JP2019049335A - Construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関する。 The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic shovel.
近年、油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械において、省エネ化が重要な開発項目になっている。建設機械の省エネ化には油圧システム自体の省エネ化が重要であり、両吐出型の油圧ポンプと油圧アクチュエータとを直接接続し両者間で直接圧油を給排する油圧閉回路を用いた油圧システム(以下「油圧閉回路システム」という。)の適用が検討されている。油圧閉回路では、制御弁による圧損がなく、必要な流量のみをポンプが吐出するため流量損失もない。また、油圧アクチュエータの位置エネルギや減速時のエネルギを回生することもできる。このため、油圧閉回路システム適用することにより、建設機械の省エネ化が可能となる。 BACKGROUND ART In recent years, energy saving has become an important development item in construction machines such as hydraulic shovels and wheel loaders. The energy saving of the hydraulic system itself is important for energy saving of the construction machine, and the hydraulic system using the hydraulic closed circuit which directly connects the both discharge hydraulic pump and the hydraulic actuator and supplies and discharges the pressure oil directly between them. Application of (hereinafter referred to as "hydraulic closed circuit system") is under consideration. In the hydraulic closed circuit, there is no pressure loss due to the control valve, and since the pump discharges only the necessary flow rate, there is no flow rate loss. In addition, it is possible to regenerate the position energy of the hydraulic actuator and the energy at the time of deceleration. For this reason, energy saving of a construction machine is attained by applying a hydraulic closed circuit system.
油圧閉回路システムを搭載した油圧ショベルを開示するものとして、例えば特許文献1がある。特許文献1には、複数の油圧ポンプのそれぞれを複数の油圧アクチュエータのいずれか1つに切換弁を介して選択的に閉回路接続することにより、油圧アクチュエータの複合動作と高速動作を可能にした構成が記載されている。
特許文献1に記載の油圧閉回路システムでは、作業者によるレバー操作に応じて、1つの両吐出型ポンプに対していずれか1つの油圧アクチュエータが流路を介して接続されるよう、複数の切換弁がコントローラにより開閉制御されると共に、レバー操作量に応じて各両吐出型ポンプの吐出流量が制御される。例えば、ブーム上げ操作を行った場合、少なくとも1つの両吐出型ポンプとブームシリンダとが閉回路接続され、当該両吐出型ポンプの一方の給排ポートからレバー操作量に応じた流量の作動油がブームシリンダのキャップ室に供給され、ブームシリンダのロッド室から排出された作動油が他方の給排ポートから吸入される。これにより、ブームシリンダが伸展し、ブームが上昇する。ここで、油圧閉回路では、流路内を作動油が双方向に流れるようにするため、流路内にチェック弁(逆止弁)を設けることができない。そのため、例えばブームシリンダに閉回路接続された両吐出型ポンプが故障すると、ブームシリンダの負荷保持側であるキャップ室の高圧の作動油が当該両吐出型ポンプに逆流し、作業者の意図に反してブームシリンダが縮退動作し、ブームが落下するおそれがある。
In the hydraulic closed circuit system described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧閉回路システムにおいて両吐出型ポンプが故障した場合でも、意図しない油圧アクチュエータの動作を抑制できる建設機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a construction machine capable of suppressing an unintended operation of a hydraulic actuator even when both discharge type pumps fail in a hydraulic closed circuit system. is there.
上記目的を達成するために、本発明は、複数の両吐出型ポンプと、前記複数の両吐出型ポンプに選択的に閉回路を構成するよう接続された複数の油圧アクチュエータと、前記複数の両吐出型ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとの間に接続され、前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれを複数の油圧アクチュエータに選択的に閉回路接続する複数の切換弁と、前記複数の操作レバーの操作に応じて前記複数の切換弁の開閉制御および前記複数の両吐出型ポンプの流量制御を行う制御装置とを備え、前記複数の両吐出型ポンプは、それぞれ、内部に漏れ出す作動油をタンクに戻すドレンポートを有する建設機械において、前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれに設けられ、前記ドレンポートから排出される作動油のドレン圧力を検出する圧力検出装置を備え、前記制御装置は、前記複数の両吐出型ポンプの中に、前記圧力検出装置で検出されたドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプが存在するときに、前記ドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプは故障した両吐出型ポンプであると判定し、前記複数の切換弁のうち、前記故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁を閉じるものとする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of dual discharge pumps, a plurality of hydraulic actuators connected so as to form a closed circuit selectively to the dual discharge pumps, and a plurality of dual actuators. A plurality of switching valves connected between the discharge pump and the plurality of hydraulic actuators, for selectively closing the plurality of both discharge pumps to the plurality of hydraulic actuators, and the plurality of operation levers The control device performs opening / closing control of the plurality of switching valves and flow control of the plurality of dual discharge pumps according to the operation, and the plurality of dual discharge pumps are each a tank for hydraulic oil leaking inside In a construction machine having a drain port for returning to a pressure, a pressure which is provided for each of the plurality of discharge pumps and detects the drain pressure of hydraulic oil discharged from the drain port The control device is provided with a discharge device, and when there is a dual discharge pump whose drain pressure detected by the pressure detection device exceeds a predetermined pressure, among the plurality of dual discharge pumps. It is determined that both discharge pumps whose pressure exceeds a predetermined pressure are broken double discharge pumps, and all the switching valves connected to the broken double discharge pumps among the plurality of switching valves are selected. Close.
