JP2019210670A - Wheel type work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業装置に積荷を積載して走行するときに作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械に関する。 The present invention relates to a wheel type work machine provided with a traveling vibration suppressing device that suppresses vibration of the working device when traveling with a load loaded on the working device.
作業装置に積荷を積載して走行するときに作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械が特許文献1に記載されている。この特許文献1はアキュムレータを用いて走行振動を抑制するものであって、特許文献1の段落0051に「コントローラ41がブームシリンダ6のボトム室6bの圧力変動を吸収すると判断した場合、ブームシリンダ6のボトム室6bは、ライドコントロールバルブ30の切替弁31を介して、アキュムレータ24と連通される。また、ブームシリンダ6のロッド室6cは、ライドコントロールバルブ30の切替弁31を介して、油圧回路の低圧側、すなわち作動油タンク22と連通される。したがって、ホイールローダ1の走行によってバケット7が上下方向に振動した結果生じるブームシリンダ6のボトム室6bの圧力変動は、アキュムレータ24によって吸収される。これにより、ホイールローダ1の走行振動が抑制される。」と記載されている。
一方、作業車両のサスペンション装置において、油圧ポンプから吐出された圧油を油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)に直接作用させて能動的な振動抑制を行うようにしたものが特許文献2に記載されている。
On the other hand,
特許文献1に記載されたホイール式作業機械の走行振動抑制装置においては、ブームシリンダのボトム室の圧力変動をアキュムレータによって吸収するものであり、受動的に走行振動を抑制している。この方法では振動が大きい場合には、十分な振動抑制効果が発揮されず、振動抑制に時間がかかるという課題があった。
In the traveling vibration suppression device for a wheel type work machine described in
一方、特許文献2に記載のように、作業車両のサスペンション装置などの技術分野においては、ポンプによる油圧を油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)に直接作用させる能動的な振動抑制の試みも行われている。しかし、このような技術をホイール式作業機械の走行振動抑制制御に用いた場合、能動的な振動抑制のための油圧ポンプが必要となり、コストアップとなるばかりでなく、その油圧ポンプをエンジンによって駆動する必要があるため、燃費の悪化を招くおそれがある。
On the other hand, as described in
本発明の目的は、走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械において、作業装置に積荷を積載して走行するときに、振動抑制に要する時間を短くし、かつ安価で燃費への影響を少なくしたホイール式作業機械を提供することにある。 It is an object of the present invention to shorten the time required for vibration suppression and reduce the influence on fuel consumption at a low cost when traveling with a load loaded on the work device in a wheel type work machine equipped with a travel vibration suppression device. It is to provide a wheel type work machine.
上記課題を解決するため、本発明は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動され、作業装置の作業腕を車体に対して上下方向に駆動する油圧アクチュエータと、前記車体の冷却を行うファンと、前記ファンを駆動するファンモータと、前記エンジンにより駆動され、前記ファンモータに圧油を供給するファンポンプと、前記作業装置に積荷を積載して走行するとき前記作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置とを備えたホイール式作業機械において、前記走行振動抑制装置は、前記ファンポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量と前記油圧アクチュエータから作動油タンクに戻される圧油の流量を制御するライドコントロール弁と、前記ファンポンプから吐出された圧油を前記ファンモータに導くか、前記ライドコントロール弁に導くかを切り替える弁装置と、前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力を検出する第1センサと、前記作業腕の角度を検出する第2センサと、前記ライドコントロール弁と前記弁装置を制御するためのコントローラとを備え、前記コントローラは、振動抑制制御のための前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力目標値及び前記作業腕の角度目標値を設定し、前記第1センサの圧力検出値と前記圧力目標値との差分である圧力偏差及び前記第2センサの角度検出値と前記角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、前記振動抑制制御を実行するかどうかの判定を行い、この判定結果に基づいて前記弁装置に制御信号を出力し前記弁装置の切り換え制御を行うとともに、前記圧力偏差及び前記角度偏差に基づいて前記油圧アクチュエータのボトム室に圧油を導くかロッド室に圧油を導くかどうかの判定を更に行い、この判定結果に基づいて前記ライドコントロール弁に制御信号を出力し前記ライドコントロール弁の切り換え制御を行うものとする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a hydraulic pump driven by an engine, a hydraulic actuator that is driven by pressure oil from the hydraulic pump and drives a work arm of a work device in a vertical direction with respect to a vehicle body, A fan that cools the vehicle body; a fan motor that drives the fan; a fan pump that is driven by the engine to supply pressure oil to the fan motor; and In the wheel type work machine including a traveling vibration suppressing device that suppresses vibration of the working device, the traveling vibration suppressing device includes a flow rate of pressure oil supplied from the fan pump to the hydraulic actuator, and hydraulic oil from the hydraulic actuator. A ride control valve that controls the flow rate of the pressure oil returned to the tank, and the pressure oil discharged from the fan pump A valve device that switches between guiding to a fan motor and the ride control valve; a first sensor that detects a pressure in a bottom chamber of the hydraulic actuator; a second sensor that detects an angle of the working arm; and the ride A control valve and a controller for controlling the valve device, wherein the controller sets a target pressure value of the bottom chamber of the hydraulic actuator and a target angle value of the working arm for vibration suppression control, and The vibration suppression control is executed based on a pressure deviation that is a difference between the pressure detection value of one sensor and the pressure target value and an angle deviation that is a difference between the angle detection value of the second sensor and the angle target value. Based on the determination result, a control signal is output to the valve device to perform switching control of the valve device, and the pressure deviation is determined. Further, it is further determined whether pressure oil is guided to the bottom chamber or the rod chamber of the hydraulic actuator based on the angular deviation, and a control signal is output to the ride control valve based on the determination result. The ride control valve switching control is performed.
