JP2023150467A - working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧アクチュエータへの作動油の流量を制御する流量制御弁を備えた作業機械に関する。 The present invention relates to a working machine equipped with a flow control valve that controls the flow of hydraulic fluid to a hydraulic actuator.
油圧ショベル等の作業機械には、複数の油圧アクチュエータが設けられている。作業機械の油圧アクチュエータの制御方法として、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切り換える方向切換制御と、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの作動油の供給流量を制御するメータイン開口制御と、油圧アクチュエータから油タンクへの排出流量を制御するメータアウト開口制御と、を一本のスプール弁によって行う制御方法が知られている。 A working machine such as a hydraulic excavator is provided with a plurality of hydraulic actuators. The control methods for hydraulic actuators of working machines include directional switching control that switches the supply and discharge direction of hydraulic oil to and from the hydraulic actuator, meter-in opening control that controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and A control method is known in which a single spool valve performs meter-out opening control to control the discharge flow rate into a tank.
メータイン開口制御とメータアウト開口制御とを一本のスプール弁によって行う場合、スプール弁への操作指令（操作圧）に対するメータイン側の開口面積とメータアウト側の開口面積との関係は一意的に決まる。 When meter-in opening control and meter-out opening control are performed using a single spool valve, the relationship between the opening area on the meter-in side and the opening area on the meter-out side in response to the operation command (operating pressure) to the spool valve is uniquely determined. .
それゆえに、複数の油圧アクチュエータを動作させる複合動作を行った場合に、複数の油圧アクチュエータの負荷の違いに起因して、油圧アクチュエータの動作がオペレータの意図した動作とならない場合がある。例えば、複合動作を行う際に操作指令を維持していたとしても、低負荷側の油圧アクチュエータの負荷圧とポンプ圧との圧力差が上昇したことに伴いメータイン流量が増加する、いわゆる流れ込みが発生し、低負荷側の油圧アクチュエータの速度がオペレータの意図する速度よりも大きくなってしまう場合がある。また、高負荷側の油圧アクチュエータへのメータイン流量が減少することにより、高負荷側の油圧アクチュエータの速度がオペレータの意図する速度よりも小さくなってしまう場合がある。このように、一本のスプール弁によってメータイン開口制御とメータアウト開口制御とを行う場合、操作性が低下してしまう可能性がある。 Therefore, when performing a composite operation of operating a plurality of hydraulic actuators, the operation of the hydraulic actuators may not be as intended by the operator due to differences in the loads of the plurality of hydraulic actuators. For example, even if the operation command is maintained when performing a compound operation, the meter-in flow rate increases as the pressure difference between the load pressure of the hydraulic actuator on the low load side and the pump pressure increases, so-called inflow. However, the speed of the hydraulic actuator on the low load side may be higher than the speed intended by the operator. Further, due to a decrease in the meter-in flow rate to the hydraulic actuator on the high load side, the speed of the hydraulic actuator on the high load side may become smaller than the speed intended by the operator. In this way, when meter-in opening control and meter-out opening control are performed using a single spool valve, operability may deteriorate.
そこで、油圧アクチュエータをオペレータの意図する速度で動作させるために、操作指令に応じてメータイン開口を変化させる方向制御弁（スプール弁）の上流に、方向制御弁への供給流量を制御可能な補助流量制御弁が配置された油圧回路が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
Therefore, in order to operate the hydraulic actuator at the speed intended by the operator, an auxiliary flow rate that can control the supply flow rate to the directional control valve is installed upstream of the directional control valve (spool valve) that changes the meter-in opening according to the operation command. A hydraulic circuit in which a control valve is arranged has been proposed (see
特許文献１に記載の油圧回路は、ブーム上げが検出された場合に、バケット用の方向制御弁の上流に設けられる補助流量制御弁によって、バケット用の方向制御弁への圧油の供給流量を制限する。
The hydraulic circuit described in
特許文献１には、パイロットスプール弁（パイロット可変絞り弁）とポペット弁（シート弁）とを有する補助流量制御弁（特許文献１の図７～図９）が開示されている。パイロットスプール弁は指令圧によって駆動される。パイロットスプール弁が開口することにより、パイロットスプール弁に流れが生じる。パイロットスプール弁の流れ量に応じて生じるポンプ通路とポペット弁の背圧室の圧力の差によって、ポペット弁が駆動される。ポペット弁の弁体（ポペット）は、弁体に作用する力がバランスする位置まで変位し、ポペット弁の開口面積が維持される。
この構成によれば、ポンプ圧に比べて低圧の指令圧で駆動するパイロットスプール弁を小型化することで、パイロットスプール弁の弁体（スプール）に作用する慣性力及び摺動力を小さくすることができる。また、ポペット弁を指令圧よりも高圧のポンプ圧でポペット弁を駆動させることができる。その結果、補助流量制御弁は、応答性に優れている。また、ポペット弁の弁体の内部にチェック弁が内蔵されている。このため、ポンプ通路とアクチュエータ通路の圧力が逆転して、アクチュエータ通路の圧力がポンプ通路の圧力よりも高くなった場合に、作動油の逆流を防ぐことができる。 According to this configuration, by downsizing the pilot spool valve that is driven by a command pressure that is lower than the pump pressure, it is possible to reduce the inertia force and sliding force that act on the valve body (spool) of the pilot spool valve. can. Further, the poppet valve can be driven with a pump pressure higher than the command pressure. As a result, the auxiliary flow control valve has excellent responsiveness. Additionally, a check valve is built inside the valve body of the poppet valve. Therefore, even if the pressures in the pump passage and the actuator passage are reversed and the pressure in the actuator passage becomes higher than the pressure in the pump passage, backflow of the hydraulic oil can be prevented.
特許文献２には、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流量制御弁と、流量制御弁の下流側に配置され、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切り替えるとともに油圧アクチュエータからの排出流量を制御する方向制御弁と、を備えた油圧回路が開示されている。
メータイン流量は、高応答で制御されることが要望されている。しかしながら、メータイン流量を高応答で制御するために、特許文献２に記載の流量制御弁に、特許文献１に記載のパイロットスプール弁及びポペット弁を採用した場合、以下のような課題が発生する。
It is desired that the meter-in flow rate be controlled with high response. However, when the pilot spool valve and poppet valve described in
流量制御弁によって、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を０（ゼロ）から最大値まで制御する場合、パイロットスプール弁の開口は全閉から全開の間で制御される必要がある。パイロットスプール弁の開口が全閉とされた状態では、ポペット弁の背圧室の圧力とポンプ通路の圧力とが等しくなる。このため、パイロットスプール弁の油圧アクチュエータ側の圧力が、パイロットスプール弁の油圧ポンプ側の圧力よりも高くなると、ポペット弁が開いてしまうおそれがある。その結果、油圧アクチュエータから油圧ポンプの吐出ラインへの逆流が生じることに起因して、吐出ラインに接続されている他の油圧アクチュエータの動作が不安定になってしまうおそれがある。 When the flow rate control valve is used to control the flow rate supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator from 0 (zero) to the maximum value, the opening of the pilot spool valve needs to be controlled between fully closed and fully open. When the opening of the pilot spool valve is fully closed, the pressure in the back pressure chamber of the poppet valve and the pressure in the pump passage become equal. Therefore, if the pressure on the hydraulic actuator side of the pilot spool valve becomes higher than the pressure on the hydraulic pump side of the pilot spool valve, there is a risk that the poppet valve will open. As a result, a backflow occurs from the hydraulic actuator to the discharge line of the hydraulic pump, which may cause the operation of other hydraulic actuators connected to the discharge line to become unstable.
本発明は、メータイン流量を高応答で制御可能であって、かつ、油圧アクチュエータから油圧ポンプの吐出ラインへの逆流を防止することのできる作業機械を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a working machine that can control a meter-in flow rate with high response and prevent backflow from a hydraulic actuator to a discharge line of a hydraulic pump.
本発明の一態様による作業機械は、機体と、前記機体に取り付けられる作業装置と、原動機と、前記原動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出圧により動作し前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータと前記油圧ポンプとの間に設けられるとともに、前記油圧ポンプの吐出ラインにパラレルに接続され、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れ方向を切り替える複数の方向制御弁と、前記方向制御弁の上流に設けられ、前記複数の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複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁に指令圧を出力する複数の電磁弁と、前記作業装置を操作するための操作信号を出力する操作装置と、前記操作装置からの操作信号に基づいて、前記電磁弁を制御するコントローラユニットと、を備える。前記流量制御弁は、前記吐出ラインに接続されるポンプ通路と、前記方向制御弁を介して前記油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータ通路と、前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路との間に設けられ、前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路との間の第１開口部を遮断可能であって、前記第１開口部の面積を調整可能なポペットと、前記ポペットの背面に形成され前記ポンプ通路と連通する背圧室と、を有するポペット弁と、前記ポンプ通路と前記背圧室とを連通する通路に設けられ、前記ポンプ通路から前記背圧室への流れを許容し、前記背圧室から前記ポンプ通路への流れを禁止するチェック弁と、前記背圧室と前記アクチュエータ通路との間に設けられ、前記背圧室と前記アクチュエータ通路との間の第２開口部を遮断可能であって、前記第２開口部の面積を調整可能なスプールと、前記電磁弁からの指令圧が入力される指令圧室と、を有するスプール弁と、を含む。また、作業機械は、前記スプール弁の前後差圧を検出する差圧検出装置を備える。前記コントローラユニットは、前記差圧検出装置の検出結果に基づいて、前記スプール弁の前記油圧アクチュエータ側の圧力が、前記スプール弁の前記油圧ポンプ側の圧力よりも低い状態から高い状態に遷移したか否かを監視し、前記スプール弁の前記油圧アクチュエータ側の圧力が、前記スプール弁の前記油圧ポンプ側の圧力よりも低い状態から高い状態に遷移した場合に、前記第２開口部が開口するように前記電磁弁を制御する。 A working machine according to one aspect of the present invention includes a machine body, a working device attached to the machine body, a prime mover, a hydraulic pump driven by the prime mover, and a working machine operated by discharge pressure of the hydraulic pump to drive the working device. A flow of pressure oil provided between a plurality of hydraulic actuators and the hydraulic actuators and the hydraulic pump, connected in parallel to a discharge line of the hydraulic pump, and supplied from the hydraulic pump to the plurality of hydraulic actuators. a plurality of directional control valves that switch directions; a plurality of flow control valves that are provided upstream of the directional control valves and that control the flow rate of pressure oil supplied to the plurality of hydraulic actuators; A plurality of electromagnetic valves that output command pressures, an operating device that outputs operating signals for operating the working device, and a controller unit that controls the electromagnetic valves based on the operating signals from the operating device. Be prepared. The flow control valve is provided between a pump passage connected to the discharge line, an actuator passage connected to the hydraulic actuator via the direction control valve, and between the pump passage and the actuator passage, and a poppet capable of blocking a first opening between the pump passage and the actuator passage and capable of adjusting the area of the first opening; and a back pressure formed on a back surface of the poppet and communicating with the pump passage. a poppet valve having a chamber, and a poppet valve provided in a passage communicating between the pump passage and the back pressure chamber, allowing flow from the pump passage to the back pressure chamber, and from the back pressure chamber to the pump passage. a check valve that is provided between the back pressure chamber and the actuator passage and is capable of blocking a second opening between the back pressure chamber and the actuator passage; The spool valve includes a spool whose opening area can be adjusted, and a command pressure chamber into which command pressure from the electromagnetic valve is input. Further, the working machine includes a differential pressure detection device that detects a differential pressure across the spool valve. The controller unit determines whether the pressure on the hydraulic actuator side of the spool valve has transitioned from a lower state to a higher state than the pressure on the hydraulic pump side of the spool valve, based on the detection result of the differential pressure detection device. If the pressure on the hydraulic actuator side of the spool valve changes from a lower state to a higher state than the pressure on the hydraulic pump side of the spool valve, the second opening opens. The solenoid valve is controlled to.
