JP2017201072A - Shovel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧シリンダのロッド側油室からボトム側油室への作動油の流れを実現させる再生回路を有するショベルに関する。 The present invention relates to an excavator having a regeneration circuit that realizes a flow of hydraulic oil from a rod side oil chamber to a bottom side oil chamber of a hydraulic cylinder.
1の油圧シリンダから流出する作動油を別の油圧シリンダの駆動に利用できるようにした建設機械の油圧回路が知られている(特許文献1参照。)。 There is known a hydraulic circuit for a construction machine in which hydraulic fluid flowing out from one hydraulic cylinder can be used to drive another hydraulic cylinder (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1は、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油を同じ油圧シリンダのボトム側油室に再生する回路については言及していない。
However,
特に、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油を同じ油圧シリンダのボトム側油室に流入させてその油圧シリンダを伸張させる場合、ロッド側油室の容積とボトム側油室の容積との違いから、ロッド側油室から流出する作動油の流量だけでは、ボトム側油室を膨張させるのに必要な作動油の流量をまかなうことができない。 In particular, when hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of a hydraulic cylinder flows into the bottom oil chamber of the same hydraulic cylinder and the hydraulic cylinder is extended, the volume of the rod side oil chamber and the volume of the bottom side oil chamber Due to the difference, the flow rate of the hydraulic oil necessary to expand the bottom side oil chamber cannot be provided only by the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber.
上述に鑑み、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に流入させる再生動作を効率的に実行できるショベルを提供することが望まれる。 In view of the above, it is desired to provide an excavator that can efficiently perform a regenerating operation of flowing hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder into the bottom side oil chamber.
本発明の実施例に係るショベルは、油圧シリンダを含む複数の油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれとの間の作動油の流れを制御する複数の制御弁と、前記油圧シリンダのロッド側油室からボトム側油室への作動油の流れを可能にする第1油路と、前記第1油路を通って前記ロッド側油室から前記ボトム側油室へ作動油が流れるときに、前記油圧ポンプが吐出する複数の経路を通流可能な作動油が作動油タンクに至る前に合流して流れる第2油路と、前記第1油路と前記第2油路とを連通可能な第3油路とを有する。 An excavator according to an embodiment of the present invention controls a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to a plurality of hydraulic actuators including a hydraulic cylinder, and a flow of hydraulic oil between each of the hydraulic pump and the plurality of hydraulic actuators. A plurality of control valves; a first oil passage that enables a flow of hydraulic oil from a rod-side oil chamber to a bottom-side oil chamber of the hydraulic cylinder; and the rod-side oil chamber through the first oil passage from the rod-side oil chamber. A second oil passage through which the hydraulic oil that can flow through a plurality of paths discharged from the hydraulic pump merges and flows before reaching the hydraulic oil tank when the hydraulic oil flows to the bottom-side oil chamber; and the first oil A third oil passage capable of communicating the passage and the second oil passage.
上述の手段により、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に流入させる再生動作を効率的に実行できるショベルが提供される。 The above-described means provides an excavator that can efficiently execute the regenerating operation of flowing the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder into the bottom side oil chamber.
最初に、図1を参照し、本発明の実施例に係る建設機械の一例であるショベルについて説明する。なお、図1はショベルの側面図である。図1に示すショベルの下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載される。上部旋回体3にはブーム4が取り付けられる。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはバケット6が取り付けられる。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体3にはキャビン10が設けられ且つエンジン11等の動力源が搭載される。
Initially, with reference to FIG. 1, the shovel which is an example of the construction machine based on the Example of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a side view of the excavator. An
図2は、図1のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the drive system of the excavator of FIG. 1, and the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric control system are represented by a double line, a solid line, a broken line, and a dotted line, respectively. Show.