このようにコントローラにおいて、圧力検出値と圧力目標値とのである圧力偏差及び角度検出値と角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、弁装置の切り換え制御とライドコントロール弁の切り換え制御を行うことにより、作業装置に積荷を積載して走行するときにファンポンプによる油圧を用いて能動的に速やかに作業装置の走行振動を抑制し、振動抑制に要する時間を短くすることができる。また、常に駆動しているファンポンプを一時的に利用して振動抑制を行うことで、安価で燃費への影響の少ない能動的な振動抑制制御を行うことができる。 Thus, in the controller, the switching control of the valve device and the switching control of the ride control valve are performed based on the pressure deviation which is the detected pressure value and the target pressure value and the angular deviation which is the difference between the detected angle value and the target angle value. By doing so, when traveling with a load loaded on the work device, the traveling vibration of the work device can be actively and quickly suppressed using the hydraulic pressure of the fan pump, and the time required for vibration suppression can be shortened. In addition, by performing vibration suppression by temporarily using a fan pump that is always driven, it is possible to perform active vibration suppression control that is inexpensive and has little influence on fuel consumption.
本発明によれば、作業装置に積荷を積載して走行するときにファンポンプによる油圧を用いて能動的に速やかに作業装置の走行振動を抑制し、振動抑制に要する時間を短くすることができる。また、常に駆動しているファンポンプを一時的に利用して振動抑制を行うことで、安価で燃費への影響の少ない能動的な振動抑制制御を行うことができる。これにより速やかな振動抑制効果と安価かつ低燃費効果を両立する走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when driving | running | working with a load loaded on a working device, the driving vibration of the working device can be actively and quickly suppressed using hydraulic pressure from a fan pump, and the time required for vibration suppression can be shortened. . In addition, by performing vibration suppression by temporarily using a fan pump that is always driven, it is possible to perform active vibration suppression control that is inexpensive and has little influence on fuel consumption. As a result, it is possible to provide a wheel type work machine provided with a traveling vibration suppressing device that achieves both a rapid vibration suppressing effect and an inexpensive and low fuel consumption effect.
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態によるホイール式作業機械を図1〜図3を用いて説明する。
<First Embodiment>
A wheel type work machine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
〜構成〜
図1は、本発明の一実施の形態に係る、走行振動抑制装置を搭載したホイール式作業機械の一例であるホイールローダの側面図である。
~Constitution~
FIG. 1 is a side view of a wheel loader which is an example of a wheel type work machine equipped with a traveling vibration suppressing device according to an embodiment of the present invention.
図1において、ホイールローダ1は、走行装置4を備えた車体11と、この車体11に上下方向に揺動自在に取り付けられた作業装置12とを備えている。車体11は走行装置4として前輪(タイヤ)4a及び後輪(タイヤ)4bと、運転室5と、エンジン室6等を備えている。
In FIG. 1, the
作業装置12は、作業腕としての左右一対のブーム2と、バケット3を有し、左右一対のブーム2は、車体11の前部に上下方向に回動可能に取り付けられ、バケット3はブーム2の先端部分に上下方向に回動自在に取り付けられている。左右一対のブーム2と車体11との間に左右一対のブームシリンダ7が取り付けられ、ブームシリンダ7は、メインポンプ(油圧ポンプ)21(図2参照)からの圧油により駆動され、作業装置12の作業腕であるブーム2を車体11に対して上下方向に駆動する。すなわち、ブームシリンダ7は、ボトム室7b(図2参照)に圧油が供給されるとロッド7a1が伸張してブーム2を上方向に回動させ、ロッド室7c(図2参照)に圧油が供給されるとロッド7a1が縮退してブーム2を下方向に回動させる。バケット3は、車体11に取り付けられたバケットシリンダ8にベルクランク9を介してリンク結合され、バケットシリンダ8の伸縮によりベルクランク9が回動し、バケット3の向きが上下する。すなわち、バケットシリンダ8は、ボトム室に圧油が供給されるとロッド8aが伸張してバケット3を上方向に回動させ、ロッド室に圧油が供給されるとロッド8aが縮退してバケット3を下方向に回動させる。