本発明によれば、メータイン流量を高応答で制御可能であって、かつ、油圧アクチュエータから油圧ポンプの吐出ラインへの逆流を防止することのできる作業機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a working machine that can control the meter-in flow rate with high response and can prevent backflow from the hydraulic actuator to the discharge line of the hydraulic pump.
図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械について説明する。 A working machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベル９０１の側面図である。図１に示すように、油圧ショベル９０１は、機体２２０と、機体２２０に取り付けられるフロント作業装置（以下、作業装置と記す）２０３と、を備える。機体２２０は、クローラ式の走行体２０１と、走行体２０１に対して旋回可能に設けられる旋回体２０２と、を備える。
<First embodiment>
FIG. 1 is a side view of a
走行体２０１には左右一対の走行用の油圧モータ（以下、走行モータと記す）が設けられる。左のクローラを駆動させる走行モータ（左走行モータとも記す）２０１Ｌ、及び図示されていない右のクローラを駆動させる走行モータ（右走行モータとも記す）により、左右のクローラが独立して回転駆動される。これにより、走行体２０１が前方または後方に走行する。
The running
旋回体２０２は、旋回フレーム２０２ａと、旋回フレーム２０２ａの前側に設けられる運転室２０７と、旋回フレーム２０２ａの後側に設けられるカウンタウエイト２０９と、運転室２０７とカウンタウエイト２０９との間に設けられる機械室２０８と、を有する。運転室２０７には、作業装置２０３、走行体２０１及び旋回体２０２を操作するための操作信号を出力する操作装置（図２Ｂの操作装置９５ａ，９５ｂを含む）、及びオペレータが着席する運転席、及び、油圧ショベル９０１の各部を制御するコントローラユニット９４等が配置されている。操作装置は、オペレータによって操作されるレバー、ペダル等の操作部材と、操作部材の操作量を検出する操作量センサと、を有する。操作量センサは、検出結果を表す信号を操作信号としてコントローラユニット９４に出力する。
The revolving
機械室２０８には、原動機であるエンジン２１７、エンジン２１７により駆動される油圧ポンプ及び旋回用の油圧モータ（以下、旋回モータと記す）２１１などが搭載されている。カウンタウエイト２０９は、油圧ショベル９０１の重量バランスを確保するために設けられている。旋回体２０２は、旋回モータ２１１により走行体２０１に対して右方向または左方向に旋回される。
The
作業装置２０３は、旋回体２０２に取り付けられる多関節型の作業装置であって、複数の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）、及び複数の油圧アクチュエータにより駆動される複数（本実施形態では３つ）の駆動対象部材を有する。駆動対象部材であるブーム２０４、アーム２０５及びバケット２０６は、直列的に連結されている。複数の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ２０４ａ、アームシリンダ２０５ａ及びバケットシリンダ２０６ａ）は、後述する油圧ポンプ１，２，３（図２Ａ参照）の吐出圧により動作し作業装置２０３を駆動する。複数の油圧アクチュエータにより作業装置２０３が駆動されることにより、掘削等の作業が行われる。
The working
ブーム２０４は、その基端部が旋回体２０２の前部に、ブームピンを介して回動可能に連結される。アーム２０５は、その基端部がブーム２０４の先端部に、アームピンを介して回動可能に連結される。バケット２０６は、アーム２０５の先端部に、バケットピンを介して回動可能に連結される。
The base end of the
ブーム２０４は、油圧シリンダであるブームシリンダ２０４ａの伸縮動作によって回転駆動される。アーム２０５は、油圧シリンダであるアームシリンダ２０５ａの伸縮動作によって回転駆動される。バケット２０６は、油圧シリンダであるバケットシリンダ２０６ａの伸縮動作によって回転駆動される。ブームシリンダ２０４ａは、その一端側がブーム２０４に接続され他端側が旋回体２０２の旋回フレーム２０２ａに接続されている。アームシリンダ２０５ａは、その一端側がアーム２０５に接続され他端側がブーム２０４に接続されている。バケットシリンダ２０６ａは、その一端側がバケットリンクを介してバケット２０６に接続され他端側がアーム２０５に接続されている。
The
油圧ショベル９０１は、油圧ショベル９０１の姿勢及び動作状態を検出するための複数の姿勢センサを備えている。複数の姿勢センサには、作業装置２０３の姿勢及び動作状態を検出するためのＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）２１２，２１３，２１４と、機体２２０の姿勢及び旋回体２０２の回転速度を検出するためのＩＭＵ２１５，２１６と、が含まれる。
The
ブーム２０４にはＩＭＵ２１２が取り付けられ、アーム２０５にはＩＭＵ２１３が取り付けられ、バケットリンクにはＩＭＵ２１４が取り付けられ、旋回体２０２にはＩＭＵ２１５，２１６が取り付けられている。ＩＭＵ２１２～２１６は、ブーム２０４、アーム２０５、バケット２０６及び旋回体２０２の直交３軸の角速度及び加速度を取得し、コントローラユニット９４に出力する。コントローラユニット９４は、ブーム２０４のブームピン周りの角度及び角速度、アーム２０５のアームピン周りの角度及び角速度、バケット２０６のバケットピン周りの角度及び角速度、並びに、旋回体２０２のピッチ角、ロール角、旋回角及び旋回速度などの姿勢に関するパラメータを演算する。なお、ＩＭＵコントローラをコントローラユニット９４とは別に設けて、ＩＭＵコントローラが複数のＩＭＵ２１２～２１６からの信号に基づいて、姿勢に関するパラメータを演算し、演算結果をコントローラユニット９４に出力してもよい。
An
作業装置２０３の姿勢センサとしては、上記ＩＭＵ２１２～２１４に代えて、ブーム２０４、アーム２０５及びバケット２０６の回動角度に応じた電圧信号を出力するポテンショメータを採用してもよい。また、作業装置２０３の姿勢センサとしては、ブームシリンダ２０４ａ、アームシリンダ２０５ａ及びバケットシリンダ２０６ａのストロークを検出するストロークセンサを採用してもよい。機体２２０の姿勢センサとしては、上記ＩＭＵ２１５，２１６に代えて、傾斜角センサやロータリーエンコーダを設けて、機体２２０の傾斜角（ピッチ角及びロール角）や旋回体２０２の旋回角及び旋回速度を検出してもよい。
As the attitude sensor of the working
図２Ａ及び図２Ｂを参照して、油圧ショベル９０１の油圧駆動装置９０２について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の第１実施形態に係る油圧駆動装置９０２の回路図である。図２Ａは、第１～第３油圧ポンプに接続される油圧機器について示し、図２Ｂは、パイロットポンプに接続される電磁弁、コントローラユニット及びコントローラユニットに接続される機器について示す。
The
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、油圧駆動装置９０２は、第１油圧ポンプ１と、第２油圧ポンプ２と、第３油圧ポンプ３と、パイロットポンプ４と、作動油タンク５と、複数の制御弁（方向制御弁６～１６、流量制御弁２１～３１、ブリードオフ弁３５～３７及び合流弁１７）と、複数の制御弁の動作を制御するコントローラユニット９４と、を備えている。コントローラユニット９４は、図２Ｂに示す電磁弁を制御することにより、図２Ａに示す複数の制御弁を制御する。作動油タンク５には、作動油が貯留されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
図２Ａに示す第１～第３油圧ポンプ１～３は、エンジン２１７によって駆動され、作動油タンク５内の作動油を吸い込んで吐出ライン４１，５１，６１に吐出する。第１～第３油圧ポンプ１～３は、吐出容量（１回転あたりの押しのけ容積）を変更可能な可変容量形の油圧ポンプである。第１～第３油圧ポンプ１～３は、例えば、斜板式あるいは斜軸式のピストンポンプである。図２Ｂに示すパイロットポンプ４は、エンジン２１７によって駆動され、作動油タンク５内の作動油を吸い込んでパイロットライン９６に吐出する。パイロットポンプ４は、吐出容量が一定の固定容量形の油圧ポンプである。
The first to third
図２Ａに示すように、第１油圧ポンプ１の吐出容量（傾転角）は、第１油圧ポンプ１に付設され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、指令圧室１ａを含んでいる。第２油圧ポンプ２の吐出容量（傾転角）は、第２油圧ポンプ２に付設され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、指令圧室２ａを含んでいる。第３油圧ポンプ３の吐出容量（傾転角）は、第３油圧ポンプ３に付設され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、指令圧室３ａを含んでいる。
As shown in FIG. 2A, the discharge capacity (tilting angle) of the first
第１油圧ポンプ１の吐出ライン４１には、第１油圧ポンプ１と右走行モータ（不図示）との間に設けられ、第１油圧ポンプ１から右走行モータ（不図示）に供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、右走行用方向制御弁とも記す）６と、第１油圧ポンプ１とバケットシリンダ２０６ａとの間に設けられ、第１油圧ポンプ１からバケットシリンダ２０６ａに供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、バケット用方向制御弁とも記す）７と、第１油圧ポンプ１とアームシリンダ２０５ａとの間に設けられ、第１油圧ポンプ１からアームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、第２アーム用方向制御弁とも記す）８と、第１油圧ポンプ１とブームシリンダ２０４ａとの間に設けられ、第１油圧ポンプ１からブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、第１ブーム用方向制御弁とも記す）９と、がパラレルに接続されている。
The
右走行用方向制御弁６は、吐出ライン４１から分岐する油路４２を介して第１油圧ポンプ１に接続されている。バケット用方向制御弁７は、吐出ライン４１から分岐する油路４４を介して第１油圧ポンプ１に接続されている。第２アーム用方向制御弁８は、吐出ライン４１から分岐する油路４６を介して第１油圧ポンプ１に接続されている。第１ブーム用方向制御弁９は、吐出ライン４１から分岐する油路４８を介して第１油圧ポンプ１に接続されている。
The right travel direction control valve 6 is connected to the first
吐出ライン４１には、過剰な圧力上昇から油圧回路を保護するために、吐出ライン４１の最高圧力を規定する第１メインリリーフバルブ３８が設けられている。第１油圧ポンプ１は、第１メインリリーフバルブ３８を介して作動油タンク５に接続されている。吐出ライン４１には、第１ブリードオフ弁３５が設けられている。第１油圧ポンプ１は、第１ブリードオフ弁３５を介して作動油タンク５に接続されている。
The
第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１には、第２油圧ポンプ２とブームシリンダ２０４ａとの間に設けられ、第２油圧ポンプ２からブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、第２ブーム用方向制御弁とも記す）１０と、第２油圧ポンプ２とアームシリンダ２０５ａとの間に設けられ、第２油圧ポンプ２からアームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、第１アーム用方向制御弁とも記す）１１と、第２油圧ポンプ２と第１特殊アタッチメント（不図示）を駆動する第１アクチュエータ（不図示）との間に設けられ、第２油圧ポンプ２から第１アクチュエータ（不図示）に供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、第１アタッチメント用方向制御弁とも記す）１２と、第２油圧ポンプ２と左走行モータ２０１Ｌとの間に設けられ、第２油圧ポンプ２から左走行モータ２０１Ｌに供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、左走行用方向制御弁とも記す）１３と、がパラレルに接続されている。なお、第１特殊アタッチメントは、例えばバケット２０６に代えて設けられる小割機である。第１アタッチメント用方向制御弁１２は、バケット２０６に代えて小割機がアーム２０５に装着される場合に使用される。
