JP2022170467A - Work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。 The present invention relates to working machines such as hydraulic excavators.
一般に、油圧ショベル等の作業機械では複数の油圧アクチュエータが設けられるが、これらの油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための制御回路として、従来、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を１本のスプール弁で切り替える方向切替制御と、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御する供給流量制御と、油圧アクチュエータから作動油タンクへの排出流量を制御する排出流量制御とを同時に行うように構成されたものが広く知られている。しかし、供給流量制御と排出流量制御とを１本のスプール弁で行う場合、スプール弁の移動位置に対する供給流量制御側の開口面積と排出流量制御側の開口面積との関係が一意的に決まってしまう。そのため、１つの油圧アクチュエータだけを駆動させる単独動作や複数の油圧アクチュエータを同時に駆動させる複合動作、あるいは、油圧アクチュエータに対する負荷が軽い軽負荷作業や負荷が重い重負荷作業の異なる作業状況に応じて供給流量と排出流量の関係を変更させることができず、操作性の低下につながってしまう。 In general, a work machine such as a hydraulic excavator is provided with a plurality of hydraulic actuators. It is configured to simultaneously perform direction switching control that is switched by the spool valve, supply flow control that controls the supply flow rate from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and discharge flow control that controls the discharge flow rate from the hydraulic actuator to the hydraulic oil tank. is widely known. However, when the supply flow control and the discharge flow control are performed by one spool valve, the relationship between the opening area on the supply flow control side and the opening area on the discharge flow control side with respect to the movement position of the spool valve is uniquely determined. put away. Therefore, it can be supplied according to different work conditions, such as a single action that drives only one hydraulic actuator, a compound action that drives multiple hydraulic actuators simultaneously, or a light load work with a light load on the hydraulic actuator or a heavy load work with a heavy load on the hydraulic actuator. The relationship between the flow rate and the discharge flow rate cannot be changed, which leads to deterioration of operability.
そこで、従来技術として、油圧アクチュエータに対する供給流量制御と排出流量制御とを個別に精度よく行えるようにした油圧アクチュエータ制御回路が考えられている（特許文献１）。この従来技術では、油給排制御回路は流量制御弁とスプール弁とで構成されていて、流量制御弁によって油圧アクチュエータに対する供給流量制御を行い、スプール弁によって方向切替制御と油圧アクチュエータに対する排出流量制御を行うことで、油圧アクチュエータに対する作動油の供給流量制御と排出流量制御とを個別に精度よく行えるようにしている。 Therefore, as a conventional technique, a hydraulic actuator control circuit has been proposed that allows the supply flow rate control and the discharge flow rate control for the hydraulic actuator to be performed separately and with high accuracy (Patent Document 1). In this prior art, the oil supply/discharge control circuit is composed of a flow control valve and a spool valve. The flow control valve controls the supply flow rate to the hydraulic actuator, and the spool valve controls direction switching and discharge flow rate to the hydraulic actuator. By performing, the supply flow rate control and the discharge flow rate control of the hydraulic oil to the hydraulic actuator can be individually performed with high accuracy.
上記従来技術には、次のような問題がある。上記従来技術では、油圧アクチュエータに対する供給流量及び排出流量を制御することにより、油圧アクチュエータの駆動速度を定めることはできるが、油圧アクチュエータの排出側ポートの圧力（背圧）を制御していないため、精度よく油圧アクチュエータを減速させることができない。そのため、油圧アクチュエータの駆動を停止させる際に、油圧アクチュエータが逸走してしまい、操作者が目標としていた位置で停止させることができない場合がある。 The above prior art has the following problems. In the prior art described above, although the drive speed of the hydraulic actuator can be determined by controlling the supply flow rate and the discharge flow rate to the hydraulic actuator, the pressure (back pressure) of the discharge side port of the hydraulic actuator is not controlled. The hydraulic actuator cannot be decelerated accurately. Therefore, when stopping the driving of the hydraulic actuator, the hydraulic actuator may run away and the operator may not be able to stop at the target position.
また、油圧アクチュエータへの給排流量のみを制御しているため、油圧アクチュエータへの供給流量として小流量を得ようとする場合に、流量制御弁の前後の差圧が大きいと、流量制御弁の開口量のわずかな違いで供給流量が大きく変動してしまう。そのため、流量制御弁に対して過大な流量制御精度が要求されるという制御上の問題も考えられる。 In addition, since only the supply/discharge flow rate to the hydraulic actuator is controlled, when attempting to obtain a small flow rate as the supply flow rate to the hydraulic actuator, if the differential pressure across the flow control valve is large, the flow control valve A slight difference in the opening amount causes a large fluctuation in the supply flow rate. Therefore, there may be a control problem that excessive flow control accuracy is required for the flow control valve.
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、油圧アクチュエータの逸走を防止して、油圧アクチュエータの駆動をスムーズに停止させることができ、かつ、油圧アクチュエータの制御精度を向上させることが可能な作業機械を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to prevent the hydraulic actuator from running away, to smoothly stop the driving of the hydraulic actuator, and to improve the control accuracy of the hydraulic actuator. To provide a working machine capable of
上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧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れ方向を制御する方向制御弁と、前記油圧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を制御する流量制御弁と、前記油圧アクチュエータの動作を指示するための操作装置と、前記操作装置の入力値に応じて前記方向制御弁および前記流量制御弁を制御するコントローラとを備えた作業機械において、前記油圧アクチュエータの圧力を検出する第１圧力センサと、前記流量制御弁の前後差圧を検出する第２圧力センサとを備え、前記コントローラは、前記第１圧力センサの出力値を基に前記油圧アクチュエータの推力を算出し、前記第２圧力センサで検出した前記流量制御弁の前後差圧と前記油圧アクチュエータの推力と前記操作装置の入力値とに基づき前記方向制御弁を制御するものとする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a directional control valve for controlling the flow direction of pressure oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and a a flow control valve for controlling the flow rate of pressure oil supplied to an actuator; an operation device for instructing the operation of the hydraulic actuator; A working machine comprising a controller for controlling a first pressure sensor for detecting the pressure of the hydraulic actuator, and a second pressure sensor for detecting the differential pressure across the flow control valve, wherein the controller controls the The thrust of the hydraulic actuator is calculated based on the output value of the first pressure sensor, and based on the differential pressure across the flow control valve detected by the second pressure sensor, the thrust of the hydraulic actuator, and the input value of the operating device. The directional control valve is controlled.
以上のように構成した本発明によれば、方向制御弁の制御で油圧アクチュエータの背圧を調整することにより、油圧アクチュエータの逸走を防止して、油圧アクチュエータの駆動をスムーズに停止させることが可能となる。また、方向制御弁の制御で流量制御弁の前後差圧を調整することにより、流量制御弁を流量制御精度が高い差圧条件で作動させることができる。これにより、油圧アクチュエータの制御精度が必要となる小流量高圧力差または大流量低圧力差条件においても、流量制御弁の流量制御精度の低下を招くことなく正確に目標流量を供給することで、より正確に油圧アクチュエータを駆動させることが可能となる。 According to the present invention configured as described above, by adjusting the back pressure of the hydraulic actuator by controlling the direction control valve, it is possible to prevent the hydraulic actuator from running away and smoothly stop the driving of the hydraulic actuator. becomes. Further, by adjusting the differential pressure across the flow control valve by controlling the direction control valve, the flow control valve can be operated under differential pressure conditions with high flow control accuracy. As a result, the target flow rate can be accurately supplied without degrading the flow control accuracy of the flow control valve, even under the condition of small flow rate, high pressure difference or large flow rate, low pressure difference, which requires control accuracy of the hydraulic actuator. It becomes possible to drive the hydraulic actuator more accurately.