The
図2は、ブーム2の油圧駆動システムを示す図である。なお、この図2において、実線は油圧配管を、破線は電気信号線を示している。
FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic drive system for the
図2において、油圧駆動システムは、エンジン20と、エンジン20により駆動されるメインポンプ(油圧ポンプ)21と、作動油タンク22と、上述したブームシリンダ(油圧アクチュエータ)7と、メインポンプ21からブームシリンダ7に供給される圧油の流量とブームシリンダ7から作動油タンク22に戻される圧油の流量を制御するリフトコントロール弁23と、エンジン20により駆動され、圧油を供給するファンポンプ24と、車体11の冷却(例えば作動油、エンジン冷却水等の冷却)を行うファン25aと、ファンポンプ24から圧油が供給さされ、ファン25aを駆動するファンモータ25と、作業装置12に積荷を積載して走行するとき作業装置12の振動を抑制する制御を行う走行振動抑制装置40とを備えている。
In FIG. 2, the hydraulic drive system includes an
ブームシリンダ7はシリンダチューブ7a2を有し、シリンダチューブ7a2内のシリンダ室はロッド7a1の先端に取り付けられたピストン7dによってボトム室7bとロッド室7cとに仕切られている。
The
メインポンプ21はエンジン20によって駆動されることで圧油を吐出し、その圧油がリフトコントロール弁23及び図示しないバケットコントロール弁を介してブームシリンダ7及び図示しないバケットシリンダに供給される。
The
リフトコントロール弁23は、ブームシリンダ7のロッド7a1を伸張する方向に動作させる第1切替位置Rと、ブームシリンダ7を動作させない第2切替位置N(中立位置)と、ブームシリンダ7のロッド7a1を縮退する方向に動作させる第3切替位置Lと、ブームシリンダ7に油圧を作用させずバケット3及びブーム2の自重でブームシリンダ7のロッド7a1を縮退させ、バケット3を地面の凹凸に追従させるフロート動作を可能とする第4切替位置Fとを有している。
The
また、リフトコントロール弁23は、流路a1,a2を介してブームシリンダ7のボトム室7bとロッド室7cに接続されており、ブーム2を駆動する場合には、運転室5に設けられた図示しないブーム用の操作レバー装置が操作されることで第1切替位置R又は第3切替位置Lに切り換わり、メインポンプ21から吐出された圧油は流路a1又はa2を介してブームシリンダ7のボトム室7b又はロッド室7cに供給され、ブームシリンダ7のロッド室7c又はボトム室7bから排出された圧油は流路a2又はa1を介してリフトコントロール弁23から作動油タンク22に戻される。図示しないバケットシリンダを駆動する場合も同様であり、図示しないバケット用の操作レバー装置が操作されることで図示しないバケットコントロール弁が切り換わり、バケットシリンダに対する圧油の給排が行われる。
Further, the
走行振動抑制装置40は、ファンポンプ24からブームシリンダ7に供給される圧油の流量とブームシリンダ7から作動油タンク22に戻される圧油の流量を制御するライドコントロール弁26と、ファンポンプ24から吐出された圧油をファンモータ25に導くか、ライドコントロール弁26に導くかを切り替える弁装置である第1切替弁27及び第2切替弁28と、ブームシリンダ7のボトム室7bの圧力(ボトム側圧力)を検出する圧力センサ(第1センサ)41と、ブーム2(作業腕)のリフト角度を検出する角度センサ(第2センサ)42と、車体11の走行速度(車速)を検出する速度センサ43(第3センサ)と、ライドコントロール弁26と第1切替弁27及び第2切替弁28とを制御するためのコントローラ33と、運転室5内に設けられ、ライドコントロールモードを設定するモード設定スイッチ34とを備えている。
The traveling
ライドコントロール弁26は、ブームシリンダ7のロッド7a1を伸張する方向に動作させる第1切替位置Rcと、ブームシリンダ7を動作させない第2切替位置Ncと、ブームシリンダ7のロッド7a1を縮退する方向に動作させる第3切替位置Lcと、を有している。また、ライドコントロール弁26は電磁比例弁であり、ライドコントロール弁26の切替位置はコントローラ33から出力された制御電流Icによって制御され、制御電流Icが負の場合に切替位置Rcの方向に開度が大きくなり、正の場合に切替位置Lcの方向に開度が大きくなり、0であれば切替位置Ncとなる。
The
ライドコントロール弁26は、ファンポンプ24の吐出側とブームシリンダ7との間及びブームシリンダ7と作動油タンク22との間に配置されている。また、ライドコントロール弁26は、流路dを介して流路b(ファンポンプ24の吐出側)に接続され、流路eを介して作動油タンク22に接続されているとともに、ライドコントロール弁26は流路f1,f2を介してブームシリンダ7のボトム室7b又はロッド室7cに接続されている。
The
第1切替弁27及び第2切替弁28はともに電磁切換式のON・OFF切替弁であり、それぞれ開位置27a,28aと閉位置27b,28bとを有している。第1切替弁27は非通電時に開位置27a、第2切替弁28は非通電時に閉位置28bである。また、第1切替弁27は、ファンポンプ24の吐出側とファンモータ25との間で流路bに配置された第1ON・OFF切替弁であり、第2切替弁28は、ファンポンプ24の吐出側とライドコントロール弁26との間で流路dに配置された第2ON・OFF切替弁である。第1切替弁27及び第2切替弁28はON・OFF切替弁であるため応答性がよく、振動抑制に要する時間を短くできる。
Both the
ファンポンプ24はエンジン20により駆動される油圧ポンプであり、第1切替弁27を介してファンモータ25に圧油を供給する。また、ホイールローダ1の走行中に振動が発生した場合には、第2切替弁28及びライドコントロール弁26が作動し、ファンポンプ24から吐出された圧油がブームシリンダ7に圧油が供給される。
The
ファンポンプ24の排出側の流路bは流路cを介して作動油タンク22に接続され、流路cにリリーフ弁としての第1チェック弁29が設けられている。また、流路dの第2切替弁28の下流側と流路eとの間にリリーフ弁としての第2チェック弁30が設けられている。第1及び第2チェック弁29,30は、油路bの圧力(ファンポンプ24の吐出圧)と第2切替弁28の下流側の圧力が必要以上に高くならないようにするためのものである。
The discharge-side flow path b of the
コントローラ33は、圧力センサ41からの圧力信号Pと、角度センサ42からの角度信号Aと、速度センサ43からの走行速度信号Sとが入力され、第1切替弁27及び第2切替弁28とライドコントロール弁26に制御電流を出力する。
The