以上のように構成した本発明によれば、複数の両吐出型ポンプのいずれかが故障し、故障した両吐出型ポンプのドレン圧力が所定の圧力を超えると、故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁が閉じられる。これにより、油圧アクチュエータから故障した両吐出型ポンプへの作動油の逆流が防止されるため、意図しない油圧アクチュエータの動作を抑制することができる。 According to the present invention configured as described above, when any one of the plurality of dual discharge pumps fails and the drain pressure of the double discharge pumps that has failed exceeds the predetermined pressure, connection is made to the failed dual discharge pumps. All switching valves being closed are closed. As a result, the backflow of the hydraulic fluid from the hydraulic actuator to the malfunctioning discharge pump is prevented, so that an unintended operation of the hydraulic actuator can be suppressed.
本発明によれば、油圧閉回路システムを搭載した建設機械において、両吐出型ポンプが故障した場合でも、意図しない油圧アクチュエータの動作を抑制することができる。 According to the present invention, in a construction machine equipped with a hydraulic closed circuit system, even when both discharge type pumps fail, an unintended operation of the hydraulic actuator can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。 Hereinafter, a hydraulic shovel is mentioned as an example as a construction machine concerning an embodiment of the invention, and it explains with reference to drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to an equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.
図1は、本発明の第1の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。 FIG. 1 is a side view showing a hydraulic shovel according to a first embodiment of the present invention.
図1において、油圧ショベル100は、左右方向の両側にクローラ式の走行装置8a,8bを備えた下部走行体103と、下部走行体103上に旋回可能に取り付けられた本体としての上部旋回体102とを備えている。上部旋回体102上には、オペレータが搭乗する操作室としてのキャブ101が設けられている。下部走行体103と上部旋回体102とは、油圧アクチュエータとしての旋回モータ7を介して旋回可能とされている。
In FIG. 1, the
上部旋回体102の前側には、例えば掘削作業等を行うための作動装置であるフロント作業機104の基端部が回動可能に取り付けられている。ここで、前側とは、キャブ101に搭乗する作業者が向く方向(図1中の左方向)をいう。
On the front side of the upper revolving
フロント作業機104は、上部旋回体102の前側に基端部が上下方向に回動可能に連結されたブーム2を備えている。ブーム2は、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ1を介して動作する。ブームシリンダ1のロッド1bの先端部は上部旋回体102に回動可能に連結され、ブームシリンダ1のシリンダチューブ1aの基端部はブーム2の中間部に回動可能に連結されている。ブーム2の先端部には、アーム4の基端部が上下、前後方向に回動可能に連結されている。アーム4は、片ロッド式油圧シリンダである油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ3を介して動作する。アームシリンダ3のロッド3bの先端部はアーム4の基端部に回動可能に連結され、アームシリンダ3のシリンダチューブ3aの基端部はブーム2の中間部に回動可能に連結されている。アーム4の先端部には、バケット6の基端部が上下、前後方向に回動可能に連結されている。バケット6は、片ロッド式油圧シリンダであるバケットシリンダ5を介して動作する。バケットシリンダ5のロッド5bの先端部はバケット6の基端部に回動可能に連結され、バケットシリンダ5のシリンダチューブ5aの基端部はアーム4の基端部に回動可能に連結されている。
The
キャブ101内には、フロント作業機104を構成するブーム2、アーム4およびバケット6を操作するためのブーム操作レバー30(図2に示す)、アーム操作レバー31(図2に示す)、バケットレバー(図示せず)が配置されている。
In the
図2は、油圧ショベル100に搭載された油圧閉回路システムの概略構成図である。なお、図2では、説明の簡略化のため、ブームシリンダ1およびアームシリンダ3の駆動に関わる部分のみを示し、その他の油圧アクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hydraulic closed circuit system mounted on the
図2において、油圧閉回路システム200は、両吐出型の第1、第2ポンプ(以下適宜「両吐出型ポンプ」という。)10a,10bと、第1、第2ポンプに選択的に閉回路を構成するよう接続された油圧アクチュエータ1,3と、油圧アクチュエータ1,3にそれぞれ対応した操作装置としての操作レバー30,31と、第1ポンプ10a,10bと油圧アクチュエータ1,3との間に接続され、第1、第2ポンプ10a,10bのそれぞれを油圧アクチュエータ1,3に選択的に閉回路接続する第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bと、操作レバー30,31の操作に応じて第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bの開閉制御および第1、第2ポンプ10a,10bの流量制御を行う制御装置としてのコントローラ40とを備えている。
In FIG. 2, the hydraulic closed
第1、第2ポンプ10a,10bは両傾転型の油圧ポンプによって構成されており、エンジン(図示せず)によって駆動される。なお、原動機として電動モータを備える油圧ショベルの場合は、第1、第2ポンプ10a,10bはモータ駆動の両吐出型ポンプで構成される。両吐出型ポンプ10a,10bは、それぞれ、流量調整装置として一対の給排ポートを有する両傾転斜板機構20a,20bと、斜板52(図3に示す)の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整するレギュレータ21a,21aとを備えている。レギュレータ21a,21bは、コントローラ40から受信したポンプ吐出流量指令値に基づき、両吐出型ポンプ10a,10bの吐出方向および吐出流量を制御する。また、両吐出型ポンプ10a,10bは、油圧アクチュエータ1,3から排出される作動油によって駆動される回生モータとしての機能も有する。
The first and