本発明に係る作業機械によれば、油圧アクチュエータの逸走を防止して、油圧アクチュエータの駆動をスムーズに停止させることができ、かつ、油圧アクチュエータの制御精度を向上させることが可能となる。 According to the working machine of the present invention, it is possible to prevent the hydraulic actuator from running away, smoothly stop the driving of the hydraulic actuator, and improve the control accuracy of the hydraulic actuator.
以下、本発明の実施形態に係る作業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 excavator will be described as an example of a working machine according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the same member, and the overlapping description is abbreviate|omitted suitably.
図１は、本実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。図１に示すように、油圧ショベル９０１は、走行体２０１と、走行体２０１上に旋回可能に配置された旋回体２０２と、旋回体２０２に上下方向に回動可能に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置２０３とを備えている。旋回体２０２は、旋回モータ２１１によって駆動される。
FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a
作業装置２０３は、旋回体２０２に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム２０４と、ブーム２０４の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム２０５と、アーム２０５の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたバケット２０６と、ブーム２０４を駆動するアクチュエータであるブームシリンダ２０４ａと、アーム２０５を駆動するアクチュエータであるアームシリンダ２０５ａと、バケット２０６を駆動するアクチュエータであるバケットシリンダ２０６ａとを有する。
The
旋回体２０２上の前側位置には運転室２０７が設けられており、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウエイト２０９が取り付けられている。運転室２０７とカウンタウエイト２０９の間には機械室２０８が設けられており、機械室２０８にはエンジン（図示せず）、油圧ポンプ１～３（図２Ａに示す）、コントロールバルブ２１０等が収容されている。コントロールバルブ２１０は、油圧ポンプから各アクチュエータへの作動油の流れを制御する。
An operator's
本実施の形態に係る油圧ショベル９０１には、以下の各実施例で説明する油圧駆動装置が搭載される。
A
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の第１の実施例における油圧駆動装置の回路図である。 2A and 2B are circuit diagrams of a hydraulic drive system according to a first embodiment of the invention.
図２Ａに示すように、第１の実施例における油圧駆動装置９０２は、図示しないエンジンによって駆動される３つの主油圧ポンプ、例えばそれぞれ可変容量形油圧ポンプからなる第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、および第３油圧ポンプ３を備えている。また、図示しないエンジンによって駆動されるパイロットポンプ４を備える（図２Ｂ参照）と共に、油圧ポンプ１～３およびパイロットポンプ４に油を供給する作動油タンク５を備えている。
As shown in FIG. 2A, the
第１油圧ポンプ１の傾転角は、第１油圧ポンプ１に付設したレギュレータによって制御される。第１油圧ポンプ１のレギュレータは、流量制御指令圧ポート１ａ、第１油圧ポンプ自己圧ポート１ｂ、および第２油圧ポンプ自己圧ポート１ｃを含んでいる。第２油圧ポンプ２の傾転角は、第２油圧ポンプ２に付設したレギュレータによって制御される。第２油圧ポンプ２のレギュレータは、流量制御指令圧ポート２ａ、第２油圧ポンプ自己圧ポート２ｂ、および第１油圧ポンプ自己圧ポート２ｃを含んでいる。第３油圧ポンプ３の傾転角は、第３油圧ポンプ３に付設したレギュレータによって制御される。第３油圧ポンプ３のレギュレータは、流量制御指令圧ポート３ａおよび第３油圧ポンプ自己圧ポート３ｂを含んでいる。
The tilting angle of the first
第１油圧ポンプ１の吐出ライン４０は、センターバイパスライン４１を介して作動油タンク５へ接続されるとともに、過剰な圧力上昇から回路を保護するためにメインリリーフ弁１８を介して作動油タンク５に接続される。センターバイパスライン４１には、上流側から順に、走行右用方向制御弁６、バケット用方向制御弁７、第２アーム用方向制御弁８、および第１ブーム用方向制御弁９が配置される。方向制御弁７～９の各供給ポートは、走行右用方向制御弁６とバケット用方向制御弁７とを接続するセンターバイパスライン４１の一部に、それぞれ油路４２，４３、油路４４，４５、および油路４６，４７を介してパラレルに接続されている。
A
走行右用方向制御弁６は、第１油圧ポンプ１から、走行体２０１を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない走行右モータへ供給される圧油の流れを制御する。バケット用方向制御弁７は、第１油圧ポンプ１からバケットシリンダ２０６ａへ供給される圧油の流れを制御する。第２アーム用方向制御弁８は、第１油圧ポンプ１からアームシリンダ２０５ａへ供給される圧油の流れを制御する。第１ブーム用方向制御弁９は、第１油圧ポンプ１からブームシリンダ２０４ａへ供給される圧油の流れを制御する。
The right travel directional control valve 6 controls the flow of pressure oil supplied from the first
第２油圧ポンプ２の吐出ライン５０は、センターバイパスライン５１を介して作動油タンク５へ接続されるとともに、過剰な圧力上昇から回路を保護するためにメインリリーフ弁１９を介して作動油タンク５に接続されている。センターバイパスライン５１には、上流側から順に、第２ブーム用方向制御弁１０、第１アーム用方向制御弁１１、第１アタッチメント用方向制御弁１２、および走行左用方向制御弁１３が配置される。方向制御弁１０～１３の各供給ポートは、吐出ライン５０に、それぞれ油路５２，５３、油路５４，５５、油路５６，５７、および油路５８を介してパラレルに接続されている。
A
走行左用方向制御弁１３の供給ポートに接続されている油路５８は、第１油圧ポンプ１の吐出油を合流させるために、合流弁１７を介して第１油圧ポンプ１の吐出ライン４０に接続されている。吐出ライン５０と油路５８との間には、チェック弁３０が設けられている。チェック弁３０は、第１油圧ポンプ１の吐出ライン４０から合流弁１７を介して油路５８に合流する圧油が走行左用方向制御弁１３以外の方向制御弁１０～１２に流入することを防止する。
The
第２ブーム用方向制御弁１０は、第２油圧ポンプ２からブームシリンダ２０４ａへ供給される圧油の流れを制御する。第１アーム用方向制御弁１１は、第２油圧ポンプ２からアームシリンダ２０５ａへ供給される圧油の流れを制御する。第１アタッチメント用方向制御弁１２は、第２油圧ポンプ２から、例えばバケット２０６に代えて設けられる小割機等の第１特殊アタッチメントを駆動する図示しない第１アクチュエータへ供給される圧油の流れを制御する。走行左用方向制御弁１３は、第２油圧ポンプ２から、走行体２０１を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない走行左モータへ供給される圧油の流れを制御する。