また、コントローラ33は、振動抑制制御のためのブームシリンダ7のボトム室7bの圧力目標値及びブーム2(作業腕)の角度目標値として設定し、圧力センサ41の圧力検出値と前記圧力目標値との差分である圧力偏差及び角度センサ42の角度検出値と前記角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、振動抑制制御を実行するかどうかの判定を行い、この判定結果に基づいて第1切替弁27及び第2切替弁28(弁装置)に制御信号を出力し第1切替弁27及び第2切替弁28(弁装置)の切り換え制御を行うとともに、上記圧力偏差及び角度偏差に基づいてブームシリンダ7のボトム室7bに圧油を導くかロッド室7cに圧油を導くかどうかの判定を更に行い、この判定結果に基づいてライドコントロール弁26に制御信号を出力しライドコントロール弁26の切り換え制御を行う。
Further, the
図3は、コントローラ33の制御機能を示すフローチャートである。コントローラ33はCPU33aとメモリ33bを有し、CPU33aがメモリ33bに記憶されたプログラムに基づいて動作することによって、図3のフローチャートに示す制御機能が実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing the control function of the
図3において、コントローラ33は、ライドコントロールのモード設定スイッチ34がONになるとライドコントロールモードが設定され、図3に示すフローチャートの制御動作を開始する。コントローラ33は、まず、ステップS01において、速度センサ43から入力した走行速度信号(車速検出値)Sが所定値αを超え、かつ角度センサ42から入力した角度信号(角度検出値)Aが掘削状態しきい値β1より大きく、かつ積み込み状態しきい値β2より小さいかどうかを判定し、判定結果がYesである場合は、ライドコントロールフラグをONに設定し、NOである場合はライドコントロールフラグをOFFに設定する。ステップS01の判定は、ホイールローダ1が作業装置12に積荷を積載して走行する状態にあるかどうか、すなわち本発明の走行振動抑制制御を開始可能な状態にあるかどうかを判定するものであり、速度センサ43(第3センサ)の車速検出値が所定値αを超え、かつ角度センサ42(第2センサ)の角度検出値が掘削状態閾値β1より大きくかつ積み込み状態閾値β2より小さい場合に作業装置12が振動抑制制御を開始可能な状態にあると判定し、ライドコントロールフラグをONに設定する。
In FIG. 3, when the ride control
ステップS01の判定がYesでライドコントロールフラグがONに設定された場合、コントローラ33は、ステップS11において、ライドコントロールフラグがONに設定された時点での圧力センサ41の圧力検出値Pと角度センサ42の角度検出値Aを、それぞれ、振動抑制制御のための圧力目標値Ptrg及び角度目標値Atrgとして設定する。
When the determination in step S01 is Yes and the ride control flag is set to ON, the
なお、振動抑制制御のための圧力目標値Ptrg及び角度目標値Atrgの設定は、運転室5内にライドコントロールスイッチを設け、オペレータがライドコントロールスイッチをON操作したときの圧力センサ41の圧力検出値Pと角度センサ42の角度検出値Aを、それぞれ、振動抑制制御のための圧力目標値Ptrg及び角度目標値Atrgとして設定してもよい。
The pressure target value Ptrg and the angle target value Atrg for vibration suppression control are set by providing a ride control switch in the
次いで、コントローラ33は、ステップS12に進み、差分変数Vcを下記(1)式により計算する。
Vc=m(P−Ptrg)+n∫(A−Atrg)dt ・・・(1)
Next, the
Vc = m (P−Ptrg) + n∫ (A−Atrg) dt (1)
ここで、(1)式の第1項は圧力信号Pの圧力目標値Ptrgに対するずれ(圧力偏差)を表している。ブームシリンダ7のボトム圧はブームシリンダ7に及ぼす力に影響するため、振動抑制のために応答性よく圧力目標値Ptrgに追従させる必要がある。このため第1項は比例制御項としている。
Here, the first term of the equation (1) represents a deviation (pressure deviation) of the pressure signal P from the pressure target value Ptrg. Since the bottom pressure of the
一方、(1)式の第2項は角度信号Aの角度目標値Atrgとのずれ(角度偏差)を表している。ブーム2の角度は振動抑制後に角度目標値Atrgに戻っていることが重要であり、応答性よりも定常特性(目標値追従性)が必要となる。このため第2項は積分制御項としている。比例制御項と積分制御項をそれぞれゲインm,n(いずれも定数)をかけて足し合わせることで、一つの差分変数Vcで圧力の応答性と角度の定常性を得ることができる。
On the other hand, the second term of the equation (1) represents the deviation (angle deviation) of the angle signal A from the target angle value Atrg. It is important that the angle of the
次にコントローラ33は、ステップS13で差分変数Vcの絶対値が、積荷の重さに基づいて予め設定した閾値k1より小さいかどうかを判定する。差分変数Vcの絶対値が閾値k1より小さければステップS14に進み、第1切替弁27、第2切替弁28の制御電流を0、及びライドコントロール弁26の制御電流Ipを0にする。これにより第1切替弁27は開位置27a、第2切替弁28は閉位置28b、ライドコントロール弁26は第2切替位置Ncになる。一方、ステップS13で差分変数Vcの絶対値が閾値k1以上であればステップS15に進み、第1切替弁27を閉位置27b、第2切替弁28を開位置28aにするように制御電流を出力する。
Next, in step S13, the
次にコントローラ33は、ステップS16で差分変数Vcの正負を判定する。差分変数Vcが負であればステップS17に進み、ライドコントロール弁26を第1切替位置Rcの方向に開弁するように、下記(2)式により計算した制御電流Icをライドコントロール弁26に出力する。
Ic=−k2|Vc| ・・・(2)
Next, the
Ic = −k2 | Vc | (2)
一方、差分変数Vcが正であればステップS18に進み、ライドコントロール弁26を第3切替位置Lcの方向に開弁するように、下記(3)式により計算した制御電流Icをライドコントロール弁26に出力する。
Ic=k3|Vc| ・・・(3)
ここで、k2,k3は正の比例定数である。
On the other hand, if the difference variable Vc is positive, the process proceeds to step S18, and the control current Ic calculated by the following equation (3) is used to open the