A directional control is provided in the
第２ブーム用方向制御弁１０は、吐出ライン５１から分岐する油路５２を介して第２油圧ポンプ２に接続されている。第１アーム用方向制御弁１１は、吐出ライン５１から分岐する油路５４を介して第２油圧ポンプ２に接続されている。第１アタッチメント用方向制御弁１２は、吐出ライン５１から分岐する油路５６を介して第２油圧ポンプ２に接続されている。左走行用方向制御弁１３は、吐出ライン５１から分岐する油路５８を介して第２油圧ポンプ２に接続されている。
The second boom
吐出ライン５１には、過剰な圧力上昇から油圧回路を保護するために、吐出ライン５１の最高圧力を規定する第２メインリリーフバルブ３９が設けられている。第２油圧ポンプ２は、第２メインリリーフバルブ３９を介して作動油タンク５に接続されている。吐出ライン５１には、第２ブリードオフ弁３６が設けられている。第２油圧ポンプ２は、第２ブリードオフ弁３６を介して作動油タンク５に接続されている。
The
第１油圧ポンプ１の吐出ライン４１と第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１とは、合流弁１７を介して接続されている。
The
第３油圧ポンプ３の吐出ライン６１には、第３油圧ポンプ３と旋回モータ２１１との間に設けられ、第３油圧ポンプ３から旋回モータ２１１に供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、旋回用方向制御弁とも記す）１４と、第３油圧ポンプ３とブームシリンダ２０４ａとの間に設けられ、第３油圧ポンプ３からブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、第３ブーム用方向制御弁とも記す）１５と、第３油圧ポンプ３と第２特殊アタッチメント（不図示）を駆動する第２アクチュエータ（不図示）との間に設けられ、第３油圧ポンプ３から第２アクチュエータ（不図示）に供給される圧油の流れ方向を切り替える方向制御弁（以下、第２アタッチメント用方向制御弁とも記す）１６と、がパラレルに接続されている。
A directional control is provided in the
なお、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作業装置２０３に装着された際、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使用される。
Note that the second attachment
旋回用方向制御弁１４は、吐出ライン６１から分岐する油路６２を介して第３油圧ポンプ３に接続されている。第３ブーム用方向制御弁１５は、吐出ライン６１から分岐する油路６４を介して第３油圧ポンプ３に接続されている。第２アタッチメント用方向制御弁１６は、吐出ライン６１から分岐する油路６６を介して第３油圧ポンプ３に接続されている。
The swing
吐出ライン６１には、過剰な圧力上昇から油圧回路を保護するために、吐出ライン６１の最高圧力を規定する第３メインリリーフバルブ４０が設けられている。第３油圧ポンプ３は、第３メインリリーフバルブ４０を介して作動油タンク５に接続されている。吐出ライン６１には、第３ブリードオフ弁３７が設けられている。第３油圧ポンプ３は、第３ブリードオフ弁３７を介して作動油タンク５に接続されている。
The
右走行用方向制御弁６の上流の油路４２には、右走行モータに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、右走行用流量制御弁とも記す）２１が設けられている。バケット用方向制御弁７の上流の油路４４には、バケットシリンダ２０６ａに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、バケット用流量制御弁とも記す）２２が設けられている。第２アーム用方向制御弁８の上流の油路４６には、アームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、第２アーム用流量制御弁とも記す）２３が設けられている。第１ブーム用方向制御弁９の上流の油路４８には、ブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、第１ブーム用流量制御弁とも記す）２４が設けられている。
A flow control valve (hereinafter also referred to as a right travel flow rate control valve) 21 is provided in the
第２ブーム用方向制御弁１０の上流の油路５２には、ブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、第２ブーム用流量制御弁とも記す）２５が設けられている。第１アーム用方向制御弁１１の上流の油路５４には、アームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、第１アーム用流量制御弁とも記す）２６が設けられている。第１アタッチメント用方向制御弁１２の上流の油路５６には、第１アタッチメントに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、第１アタッチメント用流量制御弁とも記す）２７が設けられている。左走行用方向制御弁１３の上流の油路５８には、左走行モータ２０１Ｌに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、左走行用流量制御弁とも記す）２８が設けられている。
A flow control valve (hereinafter also referred to as a second boom flow control valve) 25 is provided in the
旋回用方向制御弁１４の上流の油路６２には、旋回モータ２１１に供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、旋回用流量制御弁とも記す）２９が設けられている。第３ブーム用方向制御弁１５の上流の油路６４には、ブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、第３ブーム用流量制御弁とも記す）３０が設けられている。第２アタッチメント用方向制御弁１６の上流の油路６６には、第２アタッチメントに供給される圧油の流量を調整する流量制御弁（以下、第２アタッチメント用流量制御弁とも記す）３１が設けられている。
A flow control valve (hereinafter also referred to as a swing flow rate control valve) 29 that adjusts the flow rate of pressure oil supplied to the
このように、油圧駆動装置９０２は、複数の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複数の方向制御弁６～１６と、複数の方向制御弁６～１６のそれぞれの上流に設けられ、複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量（すなわち、メータイン流量）を制御する複数の流量制御弁２１～３１と、を備えている。
In this way, the
複数の流量制御弁２１～３１は同様の構成である。このため、図２Ａでは、流量制御弁２６を代表して、その構成を示しており、その他の流量制御弁２１～２５，２７～３１の構成を示す図は省略している。流量制御弁２６は、シート形のポペット弁３２と、ポペット弁３２の開口面積を制御するパイロットスプール弁３３と、を有する。パイロットスプール弁３３は、電磁弁ユニット９３（図２Ｂ参照）から出力される指令圧に応じて動作する。流量制御弁２６の構造及び機能の詳細については、後述する。
The plurality of
図２Ｂに示すように、パイロットポンプ４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に接続されている。また、パイロットポンプ４は、パイロットライン９６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、油圧ポンプ１～３のレギュレータ、方向制御弁６～１６、流量制御弁２１～３１、ブリードオフ弁３５～３７、及び、合流弁１７に指令圧を出力する複数の電磁弁を備えている。複数の電磁弁は、それぞれコントローラユニット９４からの制御信号に応じて、パイロットポンプ４の１次圧力を減圧して生成した２次圧力を指令圧として出力する電磁比例減圧弁である。
As shown in FIG. 2B, the pilot pump 4 is connected to the
なお、図２Ｂでは、複数の電磁弁のうち、第２油圧ポンプ２のレギュレータの指令圧室２ａへ指令圧を出力する電磁弁９３ａと、第１アーム用方向制御弁１１の指令圧室１１ａへ指令圧を出力する電磁弁９３ｂと、第１アーム用方向制御弁１１の指令圧室１１ｂへ指令圧を出力する電磁弁９３ｃと、第１アーム用流量制御弁２６の指令圧室３３ａへ指令圧を出力する電磁弁９３ｄと、第２ブリードオフ弁３６の指令圧室３６ａへ指令圧を出力する電磁弁９３ｅとを示し、その他の電磁弁の図示は省略している。
In addition, in FIG. 2B, among the plurality of solenoid valves, a
図示が省略されている複数の電磁弁には、油圧ポンプ１，３のレギュレータの指令圧室１ａ，３ａへ指令圧を出力する電磁弁、方向制御弁６～１０，１２～１６の指令圧室へ指令圧を出力する電磁弁、流量制御弁２１～２５，２７～３１の指令圧室へ指令圧を出力する電磁弁、及び、ブリードオフ弁３５，３７のレギュレータの指令圧室３５ａ，３７ａへの指令圧を出力する電磁弁がある。
The plurality of solenoid valves not shown include a solenoid valve that outputs command pressure to the command pressure chambers 1a and 3a of the regulators of the
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及び第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９５ａと、第１アーム用方向制御弁１１及び第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９５ｂとを備えている。なお、説明を簡略化するため、右走行用方向制御弁６を切り換え操作する右走行用操作レバー、バケット用方向制御弁７を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、左走行用方向制御弁１３を切り換え操作する左走行用操作レバー、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。
The
図２Ａに示すように、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１には、第２油圧ポンプ２の吐出圧であるポンプ圧を検出し、検出結果を表す信号である検出信号をコントローラユニット９４に出力する圧力センサ（以下、ポンプ圧センサとも記す）８１が設けられている。第１アーム用方向制御弁１１と、第１アーム用流量制御弁２６とを接続する油路であるアクチュエータ通路５４Ａには、油圧アクチュエータ（アームシリンダ２０５ａ）の圧力であるアクチュエータ圧を検出し、検出結果を表す信号である検出信号をコントローラユニット９４に出力する圧力センサ（以下、アクチュエータ圧センサとも記す）８２が設けられている。
As shown in FIG. 2A, the
図２Ｂに示すように、ポンプ圧センサ８１及びアクチュエータ圧センサ８２は、第１アーム用流量制御弁２６のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰを検出する差圧検出装置８０を構成する。なお、図示しないが、流量制御弁２１～２５，２７～３１に対しても、同様に差圧検出装置８０が設けられる。つまり、図示しないが、差圧検出装置８０を構成するアクチュエータ圧センサ８２は、複数の流量制御弁２１～２５，２７～３１のそれぞれに対して設けられている。また、図示しないが、流量制御弁２１～２４のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰを検出する差圧検出装置８０を構成するポンプ圧センサ８１は、第１油圧ポンプ１の吐出ライン４１に設けられている。さらに、図示しないが、流量制御弁２９～３１のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰを検出する差圧検出装置８０を構成するポンプ圧センサ８１は、第３油圧ポンプ３の吐出ライン６１に設けられている。