The second boom
第３油圧ポンプ３の吐出ライン６０は、センターバイパスライン６１を介して作動油タンク５へ接続されており、過剰な圧力上昇から回路を保護するためにメインリリーフ弁２０を介して作動油タンク５に接続されている。センターバイパスライン６１には、上流側から順に、旋回用方向制御弁１４、第３ブーム用方向制御弁１５、および第２アタッチメント用方向制御弁１６が配置される。方向制御弁１４～１６の各供給ポートは、吐出ライン６０に、それぞれ油路６２，６３、油路６４，６５、および油路６６，６７を介してパラレルに接続されている。
A
旋回用方向制御弁１４は、第３油圧ポンプ３から旋回モータ２１１へ供給される圧油の流れを制御する。第３ブーム用方向制御弁１５は、第３油圧ポンプ３からブームシリンダ２０４ａへ供給される圧油の流れを制御する。第２アタッチメント用方向制御弁１６は、第１特殊アタッチメントに加えて第２アクチュエータを備えた第２特殊アタッチメントが装着された際、または、第１特殊アクチュエータに代えて第１アクチュエータと第２アクチュエータの２つのアクチュエータを備えた第２特殊アタッチメントが装着された際に、第２アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する。
The turning
バケット用方向制御弁７の供給ポートに接続されている油路４２，４３、第２アーム用方向制御弁８の供給ポートに接続されている油路４４，４５、および第１ブーム用方向制御弁９の供給ポートに接続されている油路４６，４７には、複合操作時に第１油圧ポンプ１から各方向制御弁に供給される圧油の流量を制御する流量制御弁２１～２３がそれぞれ設けられている。
第２ブーム用方向制御弁１０の供給ポートに接続されている油路５２，５３、第１アーム用方向制御弁１１の供給ポートに接続されている油路５４，５５、および第１アタッチメント用方向制御弁１２の供給ポートに接続されている油路５６，５７には、複合操作時に第２油圧ポンプ２から各方向制御弁に供給される圧油の流量を制御する流量制御弁２４～２６がそれぞれ設けられている。
旋回用方向制御弁１４の供給ポートに接続されている油路６２，６３、第３ブーム用方向制御弁１５の供給ポートに接続されている油路６４，６５、および第２アタッチメント用方向制御弁１６の供給ポートに接続されている油路６６，６７には、複合操作時に第３油圧ポンプ３から各方向制御弁に供給される圧油の流量を制御する流量制御弁２７～２９がそれぞれ設けられている。
パイロットポンプ４の吐出ポートは、パイロット１次圧生成用のパイロットリリーフ弁９２を介して作動油タンク５に接続されるとともに、油路７３を介して電磁弁ユニット９３に接続されている。電磁弁ユニット９３は、電磁比例減圧弁９３ａ～９３ｇを内蔵している。電磁比例減圧弁９３ａ～９３ｇの一方の入力ポートは油路７３に接続されており、他方の入力ポートは作動油タンク５に接続されている。電磁比例減圧弁９３ａの出力ポートは第２油圧ポンプ２のレギュレータの流量制御指令圧ポート２ａに接続されており、電磁比例減圧弁９３ｂ，９３ｃの出力ポートは第２ブーム用方向制御弁１０のパイロットポートに接続されており、電磁比例減圧弁９３ｄ，９３ｅの出力ポートは第１アーム用方向制御弁１１のパイロットポートに接続され、電磁比例減圧弁９３ｆの出力ポートは後述する第２ブーム用流量制御弁２４のパイロット可変絞り弁３２のパイロットポート３２ａに接続されており、電磁比例減圧弁９３ｇの出力ポートは後述する第１アーム用流量制御弁２５のパイロット可変絞り３４のパイロットポート３４ａに接続されている。電磁比例減圧弁９３ａ～９３ｇは、コントローラ９４からの指令信号に応じてパイロット１次圧を減圧し、パイロット指令圧として出力する。
A discharge port of the pilot pump 4 is connected to the
なお、説明を簡略化するため、第１油圧ポンプ１および第３油圧ポンプ３のレギュレータの流量制御指令圧ポート１ａ，３ａ用の電磁比例減圧弁、走行右用方向制御弁６用の電磁比例減圧弁、バケット用方向制御弁７用の電磁比例減圧弁、第２アーム用方向制御弁８用の電磁比例減圧弁、第１ブーム用方向制御弁９用の電磁比例減圧弁、第１アタッチメント用方向制御弁１２用の電磁比例減圧弁、走行左用方向制御弁１３用の電磁比例減圧弁、旋回用方向制御弁１４用の電磁比例減圧弁、第３ブーム用方向制御弁１５用の電磁比例減圧弁、第２アタッチメント用方向制御弁１６用の電磁比例減圧弁、および流量制御弁２１～２３，２６～２９用の電磁比例減圧弁については、図示を省略してある。
In order to simplify the explanation, an electromagnetic proportional pressure reducing valve for the flow rate control
流量制御弁２４は、補助可変絞りを形成するシート形の主弁３１と、主弁３１の弁体３１ａに設けられた、弁体３１ａの移動量に応じて開口面積を変化させる制御可変絞り３１ｂと、パイロット可変絞りとしてのパイロット可変絞り弁３２とで構成される。主弁３１が内蔵されるハウジングは、主弁３１と油路５２の接続部に形成された第１圧力室３１ｃと、主弁３１と油路５３の接続部に形成された第２圧力室３１ｄと、第１圧力室３１ｃと制御可変絞り３１ｂを介して連通するように形成された第３圧力室３１ｅとを有する。第３圧力室３１ｅとパイロット可変絞り弁３２とは油路６８ａで接続され、パイロット可変絞り弁３２と油路５３とは油路６８ｂで接続されており、油路６８ａ，６８ｂはパイロットライン６８を形成している。
The
第２油圧ポンプ２の吐出ライン５０には圧力センサ８１が設けられ、第２ブーム用方向制御弁１０の供給ポートと第２ブーム用流量制御弁２４とを接続する油路５３には圧力センサ８２が設けられ、ブームシリンダ２０４ａとブーム用方向制御弁９，１０，１５とを接続する油路４８，４９に圧力センサ８４，８５が設けられている。なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、流量制御弁２１～２９および周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。
A
図２Ｂに示すように、油圧駆動装置９０２は、第１ブーム用方向制御弁９、第２ブーム用方向制御弁１０、および第３ブーム用方向制御弁１５を切り換え操作可能な操作装置であるブーム用操作レバー９５ａと、第１アーム用方向制御弁１１および第２アーム用方向制御弁８を切り換え操作可能な操作装置であるアーム用操作レバー９５ｂとを備えている。なお、説明を簡略化するため、走行右用方向制御弁６を切り換え操作する走行右用操作レバー、バケット用方向制御弁７切り換え操作するバケット用操作レバー、第１アタッチメント用方向制御弁１２を切り換え操作する第１アタッチメント用操作レバー、走行左用方向制御弁１３を切り換え操作する走行左用操作レバー、旋回用方向制御弁１４を切り換え操作する旋回用操作レバー、第２アタッチメント用方向制御弁１６を切り換え操作する第２アタッチメント用操作レバーについては、図示を省略してある。
As shown in FIG. 2B, the
油圧駆動装置９０２は、演算機能を有するコントローラ９４を備えている。コントローラ９４は、操作レバー９５ａ，９５ｂおよび圧力センサ８１～８５から入力される信号に応じて、電磁比例減圧弁９３ａ～９３ｇ（図示しない電磁比例減圧弁を含む）へ指令信号を出力する。
The
図３は、コントローラ９４の機能ブロック図である。図３において、コントローラ９４は、アクチュエータ目標流量演算部９４ａと、ポンプ目標流量演算部９４ｂと、流量制御弁目標開口演算部９４ｃと、流量制御弁補助目標開口演算部９４ｄと、圧力状態判定部９４ｅと、流量制御弁目標開口決定部９４ｆと、第１方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｇと、方向制御弁目標メータアウト開口調整部９４ｈと、推力演算部９４ｉと、第２方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｊと、方向制御弁目標メータアウト開口決定部９４ｋとを有する。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
