けないときは閉弁して前記パイロット油圧源45から前記パイロットポート44aへのパイロット圧の供給を阻止し、前記合流指令信号の入力を受けたときはその信号に応じた開度で開弁して前記パイロット圧の供給を許容する。
The merging
なお、前記合流切換弁44には、単なる電磁切換弁が用いられることも可能であり、あるいは、例えばアタッチメント操作と走行操作が同時に行われたときの走行の偏向を防ぐための走行直進弁が前記合流切換弁44に流用されることも可能である。また、本発明においてこの合流切換弁44は適宜省略が可能である。
Note that the
図1に示す装置は、前記の構成要素に加え、前記パイロット圧制限弁37A,37Bの操作、前記両油圧ポンプ11,12の容量の制御、及び前記合流切換弁44の切換制御を行うための手段として、前記回路中に設けられる複数の圧力センサと、これらの圧力センサが生成する検出信号の入力を受けて制御動作を行うコントローラ60と、を備える。
The apparatus shown in FIG. 1 performs the operation of the pilot
前記圧力センサには、第1ポンプ圧すなわち前記第1ポンプ11の吐出圧を検出する第1ポンプ圧センサ51と、第2ポンプ圧すなわち前記第2ポンプ12の吐出圧を検出する第2ポンプ圧センサ52と、前記アーム操作器31が出力するヘッド側パイロット圧(アーム引き側パイロット圧)及びロッド側パイロット圧(アーム押し側パイロット圧)をそれぞれ検出するアームパイロット圧センサ53A,53Bと、前記オプション操作器32が出力するヘッド側パイロット圧(ニブラの場合は閉じ側パイロット圧)及びロッド側パイロット圧(ニブラの場合は開き側パイロット圧)をそれぞれ検出するオプションパイロット圧センサ54A,54Bと、が含まれる。
The pressure sensor includes a first
前記コントローラ60は、コンピュータ等からなり、図3に示すようなパイロット圧制限切換部62、ポンプ流量制御部64、及び合流切換弁制御部66を有する。
The
前記パイロット圧制限切換部62は、この実施の形態において本発明に係るメインアクチュエータに相当するアームシリンダ7を動かすための操作と、オプションアクチュエータに相当するオプションシリンダ8を動かすための操作と、が同時に行われている同時操作時では、前記パイロット圧制限弁37A,37Bのうち対応するパイロット圧制限弁に指令信号を入力して対応するパイロット圧の制限を行わせることにより方向切換弁15のストロークを抑えてその駆動位置での流路面積を絞る一方、前記オプションシリンダ8を動かすための操作が行われていない状態で前記アームシリンダ7を動かすための操作が行われているアームシリンダ単独操作時には、前記パイロット圧制限弁37A,37Bへの指令信号の入力を停止して前記パイロット圧の制限(すなわち流路面積の絞り)を解除する。
In this embodiment, the pilot pressure
より具体的に、当該パイロット圧制限切換部62は、前記アームパイロット圧センサ53A,53Bのうちのいずれか一方及び前記オプションパイロット圧センサ54A,54Bのうちのいずれか一方がパイロット圧の出力を検出したときは、前記パイロット圧制限弁37A,37Bのうちその検出されたパイロット圧に対応するパイロット圧制限弁に対して指令信号(パイロット圧制限指令信号)を入力する。例えば、アームシリンダ7を伸長させるためのパイロット圧すなわちパイロットポート15aに入力されるべきパイロット圧が検出されたとき、パイロット圧制限切換部62はこれに対応するパイロット制限弁37Aに指令信号を入力して前記パイロット圧の制限を行う。逆に、アームシリンダ7を収縮させるためのパイロット圧が検出されたときは、同様にパイロット制限弁37Bに指令信号を入力して前記パイロット圧の制限を行う。
More specifically, the pilot pressure
一方、両オプションパイロット圧センサ54A,54Bがともにパイロット圧の出力を検出していない状態で前記アームパイロット圧センサ53A,53Bのうちのいずれか一方がパイロット圧の出力を検出したとき、前記パイロット圧制限弁62は、前記指令信号の入力を止めてパイロット圧の制限を解除する。