As shown in FIG. 2B, the
コントローラユニット９４には、操作装置９５ａ，９５ｂ（図示されていない操作装置を含む）から出力される信号、圧力センサ８１，８２（図示されていない圧力センサ８１，８２を含む）から出力される信号、ＩＭＵ２１２～２１６から出力される信号が入力される。コントローラユニット９４は、電磁弁ユニット９３の各電磁弁９３ａ～９３ｅ（図示されない電磁弁を含む）へ制御信号を出力する。
The
コントローラユニット９４は、操作装置９５ａ，９５ｂ（図示されていない操作装置を含む）からの操作信号、及び圧力センサ８１，８２（図示されていない圧力センサ８１，８２を含む）からの検出信号に基づいて、電磁弁９３ａ～９３ｅ（図示されない電磁弁を含む）を制御する。
The
コントローラユニット９４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の処理装置９４ｖ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ９４ｗ、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ９４ｘ、入力インタフェース９４ｙ、出力インタフェース９４ｚ、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。なお、コントローラユニット９４は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。また、処理装置９４ｖとしては、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。
The
不揮発性メモリ９４ｗには、各種演算が実行可能なプログラム、閾値、データテーブル等が格納されている。すなわち、不揮発性メモリ９４ｗは、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体（記憶装置）である。処理装置９４ｖは、不揮発性メモリ９４ｗに記憶されたプログラムを揮発性メモリ９４ｘに展開して演算実行する演算装置であって、プログラムに従って入力インタフェース９４ｙ、不揮発性メモリ９４ｗ及び揮発性メモリ９４ｘから取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。
The
入力インタフェース９４ｙは、各種装置（操作装置９５ａ，９５ｂ、圧力センサ８１，８２、ＩＭＵ２１２～２１６等）から入力された信号を処理装置９４ｖで演算可能なように変換する。また、出力インタフェース９４ｚは、処理装置９４ｖでの演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置（電磁弁９３ａ～９３ｅ等）に出力する。
The
図３を参照して、流量制御弁２６の構造の詳細について説明する。図３は、流量制御弁２６の構造を示す断面模式図である。なお、上述したように、他の流量制御弁２１～２５，２７～３１は、流量制御弁２６と同様の構成であるため、説明を省略する。図３に示すように、流量制御弁２６は、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１に接続されるポンプ通路５４Ｐと、第１アーム用方向制御弁１１（図２Ａ参照）を介してアームシリンダ２０５ａ（図２Ａ参照）に接続されるアクチュエータ通路５４Ａと、ポンプ通路５４Ｐとアクチュエータ通路５４Ａとの間に設けられるシート形のポペット弁３２と、ポペット弁３２の背圧室３２ｅとアクチュエータ通路５４Ａとの間に設けられるパイロットスプール弁３３と、を備える。
With reference to FIG. 3, details of the structure of the
ポペット弁３２は、ポンプ通路５４Ｐとアクチュエータ通路５４Ａとの間の開口部（以下、第１開口部と記す）１２１を遮断可能であって、第１開口部１２１の面積を調整可能なポペット（弁体）３２ａと、ポペット３２ａの背面に形成されポンプ通路５４Ｐと連通する背圧室（圧力室）３２ｅと、を有している。
The
ポペット３２ａは、メインハウジング１１０に摺動自在に設置されている。メインハウジング１１０には、ポペット３２ａを収容する収容孔３２ｆと、ポンプ通路５４Ｐと、ポンプ圧室３２ｃと、アクチュエータ通路５４Ａと、アクチュエータ圧室３２ｄと、油路７８ｂと、が形成されている。ポンプ圧室３２ｃはポンプ通路５４Ｐに連続して形成される。アクチュエータ圧室３２ｄはアクチュエータ通路５４Ａに連続して形成される。油路７８ｂはアクチュエータ圧室３２ｄに連続して形成される。ポンプ通路５４Ｐ及びアクチュエータ通路５４Ａは、吐出ライン５１から分岐する油路５４を構成する。
The
ポペット３２ａは、ポンプ圧室３２ｃに臨み、ポンプ圧室３２ｃの圧力を受ける受圧部と、アクチュエータ圧室３２ｄに臨み、アクチュエータ圧室３２ｄの圧力を受ける受圧部と、背圧室３２ｅに臨み、背圧室３２ｅの圧力を受ける受圧部と、を有している。
The
背圧室３２ｅには、ポペット３２ａをポンプ圧室３２ｃ及びアクチュエータ圧室３２ｄの圧力に抗して付勢するばね１０１が設けられている。ばね１０１の付勢力によって、ポペット３２ａは、シート部１１０ａに着座する。ポペット３２ａがシート部１１０ａに着座している状態では、ポンプ圧室３２ｃとアクチュエータ圧室３２ｄとの連通が遮断される。
The
ポペット３２ａには、ポンプ圧室３２ｃと背圧室３２ｅとを連通する内部通路１１３が設けられている。内部通路１１３には、ポンプ圧室３２ｃから背圧室３２ｅへの流れを許容し、背圧室３２ｅからポンプ圧室３２ｃへの流れを禁止するチェック弁１１４が設けられている。
The
チェック弁１１４は、内部通路１１３の背圧室３２ｅ側の開口を閉塞するプラグ１１４ｐと、内部通路１１３を遮断可能なボール１１４ｂと、プラグ１１４ｐとボール１１４ｂとの間に設けられボール１１４ｂをポンプ圧室３２ｃの圧力に抗して付勢するばね１１４ｓと、を有する。内部通路１１３は、ボール１１４ｂが配置される大径部と、大径部よりも小径の小径部とを有し、ばね１１４ｓの付勢力によって、ボール１１４ｂが内部通路１１３の小径部を塞ぐ。
The
ポペット３２ａの背圧室３２ｅ側の端部（図示上端部）の外周面には、背圧室３２ｅに開口する連通溝３２ｂが設けられている。ポペット３２ａには、内部通路１１３と連通溝３２ｂとを連通する連通路が形成されている。ポンプ圧室３２ｃの作動油は、チェック弁１１４及び連通溝３２ｂを通じて背圧室３２ｅに導かれる。ポペット３２ａと収容孔３２ｆとの間の開口部（以下、第３開口部と記す）１２３は、背圧室３２ｅとポンプ圧室３２ｃとを連通する制御可変絞りを構成する。この制御可変絞りは、ポペット３２ａの移動量に応じて、その開口面積が変化する。制御可変絞りの開口特性は、連通溝３２ｂの形状、大きさ、数により定められる。
A
ポペット３２ａのポンプ圧室３２ｃ側の端部（図示下端部）の外周面には、ポンプ圧室３２ｃに開口するノッチ１０２が複数形成されている。複数のノッチ１０２は、ポペット３２ａの周方向に離間して設けられている。ポペット３２ａがシート部１１０ａに着座しているときには、ポンプ圧室３２ｃとアクチュエータ圧室３２ｄとの連通が遮断されている。ポペット３２ａがシート部１１０ａから離間すると、ノッチ１０２を介してポンプ圧室３２ｃとアクチュエータ圧室３２ｄとが連通する。ノッチ１０２は、第１切り欠き部１０２ａと第１切り欠き部１０２ａに連続して形成される第２切り欠き部１０２ｂとを有している。シート部１１０ａと、ノッチ１０２が形成されているポペット３２ａの下端部とによって、第１開口部１２１が形成される。第１開口部１２１は、ポンプ圧室３２ｃとアクチュエータ圧室３２ｄとを連通する可変絞りを構成する。この可変絞りは、ポペット３２ａの移動量に応じて、その開口面積が変化する。可変絞りの開口特性は、ノッチ１０２の形状、大きさ、数により定められる。
A plurality of
パイロットスプール弁３３は、背圧室３２ｅとアクチュエータ圧室３２ｄとの間の開口部（以下、第２開口部と記す）１２２を遮断可能であって、第２開口部１２２の面積を調整可能なスプール（弁体）１１２と、電磁弁９３ｄからの指令圧が入力される指令圧室３３ａと、を有する。
The
スプール１１２は、パイロットハウジング１１１に摺動自在に設置されている。パイロットハウジング１１１は、メインハウジング１１０に取り付けられる。パイロットハウジング１１１には、スプール１１２を収容する収容孔１１１ａと、スプール１１２の一端（図示右端）に臨む指令圧室３３ａと、スプール１１２の他端（図示左端）に臨むばね室３３ｂと、が形成されている。
The
スプール１１２の一端部（図示右端部）には、指令圧室３３ａ内に延在するロッド１０９が結合されている。ロッド１０９が指令圧室３３ａの壁面に当接することにより、スプール１１２の図示右方向への移動が規制される。ばね室３３ｂ内に設けられスプール１１２を指令圧室３３ａの指令圧に抗して付勢するばね１０７と、を備える。なお、ばね室３３ｂは、大気圧に維持された作動油タンク５に連通されている。
A
パイロットハウジング１１１の収容孔１１１ａは、パイロットハウジング１１１の図示左端から図示右方向に向かって延在する非貫通孔である。収容孔１１１ａの開口は、プラグ１０６によって閉塞されている。プラグ１０６とスプール１１２の左端部によってばね室３３ｂが形成される。パイロットハウジング１１１の収容孔１１１ａには、その軸方向に所定の間隔をあけて第１油室１０４と第２油室１０５とが形成されている。第１油室１０４は背圧室３２ｅに連通する油路７７に接続され、第２油室１０５は、油路７８ｂを介してアクチュエータ圧室３２ｄに連通する油路７８ａに接続されている。油路７８ａ及び油路７８ｂは、収容孔１１１ａとアクチュエータ圧室３２ｄとを連通する油路７８を構成する。
The
スプール１１２は、収容孔１１１ａの内周面に摺接する円柱状の第１ランド部１１２ａ及び第２ランド部１１２ｂを有する。第１ランド部１１２ａは、その外周面によって第１油室１０４と第２油室１０５とを遮断可能に構成される。第２ランド部１１２ｂは、その端面と上記プラグ１０６とによってばね室３３ｂを形成する。
The
第１ランド部１１２ａの外周面には、複数のノッチ１０８が形成されている。複数のノッチ１０８は、第１ランド部１１２ａの周方向に離間して設けられている。ノッチ１０８は、第１ランド部１１２ａの第２ランド部１１２ｂ側の端面からスプール１１２の軸方向に延在している。
A plurality of
収容孔１１１ａの内周面とノッチ１０８が形成されている第１ランド部１１２ａとによって第２開口部１２２が形成される。第２開口部１２２は、第１油室１０４と第２油室１０５とを連通する絞り部を構成する。この絞り部は、スプール１１２の移動量に応じて、その開口面積が変化する。絞り部の開口特性は、ノッチ１０８の形状、大きさ、数により定められる。
A
図４は、本発明の第１実施形態に係る流量制御弁２１～３１の開口特性について示す図である。横軸は、パイロットスプール弁３３の指令圧室３３ａに入力される指令圧を示し、縦軸は、ポペット弁３２及びパイロットスプール弁３３の開口面積の大きさを示している。図４に示すように、ポペット弁３２の第１開口部１２１の開口面積ａＭＰは、指令圧が増加するほど減少し、指令圧が所定値Ｐ０以上になると全閉となる。パイロットスプール弁３３の第２開口部１２２の開口面積ａＰＳは、指令圧が増加するほど減少し、指令圧が所定値Ｐ０以上になると全閉となる。
FIG. 4 is a diagram showing the opening characteristics of the
なお、ポペット弁３２の開口特性及びパイロットスプール弁３３の開口特性は、ノッチ１０２、連通溝３２ｂ、ノッチ１０８の形状、大きさ、数によって設定される。図４に示すポペット弁３２の開口特性及びパイロットスプール弁３３の開口特性は、一例であり、種々の開口特性とすることができる。例えば、図４に示す例では、ポペット弁３２及びパイロットスプール弁３３の開口面積が、同じ指令圧Ｐ０で０（ゼロ）になる例について示しているが、ポペット弁３２の開口面積ａＭＰが０（ゼロ）になる指令圧と、パイロットスプール弁３３の開口面積ａＰＳが０（ゼロ）になる指令圧とは異なっていてもよい。
Note that the opening characteristics of the
図５を参照してポペット弁３２に作用する力の状態について説明する。図５は、ポペット弁３２の各受圧面積の関係について示す図である。図５に示すように、ポンプ圧室３２ｃにおけるポペット３２ａの受圧面積Ａｐと、アクチュエータ圧室３２ｄにおけるポペット３２ａの受圧面積Ａａとの和は、背圧室３２ｅにおけるポペット３２ａの受圧面積Ａｃと等しい。
The state of the force acting on the
ポンプ圧室３２ｃの圧力であるポンプ圧Ｐｐ、背圧室３２ｅの圧力である背圧Ｐｃ、及び、アクチュエータ圧室３２ｄであるアクチュエータ圧Ｐａと、ポペット弁３２のポペット３２ａの各受圧面積Ａｐ，Ａｃ，Ａａの関係からポペット３２ａに作用する力の状態を整理すると以下のようになる。
Pump pressure Pp, which is the pressure in the