アクチュエータ目標流量演算部９４ａは、操作レバー入力値を基に、アクチュエータに供給する流量の目標値（アクチュエータ目標流量）を算出する。ポンプ目標流量演算部９４ｂは、アクチュエータ目標流量演算部９４ａの演算結果（アクチュエータ目標流量）を基に油圧ポンプ１～３の吐出流量の目標値（ポンプ目標流量）を算出する。コントローラ９４は、ポンプ目標流量に応じた指令信号（ポンプ流量制御指令信号）を電磁弁ユニット９３へ出力する。
The actuator target flow rate calculator 94a calculates a target value of the flow rate to be supplied to the actuator (actuator target flow rate) based on the operation lever input value. The pump target flow
流量制御弁目標開口演算部９４ｃは、アクチュエータ目標流量演算部９４ａの演算結果（アクチュエータ目標流量）と圧力センサ出力値とを基に、流量制御弁の開口量の目標値（流量制御弁目標開口量）を算出する。流量制御弁補助目標開口演算部９４ｄは、予め設定された操作レバー入力値と流量制御弁の開口量との対応マップを参照し、操作レバー入力値を基に流量制御弁の開口量の補助目標値（流量制御弁補助目標開口量）を算出する。圧力状態判定部９４ｅは、圧力センサ出力値を基に算出される流量制御弁２１～２９の前後差圧と予め設定された閾値との大小関係を判定する。
The flow control valve target opening
流量制御弁目標開口決定部９４ｆは、圧力状態判定部９４ｅの判定結果を基に、流量制御弁目標開口演算部９４ｃの演算結果（目標開口量）および流量制御弁補助目標開口演算部９４ｄの演算結果（補助目標開口量）のいずれか一方を最終目標開口量として採用する。コントローラ９４は、最終目標開口量に応じた指令信号（流量制御弁制御指令信号）を電磁弁ユニット９３へ出力する。
The flow control valve target
第１方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｇは、予め設定された操作レバー入力値と方向制御弁７～１２，１４，１５のメータアウト開口量との対応マップを参照し、操作レバー入力値を基に方向制御弁７～１２，１４，１５のメータアウト開口量の目標値（第１目標メータアウト開口量）を算出する。方向制御弁目標メータアウト開口調整部９４ｈは、圧力状態判定部９４ｅの判定結果と圧力センサ出力値とを基に、流量制御弁２１～２９の前後差圧が所定の範囲に収まるように第１目標メータアウト開口量を調整する。
The first directional control valve target meter-out
図４は、流量制御弁２１～２９の前後差圧と流量制御精度との関係を示す図である。図４に示すように、流量制御弁２１～２９の流量制御精度はある前後差圧ΔＰ（例えば、ΔＰｌｏｗとΔＰｈｉｇｈとの間の中央値）において最大となり、そこから前後差圧ΔＰが減少または増加すると流量制御精度が低下する。流量制御精度には、油圧アクチュエータに供給する流量の制御精度の許容値（許容精度）が設定される。ここで、前後差圧ΔＰに対する流量制御精度の特性を示す曲線と許容精度との交点における前後差圧ΔＰを低い方から下限閾値ΔＰｌｏｗと上限閾値ΔＰｈｉｇｈと定義する。前後差圧ΔＰが下限閾値ΔＰｌｏｗから上限閾値ΔＰｈｉｇｈまでの範囲（所定の範囲）にあれば、流量制御弁２１～２９の流量制御精度が許容精度以上となる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the differential pressure across the
推力演算部９４ｉは、圧力センサ出力値を基に油圧アクチュエータの推力を算出する。油圧アクチュエータを油圧シリンダとして、油圧シリンダを伸長方向に駆動する場合の推力の算出方法を説明する。油圧シリンダのロッド側受圧面積をＡｒ、ボトム側受圧面積をＡｂ、ロッド側圧力をＰｒ、ボトム側圧力をＰｂとすると、推力Ｆは以下の式で表される。
The
ここで、油圧アクチュエータが作業装置２０３の自重や旋回体２０２の慣性力によって駆動方向と同じ方向に動かされてしまう場合は、推力Ｆは負の値となる。
Here, if the hydraulic actuator is moved in the same direction as the driving direction by the weight of the
第２方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｊは、推力演算部９４ｉの演算結果（推力Ｆ）を基に方向制御弁目標メータアウト開口量（第２目標メータアウト開口量）を算出する。方向制御弁目標メータアウト開口決定部９４ｋは、方向制御弁目標メータアウト開口調整部９４ｈの演算結果（第１目標メータアウト開口量）および第２方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｊの演算結果（第２目標メータアウト開口量）の最小値を最終目標メータアウト開口量として採用する。コントローラ９４は、最終目標メータアウト開口量に応じた指令信号（方向制御弁制御指令信号）を電磁弁ユニット９３へ出力する。
The second directional control valve target meter-out
図５は、第２方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｊによって参照される油圧アクチュエータの推力Ｆと目標メータアウト開口量との対応マップである。図５に示すように、油圧アクチュエータの負の推力が大きくなるほど、目標メータアウト開口量が小さくなる。これにより、油圧アクチュエータの負の推力に応じて油圧アクチュエータの背圧が大きくなる。
FIG. 5 is a correspondence map between the thrust force F of the hydraulic actuator and the target meter-out opening amount referred to by the second directional control valve target meter-out
図６は、操作レバー入力値と方向制御弁の目標メータイン開口量との対応マップを示す図である。図６に示すように、目標メータイン開口量は、操作レバー入力値に応じてゼロから最大開口量まで急峻に増加する。これにより、油圧アクチュエータを駆動する際はメータイン開口量が最大開口量となり、流量制御弁から方向制御弁に供給される流量がそのまま油圧アクチュエータに流入する。すなわち、油圧アクチュエータに供給される流量は、流量制御弁２１～２９のみによって制御される。 FIG. 6 is a diagram showing a correspondence map between the operation lever input value and the target meter-in opening amount of the directional control valve. As shown in FIG. 6, the target meter-in opening amount sharply increases from zero to the maximum opening amount according to the operation lever input value. As a result, when the hydraulic actuator is driven, the meter-in opening amount becomes the maximum opening amount, and the flow supplied from the flow control valve to the directional control valve directly flows into the hydraulic actuator. That is, the flow rates supplied to the hydraulic actuators are controlled only by the flow rate control valves 21-29.