On the other hand, when either one of the arm
なお、アーム操作器31及びオプション操作器32のいずれも操作されていないとき、あるいは、アーム操作器31が操作されずにオプション操作器32のみが操作されているときのパイロット圧制限弁37A,37Bの操作については、特に限定されない。
Note that the pilot
前記パイロット圧の制限の態様は種々設定可能である。例えば、図4(a)に示すように、アーム操作量(アームシリンダ7のための操作レバー31cの操作量)が一定以上の領域ではそのアーム操作量の増大にかかわらずアーム用パイロット圧(方向切換弁15のパイロットポート15a,15bに入力されるパイロット圧)を一定に保持する(すなわち頭打ちにする)ものでもよいし、図4(b)に示すようにアーム操作量の大小にかかわらず当該アーム操作量に対応するアーム用パイロット圧を適当な比率で減少させるものでもよい。その制限の度合いについては、後に詳述する。
Various modes of limiting the pilot pressure can be set. For example, as shown in FIG. 4A, in a region where the arm operation amount (the operation amount of the
前記ポンプ流量制御部64は、本発明に係るポンプ流量制御部に相当するもので、前記第1及び第2ポンプ11,12の容量を変えることによりその吐出流量すなわち第1及び第2ポンプ流量を制御する。この実施の形態に係るポンプ流量制御部64は、馬力制御(いわゆるPQ制御)の双方を実行する。具体的には、a)前記第1ポンプ圧センサ51及び前記第2ポンプ圧センサ52がそれぞれ検出する第1ポンプ圧P1及び第2ポンプ圧P2と、b)両ポンプ圧の平均値(以下「平均ポンプ圧」と称する。)Pa(=(P1+P2)/2)と前記第1及び第2ポンプの容量の平均値との積とについて予め設定された馬力特性と、に基づいて各油圧ポンプ11,12の容量の平均値qを演算し、この平均値qに基づいて各油圧ポンプ11,12の馬力制御演算用の容量を決定する。そして、この決定したポンプ容量がそれぞれ得られるように、各油圧ポンプ11,12に付設されたレギュレータ21a,22aに容量制御信号を入力する。
The pump flow
前記馬力特性としては、例えば図5に示すような特性が用いられる。この特性は、平均ポンプ圧Paが予め設定された設定ポンプ圧Pc以下の領域ではポンプ容量平均値を最大値qmaxに維持し、前記平均ポンプ圧Paが前記設定ポンプ圧Pcを上回る領域では平均ポンプ圧Paとポンプ容量平均値qの積を略一定に保つように当該平均ポンプ圧Paの増大に伴って当該ポンプ容量平均値qを減少させる特性である。 As the horsepower characteristics, for example, characteristics as shown in FIG. 5 are used. This characteristic is that the pump capacity average value is maintained at the maximum value qmax in the region where the average pump pressure Pa is equal to or lower than the preset pump pressure Pc, and the average pump pressure is maintained in the region where the average pump pressure Pa exceeds the set pump pressure Pc. This is a characteristic of decreasing the pump capacity average value q as the average pump pressure Pa increases so as to keep the product of the pressure Pa and the pump capacity average value q substantially constant.