Ic = k3 | Vc | (3)
Here, k2 and k3 are positive proportionality constants.
ステップS14、ステップS17及びステップS18を終えるとステップS19に進み、コントローラ33は、再び、速度センサ43から入力した走行速度信号(車速検出値)Sが所定値αを超え、かつ角度センサ42から入力した角度信号(角度検出値)Aが掘削状態しきい値β1より大きく、積み込み状態しきい値β2より小さいかどうかを判定する。判定結果がYesである場合はライドコントロールフラグがON状態を維持し、ステップS12に戻り、ステップS12〜S19の処理を繰り返す。判定結果がNoである場合は、ホイールローダ1が作業装置12に積荷を積載して走行する状態ではなくなった場合であり、ライドコントロールフラグをOFFに設定して、フローチャートの処理を終了する。
When step S14, step S17, and step S18 are completed, the process proceeds to step S19, and the
〜動作〜
次に、以上のように構成した本実施の形態における走行振動抑制装置40の動作について説明する。
~ Operation ~
Next, the operation of the traveling
バケット3に積荷を積載して走行する場合、地面の凹凸によりタイヤ4a,4bを介して、運転室5やバケット3が上下方向に加振され、乗り心地悪化や荷こぼれなどの問題が生じる。走行振動抑制装置40はその振動を以下のように抑制する。
When traveling with a load loaded on the
ライドコントロールのモード設定スイッチ34がOFFの場合、図3に示すフローチャートの制御動作は実行されず、第1切替弁27は開位置27a、第2切替弁28は閉位置28b、ライドコントロール弁26は第2切替位置Ncになっている。
When the ride control
ライドコントロールのモード設定スイッチ34がONとなり、走行速度信号(車速検出値)S>所定値αかつ掘削状態しきい値β1<角度信号(角度検出値)A<積み込み状態しきい値β2になると、コントローラ33はその時点でのブーム2の角度信号Aを角度目標値Atrgに、ブームシリンダ7のボトム室7bの圧力信号Pを圧力目標値Ptrgにそれぞれ設定する(ステップS01,S11)。そして圧力信号Pと圧力目標値Ptagの差分、及び角度信号Aと角度目標値Atrgの差分を用いて算出した差分変数Vcの値に応じて、コントローラ33は第1切替弁27、第2切替弁28、ライドコントロール弁26に制御電流を出力する(ステップS12〜S19)。
When the ride control
差分変数Vcの絶対値が、予め設定した閾値k1よりも小さい場合には振動抑制機能は実行されず、第1切替弁27は開位置27a、第2切替弁28は閉位置28b、ライドコントロール弁26は第2切替位置Ncになっている(ステップS14)。
When the absolute value of the difference variable Vc is smaller than a preset threshold value k1, the vibration suppression function is not executed, the
差分変数Vcの絶対値が閾値k1よりも大きい場合には振動抑制機能が実行され、第1切替弁27を閉位置27b、第2切替弁28を開位置28aにするよう、コントローラ33から制御電流が出力される(ステップS15)。
When the absolute value of the difference variable Vc is larger than the threshold value k1, the vibration suppression function is executed, and the control current is supplied from the
圧力信号Pが圧力目標値Ptrgよりも小さく差分変数Vc<0となる場合、又は角度信号Aが角度目標値Atrgよりも小さく(ブームシリンダ7のロッド7a1が角度目標値Atrgのストローク位置より縮退しており)、差分変数Vc<0となる場合には、ライドコントロール弁26を第1切替位置Rcにするようにコントローラ33からライドコントロール弁26にIc=−k2|Vc|の制御電流Icが出力される(ステップS17)。これによりファンポンプ24の吐出圧がブームシリンダ7のボトム室7bに導かれて、ボトム室7bの圧力低下を抑制し、またロッド7a1の縮退によるブーム2の角度減少を抑制することができる。
When the pressure signal P is smaller than the pressure target value Ptrg and the difference variable Vc <0, or the angle signal A is smaller than the angle target value Atrg (the rod 7a1 of the
一方、圧力信号Pが圧力目標値Ptrgよりも大きく差分変数Vc≧0となる場合、又は角度信号Aが角度目標値Atrgよりも大きく(ブームシリンダ7のロッド7a1が角度目標値Atrgのストローク位置より伸張しており)、差分変数Vc≧0となる場合には、ライドコントロール弁26を第3切替位置Lcにするようにコントローラ33からライドコントロール弁26にIc=k3|Vc|の制御電流Icが出力される(ステップS18)。これによりブームシリンダ7のボトム室7bはタンク22に連通され、ロッド室7cはファンポンプ24の吐出側が連通され、ボトム室7bの圧力上昇を抑制し、またロッド7a1の伸張によるブーム2の角度減少を抑制することができる。
On the other hand, when the pressure signal P is larger than the pressure target value Ptrg and the difference variable Vc ≧ 0, or the angle signal A is larger than the angle target value Atrg (the rod 7a1 of the
このようにボトム室7bの圧力及びブーム2の角度を目標値に近づけるように能動的に制御することでブーム2及びバケット3の振動抑制を行い、荷こぼれを防ぐことができる。
In this way, by actively controlling the pressure of the
なお、図3に示した制御機能は一例であり、能動的な振動抑制制御の観点で種々の変更が可能である。例えば、図3に示した制御機能では、ステップS12において、圧力信号Pの圧力目標値Ptrgに対するずれ(圧力差分)と角度信号Aの角度目標値Atrgとのずれ(角度偏差)を差分変数Vcに変換し、この差分変数Vcを用いて振動抑制制御を実行するかどうかの判定とライドコントロール弁26の切替位置の判定(ブームシリンダ7のボトム室7bに圧油を導くかロッド室7cに圧油を導くかどうかの判定)を行ったが、圧力偏差と角度偏差を直接用いてそのような判定を行ってもよい。