ブームシリンダ1のシリンダチューブ1a内には、ロッド1bの基端部に取り付けられたピストン1cが往復動可能に設けられている。シリンダチューブ1a内のピストン1cより基端側にはキャップ室1dが形成され、シリンダチューブ1a内のピストン1cより先端側にはロッド室1eが形成されている。キャップ室1dに作動油が供給されると、ピストン1cがシリンダチューブ1aの先端側に押圧され、ロッド1bが伸長移動する。一方、ロッド室1eに作動油が供給されると、ピストン1cがシリンダチューブ1aの基端側に押圧され、ロッド1bが縮退移動する。
In the
同様に、アームシリンダ3のシリンダチューブ3a内には、ロッド3bの基端部に取り付けられたピストン3cが往復動可能に設けられている。シリンダチューブ3a内のピストン3cより基端側にはキャップ室3dが形成され、シリンダチューブ3a内のピストン3cより先端側にはロッド室3eが形成されている。キャップ室3dに作動油が供給されると、ピストン3cがシリンダチューブ3aの先端側に押圧され、ロッド1bが伸長移動する。一方、ロッド室3eに作動油が供給されると、ピストン3cがシリンダチューブ3aの基端側に押圧され、ロッド1bが縮退移動する。
Similarly, in the
切換弁11a,11b,12a,12bは、コントローラ40から受信した制御信号に応じて開閉し、両吐出型ポンプ10a,10bをそれぞれブームシリンダ1またはアームシリンダ3に閉回路接続する。
The switching
両吐出型ポンプ10aに接続されている切換弁11aが開いているときは、両吐出型ポンプ10aに接続されている他の切換弁12aは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ10aの一方の給排ポートが流路L1,L3を介してブームシリンダ1のキャップ室1dに接続され、他方の給排ポートが流路L2,L4を介してブームシリンダ1のロッド室1eに接続され、流路L1〜L4は閉回路を形成する。一方、切換弁12aが開いているときは、切換弁11aは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ10aの一方の給排ポートが流路L1,L9,L7を介してアームシリンダ3のキャップ室3dに接続され、他方の給排ポートが流路L2,L10,L8を介してアームシリンダ3のロッド室3eに接続され、流路L1,L9,L7,L8,L10,L2は閉回路を形成する。
When the switching
同様に、両吐出型ポンプ10bに接続されている切換弁12bが開いているときは、両吐出型ポンプ10bに接続されている他の切換弁11bは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ10bの一方の給排ポートは流路L5,L7を介してアームシリンダ3のキャップ室3dに接続され、他方の給排ポートは流路L6,L8を介してアームシリンダ3のロッド室3eに接続され、流路L5,L7,L8,L6は閉回路を形成する。一方、切換弁11bが開いているときは、切換弁12bは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ10bの一方の給排ポートが流路L5,L11,L3を介してブームシリンダ1のキャップ室1dに接続され、他方の給排ポートが流路L6,L12,L4を介してブームシリンダ1のロッド室1eに接続され、流路L5,L11,L3,L4,L12,L6は閉回路を形成する。
Similarly, when the switching
ブームシリンダ1のキャップ室1dに接続された油路L3とロッド室1eに接続された油路L4とは、フラッシング弁13aを介してタンク9に接続されている。フラッシング弁13aは、油路L3,L4の低圧側から余剰な作動油をタンク9に排出することにより、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ1のキャップ側とロッド側との流量差を吸収する。同様に、アームシリンダ3のキャップ室3dに接続された油路L7とロッド室3eに接続された油路L8とは、フラッシング弁13bを介してタンク9に接続されている。フラッシング弁13bは、油路L7,L8の低圧側から余剰な作動油をタンク9に排出することにより、片ロッド式油圧シリンダであるアームシリンダ3のキャップ側とロッド側との流量差を吸収する。
The oil passage L3 connected to the
コントローラ40は、操作レバー30,31の操作量と後述する圧力センサ62a,62bの圧力値とに基づいて、切換弁11a,11b,12a,12bとレギュレータ21a,21bとを制御する。
The
例えば、ブーム2を単独で低速動作させる場合(ブーム操作レバー30のみが小さく操作された場合)は、1台の両吐出型ポンプ10aがブームシリンダ1に閉回路接続されるように切換弁11aを開きかつ切換弁12aを閉じると共に、ブーム操作レバー30の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ10aから吐出されるようにレギュレータ21aを制御する。一方、ブーム2を単独で高速動作させる場合(ブーム操作レバー30のみが大きく操作された場合)は、2台の両吐出型ポンプ10a,10bがブームシリンダ1に閉回路接続されるように切換弁11a,11bを開きかつ切換弁12a,12bを閉じると共に、ブーム操作レバー30の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ10a,10bから吐出されるようにレギュレータ21a,21bを制御する。
For example, when the boom 2 alone is operated at a low speed (when only the
アーム4を単独で低速動作させる場合(アーム操作レバー31のみが小さく操作された場合)は、1台の両吐出型ポンプ10bがアームシリンダ3に閉回路接続されるように、切換弁12bを開きかつ切換弁11aを閉じると共に、アーム操作レバー31の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ10bから吐出されるように、レギュレータ21bを制御する。一方、アーム4を単独で高速動作させる場合(アーム操作レバー31のみが大きく操作された場合)は、2台の両吐出型ポンプ10a,10bがアームシリンダ3に閉回路接続されるように、切換弁12a,12bを開きかつ切換弁11a,11bを閉じると共に、アーム操作レバー31の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ10a,10bから吐出されるようにレギュレータ21a,21bを制御する。
When the arm 4 is operated at low speed alone (when only the
ブーム2およびアーム4を複合動作させる場合(ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31が同時に操作された場合)は、両吐出型ポンプ10aがブームシリンダ1に閉回路接続され、かつ両吐出型ポンプ10bがアームシリンダ3に閉回路接続されるように切換弁11a,12bを開きかつ切換弁12a,11bを閉じると共に、ブーム操作レバー30の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ10aから吐出されるようにレギュレータ21aを制御し、アーム操作レバー31の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ10bから吐出されるようにレギュレータ21bを制御する。
When the boom 2 and the arm 4 are combined (when the
なお、両吐出型ポンプ10a(10b)は、一方の給排ポートの圧力が所定値以上になった場合に他方の給排ポートに作動油をリリーフさせるリリーフ弁22a(22b)と、閉回路圧力を高めてキャビテーションを防止するためのメイクアップチェック弁23a,24b(23a,24b)およびチャージポンプ25a(25b)と、チャージポンプ25a(25b)の吐出圧が所定値以上になった場合に作動油をリリーフさせるチャージリリーフ弁26a(26b)とを一体に備えているが、これらの装置は両吐出型ポンプ10a,10bとは別に設けても良い。
Both discharge pumps 10a (10b) have a
図3は、両吐出型ポンプ10a,10bの概略断面図である。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of both discharge pumps 10a and 10b.