－第１の状態－
パイロットスプール弁３３が開口した状態であって、アクチュエータ圧Ｐａよりもポンプ圧Ｐｐが高い場合、各圧力Ｐｐ，Ｐｃ，Ｐａの大小関係は以下の式（１）となり、ポペット３２ａに作用する力の関係は以下の式（２）となる。
Ｐｐ ＞ Ｐｃ ＞ Ｐａ ・・・（１）
Ａｐ × Ｐｐ ＋ Ａａ × Ｐａ ＝ Ａｃ × Ｐｃ ・・・（２）
式（２）において、左辺はポペット３２ａの開口方向の力、右辺はポペット３２ａの閉口方向の力である。
-First state-
When the
Pp > Pc > Pa...(1)
Ap × Pp + Aa × Pa = Ac × Pc (2)
In equation (2), the left side is the force in the opening direction of the
パイロットスプール弁３３が開口した状態であって、式（１）のように、ポンプ圧Ｐｐ、背圧Ｐｃ、アクチュエータ圧Ｐａの順に圧力が低い場合、ポペット３２ａは力が釣り合う位置で第１開口部１２１の開口面積ａＭＰが維持され、ポンプ圧室３２ｃからアクチュエータ圧室３２ｄへ作動油が流れる。
When the
－第２の状態－
パイロットスプール弁３３が開口した状態であって、ポンプ圧Ｐｐよりもアクチュエータ圧Ｐａが高い場合、各圧力Ｐｐ，Ｐｃ，Ｐａの大小関係は以下の式（３）となり、ポペット３２ａに作用する力の関係は以下の式（４）となる。
Ｐｐ ＜ Ｐｃ ＝ Ｐａ ・・・（３）
Ａｐ × Ｐｐ ＋ Ａａ × Ｐａ ＜ Ａｃ × Ｐｃ ・・・（４）
式（４）において、左辺はポペット３２ａの開口方向の力、右辺はポペット３２ａの閉口方向の力である。
-Second state-
When the
Pp<Pc=Pa...(3)
Ap × Pp + Aa × Pa < Ac × Pc (4)
In equation (4), the left side is the force in the opening direction of the
パイロットスプール弁３３が開口し、ポンプ圧Ｐｐよりもアクチュエータ圧Ｐａが大きい状態では、式（３）のように、背圧Ｐｃとアクチュエータ圧Ｐａが等しくなり、ポペット３２ａの閉口方向の力が開口方向の力よりも大きくなる。そのため、ポペット３２ａは全閉となり、アクチュエータ圧室３２ｄからポンプ圧室３２ｃへの逆流を防ぐことができる。
When the
－第３の状態－
パイロットスプール弁３３が閉口した状態であって、ポンプ圧Ｐｐよりもアクチュエータ圧Ｐａが高い場合、各圧力Ｐｐ，Ｐｃ，Ｐａの大小関係は以下の式（５）となり、ポペット３２ａに作用する力の関係は以下の式（６）となる。
Ｐｐ ＝ Ｐｃ ＜ Ｐａ ・・・（５）
Ａｐ × Ｐｐ ＋ Ａａ × Ｐａ ＞ Ａｃ × Ｐｃ ・・・（６）
式（６）において、左辺はポペット３２ａの開口方向の力、右辺はポペット３２ａの閉口方向の力である。
-Third state-
When the
Pp = Pc < Pa (5)
Ap × Pp + Aa × Pa > Ac × Pc (6)
In equation (6), the left side is the force in the opening direction of the
パイロットスプール弁３３が閉口すると、式（５）のように、背圧Ｐｃはポンプ圧Ｐｐと等しくなり、式（６）のように、ポペット３２ａの開口方向の力が閉口方向の力よりも大きくなる。そのため、ポペット３２ａが開き方向に変位してしまい、アクチュエータ圧室３２ｄからポンプ圧室３２ｃへの逆流が発生してしまう可能性がある。
When the
アクチュエータ圧室３２ｄからポンプ圧室３２ｃへの逆流が生じると、油圧回路中に意図しない作動油の流れが生じ、油圧アクチュエータの制御性や操作性を損なう可能性がある。
If a backflow occurs from the
本実施形態に係る流量制御弁２６は、第２油圧ポンプ２からアームシリンダ２０５ａへの供給流量を０（ゼロ）から最大値まで制御する。このため、パイロットスプール弁３３は、全閉から全開の間で制御される。しかしながら、パイロットスプール弁３３が全閉であるときには、上記第３の状態となる可能性があり、アームシリンダ２０５ａから第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１への逆流が生じることに起因して、吐出ライン５１に接続されている他の油圧アクチュエータ（左走行モータ２０１Ｌ、ブームシリンダ２０４ａ等）の動作が不安定になってしまうおそれがある。
The flow
そこで、本実施形態に係るコントローラユニット９４は、差圧検出装置８０の検出結果に基づいて、パイロットスプール弁３３の油圧アクチュエータ側の圧力であるアクチュエータ圧Ｐａが、パイロットスプール弁３３の油圧ポンプ側の圧力であるポンプ圧Ｐｐよりも低い状態から高い状態に遷移したか否かを判定し、アクチュエータ圧Ｐａが、ポンプ圧Ｐｐよりも低い状態から高い状態に遷移した場合に、パイロットスプール弁３３の第２開口部１２２が開口するように電磁弁を制御する。
Therefore, the
図６を参照して、コントローラユニット９４の機能について詳しく説明する。図６は、コントローラユニット９４の機能ブロック図である。図６に示すように、コントローラユニット９４は、不揮発性メモリ９４ｗに記憶されているプログラムを実行することにより、アクチュエータ目標流量演算部９４ａ、ポンプ目標流量演算部９４ｂ、ポンプ制御指令部９４ｃ、方向制御弁目標開口演算部９４ｄ、方向制御弁制御指令部９４ｅ、基準開口演算部９４ｆ、圧力状態判断部９４ｇ、補助開口演算部９４ｈ、流量制御弁目標開口決定部９４ｉ、流量制御弁制御指令部９４ｊ、ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｋ、及び、ブリードオフ弁制御指令部９４ｌとして機能する。
The functions of the
アクチュエータ目標流量演算部９４ａは、操作装置から出力された操作量と、油圧アクチュエータ毎に予め定められた目標流量特性とに基づいて、油圧アクチュエータに供給する作動油の流量の目標値である目標供給流量を演算する。油圧アクチュエータの目標流量特性は、操作量と目標供給流量との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。油圧アクチュエータの目標流量特性は、操作量の増加に応じて目標供給流量が増加する特性である
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により演算された各油圧アクチュエータの目標供給流量に基づいて、油圧ポンプの吐出流量の目標値である目標吐出流量を演算する。
The actuator target flow
ポンプ制御指令部９４ｃは、ポンプ目標流量演算部９４ｂにより演算された目標吐出流量と、予め定められたポンプ指令特性とに基づいて、ポンプ制御指令値を演算する。ポンプ制御指令部９４ｃは、演算結果に応じた電気信号であるポンプ制御指令をポンプ流量制御用の電磁弁（例えば、図２Ｂに示す電磁弁９３ａ）に出力する。ポンプ指令特性は、目標吐出流量と、ポンプ流量制御用の電磁弁に対するポンプ制御指令値との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。
The pump
方向制御弁目標開口演算部９４ｄは、操作装置から出力された操作量と、予め定められた方向制御弁の目標開口特性とに基づいて、方向制御弁の目標開口面積を演算する。方向制御弁目標開口特性は、図７に示すように、操作量と方向制御弁の目標開口面積との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。方向制御弁目標開口特性は、操作量の増加に応じて目標開口面積が増加する特性である。なお、方向制御弁目標開口特性は、メータイン流量を制御することを目的とした開口特性ではない。
The directional control valve target opening
図６に示す方向制御弁制御指令部９４ｅは、方向制御弁目標開口演算部９４ｄにより演算された方向制御弁の目標開口面積と、予め定められた方向制御弁指令特性とに基づいて、方向制御弁制御指令値を演算する。方向制御弁制御指令部９４ｅは、演算結果に応じた電気信号である方向制御弁制御指令を方向制御弁用の電磁弁（例えば、図２Ｂに示す電磁弁９３ｂ，９３ｃ）に出力する。方向制御弁指令特性は、方向制御弁の目標開口面積と、方向制御弁用の電磁弁に対する方向制御弁制御指令値との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。
The directional control valve
基準開口演算部９４ｆは、アクチュエータ目標流量演算部９４ａにより演算された目標供給流量と、ポンプ圧センサ８１により検出されたポンプ圧と、アクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧とに基づいて、流量制御弁の基準開口面積を演算する。
The reference
基準開口演算部９４ｆは、以下の式（７）により、流量制御弁の基準開口面積ａ＿ＢａｓｅＦｃｖを演算する。
ａ＿ＢａｓｅＦｃｖ＝Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔ／（Ｃｄ×√（２（Ｐｐ－Ｐａ）／ρ）） ・・・（７）
Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔは、アクチュエータ目標流量演算部９４ａにより演算された油圧アクチュエータの目標供給流量である。Ｐｐは、ポンプ圧センサ８１により検出されたポンプ圧である。Ｐａは、アクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧である。Ｃｄは、流量制御弁の流量係数であり、ρは作動油の密度である。流量係数Ｃｄ及びρは、不揮発性メモリ９４ｗに記憶されている。
The reference
a_BaseFcv=Q_TgtAct/(Cd×√(2(Pp-Pa)/ρ))...(7)
Q_TgtAct is the target supply flow rate of the hydraulic actuator calculated by the actuator target flow
圧力状態判断部９４ｇは、ポンプ圧センサ８１により検出されたポンプ圧Ｐｐとアクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧Ｐａとに基づいて、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰの状態を判断する。圧力状態判断部９４ｇは、ポンプ圧センサ８１により検出されたポンプ圧Ｐｐからアクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧Ｐａを減算することにより、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰを演算する（ΔＰ＝Ｐｐ－Ｐａ）。圧力状態判断部９４ｇは、ポンプ圧Ｐｐがアクチュエータ圧Ｐａよりも高い場合には、流量制御弁２６の圧力状態は通常圧力状態であると判断する。圧力状態判断部９４ｇは、ポンプ圧Ｐｐがアクチュエータ圧Ｐａよりも低い場合には、流量制御弁２６の圧力状態は差圧逆転状態と判断する。
The pressure
圧力状態判断部９４ｇは、差圧検出装置８０の検出結果に基づいて、ポンプ圧Ｐｐとアクチュエータ圧Ｐａの差圧を監視している。また、圧力状態判断部９４ｇは、差圧検出装置８０の検出結果に基づいて、通常圧力状態から差圧逆転状態に遷移したか否か、及び、差圧逆転状態から通常圧力状態に遷移したか否かを監視している。
The pressure
補助開口演算部９４ｈは、圧力状態判断部９４ｇによる圧力状態の判断結果と予め定められた補助開口特性とに基づいて、流量制御弁の補助開口面積を演算する。図８に示すように、補助開口特性は、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰと、補助開口面積との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。例えば、補助開口演算部９４ｈは、圧力状態判断部９４ｇによって、流量制御弁の圧力状態が通常圧力状態であると判断されている場合、すなわち前後差圧ΔＰが０以上である場合には、補助開口面積を０（ゼロ）として演算する。補助開口演算部９４ｈは、圧力状態判断部９４ｇによって、流量制御弁２６の圧力状態が差圧逆転状態であると判断されている場合、すなわち前後差圧ΔＰが負の値である場合には、補助開口面積を所定値ａＰＳ１として演算する。
The auxiliary
所定値ａＰＳ１は、ポペット弁３２を全閉にすることができる程度の大きさであればよい。所定値ａＰＳ１が大きすぎると、差圧逆転状態から通常圧力状態に復帰したときに、ポペット弁３２が急に開くことにより、ショックが発生するおそれがある。このため、所定値ａＰＳ１は、可能な限り小さい値とすることが好ましい。
The predetermined value aPS1 may be of a magnitude that allows the