ショベルの駆動系は、主に、エンジン11、レギュレータ13、メインポンプ14、パイロットポンプ15、コントロールバルブ17、操作装置26、圧力センサ29、及びコントローラ30を含む。
The excavator drive system mainly includes an engine 11, a
エンジン11は、ショベルの駆動源である。本実施例では、所定の回転数を維持するように動作する内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、エンジン11の出力軸は、メインポンプ14及びパイロットポンプ15の入力軸に接続される。
The engine 11 is a shovel drive source. In this embodiment, the diesel engine is an internal combustion engine that operates to maintain a predetermined rotational speed. The output shaft of the engine 11 is connected to the input shafts of the
メインポンプ14は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ17に供給するための装置である。本実施例では、メインポンプ14は斜板式可変容量型油圧ポンプである。
The
レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御するための装置である。本実施例では、レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出圧、又はコントローラ30からの制御信号等に応じてメインポンプ14の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ14の吐出量を制御する。
The
パイロットポンプ15は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための装置である。本実施例では、パイロットポンプ15は固定容量型油圧ポンプである。
The
コントロールバルブ17は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施例では、コントロールバルブ17は、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1B、及び旋回用油圧モータ2Aのうちの1又は複数のものに対しメインポンプ14が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1B、及び旋回用油圧モータ2Aを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。
The
操作装置26は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置26は、パイロットポンプ15が吐出する作動油をコントロールバルブ17内における制御弁のパイロットポートに供給する。具体的には、操作装置26は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートにパイロットポンプ15が吐出する作動油を供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力(パイロット圧)は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26のレバー又はペダル(図示せず。)の操作方向及び操作量に応じた圧力である。
The operating
圧力センサ29は、操作装置26の操作内容を検出するための操作内容検出部の一例である。本実施例では、圧力センサ29は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。なお、操作装置26の操作内容は、各種操作レバーの傾きを検出する傾きセンサ等、圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。具体的には、圧力センサ29は、左側走行レバー、右側走行レバー、アーム操作レバー、旋回操作レバー、ブーム操作レバー、バケット操作レバー等の操作装置26のそれぞれに取り付けられる。
The
コントローラ30は、ショベルを制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ30はCPU、RAM、ROM等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ30は、各種機能要素に対応するプログラムをROMから読み出してRAMにロードし、各種機能要素に対応する処理をCPUに実行させる。
The
また、コントローラ30は、圧力センサ29の出力に基づいて操作装置26のそれぞれの操作内容(例えば、レバー操作の有無、レバー操作方向、レバー操作量等である。)を電気的に検出する。
Further, the
次に、図3を参照し、図1のショベルに搭載される油圧回路の構成例について説明する。なお、図3は、図1のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す図である。また、図3は、図2と同様、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ実線、破線、及び点線で示す。 Next, a configuration example of a hydraulic circuit mounted on the excavator in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a hydraulic circuit mounted on the shovel of FIG. 3 shows the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric control system by a solid line, a broken line, and a dotted line, respectively, as in FIG.