図3において、両吐出型ポンプ10a(10b)は、ケーシング50a(50b)と、ケーシング50a(50b)内に配置された両傾転斜板機構20a(20b)とを備えている。両傾転斜板機構20a(20b)は、シャフト51、斜板52、シリンダブロック53、複数のピストン54、バルブプレート55等により構成されている。なお、図示は省略するが、ケーシング50a(50b)内には、レギュレータ21a(21b)、リリーフ弁22a(22b)、メイクアップチェック弁23a,24b(23a,24b)、チャージポンプ25a(25b)、チャージリリーフ弁26a(26b)等も配置されている。
In FIG. 3, both discharge
シャフト51は、ケーシング50a(50b)にベアリング56を介して回転可能に支持されている。斜板52は、シャフト51の回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフト51周りに設けられている。シリンダブロック53は、例えばスプライン嵌合により、シャフト51に対して回転不能に結合されている。シリンダブロック53は、シャフト51周りに形成された複数のシリンダ室57を有する。各シリンダ室57には、ピストン54が往復動可能に設けられている。
The
各シリンダ室57は、シリンダブロック53が回転することにより、バルブプレート55を介して給排ポート58,59と間欠的に連通する。各ピストン54は、シリンダブロック53と共にシャフト51の周りを回転すると共に、斜板52の傾斜角に応じて各シリンダ室57内を往復動する。これにより、一方の給排ポート58(59)から作動油を吸い込み、他方の給排ポート59(58)から圧油として吐出する。レギュレータ21a,21b(図2に示す)を介して斜板52の傾斜角を変化させると、両吐出型ポンプ10a(10b)の吐出方向および吐出流量が変化する。
Each
ケーシング50a(50b)には、作動油を排出するためのドレンポート60a(60b)が設けられている。ドレンポート60a(60b)は、ドレン配管61a(61b)を介してタンク9に接続されている。これにより、両傾転斜板機構20a(20b)等からケーシング50a(50b)内に漏れ出た作動油をタンク9に戻すことができる。
The
ドレン配管61a(61b)には、ケーシング50a(50b)内からタンク9へ排出される作動油の圧力(以下「ドレン圧力」という。)を検出する圧力検出装置としての圧力センサ62a(62b)が設けられている。両吐出型ポンプ10a(10b)が正常に機能しているときは、ケーシング50a(50b)内に漏れ出る作動油の流量は小さいため、ケーシング50a(50b)内は低圧(0〜0.3MPa程度)であり、ドレン圧力も低い。一方、ケーシング50a(50b)内に配置されている部品が故障すると、ケーシング50a(50b)内に多量の作動油が漏れ出すことにより、ケーシング50a(50b)内は高圧となり、ドレン圧力も高くなる。従って、ドレン圧力を監視することにより、両吐出型ポンプ10a,10bの故障を検出することができる。ここで、圧力センサ62a(62b)をドレン配管61a(61b)のタンク9寄りに配置した場合は、両吐出型ポンプ10a(10b)の故障の有無を問わず、圧力センサ62a(62b)で検出される圧力は大気圧程度となり、故障の検出精度が低下する。そのため、圧力センサ62a(62b)は、ドレン配管61a(61b)のドレンポート60a(60b)寄りに配置することが望ましい。これにより、故障時に検出されるドレン圧力と正常時に検出されるドレン圧力との差が大きくなるため、故障の検出精度を向上させることが可能となる。なお、圧力センサ62a(62b)は、ケーシング50a(50b)内に配置しても良い。
In the
図4は、コントローラ40の制御ブロック図である。
FIG. 4 is a control block diagram of the
図4において、コントローラ40は、操作量検出部41と、車体制御演算部42と、ポンプ信号出力部43と、切換弁信号出力部44と、圧力検出部45と、故障判定部46とを備えている。
In FIG. 4, the
操作量検出部41は、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量(例えばパイロット圧)を検出する。検出された操作量の情報は、車体制御演算部42へと送られる。
The operation
車体制御演算部42は、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量と後述する故障判定部46からの判定結果とに基づいて、第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bの開閉指令値および第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量指令値を設定する。設定された第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bの開閉指令値の情報は、切換弁信号出力部44へと送られる。設定された第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量指令値の情報は、ポンプ信号出力部43へと送られる。
The vehicle body
ポンプ信号出力部43は、車体制御演算部42からの吐出流量指令値に応じた制御信号を第1、第2レギュレータ21a,21bに出力し、第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量を制御する。
The pump
切換弁信号出力部44は、車体制御演算部42からの開閉指令値に応じた制御信号を第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bに出力し、第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bを開閉する。
The switching valve
圧力検出部45は、第1、第2圧力センサ62a,62bの圧力値を検出する。検出された圧力値の情報は、故障判定部46へと送られる。
The
故障判定部46は、第1、第2圧力センサ62a,62bの圧力値(第1、第2ポンプ10a,10bのドレン圧力)に基づいて、第1、第2ポンプ10a,10bが正常であるか否かを判定する。判定結果の情報は、車体制御演算部42へと送られる。
The
図5は、コントローラ40の制御フロー図である。図5に示す制御フローは、油圧ショベル100のエンジンが始動し、コントローラ40の電源が入った後に開始される。以下、当該制御フローを構成する各ステップについて順に説明する。
FIG. 5 is a control flow diagram of the
ステップS1にて、故障判定部46は、第1、第2圧力センサ62a,62bの圧力値P1,P2を圧力検出部45から取得する。
In step S1, the
ステップS2にて、故障判定部46は、第1圧力センサ62aの圧力値P1が圧力閾値P0よりも大きいか否かを判定する。ここで、圧力閾値P0は、第1、第2ポンプ10a,10bの故障判定を行うための閾値であり、第1、第2ポンプ10a,10bが正常なときの最大ドレン圧力と同等かそれよりも僅かに低い値に設定されている。