図７は、操作レバー入力値と方向制御弁の目標メータアウト開口量との対応マップを示す図である。図７に示すように、目標メータアウト開口量は、操作レバー入力値に応じてゼロから最大開口量まで徐々に増加していく。これにより、メータアウト開口量をレバー操作によりゼロから最大開口量の間で調整することが可能となる。 FIG. 7 is a diagram showing a correspondence map between the operation lever input value and the target meter-out opening amount of the directional control valve. As shown in FIG. 7, the target meter-out opening amount gradually increases from zero to the maximum opening amount according to the operation lever input value. As a result, the meter-out opening amount can be adjusted between zero and the maximum opening amount by operating the lever.
図８は、コントローラ９４のポンプ流量制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第２油圧ポンプ２の流量制御に関わる処理のみを説明するが、その他の油圧ポンプの流量制御に関わる処理もこれと同様である。
FIG. 8 is a flow chart showing processing related to pump flow rate control of the
コントローラ９４は、まず、操作レバー９５ａ，９５ｂの入力が無いか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で操作レバー９５ａ，９５ｂの入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。
The
ステップＳ１０１で操作レバー９５ａ，９５ｂの入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、アクチュエータ目標流量演算部９４ａは、操作レバー入力値を基にアクチュエータ目標流量ＱａｃｔＡ，ＱａｃｔＢ，…を算出する（ステップＳ１０２Ａ，Ｓ１０２Ｂ，…）。ここで、アクチュエータ目標流量ＱａｃｔＡは、油圧ポンプ２からアクチュエータＡ（例えばブームシリンダ２０４ａ）へ供給する流量の目標値であり、アクチュエータ目標流量ＱａｃｔＢは、油圧ポンプ２からアクチュエータＢ（例えばアームシリンダ２０５ａ）へ供給する流量の目標値である。
If it is determined in step S101 that there is an input from the operation levers 95a and 95b (NO), the actuator target flow rate calculator 94a calculates the actuator target flow rates QactA, QactB, ... based on the operation lever input values (step S102A). , S102B, . . . ). Here, the actuator target flow rate QactA is the target value of the flow rate supplied from the hydraulic pump 2 to the actuator A (for example, the
ステップＳ１０２Ａ，Ｓ１０２Ｂ，…に続き、ポンプ目標流量演算部９４ｂは、アクチュエータ目標流量ＱａｃｔＡ，ＱａｃｔＢ，…の合計を目標ポンプ流量Ｑｐｍｐとして算出する（ステップＳ１０３）。ここで、目標ポンプ流量Ｑｐｍｐは、設計者によって適宜設定されるものであり、アクチュエータ目標流量ＱａｃｔＡ，ＱａｃｔＢ，…の合計と厳密に一致させる必要はなく、ブリードオフ流量やドレン流量などを加算しても良い。
Following steps S102A, S102B, . . . , the pump target
ステップＳ１０３に続き、コントローラ９４は、目標ポンプ流量Ｑｐｍｐに応じた指令信号を油圧ポンプ２のポンプ流量制御用の電磁比例減圧弁９３ａへ出力し（Ｓ１０４）、電磁比例減圧弁９３ａに油圧ポンプ２のポンプ流量制御指令圧ＰｉＰ２を生成させ（Ｓ１０５）、ポンプ流量制御指令圧ＰｉＰ２に応じて第２油圧ポンプ２の傾転を変化させ（Ｓ１０６）、当該フローを終了する。
Following step S103, the
図９は、コントローラの流量制御弁開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第２ブーム用流量制御弁２４の流量制御に関わる処理のみを説明するが、その他の流量制御弁の流量制御に関わる処理もこれと同様である。
FIG. 9 is a flowchart showing processing related to flow control valve opening control of the controller. Although only the processing related to the flow control of the second boom
コントローラ９４は、まず、ブーム用操作レバー９５ａの入力が無いか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１でブーム用操作レバー９５ａの入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。
The
ステップＳ２０１でブーム用操作レバー９５ａの入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、アクチュエータ目標流量演算部９４ａは、操作レバー入力値を基にアクチュエータ目標流量Ｑａｃｔを算出する（ステップＳ２０２）。
If it is determined in step S201 that there is an input from the
ステップＳ２０２に続き、流量制御弁目標開口演算部９４ｃは、アクチュエータ目標流量Ｑａｃｔと圧力センサ８１，８２で得られる第２ブーム用流量制御弁２４の前後差圧ΔＰとを基に第２ブーム用流量制御弁２４の目標開口量Ａｆｃｖを算出する（ステップＳ２０３）。流量制御弁２１～２９の絞り部をオリフィス絞りと定義すると、目標開口量Ａｆｃｖは以下の式を用いて算出することができる。
Following step S202, the flow control valve target opening
ここで、Ｃｄは流量係数、ρは作動油密度である。 where Cd is the flow coefficient and ρ is the hydraulic fluid density.