The control function shown in FIG. 3 is an example, and various changes can be made from the viewpoint of active vibration suppression control. For example, in the control function shown in FIG. 3, in step S12, the difference between the pressure signal P with respect to the pressure target value Ptrg (pressure difference) and the angle signal A with respect to the angle target value Atrg (angle deviation) is used as the difference variable Vc. Conversion and determination of whether to execute vibration suppression control using this difference variable Vc and determination of the switching position of the ride control valve 26 (leading pressure oil to the
〜効果〜
以上のように振動抑制装置を構成して振動抑制制御を行うことで、能動的にブームシリンダ7のボトム室7b及びロッド室7cの圧力を制御することができ、速やかな振動抑制効果が得られる。さらに、ファンポンプ24の吐出圧を利用することで燃費の悪化を招かずに振動抑制制御を行うことができる。
~effect~
By configuring the vibration suppression device as described above and performing vibration suppression control, the pressure in the
また、ステアリング操作に用いるステアリングポンプは、ステアリング操作が滞る方向に作用するため振動抑制には利用できず、また補器の駆動に用いるアクセサリポンプは吐出流量が少ないため振動抑制での利用が難しい。一方、ファンポンプ24の場合、一時的に吐出流量を振動抑制に用いても、ファンモータ25の動作が停止するのは振動抑制が必要なときのみで短時間であるため、ファンによる冷却効果に大きな影響はない。このため振動抑制装置にファンポンプ24を利用することで、新たなポンプを設置する必要がなく、安価で燃費の悪化を招かずに能動的な振動抑制制御を行うことができる。
In addition, a steering pump used for steering operation cannot be used for vibration suppression because it operates in a direction in which the steering operation is delayed, and an accessory pump used for driving an auxiliary device is difficult to use for vibration suppression because of a small discharge flow rate. On the other hand, in the case of the
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態によるホイール式作業機械を図4及び図5を用いて説明する。なお、図4及び図5において、図2及び図3と同じ要素には同じ符号を付し、再度の説明は省略する。
<Second Embodiment>
A wheel type work machine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5, the same elements as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図4は、本実施の形態におけるブーム2の油圧駆動システムを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a hydraulic drive system for the
第1の実施の形態では、走行振動抑制装置40において、ファンポンプ24から吐出された圧油をファンモータ25に導くか、ライドコントロール弁26に導くかを切り替える弁装置として、ファンポンプ24の吐出側に第1切替弁27と第2切替弁28を個別に設けている。本実施の形態では、これらの個別の第1切替弁27及び第2切替弁28に代えて、単一の比例弁である第3切替弁35を設ける点が、第1の実施の形態からの変更点である。
In the first embodiment, in the traveling
すなわち、図4において、本実施の形態における走行振動抑制装置50は、ファンポンプ24の吐出側とファンモータ25及びライドコントロール弁26との間に配置され、開口面積が連続的に変化するように制御される比例弁としての第3切替弁35を備えている。第3切替弁35はファンポンプ24の吐出圧油をファンモータ25に導く第1切替位置Fpと、ライドコントロール弁26に導く第2切替位置Rpとを有する。第3切替弁35は電磁切換式の比例弁であり、非通電時は第1切替位置Fpであり、コントローラ33から出力された第3切替弁制御電流Ipに応じて第2切替位置Rpの方向に開度(開口面積)が比例制御される。第3切替弁35の入力側は流路bに接続され、出力側は流路b1と流路dとに接続されている。なお、ライドコントロール弁26でブームシリンダ7への圧油の流れを制御して振動抑制を行う点は第1の実施の形態と同じである。
That is, in FIG. 4, the traveling
図5は、図4に示す走行振動抑制装置50のコントローラ33の制御機能を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing the control function of the
ステップS24では第3切替弁35の制御電流Ipを0として、第3切替弁35が第1切替位置Fpになるようにする。また、ステップS25では、第3切替弁35の第2切替位置Rpの開度が差分変数Vcの大きさに比例して大きくなるように、下記(4)式により計算した制御電流Ipを第3切替弁35に出力する。
Ip=k4(|Vc|−k1) ・・・(4)
ここでk1,k4は定数である。それ以外の部分は第1の実施の形態と同じである。
In step S24, the control current Ip of the
Ip = k4 (| Vc | −k1) (4)
Here, k1 and k4 are constants. The other parts are the same as in the first embodiment.