メインポンプ14L、14Rは、エンジン11によって駆動される可変容量型油圧ポンプであり、図2のメインポンプ14に対応する。本実施例では、メインポンプ14Lは、制御弁171L〜175Lのそれぞれを通るセンターバイパス油路21L及び合流油路24を通じて作動油タンクTまで作動油を循環させる。また、メインポンプ14Lは、センターバイパス油路21Lに平行に伸びるパラレル油路22Lを通じて制御弁172L〜175Lのそれぞれに作動油を供給可能である。同様に、メインポンプ14Rは、制御弁171R〜175Rのそれぞれを通るセンターバイパス油路21R及び合流油路24を通じて作動油タンクTまで作動油を循環させる。また、メインポンプ14Rは、センターバイパス油路21Rに平行に伸びるパラレル油路22Rを通じて制御弁172R〜175Rのそれぞれに作動油を供給可能である。なお、以下では、メインポンプ14L及びメインポンプ14Rは、集合的に「メインポンプ14」として参照される場合もある。左右一対で構成される他の構成要素についても同様である。
The
制御弁171Lは、左側走行レバー(図示せず。)が操作された場合に、メインポンプ14Lが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ1Aに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The
制御弁171Rは、走行直進弁としてのスプール弁である。本実施例では、走行直進弁171Rは、4ポート2位置のスプール弁であり、第1弁位置及び第2弁位置を有する。具体的には、第1弁位置は、メインポンプ14Lとパラレル油路22Lとを連通する流路と、メインポンプ14Rと制御弁172Rとを連通する流路と有する。また、第2弁位置は、メインポンプ14Rとパラレル油路22Lとを連通する流路と、メインポンプ14Lと制御弁172Rとを連通する流路とを有する。
The
制御弁172Lは、メインポンプ14が吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータ(図示せず。)に供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The
制御弁172Rは、右側走行レバー(図示せず。)が操作された場合に、メインポンプ14が吐出する作動油を右側走行用油圧モータ1Bに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The
制御弁173Lは、旋回操作レバー(図示せず。)が操作された場合に、メインポンプ14が吐出する作動油を旋回用油圧モータ2Aに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The
制御弁173Rは、バケット操作レバー(図示せず。)が操作された場合に、メインポンプ14Rが吐出する作動油をバケットシリンダ9へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The
制御弁174L、174Rは、ブーム操作レバー(図示せず。)が操作された場合に、メインポンプ14が吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁174Lは、ブーム操作レバーが所定のレバー操作量以上でブーム上げ方向に操作された場合に、作動油を追加的にブームシリンダ7に供給する。
The
制御弁175L、175Rは、アーム操作レバー(図示せず。)が操作された場合に、メインポンプ14が吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁175Rは、アーム操作レバーが所定のレバー操作量以上で操作された場合に、作動油を追加的にアームシリンダ8に供給する。
The
なお、左側走行用油圧モータ1A、オプションの油圧アクチュエータ、旋回用油圧モータ2A、アームシリンダ8のそれぞれから流出する作動油は、戻り油路23L及び合流油路24を通じて作動油タンクTに排出される。同様に、右側走行用油圧モータ1B、バケットシリンダ9、ブームシリンダ7のそれぞれから流出する作動油は、戻り油路23R及び合流油路24を通じて作動油タンクTに排出される。また、アームシリンダ8から流出する作動油の一部は戻り油路23R及び合流油路24を通じて作動油タンクTに排出される場合もある。
The hydraulic oil flowing out from each of the left traveling
センターバイパス油路21L、21Rはそれぞれ、最も下流にある制御弁175L、175Rと合流油路24との間にネガティブコントロール絞り20L、20Rを備える。なお、以下では、ネガティブコントロールを「ネガコン」と略称する。ネガコン絞り20L、20Rは、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油の流れを制限してネガコン絞り20L、20Rの上流でネガコン圧を発生させる。なお、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油は、油圧アクチュエータのうちで再生動作が行われる油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクTに到達できる。具体的には、制御弁171L〜175L、171R〜175Rのそれぞれで形成されるブリード油路、センターバイパス油路21L、21R、及び戻り油路23L、23Rのそれぞれを流れる作動油は合流油路24で合流して作動油タンクTに至る。
The center
圧力センサS1L、S1Rは、ネガコン絞り20L、20Rの上流で発生したネガコン圧を検出し、検出した値を電気的なネガコン圧信号としてコントローラ30に対して出力する。
The pressure sensors S1L and S1R detect the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 20L and 20R, and output the detected value to the
圧力センサS2L、S2Rは、メインポンプ14L、14Rの吐出圧を検出し、検出した値を電気的な吐出圧信号としてコントローラ30に対して出力する。
The pressure sensors S2L and S2R detect the discharge pressures of the
圧力センサS3Rは、アームシリンダ8のロッド側油室の圧力を検出し、検出した値を電気的なアームロッド圧信号としてコントローラ30に対して出力する。
The pressure sensor S3R detects the pressure in the rod side oil chamber of the
圧力センサS3Bは、アームシリンダ8のボトム側油室の圧力を検出し、検出した値を電気的なアームボトム圧信号としてコントローラ30に対して出力する。
The pressure sensor S3B detects the pressure in the bottom oil chamber of the