この実施の形態に係るポンプ流量制御部64は、両油圧ポンプ11,12の容量をいずれも前記平均値qに設定する。しかし、本発明はこれに限られない。例えば、前記第1及び第2ポンプ11,12の容量が前記平均値qを有するという条件の範囲内で各容量に多少の差が与えられてもよい。
The pump flow
また、本発明に係るポンプ流量制御部は、前記の馬力制御のみを行うものに限定されない。例えば、当該ポンプ流量制御部は、前記のようにして馬力制御のために演算されたポンプ容量と、いわゆるポジションコントロール、すなわち、すなわち、前記アーム操作レバー31c及びオプション操作レバー32cの操作量に見合ったポンプ容量の設定を行う制御のために演算されたポンプ容量と、を対比してそのうち低位のものを最終ポンプ容量に決定するものでもよい。
Moreover, the pump flow rate control part which concerns on this invention is not limited to what performs only the said horsepower control. For example, the pump flow rate control unit is commensurate with the pump capacity calculated for horsepower control as described above and so-called position control, that is, the operation amounts of the
前記合流切換弁制御部66は、前記アーム操作器31及び前記オプション操作器32が同時に操作される同時操作時には前記合流切換操作弁46に合流指令信号を入力せず、合流切換弁44のパイロットポート44aへのパイロット圧の入力を阻止して当該合流切換弁44を非合流位置に保持する一方、アーム操作器31が操作されずにオプション操作器32が操作されるオプションシリンダ単独操作時には合流切換操作弁46に合流指令信号を入力して前記パイロット圧の入力を許容することにより前記合流切換弁44を合流位置に切換え、かつ、当該オプション操作器32の操作量が大きいほど合流流量が大きくなるように前記パイロット圧を変化させる。
The merging
次に、このコントローラ60の具体的な制御内容及びこれに基づく装置の作用を説明する。
Next, the specific control contents of the
まず、アーム操作器31及びオプション操作器32がともに操作されている時、すなわち、アームシリンダ7及びオプションシリンダ8の双方についてこれらを動かすための操作が同時に行われている同時操作時には、コントローラ60の合流切換弁制御部66は合流切換弁44を非合流位置に保持する一方、当該コントローラ60のパイロット圧制限切換部62は、パイロット圧制限弁37A,37Bのうち対応するパイロット圧制限弁に指令信号(パイロット圧制限指令信号)を入力し、これにより方向切換弁15すなわち第1メインコントロールバルブのストロークを抑える。このストロークの抑制は、方向切換弁15での流路面積の絞りを意味する。
First, when both the
この同時操作時において、オプションシリンダ8の駆動負荷はアームシリンダ7の駆動負荷よりも小さいことから、第1ポンプ11が吐出する作動油すなわち第1ポンプ油は、方向切換弁15,16の双方が開弁しているにもかかわらず、駆動負荷の小さいオプションシリンダ8側に偏って供給される。また、このように第1ポンプ11から方向切換弁15を通じてアームシリンダ7に供給される作動油の流量が非常に小さいことから、当該方向切換弁15の絞りによる第1ポンプ圧P1の上昇はほとんどなく、よって、平均ポンプ圧Paは図5に示す設定ポンプ圧Pcよりも低い圧力、例えば同図に示すポンプ圧Pa1に保たれる。従って、ポンプ流量制御部64は第1及び第2ポンプ11,12の容量をそれぞれ最大流量qmaxに保つ。
At the time of this simultaneous operation, the drive load of the
従って、この状態では、模式的に図6に示すように、アームシリンダ7は実質上第2ポンプ12のみから前記最大容量qmaxに相当する流量Qmで作動油の供給を受け、オプションシリンダ8は実質上第1ポンプ11のみから同じく前記最大容量qmaxに相当する流量Qmで作動油の供給を受ける。
Therefore, in this state, as schematically shown in FIG. 6, the
その後、前記オプションシリンダ8がストロークエンドに達すると、その時点で第1ポンプ11からオプションシリンダ8への作動油の行き場がなくなるため、第1ポンプ油の全量がメインアクチュエータであるアームシリンダ7側に流れ込むことになる。従って、もし仮に何らの対策がなければ、図7(a)及び図8に示すように、前記オプションアクシリンダ8がストロークエンドに到達した時点で当該オプションシリンダ8への作動油の供給流量は0になる一方でアームシリンダ7への作動油の供給流量は倍増(≒2Qm)ことになり、当該アームシリンダ7が不当に著しく増速するおそれがある。しかし、この実施の形態に係る装置では、前記方向切換弁15についてのパイロット圧の制限による流路面積の絞りと、図5に示される特性に基づく馬力制御との組合せが、前記アームシリンダ7の著しい増速を防止する。
Thereafter, when the