In step S2, the
ステップS2で圧力値P1が圧力閾値P0よりも大きい(YES)と判定された場合は、ステップS3にて、車体制御演算部42は、第1ポンプ10aに接続されている第1、第3切換弁11a,12aの開閉指令値を閉に設定する。切換弁信号出力部44は、車体制御演算部42からの開閉指令値(閉)に応じた制御信号(閉信号)を切換弁11,12に出力し、第1、第3切換弁11a,12aを閉じる。
When it is determined in step S2 that the pressure value P1 is larger than the pressure threshold P0 (YES), in step S3, the vehicle body
ステップS4にて、車体制御演算部42は、第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量指令値をゼロ(0)に設定する。ポンプ信号出力部43は、車体制御演算部42からの吐出流量指令値(0)に応じた制御信号をレギュレータ21a,21bに出力し、第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量をゼロ(0)に制御する。ステップS4が終了すると、コントローラ40は制御を終了し、油圧ショベル100の稼働を停止する。
In step S4, the vehicle body
ステップS2で圧力値P1が圧力閾値P0以下である(NO)と判定された場合は、ステップS5にて、故障判定部46は、第2圧力センサ62bの圧力値P2が圧力閾値P0よりも大きいか否かを判定する。
If it is determined in step S2 that the pressure value P1 is less than or equal to the pressure threshold P0 (NO), the
ステップS5で圧力値P2が圧力閾値P0よりも大きい(YES)と判定された場合は、ステップS6にて、車体制御演算部42は、第2ポンプ10bに接続されている第2、第4切換弁11b,12bの開閉指令値を閉に設定する。切換弁信号出力部44は、開閉指令値(閉)に応じた制御信号(閉信号)を第2、第4切換弁11b,12bに出力し、第2、第4切換弁11b,12bを閉じる。
If it is determined in step S5 that the pressure value P2 is larger than the pressure threshold P0 (YES), then in step S6, the vehicle body
ステップS7にて、車体制御演算部42は、第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量指令値をゼロ(0)に設定する。ポンプ信号出力部43は、吐出流量指令値(0)に応じた制御信号をレギュレータ21a,21bに出力し、第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量をゼロ(0)に制御する。ステップS7の処理が終了すると、コントローラ40は制御を終了し、油圧ショベル100の稼働を停止する。
In step S7, the vehicle body
ステップS5で圧力値P2が圧力閾値P0以下である(NO)と判定された場合は、ステップS8にて、操作量検出部41は、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量を検出する。
If it is determined in step S5 that the pressure value P2 is less than or equal to the pressure threshold P0 (NO), the operation
ステップS9にて、車体制御演算部42は、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量に基づいて、第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bの開閉指令値および吐出流量指令値を設定する。切換弁信号出力部44は、開閉指令値に応じた制御信号を第1〜4切換弁11a,11b,12a,12bに出力し、第1〜4切換弁11a,11b,12a,12bを開閉する。
In step S9, based on the operation amount of
ステップS10にて、車体制御演算部42は、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量に基づいて、吐出流量指令値を設定する。ポンプ信号出力部43は、吐出流量指令値に応じた制御信号を第1、第2レギュレータ21a,21bに出力し、第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量を制御する。これにより、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作に応じて、油圧ショベル100のブーム2およびアーム4が動作する。ステップS10が終了すると、コントローラ40は、ステップS1以降の処理を繰り返し実行する。
In step S10, the vehicle body
図6は、第1ポンプ10aを用いてブームシリンダ1を駆動している最中に第1ポンプ10aが故障した場合の油圧閉回路システム200の動作を示す図である。なお、図6では、説明の簡略化のため、第1ポンプ10aの動作に関わる部分のみを示し、第2ポンプ10bの動作に関わる部分は省略している。
FIG. 6 is a diagram showing an operation of the hydraulic
図6において、ブーム操作レバー30を操作していない間(時刻0〜T1)は、ブーム操作レバー30の操作量はゼロ(0)となる。このとき、第1ポンプ10aは正常に機能しているため、ケーシング50a内は低圧(0MPa〜0.3MPa程度)であり、ドレン圧力は圧力閾値P0よりも小さい。
In FIG. 6, while the
その後、時刻T1でブーム操作レバー30の操作が開始されると、第1切換弁11aが開きかつ第3切換弁12aが閉じることにより(図5のステップS9)、第1ポンプ10aがブームシリンダ1に閉回路接続され、ブーム操作レバー30の操作量に応じた流量の作動油が第1ポンプ10aから吐出される(図5のステップS10)。このとき、ブームシリンダ1はフロント作業機104の自重を支持しており、ブームシリンダ1のキャップ室1dは高圧となっている。
Thereafter, when the operation of the