ステップＳ２０２，Ｓ２０３と並行して、流量制御弁補助目標開口演算部９４ｄは、予め設定された操作レバー入力値と流量制御弁開口量との対応マップを参照し、操作レバー入力値を基に第２ブーム用流量制御弁２４の補助目標開口量Ａｆｃｖ＿ａｕｘを算出する（ステップＳ２０４）。
In parallel with steps S202 and S203, the flow control valve auxiliary
ステップＳ２０３，Ｓ２０４に続き、圧力状態判定部９４ｅは、第２ブーム用流量制御弁２４の前後差圧ΔＰが閾値ΔＰｌｏｗよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
Following steps S203 and S204, the pressure
ステップＳ２０５で前後差圧ΔＰが閾値ΔＰｌｏｗ以上（ＮＯ）と判定した場合は、流量制御弁目標開口決定部９４ｆは、流量制御弁目標開口演算部９４ｃで算出された目標開口量Ａｆｃｖを最終目標開口量Ａｆｃｖ＿ｒｅｆとして採用する（ステップＳ２０６）。
When it is determined in step S205 that the differential pressure ΔP is greater than or equal to the threshold value ΔPlow (NO), the flow control valve target
ステップＳ２０５で前後差圧ΔＰが閾値ΔＰｌｏｗよりも小さい（ＹＥＳ）と判定した場合は、流量制御弁目標開口決定部９４ｆは、流量制御弁補助目標開口演算部９４ｄで算出された補助目標開口量Ａｆｃｖ＿ａｕｘを最終目標開口量Ａｆｃｖ＿ｒｅｆとして採用する（ステップＳ２０７）。その理由は、流量制御弁２１～２９の前後差圧ΔＰが微小な場合は、前後差圧ΔＰのわずかな変動に応じて目標開口量Ａｆｃｖが大きく変化することとなり、前後差圧ΔＰを基に目標開口量Ａｆｃｖを算出すると却って流量制御精度が低下するためである。
If it is determined in step S205 that the differential pressure ΔP is smaller than the threshold value ΔPlow (YES), the flow control valve target
ステップＳ２０６またはステップＳ２０７に続き、コントローラ９４は、最終目標開口量Ａｆｃｖ＿ｒｅｆに応じた指令信号を第２ブーム用流量制御弁２４用の電磁比例減圧弁９３ｆへ出力し（Ｓ２０８）、電磁比例減圧弁９３ｆに第２ブーム用流量制御弁２４の指令圧を生成させ（Ｓ２０９）、当該指令圧に応じて第２ブーム用流量制御弁２４を開口させ（Ｓ２１０）、当該フローを終了する。
Following step S206 or step S207, the
図１０は、コントローラ９４の方向制御弁開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第２ブーム用方向制御弁１０の開口制御に関わる処理のみを説明するが、その他の方向制御弁の開口制御に関わる処理もこれと同様である。
FIG. 10 is a flow chart showing processing related to directional control valve opening control of the
コントローラ９４は、まず、ブーム用操作レバー９５ａの入力が無いか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１でブーム用操作レバー９５ａの入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。
The
ステップＳ３０１でブーム用操作レバー９５ａの入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、第１方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｇは、予め設定された操作レバー入力値と方向制御弁の目標メータアウト開口量との対応マップ（図７に示す）を参照し、操作レバー入力値を基に第２ブーム用方向制御弁１０の第１目標メータアウト開口量Ａｍｓを算出する（ステップＳ３０２）。
If it is determined in step S301 that there is an input from the
ステップＳ３０２に続き、圧力状態判定部９４ｅは、圧力センサ出力値を基に第２ブーム用流量制御弁２４の前後差圧ΔＰが所定の範囲ΔＰｌｏｗ～ΔＰｈｉｇｈにあるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。
Following step S302, the pressure
ステップＳ３０３で前後差圧ΔＰが所定の範囲ΔＰｌｏｗ～ΔＰｈｉｇｈにない（ＮＯ）と判定した場合は、方向制御弁目標メータアウト開口調整部９４ｈは、前後差圧ΔＰが所定の範囲ΔＰｌｏｗ～ΔＰｈｉｇｈに収まる暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊを算出する（ステップＳ３０４）。
If it is determined in step S303 that the differential pressure ΔP is not within the predetermined range ΔPlow to ΔPhigh (NO), the directional control valve target meter-out
ステップＳ３０３で前後差圧ΔＰが所定の範囲ΔＰｌｏｗ～ΔＰｈｉｇｈ範囲にある（ＹＥＳ）と判定した場合は、方向制御弁目標メータアウト開口調整部９４ｈは、第１方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｇが算出した第１目標メータアウト開口量Ａｍｓを暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊとして採用する（ステップＳ３０５）。
When it is determined in step S303 that the differential pressure ΔP is within the predetermined range ΔPlow to ΔPhigh (YES), the directional control valve target meter-out
ステップＳ３０２～ステップＳ３０５と並行して、推力演算部９４ｉは、圧力センサ出力値を基にブームシリンダ２０４ａの推力Ｆを算出する（ステップＳ３０６）。
In parallel with steps S302 to S305, the
ステップＳ３０６に続き、第２方向制御弁目標メータアウト開口演算部９４ｊは、予め設定された負の推力Ｆと流量制御弁の目標開口量との対応マップ(図５に示す)を参照し、ステップＳ３０６で算出された推力Ｆを基に第２ブーム用方向制御弁１０の第２目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｔｈｒを算出する（ステップＳ３０７）。
Following step S306, the second directional control valve target meter-out
ステップＳ３０４，Ｓ３０５，Ｓ３０７に続き、方向制御弁目標メータアウト開口決定部９４ｋは、ステップＳ３０４またはステップＳ３０５で算出された暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊが、ステップＳ３０７で算出された第２目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｔｈｒ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。
Following steps S304, S305, and S307, the directional control valve target meter-out
ステップＳ３０８で暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊが第２目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｔｈｒ未満である（ＮＯ）と判定された場合は、暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊを最終目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｒｅｆとして採用する（ステップＳ３０９）。 If it is determined in step S308 that the provisional target meter-out opening amount Ams_adj is less than the second target meter-out opening amount Ams_thr (NO), the provisional target meter-out opening amount Ams_adj is adopted as the final target meter-out opening amount Ams_ref. (Step S309).
ステップＳ３０８で暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊが第２目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｔｈｒ以上である（ＹＥＳ）と判定された場合は、第２目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｔｈｒを最終目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｒｅｆとして採用する（ステップＳ３１０）。 When it is determined in step S308 that the provisional target meter-out opening amount Ams_adj is equal to or greater than the second target meter-out opening amount Ams_thr (YES), the second target meter-out opening amount Ams_thr is adopted as the final target meter-out opening amount Ams_ref. (step S310).
ステップＳ３０９またはステップＳ３１０に続き、コントローラ９４は、最終目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｒｅｆに応じた指令信号を第２ブーム用方向制御弁１０用の電磁比例減圧弁９３ｂ，９３ｃへ出力し（ステップＳ３１１）、電磁比例減圧弁９３ｂ，９３ｃに第２ブーム用方向制御弁１０の指令圧を生成させ（ステップＳ３１２）、当該指令圧に応じて第２ブーム用方向制御弁１０を開口させ（ステップＳ３１３）、当該フローを終了する。
Following step S309 or step S310, the
なお、コントローラ９４が流量制御弁２１～２９のパイロット圧を生成するために電磁弁ユニット９３へ出力する指令信号の更新周期Ｔｆｃｖは、方向制御弁７～１２，１４，１５のパイロット圧を生成するために電磁弁ユニット９３へ出力する指令信号の更新周期Ｔｍｓよりも短いことが望ましい。これにより、流量制御弁２１～２９の制御精度を向上させることが可能となる。
The update period Tfcv of the command signal output to the
（まとめ）
本実施例では、油圧ポンプ１～３と、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１と、油圧ポンプ１～３から油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１に供給される圧油の流れ方向を制御する方向制御弁７～１２，１４，１５と、油圧ポンプ１～３から油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１に供給される圧油の流量を制御する流量制御弁２１～２９と、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の動作を指示するための操作装置９５ａ，９５ｂと、操作装置９５ａ，９５ｂの入力値に応じて方向制御弁７～１２，１４，１５および流量制御弁２１～２９を制御するコントローラ９４とを備えた作業機械９０１において、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の圧力を検出する第１圧力センサ８４～９１と、流量制御弁２１～２９の前後差圧ΔＰを検出する第２圧力センサ８１～８３とを備え、コントローラ９４は、第１圧力センサ８４～９１の出力値を基に油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の推力Ｆを算出し、第２圧力センサ８１～８３で検出した流量制御弁２１～２９の前後差圧ΔＰと油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の推力Ｆと操作装置９５ａ，９５ｂの入力値とに基づき方向制御弁７～１２，１４，１５を制御する。
(summary)
In this embodiment,
また、本実施例におけるコントローラ９４は、方向制御弁７～１２，１４，１５の制御方法の一例として、操作装置９５ａ，９５ｂの入力値を基に、方向制御弁７～１２，１４，１５のメータアウト開口量の目標値である第１目標メータアウト開口量Ａｍｓを算出し、第２圧力センサ８１～８３で検出した流量制御弁２１～２９の前後差圧ΔＰが、流量制御弁２１～９の流量制御精度を基に設定された所定の範囲ΔＰｌｏｗ～ΔＰｈｉｇｈに収まる場合は、第１目標メータアウト開口量Ａｍｓを暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊに設定し、第２圧力センサ８１～８３で検出した流量制御弁２１～２９の前後差圧Δが所定の範囲ΔＰｌｏｗ～ΔＰｈｉｇｈを超える場合は、流量制御弁２１～２９の前後差圧ΔＰを所定の範囲ΔＰｌｏｗ～ΔＰｈｉｇｈに収める方向制御弁７～１２，１４，１５のメータアウト開口量を暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊに設定し、第２圧力センサ８４～９１の出力値を基に油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の推力Ｆを算出し、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の推力Ｆを基に、方向制御弁７～１２，１４，１５のメータアウト開口量の目標値である第２目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｔｈｒを算出し、方向制御弁７～１２，１４，１５のメータアウト開口量が暫定目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ａｄｊおよび前記第２目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｔｈｒの最小値と一致するように方向制御弁７～１２，１４，１５を制御する。
Further, the
以上のように構成した本実施例によれば、方向制御弁７～１２，１４，１５制御で油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の背圧を調整することにより、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の逸走を防止して、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の駆動をスムーズに停止させることが可能となる。また、方向制御弁７～１２，１４，１５の制御で流量制御弁２１～２９の前後差圧を調整することにより、流量制御弁２１～２９を流量制御精度が高い差圧条件で作動させることができる。これにより、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の制御精度が必要となる小流量高圧力差または大流量低圧力差条件においても、流量制御弁２１～２９の流量制御精度の低下を招くことなく正確に目標流を供給することで、より正確に油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１を駆動させることが可能となる。
According to the present embodiment configured as described above, by adjusting the back pressure of the
本発明の第２の実施例について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment.