コントローラ30は、圧力センサ29、S1L、S1R、S2L、S2R、S3R、S3B等の出力を受け、アーム再生回路60を動作させるプログラムをCPUに実行させる。
The
アーム再生回路60は、アームシリンダ8のロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に再生するための回路である。本実施例では、アーム再生回路60は、減圧弁61、切換弁62、63、64、可変絞り65、減圧弁66、切換弁67、及びアキュムレータ68を含む。
The
減圧弁61は、切換弁62、63、64を同時に切り換えるために用いられる電磁弁であり、パイロットポンプ15が吐出する作動油を用いて所定の二次圧を生成する。具体的には、コントローラ30から停止指令を受けると二次圧を低減させて切換弁62、63、64のそれぞれを第1弁位置に切り替え、コントローラ30から作動指令を受けると二次圧を増大させて切換弁62、63、64のそれぞれを第2弁位置に切り替える。
The
切換弁62〜64のそれぞれは、減圧弁61の二次圧によって駆動されるスプール弁であり、第1弁位置及び第2弁位置を有する。なお、図中の括弧内の数字は弁位置を表す。
Each of the switching
具体的には、切換弁62は、第1弁位置において制御弁175Lの左側(アーム閉じ側)パイロットポートと作動油タンクTとの間の連通を遮断し、第2弁位置において制御弁175Lの左側(アーム閉じ側)パイロットポートと作動油タンクTとを連通させる。
Specifically, the switching
また、切換弁63は、第1弁位置においてアームシリンダ8のロッド側油室及びボトム側油室のそれぞれと制御弁175Lとを連通させ、第2弁位置において再生油路63cを通じてアームシリンダ8のロッド側油室とボトム側油室とを連通させる。
Further, the switching
また、切換弁64は、第1弁位置においてアームシリンダ8と合流油路24とを繋ぐ油路25を遮断し、第2弁位置において油路25を連通させる。
The switching
可変絞り65は、合流油路24と油路25との分岐点の下流で合流油路24上に置かれる。本実施例では、コントローラ30から作動指令を受けると絞り開度すなわち合流油路24の流路面積を低減させ、コントローラ30から停止指令を受けると合流油路24の流路面積を増大させる。
The
減圧弁66は、切換弁67を切り換えるために用いられる電磁弁であり、パイロットポンプ15が吐出する作動油を用いて所定の二次圧を生成する。具体的には、コントローラ30から停止指令を受けると二次圧を低減させて切換弁67を第1弁位置に切り替え、コントローラ30から作動指令を受けると二次圧を増大させて切換弁67を第2弁位置に切り替える。
The
切換弁67は、減圧弁66の二次圧によって駆動されるスプール弁であり、第1弁位置及び第2弁位置を有する。具体的には、切換弁67は、第1弁位置において油路25とアキュムレータ68との間の連通を遮断し、第2弁位置において油路25とアキュムレータ68とを連通させる。
The switching
アキュムレータ68は、油圧システム内の作動油を蓄積し、必要に応じてその蓄積した作動油を放出する機能要素である。具体的には、コントローラ30は、所定条件が満たされた場合に可変絞り65及び減圧弁66に対して作動指令を出力する。そして、可変絞り65の絞り開度を低減させ、且つ、切換弁67を第2弁位置に切り換えて油路25とアキュムレータ68とを連通させる。そして、コントローラ30は、合流油路24を流れる作動油をアキュムレータ68に蓄積する。「所定条件が満たされた場合」は、例えば、ショベルの操作が行われていない場合、メインポンプ14が低負荷の場合等である。また、コントローラ30は、図示しない油路を通じ、旋回減速中に旋回用油圧モータ2Aの制動側(吐出側)から流出する作動油、又は、ブーム下げ操作中にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をアキュムレータ68に蓄積してもよい。そして、コントローラ30は、例えばアーム再生回路60を作動させるときに、アキュムレータ68に蓄積した作動油を油路25に放出する。
The
次に、図4〜図8を参照し、コントローラ30がアーム再生回路60を作動させる処理(以下、「アーム再生処理」とする。)の一例について説明する。なお、図4はアーム再生処理の一例の流れを示すフローチャートであり、コントローラ30は、所定の制御周期で繰り返しこのアーム再生処理を実行する。また、図5〜図8のそれぞれは図3の油圧回路の様々な状態を示す図であり、図中の太実線矢印は作動油の流れ方向を表し、太実線が太いほど作動油の流量が大きいことを表す。
Next, an example of a process in which the
最初に、コントローラ30は、アーム閉じ操作が行われたか否かを判定する(ステップS1)。本実施例では、コントローラ30は、圧力センサ29の出力に基づいてアーム操作レバーが閉じ方向に操作されたか否かを判定する。
First, the
図5は、アーム閉じ操作が行われたときの油圧回路の状態を示す。図5において、制御弁175Lは、左側(アーム閉じ側)パイロットポートでアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて右側に移動する。その結果、メインポンプ14Lが吐出する作動油は制御弁175Lを通じてアームシリンダ8のボトム側油室に流入する。アーム操作レバーの操作量によっては、メインポンプ14Lが吐出する作動油の一部は、制御弁175LのPTポートが形成するブリード油路を通るブリード流量としてセンターバイパス油路21L及び合流油路24を通じて作動油タンクTに排出される。また、アームシリンダ8のロッド側油室から流出する作動油は、制御弁175L内に形成された一部再生油路175Lcを通じてその一部がボトム側油室に再生され、残りの部分が戻り油路23L及び合流油路24を通じて作動油タンクTに排出される。なお、一部再生油路175Lcは省略されてもよい。また、図5では、アーム閉じ操作が行われているのみであるため、メインポンプ14Rが吐出する作動油は、センターバイパス油路21Rを通り、戻り油路23Lを流れる作動油と合流し、合流油路24を通じて作動油タンクTに排出される。
FIG. 5 shows a state of the hydraulic circuit when the arm closing operation is performed. In FIG. 5, the