以上のように第3切替弁35を比例弁として制御を行うことで、ファンポンプ24の吐出圧油をファンモータ25とライドコントロール弁26に分配して、ファンモータ25とライドコントロール弁26への流量を連続的に制御することができる。これにより必要な流量だけをライドコントロール弁26に導くことができ、振動抑制をより高精度に行うことができる。またファンモータ25が完全に停止する時間も短くすることができる。
By controlling the
1 ホイールローダ
2 ブーム
3 バケット
4 走行装置
5 運転室
6 エンジン室
7 ブームシリンダ
7a1 ロッド
7a2 シリンダチューブ
7b ボトム室
7c ロッド室
7d ピストン
8 バケットシリンダ
8a ロッド
9 ベルクランク
11 車体
12 作業装置
21 メインポンプ
22 作動油タンク
23 リフトコントロール弁
24 ファンポンプ
25 ファンモータ
26 ライドコントロール弁
27 第1切替弁
28 第2切替弁
29 第1チェック弁
30 第2チェック弁
33 コントローラ
34 ライドコントロールのモード設定スイッチ
35 第3切替弁
40,60 走行振動抑制装置
41 圧力センサ(第1センサ)
42 角度センサ(第2センサ)
43 速度センサ(第3センサ)
R リフトコントロール弁23の第1切替位置
N リフトコントロール弁23の第2切替位置
L リフトコントロール弁23の第3切替位置
F リフトコントロール弁23の第4切替位置
Rc ライドコントロール弁26の第1切替位置
Nc ライドコントロール弁26の第2切替位置
Lc ライドコントロール弁26の第3切替位置
Fp 第3切替弁35の第1切替位置
Rp 第3切替弁35の第2切替位置
P 圧力信号(圧力検出値)
Ptrg 圧力目標値
A 角度信号(角度検出値)
Atrg 角度目標値
Ic ライドコントロール弁26の制御電流
Ip 第3切替弁35の制御電流
DESCRIPTION OF
42 Angle sensor (second sensor)
43 Speed sensor (third sensor)
R First switching position N of
Ptrg Pressure target value A Angle signal (angle detection value)
Atrg Angle target value Ic Control current Ip of
Claims (5)
前記油圧ポンプからの圧油により駆動され、作業装置の作業腕を車体に対して上下方向に駆動する油圧アクチュエータと、
前記車体の冷却を行うファンと、
前記ファンを駆動するファンモータと、
前記エンジンにより駆動され、前記ファンモータに圧油を供給するファンポンプと、
前記作業装置に積荷を積載して走行するとき前記作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置とを備えたホイール式作業機械において、
前記走行振動抑制装置は、
前記ファンポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量と前記油圧アクチュエータから作動油タンクに戻される圧油の流量を制御するライドコントロール弁と、
前記ファンポンプから吐出された圧油を前記ファンモータに導くか、前記ライドコントロール弁に導くかを切り替える弁装置と、
前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力を検出する第1センサと、
前記作業腕の角度を検出する第2センサと、
前記ライドコントロール弁と前記弁装置を制御するためのコントローラとを備え、
前記コントローラは、
振動抑制制御のための前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力目標値及び前記作業腕の角度目標値を設定し、
前記第1センサの圧力検出値と前記圧力目標値との差分である圧力偏差及び前記第2センサの角度検出値と前記角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、前記振動抑制制御を実行するかどうかの判定を行い、この判定結果に基づいて前記弁装置に制御信号を出力し前記弁装置の切り換え制御を行うとともに、前記圧力偏差及び前記角度偏差に基づいて前記油圧アクチュエータのボトム室に圧油を導くかロッド室に圧油を導くかどうかの判定を更に行い、この判定結果に基づいて前記ライドコントロール弁に制御信号を出力し前記ライドコントロール弁の切り換え制御を行うことを特徴とするホイール式作業機械。 A hydraulic pump driven by an engine;
A hydraulic actuator that is driven by pressure oil from the hydraulic pump and that drives the working arm of the working device in the vertical direction with respect to the vehicle body;
A fan for cooling the vehicle body;
A fan motor for driving the fan;
A fan pump driven by the engine and supplying pressure oil to the fan motor;
In a wheel type work machine comprising a traveling vibration suppressing device that suppresses vibration of the working device when traveling with a load loaded on the working device,
The traveling vibration suppressing device is
A ride control valve that controls the flow rate of pressure oil supplied from the fan pump to the hydraulic actuator and the flow rate of pressure oil returned from the hydraulic actuator to the hydraulic oil tank;
A valve device for switching whether the pressure oil discharged from the fan pump is guided to the fan motor or the ride control valve;
A first sensor for detecting a pressure in a bottom chamber of the hydraulic actuator;
A second sensor for detecting an angle of the working arm;
A controller for controlling the ride control valve and the valve device;
The controller is
Set the pressure target value of the bottom chamber of the hydraulic actuator and the angle target value of the working arm for vibration suppression control,