具体的に、前記オプションシリンダ8がストロークエンドに到達して方向切換弁15における第1ポンプ油の流量が増大すると、当該方向切換弁15での流路面積の絞りが効いて第1ポンプ圧P1が上昇し、当該第1ポンプ圧P1と第2ポンプ圧P2との平均圧である平均ポンプ圧Paが図5に示す設定ポンプ圧Pcを上回るポンプ圧、例えば同図に示されるポンプ圧Pa2まで上昇する。これに対応して、ポンプ流量制御部64は図5に示す馬力制御特性に基づいて第1及び第2ポンプ11,12の容量を最大容量qmaxよりも小さい容量(例えば図5に示すポンプ圧Pa2の場合にはこれに対応するポンプ容量q2)まで減少させる。その結果、第1及び第2ポンプ11,12の吐出流量は図7(b)に示すように前記流量Qmよりも小さい流量であるαQm(α<1)に抑えられ、前記第1ポンプ油の全量がアームシリンダ7へ合流してもその供給流量は2αQmとなり、ストロークエンド到達前の供給量Qmとの差(=2αQm−Qm)はαの分だけ小さく抑えられる。特に、α≒0.5となるように、つまり、ポンプ流量制御部64が算定するポンプ容量がストロークエンドの到達前後で略半減するように、図4(a)または(b)に示すようなパイロット圧制限特性が設定されたとすれば、図9に示すように、アームシリンダ7に供給される作動油の流量はストロークエンドの到達にかかわらず2αQm≒Qmを維持することになり、実質上、当該アームシリンダ7の作動速度の変動を防ぐことが可能となる。
Specifically, when the
つまり、この装置によれば、オプションシリンダ8のストロークエンドの検出やこれに基づく複雑な制御を実行することなく、パイロット圧の制限による流路面積の絞りと馬力制御の実行のみによって、前記ストロークエンドの到達に起因するアームシリンダ7の作動速度の変動を自動的に緩和することが可能である。
In other words, according to this device, the stroke end is limited only by the restriction of the pilot pressure and the execution of the horsepower control without detecting the stroke end of the
その一方、前記オプションシリンダ8についての操作が行われていない状態でアームシリンダ7についての操作(操作レバー31cの操作)のみが行われるアームシリンダ単独操作時では、パイロット圧制限切換部62はいずれのパイロット圧制限弁37A,37bにもパイロット圧制限指令信号を入力しない。従って、第1メインコントロールバルブである方向切換弁15は操作レバー31cの操作量にフルに対応したストロークで作動し、その流路面積の絞りは行われない。これにより、方向切換弁15,19がそれぞれ属する第1及び第2メイン供給油路の双方を通じてアームシリンダ7に十分な流量で作動油が供給されることが可能である。
On the other hand, when only the operation of the arm cylinder 7 (operation of the
さらに、この実施の形態では、前記の同時操作時にコントローラ60の合流切換弁制御部66が合流切換弁44を非合流位置に保持して合流用油路を遮断する(すなわち共通油路21,22を相互独立させる)ことにより、オプションシリンダ8がストロークエンドに達したときのアームシリンダ7への作動油供給流量の急変を防ぐことができる一方、アーム操作器31が操作されずにオプション操作器32のみが操作されたときは前記合流切換弁44を合流位置に切換えることにより、第1及び第2ポンプ11,12の双方からオプションシリンダ8へ作動油が供給されることを許容して当該オプションシリンダ8の増速を可能にする。
Furthermore, in this embodiment, the merging
本発明において、前記方向切換弁15に代表される第1メインコントロールバルブのストロークの制限は、パイロット圧の低減に限られず、当該第1メインコントロールバルブにおいてストローク作動する弁体(例えばスプール)に物理的に接触してそのストロークを制限するものでもよい。その例を第2の実施の形態として図10に示す。
In the present invention, the stroke limit of the first main control valve represented by the
この第2の実施の形態に係る装置は、前記第1の実施の形態に係るパイロット圧制限弁に係るパイロット圧制限弁37A,37Bに代わり、方向切換弁15の両作動方向について設けられたストローク制限装置70A,70Bを備える。前記各ストローク制限装置70A,70Bは、ストッパ76A,76Bと、当該ストッパ76A,76Bの作動状態を切換えるための切換弁74A,74Bと、をそれぞれ有する。
The apparatus according to the second embodiment is provided with strokes provided in both operating directions of the
各ストッパ76A,76Bは、一方向駆動式の簡易油圧シリンダで構成され、シリンダ本体76cと、これに装填されるピストン76pと、このピストン76pからシリンダ本体76cの外側に突出するまで延びるロッド76rと、前記ピストン76pを前記ロッド76rが後退する向きに付勢するばね76sと、を有する。そして、前記シリンダ本体76cのヘッド側室に作動油が供給された場合にのみ前記ロッド76cが突出して前記方向切換弁15のスプールのストロークを制限するように、すなわち、スプールのストロークが一定のストロークに達した時点でこれに前記ロッド76cの先端が当接してそれ以上のストロークを阻止するように、各ストッパ76A,76Bが配置される。
Each of the