アーム閉じ操作が行われたと判断した場合(ステップS1のYES)、コントローラ30は、閉じ方向に動くアーム5の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であるか否かを判定する(ステップS2)。アーム閉じ再生動作は、アームシリンダ8のロッド側油室から流出する作動油の全部をそのボトム側油室に流入させる動作である。また、アーム閉じ再生動作に適した状態は、アーム5が自重で閉じるときのアーム5の状態、アーム5の閉じ方向に外力が作用しているときのアーム5の状態等を含む。本実施例では、コントローラ30は、圧力センサS3R、S3Bの出力に基づいてアーム5の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ30は、圧力センサS3Rが出力するロッド側油室内の作動油の圧力にアームシリンダ8のピストンのロッド側受圧面積を乗じてロッド側油室の作動油がピストンに及ぼすロッド側推力を導き出す。同様に、コントローラ30は、圧力センサS3Bが出力するボトム側油室内の作動油の圧力にアームシリンダ8のピストンのボトム側受圧面積を乗じてボトム側油室の作動油がピストンに及ぼすボトム側推力を導き出す。そして、コントローラ30は、アーム5が閉じ方向に動いているにもかかわらずボトム側推力がロッド側推力より小さいと判断した場合にアーム5の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であると判定する。
If it is determined that the arm closing operation has been performed (YES in step S1), the
アーム5の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であると判定した場合(ステップS2のYES)、コントローラ30は、アーム再生回路60を作動させる(ステップS3)。本実施例では、コントローラ30は、減圧弁61及び可変絞り65に対して作動指令を出力する。その結果、切換弁62、63、64のそれぞれは第2弁位置に切り替えられ、且つ、可変絞り65の絞り開度、すなわち合流油路24の流路面積は低減される。なお、図6は、アーム再生回路60を作動させたときの油圧回路の状態を示す。
When it is determined that the state of the arm 5 is a state suitable for the arm closing reproduction operation (YES in step S2), the
第2弁位置に切り換えられた切換弁62は、制御弁175Lの左側(アーム閉じ側)パイロットポートと作動油タンクTとを連通させ、そのパイロット圧を低減させる。その結果、制御弁175Lは中立位置に戻り、メインポンプ14Lが吐出する作動油は、センターバイパス油路21Lを通じて合流油路24に至る。
The switching
また、第2弁位置に切り換えられた切換弁63は、再生油路63cを通じてアームシリンダ8のロッド側油室とボトム側油室とを連通させる。そのため、ロッド側油室から流出する作動油は、その全てがボトム側油室に流入する。
Further, the switching
また、第2弁位置に切り換えられた切換弁64は、アームシリンダ8と合流油路24とを繋ぐ油路25を連通させる。そのため、油路25を通ってアームシリンダ8に向かう作動油は、アームシリンダ8のロッド側油室からボトム側油室に流れる作動油に合流する。
Further, the switching
また、絞り開度が低減された可変絞り65は、合流油路24を流れる作動油が作動油タンクTに排出されるのを抑制し、油路25を通ってアームシリンダ8に流れる作動油の流量を増大させる。なお、可変絞り65の絞り開度は、アームシリンダ8を操作するアーム操作レバーの操作内容、アームシリンダ8のロッド側油室の圧力、及びアームシリンダ8のボトム側油室の圧力の少なくとも1つに基づいて調整されてもよい。例えば、可変絞り65の絞り開度は、アーム操作レバーの下げ方向の操作量が大きいほど小さくなるように調整されてもよい。また、可変絞り65の絞り開度は、アームシリンダ8のロッド側油室の圧力が高いほど小さくなるように調整されてもよく、アームシリンダ8のボトム側油室の圧力が低いほど小さくなるように調整されてもよい。より多くの作動油がアームシリンダ8に流れる必要があると推定されるためである。
Further, the
このように、メインポンプ14Lが吐出するセンターバイパス油路21Lを流れる作動油と、メインポンプ14Rが吐出するセンターバイパス油路21Rを流れる作動油とが合流油路24で合流する。そして、合流油路24で合流した作動油は、可変絞り65によって作動油タンクTへの流れが抑制されて油路25に流入し、さらに、アームシリンダ8のロッド側油室からボトム側油室に流れる作動油に合流する。
In this way, the hydraulic oil flowing through the center
そのため、ボトム側油室の膨張に必要な作動油流量とロッド側油室の収縮によりロッド側油室から流出する作動油流量との差である再生不足流量は、合流油路24から油路25及び切換弁64を通って流入する作動油の流量である再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ8は、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。
For this reason, the insufficient regeneration flow rate, which is the difference between the hydraulic oil flow rate required for the expansion of the bottom side oil chamber and the hydraulic oil flow rate flowing out of the rod side oil chamber due to the contraction of the rod side oil chamber, is obtained from the merging
その後、コントローラ30は、再生補充流量が不足しているか否かを判定する(ステップS4)。本実施例では、コントローラ30は、圧力センサS3Bが出力するアームシリンダ8のボトム側油室の圧力に基づいて再生補充流量が不足しているか否かを判定する。
Thereafter, the
そして、再生補充流量が不足していると判定した場合(ステップS4のYES)、コントローラ30は、アキュムレータ68から作動油を放出させる(ステップS5)。本実施例では、コントローラ30は、ボトム側油室の圧力が所定圧力を下回った場合に再生補充流量が不足していると判定する。そして、コントローラ30は、減圧弁66に対して作動指令を出力する。その結果、切換弁67は第2弁位置に切り替えられ、アキュムレータ68に蓄積された作動油が油路25に放出される。このように、コントローラ30は、圧力センサS3Bの出力に応じてアキュムレータ68の放出量を調整することで再生不足流量がゼロとなるように再生補充流量をフィードバック制御する。なお、図7は、再生補充流量が不足しているとコントローラ30が判定したときの油圧回路の状態を示す。