図６に示す流量制御弁目標開口決定部９４ｉは、基準開口演算部９４ｆにより演算された流量制御弁の基準開口面積と補助開口演算部９４ｈにより演算された流量制御弁の補助開口面積とに基づいて、流量制御弁の目標開口面積を決定する。流量制御弁目標開口決定部９４ｉは、流量制御弁の基準開口面積と流量制御弁の補助開口面積のうちの大きい方を流量制御弁の目標開口面積として決定する。なお、流量制御弁の目標開口面積とは、ポペット弁３２とパイロットスプール弁３３の合成開口面積の目標値のことを指す。
The flow control valve target
流量制御弁制御指令部９４ｊは、流量制御弁目標開口決定部９４ｉにより決定された流量制御弁の目標開口面積と、予め定められた流量制御弁指令特性とに基づいて、流量制御弁制御指令値を演算する。流量制御弁制御指令部９４ｊは、演算結果に応じた電気信号である流量制御弁制御指令を流量制御弁用の電磁弁（例えば、図２Ｂに示す電磁弁９３ｄ）に出力する。流量制御弁指令特性は、流量制御弁の目標開口面積と、流量制御弁用の電磁弁に対する流量制御弁制御指令値との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。
The flow control valve
ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｋは、操作装置から出力された操作量と、予め定められたブリードオフ弁目標開口特性とに基づいて、ブリードオフ弁の目標開口面積を演算する。ブリードオフ弁目標開口特性は、図９に示すように、操作量とブリードオフ弁の目標開口面積との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。ブリードオフ目標開口特性は、操作量の増加に応じて目標開口面積が減少し、操作量が所定値以上になると０（ゼロ）になる特性である。
The bleed-off valve target opening
ブリードオフ弁制御指令部９４ｌは、ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｋにより演算されたブリードオフ弁目標開口面積と、予め定められたブリードオフ弁指令特性とに基づいて、ブリードオフ弁制御指令値を演算する。ブリードオフ弁制御指令部９４ｌは、演算結果に応じた電気信号であるブリードオフ弁制御指令をブリードオフ弁の電磁弁（例えば、図２Ｂに示す電磁弁９３ｅ）に出力する。ブリードオフ弁指令特性は、ブリードオフ弁の目標開口面積と、ブリードオフ弁用の電磁弁に対するブリードオフ弁制御指令値との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている
図１０Ａを参照して、コントローラユニット９４により実行される油圧ポンプの制御の一例について説明する。図１０Ａのフローチャートに示す処理は、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。
The bleed-off valve control command section 94l generates a bleed-off valve control command value based on the bleed-off valve target opening area calculated by the bleed-off valve target opening
図１０Ａに示すように、ステップＳ１０１において、コントローラユニット９４は、操作装置が操作されているか否かを判定する。ステップＳ１０１において、複数の操作装置の少なくとも一つが操作されていると判定されると、処理がステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０１において、複数の操作装置のいずれも操作されていないと判定されると、本制御周期における図１０Ａのフローチャートに示す処理が終了する。
As shown in FIG. 10A, in step S101, the
ステップＳ１０２において、コントローラユニット９４は、操作装置から出力された操作量と油圧アクチュエータの目標流量特性に基づいて、各油圧アクチュエータの目標供給流量Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔ（ｉ）を演算し、ステップＳ１０３へ進む。ｉは、油圧アクチュエータを識別する記号である。
In step S102, the
例えば、コントローラユニット９４は、ブーム２０４の操作装置９５ａから出力された操作量と、ブームシリンダ２０４ａの目標流量特性とに基づいて、ブームシリンダ２０４ａの目標供給流量Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔ（１）を演算する。また、コントローラユニット９４は、アーム２０５の操作装置９５ｂから出力された操作量と、アームシリンダ２０５ａの目標流量特性とに基づいて、アームシリンダ２０５ａの目標供給流量Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔ（２）を演算する。
For example, the
ステップＳ１０３において、コントローラユニット９４は、ステップＳ１０２で演算された油圧アクチュエータの目標供給流量Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔ（ｉ）に基づいて、各油圧ポンプの目標吐出流量Ｑ＿ＴｇｔＰｍｐを演算し、ステップＳ１０４へ進む。例えば、コントローラユニット９４は、第１油圧ポンプ１の吐出ライン４１に接続される各油圧アクチュエータの目標供給流量の総和に基づいて、第１油圧ポンプ１の目標吐出流量を演算する。コントローラユニット９４は、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１に接続される各油圧アクチュエータの目標供給流量の総和に基づいて、第２油圧ポンプ２の目標吐出流量を演算する。コントローラユニット９４は、第３油圧ポンプ３の吐出ライン６１に接続される各油圧アクチュエータの目標供給流量の総和に基づいて、第３油圧ポンプ３の目標吐出流量を演算する。
In step S103, the
なお、油圧ポンプの目標吐出流量Ｑ＿ＴｇｔＰｍｐは、ブリードオフ流量やドレン流量などを考慮して演算されることが好ましい。 Note that the target discharge flow rate Q_TgtPmp of the hydraulic pump is preferably calculated in consideration of the bleed-off flow rate, the drain flow rate, and the like.
ステップＳ１０４において、コントローラユニット９４は、ステップＳ１０３で演算された油圧ポンプの目標吐出流量Ｑ＿ＴｇｔＰｍｐに基づいて、ポンプ制御指令を生成し、ポンプ流量制御用の電磁弁に出力して、本制御周期における図１０Ａのフローチャートに示す処理を終了する。
In step S104, the
例えば、コントローラユニット９４から第２油圧ポンプ２の流量制御用の電磁弁９３ａにポンプ制御指令が出力されると、電磁弁９３ａはポンプ制御指令圧を生成し、第２油圧ポンプ２のレギュレータの指令圧室２ａに出力する。指令圧室２ａにポンプ制御指令圧が入力されると、第２油圧ポンプ２の吐出容量（傾転角）が変化し、第２油圧ポンプ２の吐出流量が目標吐出流量Ｑ＿ＴｇｔＰｍｐとなるように制御される。
For example, when a pump control command is output from the
図１０Ｂを参照して、コントローラユニット９４により実行される方向制御弁の制御の一例について説明する。各方向制御弁６～１６の制御の内容は同様であるので、以下では、アームシリンダ２０５ａに対する作動油の流れ方向を制御する方向制御弁１１の制御の内容を代表して説明する。図１０Ｂのフローチャートに示す処理は、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。
An example of control of the directional control valve executed by the
図１０Ｂに示すように、ステップＳ２０１において、コントローラユニット９４は、操作装置９５ｂが操作されているか否かを判定する。ステップＳ２０１において、操作装置９５ｂが操作されていると判定されると、処理がステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０１において、操作装置９５ｂが操作されていないと判定されると、本制御周期における図１０Ｂのフローチャートに示す処理が終了する。
As shown in FIG. 10B, in step S201, the
ステップＳ２０２において、コントローラユニット９４は、操作装置９５ｂから出力された操作量と方向制御弁１１の目標開口特性（図７参照）とに基づいて、方向制御弁１１の目標開口面積ａ＿ＴｇｔＭＳを演算し、ステップＳ２０３へ進む。
In step S202, the
ステップＳ２０３において、コントローラユニット９４は、ステップＳ２０２で演算された目標開口面積ａ＿ＴｇｔＭＳと、方向制御弁指令特性とに基づいて、方向制御弁制御指令を生成し、方向制御弁１１用の電磁弁９３ｂ，９３ｃに出力して、本制御周期における図１０Ｂのフローチャートに示す処理を終了する。
In step S203, the
例えば、コントローラユニット９４から方向制御弁１１用の電磁弁９３ｂに方向制御弁制御指令が出力されると、電磁弁９３ｂは方向制御弁指令圧を生成し、方向制御弁１１の指令圧室１１ａに出力する。指令圧室１１ａに方向制御弁指令圧が入力されると、方向制御弁１１が動作し、方向制御弁１１の開口面積が目標開口面積ａ＿ＴｇｔＭＳとなるように制御される。
For example, when a directional control valve control command is output from the
図１０Ｃを参照して、コントローラユニット９４により実行される流量制御弁の制御の一例について説明する。各流量制御弁２１～３１の制御の内容は同様であるので、以下では、アームシリンダ２０５ａに対する作動油のメータイン流量を制御する流量制御弁２６の制御の内容を代表して説明する。図１０Ｃのフローチャートに示す処理は、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。
An example of control of the flow rate control valve executed by the
図１０Ｃに示すように、ステップＳ３０１において、コントローラユニット９４は、操作装置９５ｂが操作されているか否かを判定する。ステップＳ３０１において、操作装置９５ｂが操作されていると判定されると、処理がステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０１において、操作装置９５ｂが操作されていないと判定されると、本制御周期における図１０Ｃのフローチャートに示す処理が終了する。
As shown in FIG. 10C, in step S301, the
ステップＳ３０２において、コントローラユニット９４は、操作装置９５ｂから出力された操作量とアームシリンダ２０５ａの目標流量特性に基づいて、アームシリンダ２０５ａの目標供給流量Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔを演算し、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４へ進む。
In step S302, the
ステップＳ３０３において、コントローラユニット９４は、ステップＳ３０２で演算された目標供給流量Ｑ＿ＴｇｔＡｃｔと、ポンプ圧センサ８１により検出されたポンプ圧Ｐｐと、アクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧Ｐａと、に基づいて、式（７）により、流量制御弁２６の基準開口面積ａ＿ＢａｓｅＦｃｖを演算し、ステップＳ３０６へ進む。
In step S303, the
ステップＳ３０４において、コントローラユニット９４は、ポンプ圧センサ８１により検出されたポンプ圧Ｐｐとアクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧Ｐａとに基づいて、流量制御弁２６のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰ（＝Ｐｐ－Ｐａ）を演算し、ステップＳ３０５へ進む。
In step S304, the
ステップＳ３０５において、コントローラユニット９４は、ステップＳ３０４で演算された前後差圧ΔＰと補助開口特性（図８参照）とに基づいて、流量制御弁２６の補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖを演算し、ステップＳ３０６へ進む。
In step S305, the