図１１は、本発明の第２の実施例におけるコントローラの機能ブロック図である。本実施例におけるコントローラ９４は、第１の実施例（図３参照）の構成に加えて、制御切換判定部９４ｌを備えている。制御切換判定部９４ｌは、操作レバー入力値と圧力センサ出力値とを基に、対応するアクチュエータの動作がメータアウト開口制御が不要な動作か否かを判定し、判定結果を方向制御弁目標メータアウト開口決定部９４ｋへ出力する。方向制御弁目標メータアウト開口決定部９４ｋは、メータアウト開口制御が不要な動作に限り、第１の実施例で説明したメータアウト開口制御を行う。
FIG. 11 is a functional block diagram of the controller in the second embodiment of the invention. The
図１２は、本実施例におけるコントローラの方向制御弁開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第２ブーム用方向制御弁１０の開口制御に関わる処理のみを説明するが、その他の方向制御弁の開口制御に関わる処理もこれと同様である。
FIG. 12 is a flow chart showing the processing related to the directional control valve opening control of the controller in this embodiment. Only the processing related to the opening control of the second boom
ステップＳ３０２に続き、制御切換判定部９４ｌは、操作レバー入力値および圧力センサ出力値を基に、ブームシリンダ２０４ａの動作がメータアウト開口制御が不要な動作か否かを判定する（ステップＳ３１４）。ここで、メータアウト開口制御が不要な動作とは、流量制御弁２１～２９の流量制御精度の低下が許容される動作であり、地面を押し固める動作などが該当する。地面を押し固める動作は、ブーム用操作レバー９５ａがブーム下げ側に操作され、かつ圧力センサ８４，８５の出力値と式３から求まるブーム下げ方向の推力Ｆが所定の閾値よりも大きいか否かで判定することができる。
Following step S302, the control switching determination unit 94l determines whether the operation of the
ステップＳ３１４でメータアウト開口制御が必要な動作である（ＮＯ）と判定された場合はステップＳ３０３へ移行し、ブームシリンダ２０４ａの動作がメータアウト開口制御が不要な動作（ＮＯ）と判定された場合は、ステップＳ３０２で算出された目標メータアウト開口量Ａｍｓを最終目標メータアウト開口量Ａｍｓ＿ｒｅｆとして採用し（ステップＳ３１５）、ステップＳ３１１へ移行する。これにより、流量制御精度が不要な動作を行う際にメータアウト開口制御が無効となり、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の背圧が低下するため、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の推力Ｆを増大させることができる。
If it is determined in step S314 that the operation requires meter-out opening control (NO), the process proceeds to step S303, and if it is determined that the operation of the
（まとめ）
本実施例におけるコントローラ９４は、操作装置９５ａ，９５ｂの入力値と第１圧力センサ８４～９１の出力値とを基に、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の動作が流量制御弁２１～２９の流量制御精度の低下が許容される動作であるか否かを判定し、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の動作が流量制御弁２１～２９の流量制御精度の低下が許容される動作であると判定した場合は、方向制御弁７～１２，１４，１５のメータアウト開口量が、操作装置９５ａ，９５ｂの入力値を基に算出された第１目標メータアウト開口量Ａｍｓと一致するように方向制御弁７～１２，１４，１５を制御する。
(summary)
The
以上のように構成した本実施例によれば、流量制御弁２１～２９の流量制御精度の低下が許容される動作に対してメータアウト開口制御を無効にすることにより、油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ，２１１の推力Ｆを増大させることができるため、作業効率を向上させることが可能となる。
According to the present embodiment configured as described above, by disabling the meter-out opening control for operations that permit a decrease in flow control accuracy 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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. 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 it with part of another embodiment. It is possible.