If it is determined that the regeneration replenishment flow rate is insufficient (YES in step S4), the
第2弁位置に切り換えられた切換弁67は、油路25とアキュムレータ68とを連通させる。その結果、アキュムレータ68から放出される作動油は、少なくともその一部がアームシリンダ8の方に流れ、アームシリンダ8のロッド側油室からボトム側油室に流れる作動油に合流する。
The switching
そのため、再生不足流量は、切換弁64を通って流入する作動油、すなわち、合流油路24から油路25に流入する作動油とアキュムレータ68から放出される作動油との合計の流量である再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ8は、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。
Therefore, the regeneration insufficient flow rate is a regeneration flow rate that is a total flow rate of the hydraulic oil flowing in through the switching
一方、再生補充流量が不足していないと判定した場合(ステップS4のNO)、コントローラ30は、アキュムレータ68から作動油を放出させることなく、アーム再生回路60の作動を継続させる。本実施例では、コントローラ30は、ボトム側油室の圧力が所定圧力以上の場合に再生補充流量が不足していないと判定する。そして、コントローラ30は、減圧弁66が第2弁位置にある場合には、減圧弁66に対して停止指令を出力する。その結果、切換弁67は第1弁位置に切り替えられ、アキュムレータ68から油路25への作動油の放出が中止される。なお、図8は、再生補充流量が不足していないとコントローラ30が判定したときの油圧回路の状態を示す。
On the other hand, when it is determined that the regeneration replenishment flow rate is not insufficient (NO in step S4), the
具体的には、図8は、アーム閉じ操作と同時にブーム上げ操作が行われ、アーム閉じ操作が単独で行われる場合に比べて合流油路24に流入する作動油流量が大きい状態を示す。この場合、合流油路24に流入する作動油の流量は、メインポンプ14Lが吐出するセンターバイパス油路21Lを流れる作動油の流量と、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する戻り油路23Rを流れる作動油の流量と、メインポンプ14Rが吐出する、制御弁174RのPTポートを通ってセンターバイパス油路21Rを流れる作動油の流量(ブリード流量)とを含む。
Specifically, FIG. 8 shows a state in which the boom raising operation is performed simultaneously with the arm closing operation, and the amount of hydraulic oil flowing into the
そのため、再生不足流量は、合流油路24から油路25に流入する作動油の流量のみで構成される再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ8は、アキュムレータ68が放出する作動油を用いずに、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。
Therefore, the insufficient regeneration flow rate is supplemented by the regeneration replenishment flow rate composed only of the flow rate of the hydraulic oil flowing from the merged
また、アーム閉じ操作が行われていないと判断した場合(ステップS1のNO)、コントローラ30は、アーム再生回路60を作動させることなく、今回のアーム再生処理を終了させる。また、コントローラ30は、アーム再生回路60が作動状態にある場合には、アーム再生回路60を停止させる。本実施例では、コントローラ30は、減圧弁61、可変絞り65、及び減圧弁66に対して停止指令を出力する。その結果、切換弁62、63、64、67のそれぞれは第1弁位置に切り替えられ、且つ、可変絞り65の絞り開度、すなわち合流油路24の流路面積は増大される。
If it is determined that the arm closing operation has not been performed (NO in step S1), the
次に、図9及び図10を参照し、アーム再生処理の別の一例について説明する。なお、図9はアーム再生処理の別の一例の流れを示すフローチャートである。また、図10は、図9のアーム再生処理が実行される油圧回路の状態を示す図であり、図中の太実線矢印は作動油の流れ方向を表し、太実線が太いほど作動油の流量が大きいことを表す。 Next, another example of the arm regeneration process will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart showing the flow of another example of the arm regeneration process. FIG. 10 is a diagram showing a state of the hydraulic circuit in which the arm regeneration process of FIG. 9 is executed. The thick solid line arrow in the figure indicates the flow direction of the hydraulic oil, and the thicker the solid line, the greater the flow rate of the hydraulic oil. Is large.