ステップＳ３０３及びステップＳ３０５の双方の処理が終了すると、ステップＳ３０６の最大値選択処理が実行される。ステップＳ３０６において、コントローラユニット９４は、ステップＳ３０３で演算された基準開口面積ａ＿ＢａｓｅＦｃｖと、ステップＳ３０５で演算された補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖのうち大きい方を選択し、選択した方を流量制御弁２６の目標開口面積ａ＿ＴｇｔＦｃｖとして決定する。ステップＳ３０６の最大値選択処理が終了すると、処理がステップＳ３０７へ進む。
When both the processes of step S303 and step S305 are completed, the maximum value selection process of step S306 is executed. In step S306, the
ステップＳ３０７において、コントローラユニット９４は、ステップＳ３０６で決定された目標開口面積ａ＿ＴｇｔＦｃｖと、流量制御弁指令特性とに基づいて、流量制御弁制御指令を生成し、流量制御弁２６用の電磁弁９３ｄに出力して、本制御周期における図１０Ｃのフローチャートに示す処理を終了する。
In step S307, the
コントローラユニット９４から流量制御弁２６用の電磁弁９３ｄに流量制御弁制御指令が出力されると、電磁弁９３ｄは流量制御弁指令圧を生成し、流量制御弁２６の指令圧室３３ａに出力する。指令圧室３３ａに流量制御弁指令圧が入力されると、流量制御弁２６のパイロットスプール弁３３が動作し、流量制御弁２６の開口面積（ポペット弁３２とパイロットスプール弁３３の合成開口面積）が目標開口面積ａ＿ＴｇｔＦｃｖとなるように制御される。
When a flow control valve control command is output from the
図１０Ｄを参照して、コントローラユニット９４により実行されるブリードオフ弁の制御の一例について説明する。各ブリードオフ弁３５～３７の制御の内容は同様であるので、以下では、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１に設けられるブリードオフ弁３６の制御の内容を代表して説明する。図１０Ｄのフローチャートに示す処理は、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。
An example of control of the bleed-off valve executed by the
図１０Ｄに示すように、ステップＳ４０１において、コントローラユニット９４は、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１に設けられた油圧アクチュエータの操作装置が操作されているか否かを判定する。ステップＳ４０１において、各操作装置の少なくとも一つが操作されていると判定されると、処理がステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０１において、各操作装置のいずれも操作されていないと判定されると、本制御周期における図１０Ｄのフローチャートに示す処理が終了する。
As shown in FIG. 10D, in step S401, the
ステップＳ４０２において、コントローラユニット９４は、操作装置から出力された操作量とブリードオフ弁３６の目標開口特性（図９参照）とに基づいて、ブリードオフ弁３６の目標開口面積ａ＿ＴｇｔＢｏｖを演算し、ステップＳ４０３へ進む。
In step S402, the
ステップＳ４０３において、コントローラユニット９４は、ステップＳ４０２で演算された目標開口面積ａ＿ＴｇｔＢｏｖと、ブリードオフ弁指令特性とに基づいて、ブリードオフ弁制御指令を生成し、ブリードオフ弁３６用の電磁弁９３ｅに出力して、本制御周期における図１０Ｂのフローチャートに示す処理を終了する。
In step S403, the
コントローラユニット９４からブリードオフ弁３６用の電磁弁９３ｅにブリードオフ弁制御指令が出力されると、電磁弁９３ｅはブリードオフ弁指令圧を生成し、ブリードオフ弁３６の指令圧室３６ａに出力する。指令圧室３６ａにブリードオフ弁指令圧が入力されると、ブリードオフ弁３６が動作し、ブリードオフ弁３６の開口面積が目標開口面積ａ＿ＴｇｔＢｏｖとなるように制御される。
When a bleed-off valve control command is output from the
図１１を参照して、本実施形態に係る油圧ショベル９０１の主な動作と作用効果について説明する。図１１は、本実施形態に係る油圧ショベル９０１の各パラメータ（操作量、油圧アクチュエータへの目標供給流量、圧力、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰ、パイロットスプール弁３３の開口面積、及び、ポペット弁３２の開口面積）の時系列変化を示す図である。以下では、ブーム２０４とアーム２０５の複合動作が行われた場合の第３ブーム用流量制御弁３０、第２ブーム用流量制御弁２５、及び第１アーム用流量制御弁２６の動作の一例について説明する。
With reference to FIG. 11, the main operations and effects of the
図１１（ａ）～（ｆ）の横軸は、操作開始（時点Ｔ１）からの時間を示している。図１１（ａ）の縦軸は操作装置の操作量を示している。図１１（ａ）において、実線はブーム２０４の操作装置９５ａの操作量ＬＢｍを示し、破線はアーム２０５の操作装置９５ｂの操作量ＬＡｍを示している。
The horizontal axis in FIGS. 11(a) to 11(f) indicates time from the start of the operation (time T1). The vertical axis in FIG. 11(a) indicates the amount of operation of the operating device. In FIG. 11(a), the solid line indicates the operating amount LBm of the
図１１（ｂ）の縦軸は、コントローラユニット９４により演算された目標供給流量を示している。図１１（ｂ）において、実線は、第３ブーム用流量制御弁３０及び第３ブーム用方向制御弁１５を通じてブームシリンダ２０４ａに供給される作動油の流量の目標値ＱｔＢｍ３を示している。図１１（ｂ）において、一点鎖線は、第２ブーム用流量制御弁２５及び第２ブーム用方向制御弁１０を通じてブームシリンダ２０４ａに供給される作動油の流量の目標値ＱｔＢｍ２を示している。図１１（ｂ）において、破線は、第１アーム用流量制御弁２６及び第１アーム用方向制御弁１１を通じてアームシリンダ２０５ａに供給される作動油の流量の目標値ＱｔＡｍ１を示している。
The vertical axis in FIG. 11(b) indicates the target supply flow rate calculated by the
図１１（ｃ）の縦軸は、圧力を示している。図１１（ｃ）において、実線は、ブームシリンダ２０４ａのアクチュエータ圧ＰａＢｍを示し、破線は、アームシリンダ２０５ａのアクチュエータ圧ＰａＡｍを示している。図１１（ｃ）において、一点鎖線は、第３油圧ポンプ３のポンプ圧Ｐｐ３を示し、点線は、第２油圧ポンプ２のポンプ圧Ｐｐ２を示している。
The vertical axis in FIG. 11(c) indicates pressure. In FIG. 11(c), the solid line indicates the actuator pressure PaBm of the
図１１（ｄ）の縦軸は、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰを示している。図１１（ｄ）において、実線は、第３ブーム用流量制御弁３０のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＢｍ３を示し、一点鎖線は、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＢｍ２を示し、破線は、第１アーム用流量制御弁２６のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＡｍ１を示している。
The vertical axis in FIG. 11(d) indicates the differential pressure ΔP across the
図１１（ｅ）の縦軸は、パイロットスプール弁３３の開口面積ａＰｓを示している。図１１（ｅ）において、実線は、第３ブーム用流量制御弁３０のパイロットスプール弁３３の開口面積ａＰＳＢｍ３を示し、一点鎖線は、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の開口面積ａＰＳＢｍ２を示し、破線は、第１アーム用流量制御弁２６のパイロットスプール弁３３の開口面積ａＰＳＡｍ１を示している。
The vertical axis in FIG. 11(e) indicates the opening area aPs of the
図１１（ｆ）の縦軸は、ポペット弁３２の開口面積ａＭＰを示している。図１１（ｅ）において、実線は、第３ブーム用流量制御弁３０のポペット弁３２の開口面積ａＭＰＢｍ３を示し、一点鎖線は、第２ブーム用流量制御弁２５のポペット弁３２の開口面積ａＭＰＢｍ２を示し、破線は、第１アーム用流量制御弁２６のポペット弁３２の開口面積ａＭＰＡｍ１を示している。
The vertical axis in FIG. 11(f) indicates the opening area aMP of the
時点Ｔ１において、オペレータがブーム用の操作装置９５ａの操作を開始する。図１１（ａ）に示すように、ブーム用の操作装置９５ａの操作量ＬＢｍは、時点Ｔ１から時点Ｔ２まで増加し、時点Ｔ２以降は最大値で維持されている。コントローラユニット９４は操作装置９５ａの操作量ＬＢｍに応じた目標供給流量を演算する。コントローラユニット９４は、第２油圧ポンプ２及び第３油圧ポンプ３に対応する電磁弁に目標供給流量に応じたポンプ制御指令を出力するとともに、第２ブーム用流量制御弁２５及び第３ブーム用流量制御弁３０に対応する電磁弁に目標供給流量に応じた流量制御弁制御指令を出力する。これにより、第２油圧ポンプ２の指令圧室２ａ及び第３油圧ポンプ３の指令圧室３ａにポンプ制御指令圧が入力されるとともに、第２ブーム用流量制御弁２５の指令圧室３３ａ及び第３ブーム用流量制御弁３０の指令圧室３３ａに流量制御弁指令圧が入力される。
At time T1, the operator starts operating the
図１１（ｂ）、図１１（ｅ）及び図１１（ｆ）に示すように、目標供給流量ＱｔＢｍ３，ＱｔＢｍ２、パイロットスプール弁３３の開口面積ａＰＳＢｍ３，ａＰＳＢｍ２及びポペット弁３２の開口面積ａＭＰＢｍ３，ａＭＰＢｍ２は、時点Ｔ１から時点Ｔ２まで増加し、時点Ｔ２から時点Ｔ３まで最大値で維持されている。
As shown in FIGS. 11(b), 11(e), and 11(f), the target supply flow rates QtBm3, QtBm2, the opening areas aPSBm3, aPSBm2 of the
なお、図示しないが、コントローラユニット９４は、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１に設けられたブリードオフ弁３６及び第３油圧ポンプ３の吐出ライン６１に設けられたブリードオフ弁３７に対応する電磁弁にブリードオフ弁制御指令を出力する。ブリードオフ弁３６，３７は、その開口面積が操作量の増加に応じて減少し、時点Ｔ１から時点Ｔ２の間で全閉となる。また、コントローラユニット９４は、第２ブーム用方向制御弁１０及び第３ブーム用方向制御弁１５に対応する電磁弁に方向制御弁制御指令を出力する。方向制御弁１０，１５は、その開口面積が操作量の増加に応じて増加し、時点Ｔ１から時点Ｔ２の間で全開となる。
Although not shown, the
図１１（ｃ）に示すように、第２油圧ポンプ２及び第３油圧ポンプ３から吐出された圧油がブームシリンダ２０４ａへ流入するため、時点Ｔ１から時点Ｔ２にかけて、ポンプ圧Ｐｐ２，Ｐｐ３及びブームシリンダ２０４ａのアクチュエータ圧ＰａＢｍが上昇する。また、図１１（ｄ）に示すように、時点Ｔ１から時点Ｔ２にかけて、第１アーム用流量制御弁２６のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＡｍ１も上昇する。
As shown in FIG. 11(c), since the pressure oil discharged from the second
時点Ｔ２から時点Ｔ３にかけて、ポンプ圧Ｐｐ３，Ｐｐ２及びアクチュエータ圧ＰａＢｍは最大値に維持されている。 From time T2 to time T3, pump pressures Pp3, Pp2 and actuator pressure PaBm are maintained at their maximum values.