前記切換弁74A,74Bは、油圧源72と前記各ストッパ76A,76Bのヘッド側室とを結ぶ油路の途中にそれぞれ設けられる。各切換弁74A,74Bはソレノイド75を有し、これに指令信号が入力されないときは前記油路を開通して各ヘッド側室への作動油の供給を許容することにより、ロッド76cが突出する方向に前記ストッパ76A,76Bを作動させて方向切換弁15のストロークを制限する一方、指令信号が入力されると前記油路を遮断して前記作動油の供給を停止させることにより、ロッド76cが後退する方向に前記ストッパ76A,76Bを作動させて前記ストロークの制限を解除する。
The switching
コントローラ60は、前記オプションシリンダ8の操作と前記アームシリンダ7の操作とが同時に行われる同時操作時には前記両切換弁74A,74Bのうち対応する切換弁のソレノイド75に指令信号を入力することにより、前記両ストッパ76A,76Bのうち対応するストッパを伸長方向に作動させて方向切換弁15のストロークの制限を行わせる一方、アームシリンダ7の単独操作時には前記指令信号の入力を止めて前記ストロークの制限を解除する。
The
以上説明した第1及び第2の実施の形態に係る絞り切換装置は、第1メインコントロールバルブである方向切換弁15を利用して第1メイン供給油路の流路面積の絞り及びその解除を行うものであるが、本発明はその絞り及び絞り解除のための具体的手段について限定されない。例えば、第1メインコントロールバルブとは別に設けられる絞り切換専用の可変絞り弁が用いられてもよい。
The throttle switching device according to the first and second embodiments described above uses the
図11は本発明の第3の実施の形態を示し、この実施の形態では、前記第1の実施の形態に係る方向切換弁15のメータイン流路の下流側にそれぞれ当該方向切換弁15とは独立した可変絞り弁80A,80Bが設けられている。各可変絞り弁80A,80Bは、流路面積を変更するように作動する弁体と、ソレノイド82と、を有し、ソレノイド82に入力される指令信号に対応した度合いで流路面積を絞るように作動する。各ソレノイド82はコントローラ60に接続されており、コントローラ60は、オプションシリンダ8及びアームシリンダ7の同時操作時には前記可変絞り弁80A,80Bのうち対応するもののソレノイド82に指令信号を入力して(第1メイン供給油路の)流路面積の絞りを行わせる一方、オプションシリンダ8の操作が行われずにアームシリンダ7のみが操作される時は前記指令信号の入力を停止して前記流路面積の絞りを解除する。
FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図12は本発明の第4の実施の形態を示したものであり、この実施の形態では、アームシリンダ7のメータイン油路のうち方向切換弁15の上流側に位置する前記分岐油路25の途中に前記可変絞り弁80A,80Bと同等の可変絞り弁80Cが設けられている。この可変絞り弁80Cを操作することによっても、本発明に係る「第1メイン供給油路」の絞りの切換を行うことが可能である。このように、本発明において第1メインコントロールバルブとは別の絞り弁を具備する場合、その配設位置は当該第1メインコントロールバルブの上流側であると下流側であるとを問わない。
FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the
本発明において合流切換弁を具備する場合、当該合流切換弁は図1に示される合流切換弁44のように第1及び第2ポンプ11,12についてそれぞれ用意された共通油路21,22同士を接続するものに限られない。例えば、第5の実施の形態として図13に示す装置のように、第2ポンプ12の吐出口とオプションコントロールバルブである方向切換弁16の入口ポートとを接続する合流用油路84と、この合流用油路84の途中に設けられる逆止弁85と、開閉弁86と、を備えたものでもよい。前記開閉弁86は、前記合流用油路84を開通する位置と遮断する位置とに切換えられるものであり、この開閉切換によっても「合流切換弁」として機能することが可能である。
When the merging switching valve is provided in the present invention, the merging switching valve is connected to the
本発明に係る「メインアクチュエータ」に相当する油圧アクチュエータは、アームシリンダ7に限られない。例えば当該メインアクチュエータは前記ブームシリンダ6であってもよい。
The hydraulic actuator corresponding to the “main actuator” according to the present invention is not limited to the
1 ベースマシン
2 作業アタッチメント
3 オプション機器
4 ブーム
5 アーム
6 ブームシリンダ
7 アームシリンダ(メインアクチュエータ)
7a へッド側油路
7b ロッド側油路
7c ヘッド側油路
7d ロッド側油路
8 オプションシリンダ(オプションアクチュエータ)
8a ヘッド側油路
8b ロッド側油路
11 第1ポンプ
12 第2ポンプ
15 方向切換弁(第1メインコントロールバルブ)
16 方向切換弁(オプションコントロールバルブ)
19 方向切換弁(第2メインコントロールバルブ)
31 アーム操作器(メイン操作器)
32 オプション操作器
33 第1リリーフ弁
37A,37B パイロット圧制限弁
44 合流切換弁
51,52 ポンプ圧センサ
53A,53B アームパイロット圧センサ
54A,54B オプションパイロット圧センサ
60 コントローラ
62 パイロット圧制限切換部
64 ポンプ流量制御部
66 合流切換弁制御部
70A ストローク制限装置
72 油圧源
74A 切換弁
75 ソレノイド
76A ストッパ
76c シリンダ本体
76p ピストン