図9のアーム再生処理は、再生補充流量が不足した場合に、アキュムレータが放出する作動油を用いて再生補充流量を増大させる代わりにメインポンプ14の吐出量を増大させることで再生補充流量を増大させる点で図4のアーム再生処理と相違するがその他の点で共通する。また、図10の油圧回路は、アーム再生回路60から減圧弁66、切換弁67、及びアキュムレータ68が省略された点で図3の油圧回路と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
The arm regeneration process in FIG. 9 increases the regeneration replenishment flow rate by increasing the discharge amount of the
再生補充流量が不足していると判定した場合(ステップS14のYES)、コントローラ30は、メインポンプ14Lの吐出量を増大させる(ステップS15)。本実施例では、コントローラ30は、アームシリンダ8のボトム側油室の圧力が所定圧力を下回った場合に再生補充流量が不足していると判定する。そして、コントローラ30は、レギュレータ13Lに対して吐出量増大指令を出力する。このように、コントローラ30は、圧力センサS3Bの出力に応じてメインポンプ14Lの吐出量を調整することで再生不足流量がゼロとなるように再生補充流量をフィードバック制御する。なお、図10は、再生補充流量が不足しているとコントローラ30が判定したときの油圧回路の状態を示す。
If it is determined that the regeneration replenishment flow rate is insufficient (YES in step S14), the
吐出量が増大されたメインポンプ14Lは、合流油路24及び油路25を流れる作動油の流量、すなわち、アームシリンダ8のロッド側油室からボトム側油室に再生される作動油に合流する作動油の流量である再生補充流量を増大させる。そのため、再生不足流量は、再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ8は、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。
The
なお、コントローラ30は、メインポンプ14Lの吐出量を増大させる代わりに、メインポンプ14Rの吐出量を増大させてもよく、メインポンプ14L及びメインポンプ14Rの双方の吐出量を増大させてもよい。
The
また、コントローラ30は、図3の油圧回路で図9のアーム再生処理を実行してもよい。例えば、コントローラ30は、アキュムレータ68内に十分な作動油が蓄積されていない場合にメインポンプ14の吐出量を増大させてもよい。或いは、コントローラ30は、アキュムレータ68からの作動油の放出と同時にメインポンプ14の吐出量を増大させてもよい。
Further, the
以上の構成により、コントローラ30は、アームシリンダ8のロッド側油室から流出する作動油の全てをボトム側油室に流入させることができる。そのため、アームシリンダ8のロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に流入させるアーム再生動作をより効率的に実行できる。
With the above configuration, the
また、コントローラ30は、アキュムレータ68から作動油を放出させることによって、或いは、メインポンプ14Lの吐出量を増大させることによって再生不足流量に相当する再生補充流量を実現する。そのため、アーム再生動作時にメインポンプ14Lが吐出する作動油の流量を必要最小限に抑えることができる。
Further, the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述の実施例では、再生油路63cは、制御弁175Lの外部に設置される切換弁63内に形成されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、切換弁63は、制御弁175Lに一体化されてもよい。この場合、制御弁175Lは、6ポート3位置のスプール弁に代えて6ポート4位置のスプール弁で構成され、追加された弁位置に再生油路が形成されてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施例では、油路25は、アームシリンダ8のロッド側油室と切換弁63とを繋ぐ油路に接続されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、油路25は、ロッド側油室に直結されてもよく、ボトム側油室に直結されてもよく、或いは、切換弁63内の再生油路63cに直結されてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施例では、本発明はアーム再生回路60に適用されるが、バケット再生回路等の他の再生回路に適用されてもよい。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the
1・・・下部走行体 1A、1B・・・走行用油圧モータ 2・・・旋回機構 2A・・・旋回用油圧モータ 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 10・・・キャビン 11・・・エンジン 13、13L、13R・・・レギュレータ 14、14L、14R・・・メインポンプ 15・・・パイロットポンプ 17・・・コントロールバルブ 20L、20R・・・ネガティブコントロール絞り 21L、21R・・・センターバイパス油路 22L、22R・・・パラレル油路 23L、23R・・・戻り油路 24・・・合流油路 25・・・油路 26・・・操作装置 29・・・圧力センサ 30・・・コントローラ 60・・・アーム再生回路 61・・・減圧弁 62〜64・・・切換弁 65・・・可変絞り 66・・・減圧弁 67・・・切換弁 68・・・アキュムレータ 171L〜175L、171R〜175R・・・制御弁 S1L、S2R、S2L、S2R、S3R、S3B・・・圧力センサ T・・・作動油タンク
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれとの間の作動油の流れを制御する複数の制御弁と、
前記油圧シリンダのロッド側油室からボトム側油室への作動油の流れを可能にする第1油路と、
前記第1油路を通って前記ロッド側油室から前記ボトム側油室へ作動油が流れるときに、前記油圧ポンプが吐出する複数の経路を通流可能な作動油が作動油タンクに至る前に合流して流れる第2油路と、
前記第1油路と前記第2油路とを連通可能な第3油路と、
を有するショベル。 A hydraulic pump for supplying hydraulic oil to a plurality of hydraulic actuators including a hydraulic cylinder;
A plurality of control valves for controlling the flow of hydraulic oil between the hydraulic pump and each of the plurality of hydraulic actuators;