１…第１油圧ポンプ、１ａ…流量制御指令圧ポート、１ｂ…第１油圧ポンプ自己圧ポート、１ｃ…第２油圧ポンプ自己圧ポート、２…第２油圧ポンプ、２ａ…流量制御指令圧ポート、２ｂ…第２油圧ポンプ自己圧ポート、２ｃ…第１油圧ポンプ自己圧ポート、３…第３油圧ポンプ、３ａ…流量制御指令圧ポート、３ｂ…第３油圧ポンプ自己圧ポート、４…パイロットポンプ、５…作動油タンク、６…走行右用方向制御弁、７…バケット用方向制御弁、８…第２アーム用方向制御弁、９…第１ブーム用方向制御弁、１０…第２ブーム用方向制御弁、１１…第１アーム用方向制御弁、１２…第１アタッチメント用方向制御弁、１３…走行左用方向制御弁、１４…旋回用方向制御弁、１５…第３ブーム用方向制御弁、１６…第２アタッチメント用方向制御弁、１７…合流弁、１８～２０…メインリリーフ弁、２１…バケット用流量制御弁、２２…第２アーム用流量制御弁、２３…第１ブーム用流量制御弁、２４…第２ブーム用流量制御弁、２５…第１アーム用流量制御弁、２６…第１アタッチメント用流量制御弁、２７…旋回用流量制御弁、２８…第３ブーム用流量制御弁、２９…第２アタッチメント用流量制御弁、３０…チェック弁、３１…主弁、３１ａ…弁体、３１ｂ…制御可変絞り、３１ｃ…第１圧力室、３１ｄ…第２圧力室、３１ｅ…第３圧力室、３２…パイロット可変絞り弁、３２ａ…パイロットポート、３２ｂ…ドレンポート、３３…主弁、３３ａ…弁体、３３ｂ…制御可変絞り、３３ｃ…第１圧力室、３３ｄ…第２圧力室、３３ｅ…第３圧力室、３４…パイロット可変絞り弁、３４ａ…パイロットポート、３４ｂ…ドレンポート、４０…吐出ライン、４１…センターバイパスライン、４２～４９…油路、５０…吐出ライン、５１…センターバイパスライン、５２～５８…油路、６０…吐出ライン、６１…センターバイパスライン、６２～６７，７１～７３…油路、８１～８３…圧力センサ（第２圧力センサ）、８４～９１…圧力センサ（第１圧力センサ）、９２…パイロットリリーフ弁、９３…電磁弁ユニット、９３ａ～９３ｇ…電磁比例減圧弁、９４…コントローラ、９４ａ…アクチュエータ目標流量演算部、９４ｂ…ポンプ目標流量演算部、９４ｃ…流量制御弁目標開口演算部、９４ｄ…流量制御弁補助目標開口演算部、９４ｅ…圧力状態判定部、９４ｆ…流量制御弁目標開口決定部、９４ｇ…第１方向制御弁目標メータアウト開口演算部、９４ｈ…方向制御弁目標メータアウト開口調整部、９４ｉ…推力演算部、９４ｊ…第２方向制御弁目標メータアウト開口演算部、９４ｌ…制御切換判定部、９５ａ…ブーム用操作レバー（操作装置）、９５ｂ…アーム用操作レバー（操作装置）、２０１…走行体、２０２…旋回体、２０３…作業装置、２０４…ブーム、２０４ａ…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、２０５…アーム、２０５ａ…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、２０６…バケット、２０６ａ…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、２０７…運転室、２０８…機械室、２０９…カウンタウエイト、２１０…コントロールバルブ、２１１…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、９０１…油圧ショベル（作業機械）、９０２…油圧駆動装置。
Claims (3)
油圧アクチュエータと、
前記油圧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れ方向を制御する方向制御弁と、
前記油圧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を制御する流量制御弁と、
前記油圧アクチュエータの動作を指示するための操作装置と、
前記操作装置の入力値に応じて前記方向制御弁および前記流量制御弁を制御するコントローラとを備えた作業機械において、
前記油圧アクチュエータの圧力を検出する第１圧力センサと、
前記流量制御弁の前後差圧を検出する第２圧力センサとを備え、
前記コントローラは、
前記第１圧力センサの出力値を基に前記油圧アクチュエータの推力を算出し、
前記第２圧力センサで検出した前記流量制御弁の前後差圧と前記油圧アクチュエータの推力と前記操作装置の入力値とに基づき前記方向制御弁を制御する
ことを特徴とする作業機械。 a hydraulic pump;
a hydraulic actuator;
a directional control valve for controlling a flow direction of pressure oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator;
a flow control valve that controls the flow rate of pressure oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator;
an operation device for instructing the operation of the hydraulic actuator;
A working machine comprising a controller that controls the directional control valve and the flow control valve according to an input value of the operating device,
a first pressure sensor that detects the pressure of the hydraulic actuator;
a second pressure sensor that detects a differential pressure across the flow control valve,
The controller is
calculating the thrust of the hydraulic actuator based on the output value of the first pressure sensor;
A working machine, wherein the directional control valve is controlled based on the differential pressure across the flow control valve detected by the second pressure sensor, the thrust force of the hydraulic actuator, and the input value of the operating device.
前記コントローラは、
前記操作装置の入力値を基に、前記方向制御弁のメータアウト開口量の目標値である第１目標メータアウト開口量を算出し、
前記第２圧力センサで検出した前記流量制御弁の前後差圧が、前記流量制御弁の流量制御精度を基に設定された所定の範囲に収まる場合は、前記第１目標メータアウト開口量を暫定目標メータアウト開口量に設定し、
前記第２圧力センサで検出した前記流量制御弁の前後差圧が前記所定の範囲を超える場合は、前記流量制御弁の前後差圧を前記所定の範囲に収める前記方向制御弁のメータアウト開口量を前記暫定目標メータアウト開口量に設定し、
前記油圧アクチュエータの推力を基に、前記方向制御弁のメータアウト開口量の目標値である第２目標メータアウト開口量を算出し、
前記方向制御弁のメータアウト開口量が前記暫定目標メータアウト開口量および前記第２目標メータアウト開口量の最小値と一致するように前記方向制御弁を制御する
ことを特徴とする作業機械。 The work machine according to claim 1,
The controller is
calculating a first target meter-out opening amount, which is a target value of the meter-out opening amount of the directional control valve, based on the input value of the operating device;
When the differential pressure across the flow control valve detected by the second pressure sensor falls within a predetermined range set based on the flow control accuracy of the flow control valve, the first target meter-out opening amount is provisionally Set to the target meter-out opening amount,
A meter-out opening amount of the direction control valve to keep the differential pressure across the flow control valve within the predetermined range when the differential pressure across the flow control valve detected by the second pressure sensor exceeds the predetermined range. is set to the provisional target meter-out opening amount,
calculating a second target meter-out opening amount, which is a target value of the meter-out opening amount of the directional control valve, based on the thrust of the hydraulic actuator;
A working machine, wherein the directional control valve is controlled such that a meter-out opening amount of the directional control valve coincides with a minimum value of the provisional target meter-out opening amount and the second target meter-out opening amount.
前記コントローラは、
前記操作装置の入力値と前記第１圧力センサの出力値とを基に、前記油圧アクチュエータの動作が前記流量制御弁の流量制御精度の低下が許容される動作であるか否かを判定し、
前記油圧アクチュエータの動作が前記流量制御弁の流量制御精度の低下が許容される動作であると判定した場合は、前記方向制御弁のメータアウト開口量が、前記操作装置の入力値を基に算出された前記第１目標メータアウト開口量と一致するように前記方向制御弁を制御する
ことを特徴とする作業機械。 In the work machine according to claim 2,
The controller is
Determining whether the operation of the hydraulic actuator is an operation that allows a decrease in flow control accuracy of the flow control valve based on the input value of the operating device and the output value of the first pressure sensor,
When it is determined that the operation of the hydraulic actuator is an operation that allows a decrease in flow control accuracy of the flow control valve, the meter-out opening amount of the directional control valve is calculated based on the input value of the operation device. a working machine that controls the direction control valve so as to match the first target meter-out opening amount that has been set.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021076610A JP2022170467A (en) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | Work machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021076610A JP2022170467A (en) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | Work machine |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2022170467A true JP2022170467A (en) | 2022-11-10 |
Family
ID=83944541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021076610A Pending JP2022170467A (en) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | Work machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022170467A (en) |
-
2021
- 2021-04-28 JP JP2021076610A patent/JP2022170467A/en active Pending
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