76r ロッド
80A 弁
80C 弁
82 ソレノイド
84 合流用油路
85 逆止弁
86 開閉弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base machine 2
7a Head
8a Head
16-way switching valve (optional control valve)
19 Directional switching valve (second main control valve)
31 Arm controller (main controller)
32
Claims (5)
それぞれが可変容量型油圧ポンプにより構成される第1ポンプ及び第2ポンプと、
前記第1及び第2ポンプのそれぞれの吐出圧の平均圧である平均ポンプ圧が予め設定された設定ポンプ圧以下の領域では当該第1及び第2ポンプが吐出する作動油の流量である第1ポンプ流量及び第2ポンプ流量をそれぞれ最大流量に設定し、前記平均ポンプ圧が前記設定ポンプ圧を超える領域では当該平均ポンプ圧の増加に伴って前記第1及び第2ポンプ流量を減少させる馬力制御を行うポンプ流量制御部と、
前記第1ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第1メイン供給油路と、
前記第1ポンプが吐出する作動油を前記第1メイン供給油路と並列に前記オプションアクチュエータに導くオプション供給油路と、
前記第2ポンプが吐出する作動油を前記メインアクチュエータに導く第2メイン供給油路と、
前記メインアクチュエータを動かすために操作されるメイン操作器と、
前記オプションアクチュエータを動かすために操作されるオプション操作器と、
前記第1メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第1メインコントロールバルブと、
前記オプション供給油路を通じての前記オプションアクチュエータへの作動油の供給を前記オプション操作器の操作に基づいて制御するように作動するオプションコントロールバルブと、
前記第2メイン供給油路を通じての前記メインアクチュエータへの作動油の供給を前記メイン操作器の操作に基づいて制御するように作動する第2メインコントロールバルブと、
前記メインアクチュエータを動かすための操作と前記オプションアクチュエータを動かすための操作とが同時に行われる同時操作時には前記オプションアクチュエータがストロークエンドに達した時点で前記平均ポンプ圧が前記設定ポンプ圧を超えるように前記第1メイン供給油路の流路面積を絞り、前記オプションアクチュエータを動かすための操作が行われていない状態で前記メインアクチュエータを動かすための操作が行われるメインアクチュエータ単独操作時には前記流路面積の絞りを解除する絞り切換装置と、を備える、作業機械の油圧制御装置。 Provided on a work machine having a work attachment having a tip portion to which an optional device can be mounted, and controls the operation of a main actuator that drives the work attachment by hydraulic pressure and the operation of an optional actuator that drives the optional device by hydraulic pressure, respectively. A device for
A first pump and a second pump, each composed of a variable displacement hydraulic pump;
In a region where an average pump pressure, which is an average pressure of each discharge pressure of the first and second pumps, is equal to or lower than a preset pump pressure, the first flow rate is a flow rate of hydraulic oil discharged from the first and second pumps. Horsepower control for setting the pump flow rate and the second pump flow rate to maximum flow rates, respectively, and reducing the first and second pump flow rates as the average pump pressure increases in a region where the average pump pressure exceeds the set pump pressure. A pump flow rate controller for performing
A first main supply oil passage for guiding hydraulic oil discharged from the first pump to the main actuator;
An optional supply oil passage that guides hydraulic oil discharged from the first pump to the optional actuator in parallel with the first main supply oil passage;