A first oil passage that allows a flow of hydraulic oil from a rod side oil chamber to a bottom side oil chamber of the hydraulic cylinder;
When hydraulic oil flows from the rod side oil chamber to the bottom side oil chamber through the first oil passage, before the hydraulic oil that can flow through a plurality of paths discharged by the hydraulic pump reaches the hydraulic oil tank. A second oil passage that flows into the
A third oil passage capable of communicating the first oil passage and the second oil passage;
Excavator with.
前記第2油路は、前記可変絞りの下流で前記作動油タンクに接続され、且つ、前記可変絞りの上流にある分岐点で前記第3油路に接続され、
前記可変絞りは、絞り開度が小さいほど前記作動油タンクに向かう作動油の流量を低減させ且つ前記第3油路を通じて前記第1油路に向かう作動油の流量を増大させる、
請求項1に記載のショベル。 A variable throttle provided in the second oil passage;
The second oil passage is connected to the hydraulic oil tank downstream of the variable throttle, and is connected to the third oil passage at a branch point upstream of the variable throttle;
The variable throttle reduces the flow rate of hydraulic oil toward the hydraulic oil tank as the throttle opening is smaller, and increases the flow rate of hydraulic oil toward the first oil passage through the third oil passage.
The excavator according to claim 1.
請求項2に記載のショベル。 The throttle opening of the variable throttle is adjusted based on at least one of the operation content of the operating device that operates the hydraulic cylinder, the pressure of the rod-side oil chamber, and the pressure of the bottom-side oil chamber.
The shovel according to claim 2.
請求項1乃至3の何れか一項に記載のショベル。 An accumulator connected to the third oil passage;
The excavator according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4の何れか一項に記載のショベル。 When the hydraulic oil flowing through the second oil passage flows to the first oil passage through the third oil passage and the pressure in the bottom side oil chamber is less than a predetermined pressure, the hydraulic pump discharges Increase,
The excavator according to any one of claims 1 to 4.
前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間の作動油の流れを制御する第1制御弁は、前記複数の制御弁のうちの1つであり、
前記切換弁は、前記第1制御弁とは別に設けられ、
前記第1制御弁は、前記切換弁が前記第1油路を連通させた場合、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間の作動油の流れを遮断する、
請求項1乃至5の何れか一項に記載のショベル。 A switching valve for switching communication / blocking of the first oil passage;
A first control valve that controls a flow of hydraulic oil between the hydraulic pump and the hydraulic cylinder is one of the plurality of control valves;
The switching valve is provided separately from the first control valve,
The first control valve shuts off a flow of hydraulic oil between the hydraulic pump and the hydraulic cylinder when the switching valve communicates the first oil passage.
The excavator according to any one of claims 1 to 5.
前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間の作動油の流れを制御する第1制御弁は、前記複数の制御弁のうちの1つであり、
前記切換弁は、前記第1制御弁に一体化される、
請求項1乃至5の何れか一項に記載のショベル。 A switching valve for switching communication / blocking of the first oil passage;
A first control valve that controls a flow of hydraulic oil between the hydraulic pump and the hydraulic cylinder is one of the plurality of control valves;
The switching valve is integrated with the first control valve;
The excavator according to any one of claims 1 to 5.
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