その後、時刻T2で第1ポンプ10aが故障すると、ブームシリンダ1のキャップ室1dから第1ポンプ10aのケーシング50a内に多量の作動油が漏れ出すことにより、ケーシング50a内は高圧となり、ドレン圧力は圧力閾値P0よりも大きくなる(図5のステップS2でYESと判定される)。その結果、第1ポンプ10aに接続されている第1、第2切換弁11a,12aが全て閉じられる(図5のステップS3)。これにより、ブームシリンダ1のキャップ室1dから第1ポンプ10aへの作動油の逆流が防止されるため、意図しないブームシリンダ1の縮退動作することを抑制することができる。
Thereafter, when the
以上のように構成した本実施例によれば、両吐出型ポンプ10a,10bのいずれかが故障し、故障した両吐出型ポンプのドレン圧力が所定の圧力P0を超えると、故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁が閉じられる。これにより、両吐出型ポンプが故障した場合でも、油圧アクチュエータ1,3から故障した両吐出型ポンプへの作動油の逆流が防止されるため、意図しない油圧アクチュエータ1,3の動作を抑制することができる。
According to the present embodiment configured as described above, when either of the two
本発明の第2の実施例は、いずれかの両吐出型ポンプが故障した場合に、意図しない油圧アクチュエータ1,3の動作を抑制しつつ、他の正常な両吐出型ポンプのみを用いて油圧ショベル100を稼働できるようにしたものである。以下、第1の実施例との相違点を中心に説明する。
According to the second embodiment of the present invention, in the event of failure of either of the two discharge pumps, hydraulic control is performed using only other normal double discharge pumps while suppressing unintended operation of the
図7は、本実施例に係る油圧閉回路システムの概略構成図である。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a hydraulic closed circuit system according to the present embodiment.
図7において、油圧閉回路システム200Aは、表示装置としてのモニタ33と、指示入力装置としての操作ボタン32とを更に備えており、コントローラ40Aは、モニタ出力部47を更に備えている。モニタ33および指示入力装置32は、キャブ101内に配置されている。
In FIG. 7, the hydraulic closed circuit system 200A further includes a
図8は、コントローラ40Aの制御ブロック図である。
FIG. 8 is a control block diagram of the
図8において、操作量検出部41Aは、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量に加えて、操作ボタン32からの入力信号を検出する。検出された操作量および入力信号の情報は、車体制御演算部42へと送られる。
In FIG. 8, the operation
車体制御演算部42Aは、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量と操作ボタン32からの入力信号と故障判定部46からの判定結果とに基づいて、第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bの開閉指令値および第1、第2ポンプ10a,10bの吐出流量指令値を設定する。
The vehicle body control calculation unit 42A is based on the operation amount of the
図9A〜図9Cは、コントローラ40Aの制御フロー図である。
9A to 9C are control flow diagrams of the
第1の実施例における制御フロー(図5に示す)では、ステップS2で第1ポンプ10aの故障を検出してステップS3,S4を実行した後、またはステップS5で第2ポンプ10bの故障を検出してステップS6,S7を実行した後に、コントローラ40は制御を終了し、油圧ショベル100の稼働を停止することとしたが、図9A〜図9Cに示す制御フローでは、ステップS4の後に第2ポンプ10bのみを用いて油圧ショベル100を稼働するための処理(ステップSX1〜SX6)を追加し、ステップS7の後に第1ポンプ10aのみを用いて油圧ショベル100を稼働するための処理(ステップSY1〜SY7)を追加している。以下、追加した各ステップについて順に説明する。
In the control flow (shown in FIG. 5) in the first embodiment, after the failure of the
ステップSX1にて、モニタ出力部47は、第1ポンプ10aの故障情報をモニタ33に出力する。
At step SX1, the
図10は、モニタ33の表示画面の一例を示す図である。
FIG. 10 is a view showing an example of a display screen of the
図10において、表示画面33aの左側には、油圧閉回路システム200Aの油圧回路の簡略図が表示されており、故障箇所が網掛け表示されている。これにより、作業者は故障個所を確認することができる。また、表示画面33aの右側には、第1ポンプ10aの故障を検出した旨のメッセージと、通常モードから縮退モードに移行するか否かを問い合せるメッセージとが表示されている。ここで、通常モードとは、全ての両吐出型ポンプ10a,10bを用いて油圧ショベル100を稼働する制御モードであり、縮退モードとは、故障した両吐出型ポンプを使用せず正常な両吐出型ポンプのみを用いて油圧ショベル100を稼働する制御モードである。作業者は、操作ボタン32を操作することにより、コントローラ40に通常モードから縮退モードへの移行を指示することができる。
In FIG. 10, on the left side of the
ステップSX2にて、車体制御演算部42は、指示入力装置32からの入力信号の情報に基づいて、通常モードから縮退モードへの移行が指示されたか否かを判定する。
In step SX2, based on the information of the input signal from the
ステップSX2で通常モードから縮退モードへの移行が指示された(YES)と判定された場合は、ステップSX3にて、車体制御演算部42は、油圧ショベル100の各動作と第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bの開閉指令値との対応関係を規定したテーブルを、第1、第2ポンプ10a,10bが共に正常である場合に使用するテーブル(後述の通常テーブル)から、第1ポンプ10aが故障した場合に使用するテーブル(後述の第1縮退テーブル)に切り換える。