A second main supply oil passage for guiding hydraulic oil discharged from the second pump to the main actuator;
A main controller operated to move the main actuator;
An option controller operated to move the option actuator;
A first main control valve that operates to control supply of hydraulic oil to the main actuator through the first main supply oil passage based on an operation of the main operating device;
An option control valve that operates to control supply of hydraulic oil to the option actuator through the option supply oil passage based on operation of the option actuator;
A second main control valve that operates to control the supply of hydraulic oil to the main actuator through the second main supply oil passage based on the operation of the main operating device;
In the simultaneous operation in which the operation for moving the main actuator and the operation for moving the option actuator are performed simultaneously, the average pump pressure exceeds the set pump pressure when the option actuator reaches the stroke end. The flow passage area of the first main supply oil passage is reduced, and the flow passage area is reduced during the single operation of the main actuator in which the operation for moving the main actuator is performed in the state where the operation for moving the optional actuator is not performed. A hydraulic control device for a work machine, comprising: a diaphragm switching device that releases
ベースマシンと、
作業アタッチメントであって、前記ベースマシンに起伏可能に取付けられるブームと、このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、前記ブームと前記アームとの間に介在して当該ブームに対して当該アームを回動させるように伸縮するアームシリンダと、前記ブームと前記ベースマシンとの間に介在して当該ブームを起伏させるように伸縮するブームシリンダと、を含むものと、
請求項1〜4のいずれかに記載の油圧制御装置と、備え、この油圧制御装置は、前記メインアクチュエータとして前記ブームシリンダまたは前記アームシリンダの作動を制御する、作業機械。 A working machine,
A base machine,
A work attachment, a boom attached to the base machine so as to be raised and lowered, an arm rotatably connected to a tip of the boom, and interposed between the boom and the arm with respect to the boom Including an arm cylinder that expands and contracts to rotate the arm, and a boom cylinder that extends between the boom and the base machine to expand and contract the boom.
A work machine comprising: the hydraulic control device according to claim 1, wherein the hydraulic control device controls an operation of the boom cylinder or the arm cylinder as the main actuator.
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2013
- 2013-01-31 JP JP2013016375A patent/JP2014148994A/en active Pending
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