The vibration suppression control is performed based on a pressure deviation that is a difference between the pressure detection value of the first sensor and the pressure target value and an angle deviation that is a difference between the angle detection value of the second sensor and the angle target value. A control signal is output to the valve device based on the determination result to perform switching control of the valve device, and the bottom chamber of the hydraulic actuator is controlled based on the pressure deviation and the angle deviation. Further determining whether to guide the pressure oil to the rod chamber or the pressure chamber to the rod chamber, and based on the determination result, outputs a control signal to the ride control valve to control the switching of the ride control valve. Wheeled work machine.
前記コントローラは、
前記圧力偏差及び前記角度偏差に基づいて以下の式から差分変数Vcを演算し、
Vc=m(P−Ptrg)+n∫(A−Atrg)dt
P:第1センサの圧力検出値
Ptrg:圧力目標値
A:第2センサの角度検出値
Atrg:角度目標値
P−Ptrg:圧力偏差
A−Atrg:角度偏差
前記差分変数Vcの絶対値が予め設定した閾値k1以上にあるかどうかを判定し、この判定結果に基づいて前記弁装置の切り換え制御を行うとともに、前記差分変数Vcの正負を判定し、この判定結果に基づいて前記ライドコントロール弁の切り換え制御を行うことを特徴とするホイール式作業機械。 In the wheel type work machine according to claim 1,
The controller is
Based on the pressure deviation and the angle deviation, a difference variable Vc is calculated from the following equation:
Vc = m (P−Ptrg) + n∫ (A−Atrg) dt
P: pressure detection value of the first sensor Ptrg: pressure target value A: angle detection value of the second sensor Atrg: angle target value P-Ptrg: pressure deviation A-Atrg: angle deviation The absolute value of the difference variable Vc is preset. And determining whether the difference variable Vc is positive or negative based on the determination result, and switching the ride control valve based on the determination result. Wheel-type work machine characterized by performing control.
前記走行振動抑制装置は、前記車体の走行速度を検出する第3センサを更に備え、
前記コントローラは、
前記第3センサの車速検出値が所定値を超え、かつ前記第2センサの角度検出値が掘削状態閾値より大きくかつ積み込み状態閾値より小さい場合に前記作業装置が振動抑制制御を開始可能な状態にあると判定し、このときの第1センサの圧力検出値と前記第2センサの角度検出値を、それぞれ、前記振動抑制制御のための圧力目標値及び前記角度目標値として設定することを特徴とするホイール式作業機械。 In the wheel type work machine according to claim 1,
The traveling vibration suppressing device further includes a third sensor that detects a traveling speed of the vehicle body,
The controller is
When the vehicle speed detection value of the third sensor exceeds a predetermined value and the angle detection value of the second sensor is larger than the excavation state threshold and smaller than the loading state threshold, the work device can enter a state where vibration suppression control can be started. The pressure detection value of the first sensor and the angle detection value of the second sensor at this time are set as the pressure target value and the angle target value for the vibration suppression control, respectively. Wheeled work machine.
前記弁装置は、
前記ファンポンプの吐出側と前記ファンモータとの間に配置された第1ON・OFF切替弁と、
前記ファンポンプの吐出側と前記ライドコントロール弁との間に配置された第2ON・OFF切替弁とを有することを特徴とするホイール式作業機械。 In the wheel type work machine according to claim 1,
The valve device is
A first ON / OFF switching valve disposed between the discharge side of the fan pump and the fan motor;
A wheel-type work machine comprising a second ON / OFF switching valve disposed between a discharge side of the fan pump and the ride control valve.
前記弁装置は、
前記ファンポンプの吐出側と前記ファンモータとの間、及び前記ファンポンプの吐出側と前記ライドコントロール弁との間に配置され、開口面積が連続的に変化するよう制御される単一の比例弁であることを特徴とするホイール式作業機械。 In the wheel type work machine according to claim 1,
The valve device is
A single proportional valve disposed between the discharge side of the fan pump and the fan motor and between the discharge side of the fan pump and the ride control valve and controlled so that the opening area continuously changes. A wheel-type work machine characterized by
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