If it is determined in step SX2 that the transition from the normal mode to the degeneration mode has been instructed (YES), the vehicle body
図11は、油圧ショベル100の各動作と第1〜第4切換弁の開閉指令値との対応関係を規定したテーブルの一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a table defining the correspondence between each operation of the
図11において、テーブル70は、第1、第2ポンプ10a,10bが共に正常である場合に使用するテーブル(以下「通常テーブル」という。)であり、テーブル71は、第1ポンプ10aが故障した場合に使用するテーブル(以下「第1縮退テーブル」という。)であり、テーブル72は、第2ポンプ10bが故障した場合に使用するテーブル(以下「第2縮退テーブル」という。)である。第1縮退テーブル71では、第1ポンプ10aを使用しないため、油圧ショベル100の動作に関わらず、第1ポンプ10aに接続されている第1、第3切換弁11a,12aの開閉指令値が閉となっている。一方、第2縮退テーブル72では、第2ポンプ10bを使用しないため、油圧ショベル100の動作に関わらず、第2ポンプ10bに接続されている第2、第4切換弁11a,12aの開閉指令値が閉となっている。各テーブル70〜72は、コントローラ40に予め記憶されており、車体制御演算部42によって参照される。
In FIG. 11, the table 70 is a table used when both the first and
ステップSX4にて、車体制御演算部42は、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量を操作量検出部41から取得する。
In step SX4, the vehicle body
ステップSX5にて、車体制御演算部42は、第1縮退テーブル71を参照し、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作量に基づいて、第1〜第4切換弁11a,11b,12a,12bの開閉指令値を設定する。切換弁信号出力部44は、開閉指令値に応じた制御信号を第1〜4切換弁11a,11b,12a,12bに出力し、第1〜4切換弁11a,11b,12a,12bを開閉する。
In step SX5, the vehicle body
ステップSX6にて、車体制御演算部42は、ブーム操作レバー30またはアーム操作レバー31の操作量に基づいて、第2ポンプ10bの吐出流量指令値を設定する。ポンプ信号出力部43は、吐出流量指令値に応じた制御信号を第2レギュレータ21bに出力し、第2ポンプ10bの吐出流量を制御する。これにより、ブーム操作レバー30およびアーム操作レバー31の操作に応じて、油圧ショベル100のブーム2およびアーム4が動作する。このとき、故障した第1ポンプ10aの吐出流量はゼロ(0)に制御されているため、エネルギ損失を抑えることができる。ステップSX6が終了すると、コントローラ40は、ステップSX4以降の処理を繰り返し実行する。
In step SX6, the vehicle body
ステップSX2で通常モードから縮退モードへの移行が指示されなかった(NO)と判定された場合は、コントローラ40は制御を終了し、油圧ショベル100の稼働を停止する。
If it is determined in step SX2 that transition from the normal mode to the degeneration mode is not instructed (NO), the
なお、ステップS7の後に追加した第1ポンプ10aのみで油圧ショベル100を稼働させるための処理(ステップSY1〜SY6)は、ステップSY1で第2ポンプ10bの故障を表示し、ステップSY3で第2縮退テーブル72に切り換え、ステップSY5,SY6で第2縮退テーブル72を参照する点を除き、ステップSX1〜SX6と同様であるため、説明は省略する。
The process (steps SY1 to SY6) for operating the
以上のように構成した本実施例によれば、油圧閉回路システム200Aにおいて両吐出型ポンプが故障した場合でも、意図しない油圧アクチュエータ1,3の動作を抑制しつつ、他の正常な両吐出型ポンプのみを用いて油圧ショベル100を稼働することができる。
According to the present embodiment configured as described above, even if both discharge pumps fail in the hydraulic closed circuit system 200A, other normal double discharge types can be performed while suppressing unintended operation of the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を油圧ショベルに適用したものであるが、本発明はこれに限られず、複数の油圧アクチュエータを油圧閉回路で駆動する建設機械全般に適用可能である。また、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to an above-described Example, A various modified example is included. For example, although the above-mentioned Example applied this invention to a hydraulic shovel, this invention is not restricted to this, It is applicable to the general construction machinery which drives a several hydraulic actuator by a hydraulic closed circuit. Further, the above-described embodiments are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. In addition, it is also possible to add part of the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment, or to delete part of the configuration of one embodiment or replace part of the configuration of another embodiment. It is possible.
1…ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)、1a…シリンダチューブ、1b…ロッド、1c…ピストン、1d…キャップ室、1e…ロッド室、2…ブーム、3…アームシリンダ(油圧アクチュエータ)、3a…シリンダチューブ、3b…ロッド、3c…ピストン、3d…キャップ室、3e…ロッド室、4…アーム、5…バケットシリンダ、5a…シリンダチューブ、5b…ロッド、6…バケット、7…旋回モータ(油圧アクチュエータ)、8a,8b…走行装置、9…タンク、10a…第1ポンプ(両吐出型ポンプ)、10b…第2ポンプ(両吐出型ポンプ)、11a…第1切換弁、11b…第2切換弁、12a…第3切換弁、12b…第4切換弁、13a,13b…フラッシング弁、20a,20b…両傾転斜板機構、21a,21b…レギュレータ、22a,22b…リリーフ弁、23a,23b,24a,24b…メイクアップチェック弁、25a,25b…チャージポンプ、26a,26b…チャージリリーフ弁、30…ブーム操作レバー(操作装置)、31…アーム操作レバー(操作装置)、32…操作ボタン(指示入力装置)、33…モニタ(表示装置)、33a…表示画面、40,40A…コントローラ、41,41A…操作量検出部、42,42A…車体制御演算部、43…ポンプ信号出力部、44…切換弁信号出力部、45…圧力検出部、46…故障判定部、47…モニタ出力部、50a,50b…ケーシング、51…シャフト、52…斜板、53…シリンダブロック、54…ピストン、55…バルブプレート、56…ベアリング、57…シリンダ室、58,59…給排ポート、60a,60b…ドレンポート、61a,61b…ドレン配管、62a…第1圧力センサ(圧力検出装置)、62b…第2圧力センサ(圧力検出装置)、70…通常テーブル、71…第1縮退テーブル、72…第2縮退テーブル、100…油圧ショベル、101…キャブ、102…上部旋回体、103…下部走行体、104…フロント作業機、200,200A…油圧閉回路システム、L1〜L12…流路。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の両吐出型ポンプに選択的に閉回路を構成するよう接続された複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の両吐出型ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとの間に接続され、前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれを複数の油圧アクチュエータに選択的に閉回路接続する複数の切換弁と、
前記複数の操作レバーの操作に応じて前記複数の切換弁の開閉制御および前記複数の両吐出型ポンプの流量制御を行う制御装置とを備え、前記複数の両吐出型ポンプは、それぞれ、内部に漏れ出た作動油をタンクに戻すドレンポートを有する建設機械において、
前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれに設けられ、前記ドレンポートから排出される作動油のドレン圧力を検出する圧力検出装置を備え、
前記制御装置は、前記複数の両吐出型ポンプの中に、前記圧力検出装置で検出されたドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプが存在するときに、前記ドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプは故障した両吐出型ポンプであると判定し、前記複数の切換弁のうち、前記故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁を閉じる
ことを特徴とする建設機械。 Multiple dual discharge pumps,
A plurality of hydraulic actuators connected to form a closed circuit selectively to the plurality of dual discharge pumps;
A plurality of switching valves connected between the plurality of dual discharge pumps and the plurality of hydraulic actuators for selectively closing the plurality of dual discharge pumps to the plurality of hydraulic actuators;
The control device performs opening / closing control of the plurality of switching valves and flow control of the plurality of discharge pumps according to the operation of the plurality of control levers, and the plurality of discharge pumps are internally provided In a construction machine having a drain port for returning leaked hydraulic oil to a tank,
A pressure detection device provided in each of the plurality of discharge pumps and detecting a drain pressure of hydraulic oil discharged from the drain port;
The control device is configured such that, in the plurality of dual discharge pumps, when there is a dual discharge pump in which the drain pressure detected by the pressure detection device exceeds a predetermined pressure, the drain pressure is a predetermined pressure It is determined that the both discharge type pump exceeding the limit is a broken both discharge type pump, and all the switching valves connected to the broken both discharge type pump among the plurality of switching valves are closed. Construction machinery.
前記制御装置は、前記ドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプが故障した両吐出型ポンプであると判定したときに、前記故障した両吐出型ポンプの吐出流量をゼロに制御する
ことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
The control device controls the discharge flow rate of the failed dual discharge pump to zero when it is determined that the dual discharge pump fails when the drain pressure exceeds a predetermined pressure. Construction machines characterized by
表示装置と指示入力装置とを更に備え、
前記制御装置は、
前記複数の両吐出型ポンプの全てを使用して前記複数の油圧アクチュエータを駆動する通常モードと、前記複数の両吐出型ポンプのうち前記1つの両吐出型ポンプ以外の両吐出型ポンプのみを使用して前記複数の油圧アクチュエータを駆動する縮退モードとを有し、
前記1つの両吐出型ポンプが故障したと判定したときに、前記1つの両吐出型ポンプの故障情報を前記表示装置に表示させ、前記指示入力装置の操作に応じて前記通常モードから前記縮退モードに切り換わる
ことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
It further comprises a display device and an instruction input device,
The controller is
Only a normal mode in which the plurality of hydraulic actuators are driven using all of the plurality of dual discharge pumps, and only dual discharge pumps other than the one dual discharge pump among the multiple dual discharge pumps And a degenerate mode for driving the plurality of hydraulic actuators,
When it is determined that the single discharge pump has failed, failure information of the single discharge pump is displayed on the display device, and the normal mode is selected from the normal mode according to the operation of the instruction input device. A construction machine characterized by switching to
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