時点Ｔ３において、オペレータがアーム用の操作装置９５ｂの操作を開始する。図１１（ａ）に示すように、アーム用の操作装置９５ｂの操作量は、時点Ｔ３から時点Ｔ４まで増加し、時点Ｔ４以降は最大値で維持されている。コントローラユニット９４は操作装置９５ｂの操作量Ｌａｍに応じた目標供給流量を演算する。
At time T3, the operator starts operating the
ブーム２０４の単独操作からブーム２０４とアーム２０５の複合操作に移行した場合に、コントローラユニット９４は、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１に接続されるアーム２０５の動作を優先させるために、第２油圧ポンプ２から吐出される作動油の供給先を、ブームシリンダ２０４ａからアームシリンダ２０５ａに切り替える。
When transitioning from single operation of the
具体的には、コントローラユニット９４は、時点Ｔ３から時点Ｔ４にかけて、操作装置９５ｂの操作量Ｌａｍの増加に応じて第２ブーム用流量制御弁２５を通じてブームシリンダ２０４ａに供給される作動油の流量の目標値（目標供給流量）ＱｔＢｍ２を減少させる。また、コントローラユニット９４は、時点Ｔ３から時点Ｔ４にかけて、操作装置９５ｂの操作量Ｌａｍの増加に応じて第１アーム用流量制御弁２６を通じてアームシリンダ２０５ａに供給される作動油の流量（目標供給流量）ＱｔＡｍ１を増加させる。
Specifically, the
したがって、コントローラユニット９４は、操作装置９５ｂの操作量Ｌａｍの増加に応じて第１アーム用流量制御弁２６の基準開口面積を増加させるとともに、第２ブーム用流量制御弁２５の基準開口面積を減少させる。
Therefore, the
コントローラユニット９４は、第２ブーム用流量制御弁２５及び第１アーム用流量制御弁２６に対応する電磁弁に目標供給流量に応じた流量制御弁制御指令を出力する。これにより、第２ブーム用流量制御弁２５の指令圧室３３ａ及び第１アーム用流量制御弁２６の指令圧室３３ａに流量制御弁指令圧が入力される。
The
図１１（ｂ）、図１１（ｅ）及び図１１（ｆ）に示すように、目標供給流量ＱｔＡｍ１、パイロットスプール弁３３の開口面積ａＰＳＡｍ１及びポペット弁３２の開口面積ａＭＰＡｍ１は、時点Ｔ３から時点Ｔ４まで増加し、時点Ｔ４以降は最大値で維持されている。一方、目標供給流量ＱｔＢｍ２、パイロットスプール弁３３の開口面積ａＰｓＢｍ２及びポペット弁３２の開口面積ａＭＰＢｍ２は、時点Ｔ３から時点Ｔ４まで減少し、時点Ｔ４から時点Ｔ５まで０（ゼロ）で維持されている。
As shown in FIGS. 11(b), 11(e), and 11(f), the target supply flow rate QtAm1, the opening area aPSAm1 of the
図１１（ｃ）に示すように、時点Ｔ３において、第１アーム用流量制御弁２６及び第１アーム用方向制御弁１１を通じて、アームシリンダ２０５ａに対する作動油の供給が開始される。時点Ｔ３において、アームシリンダ２０５ａは停止している状態であるため、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１とアームシリンダ２０５ａとが連通した直後は、慣性負荷により、アームシリンダ２０５ａのアクチュエータ圧ＰａＡｍが、ポンプ圧Ｐｐ２，Ｐ３及びブームシリンダ２０４ａのアクチュエータ圧ＰａＢｍ付近まで一時的に上昇する。
As shown in FIG. 11(c), at time T3, supply of hydraulic oil to the
その後、アームシリンダ２０５ａが動き出すと、アームシリンダ２０５ａのアクチュエータ圧ＰａＡｍは、アームシリンダ２０５ａの負荷圧に近づく。このとき、アームシリンダ２０５ａの負荷圧はブームシリンダ２０４ａの負荷圧よりも小さい。また、第２油圧ポンプ２の吐出ライン５１は、第２ブーム用流量制御弁２５を介して、まだ、ブームシリンダ２０４ａと連通しているため、ポンプ圧Ｐｐ２はポンプ圧Ｐｐ３やブームシリンダ２０４ａのアクチュエータ圧ＰａＢｍと近い値となる。
After that, when the
図１１（ｄ）に示すように、時点Ｔ３から時点Ｔ４にかけて、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＢｍ２は所定値（ほぼゼロ）に維持される。また、時点Ｔ３から第１アーム用流量制御弁２６の前後差圧ΔＰＡｍ１は一時的に減少するものの、ポンプ圧Ｐｐ２の方がアームシリンダ２０５ａのアクチュエータ圧ＰａＡｍよりも高い状態で維持されるため、前後差圧ΔＰＡｍ１は正の値で維持される。
As shown in FIG. 11(d), from time T3 to time T4, the differential pressure ΔPBm2 across the
図１１（ｂ）に示すように、時点Ｔ４において、第２ブーム用流量制御弁２５及び第２ブーム用方向制御弁１０を通じてブームシリンダ２０４ａに供給される作動油の流量の目標値ＱｔＢｍ２が０（ゼロ）になると、図１１（ｅ）及び図１１（ｆ）に示すように、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の開口面積ａＰＳＢｍ２及びポペット弁３２の開口面積ａＭＰＢｍ２が０（ゼロ）になる。
As shown in FIG. 11(b), at time T4, the target value QtBm2 of the flow rate of the hydraulic oil supplied to the
時点Ｔ４において、第２ブーム用流量制御弁２５が全閉となったことで、第２油圧ポンプ２の吐出ライン６１とブームシリンダ２０４ａとの連通が遮断される。これにより、図１１（ｃ）に示すように、時点Ｔ４から第２油圧ポンプ２のポンプ圧Ｐｐ２が減少する。ポンプ圧Ｐ２が減少し始めたことで、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＢｍ２の正負が逆転する。つまり、時点Ｔ４以降、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＢｍ２が負の値となっている。
At time T4, the second boom
ポンプ圧Ｐｐ２は、時点Ｔ５でアームシリンダ２０５ａのアクチュエータ圧ＰａＡｍよりも小さくなる。このため、時点Ｔ５以降、第１アーム用流量制御弁２６のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＡｍ１が負の値となっている。
Pump pressure Pp2 becomes smaller than actuator pressure PaAm of
時点Ｔ４において、コントローラユニット９４は、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰＢｍ２の正負の逆転を検出する。時点Ｔ４において、コントローラユニット９４は、補助開口面積を所定値ａＰＳ１として演算する。時点Ｔ４において、基準開口面積は０（ゼロ）である。
At time T4, the
コントローラユニット９４は、補助開口面積を目標開口面積として決定し、第２ブーム用流量制御弁２５に対応する電磁弁に目標開口面積に応じた流量制御弁制御指令を出力する。これにより、第２ブーム用流量制御弁２５の指令圧室３３ａに流量制御弁指令圧が入力され、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の開口面積が目標開口面積（補助開口面積ａＰＳ１）となるように制御される。時点Ｔ４以降、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の開口面積は補助開口面積ａＰＳ１となっている。
The
第２ブーム用流量制御弁２５の背圧室３２ｅとアクチュエータ圧室３２ｄとがパイロットスプール弁３３を介して連通し、ポンプ圧Ｐｐ２よりもアクチュエータ圧ＰａＢｍが大きい状態では、背圧室３２ｅの圧力がアクチュエータ圧室３２ｄの圧力と同じになる。つまり、第２ブーム用流量制御弁２５は、上述した第２の状態となり、第２ブーム用流量制御弁２５のポペット弁３２に対して閉じ方向の力が作用することで、ポペット弁３２の開口は全閉となる。
The
時点Ｔ５から所定時間経過した時点Ｔ６において、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３は開口した状態が維持されている。つまり、時点Ｔ６では、第２の状態が維持されている。このため、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３の前後差圧の大小関係が逆転している状態（ＰａＢｍ＞Ｐｐ２）であってもポペット弁３２の開口は全閉状態に維持されている。
At time T6, when a predetermined period of time has elapsed from time T5, the
図示しないが、時点Ｔ６の後、オペレータがアーム２０５の操作をやめると、コントローラユニット９４は、第２ブーム用流量制御弁２５の基準開口面積を増加させる。これにより、第２油圧ポンプ２から吐出された作動油が、再び、第２ブーム用流量制御弁２５を通じてブームシリンダ２０４ａに供給される。その結果、第２油圧ポンプ２のポンプ圧Ｐｐ２が上昇し、第２ブーム用流量制御弁２５の圧力状態は、逆転差圧状態から通常圧力状態に遷移する。
Although not shown, when the operator stops operating the
また、図示しないが、時点Ｔ６の後、ブーム２０４とアーム２０５の複合操作中に、アームシリンダ２０５ａの負荷圧が上昇した場合には、第２油圧ポンプ２のポンプ圧Ｐｐ２が上昇するため、第２ブーム用流量制御弁２５の圧力状態は、逆転差圧状態から通常圧力状態に遷移する。この場合、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３は、全閉になる。
Further, although not shown, if the load pressure of the
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。なお、括弧内の符号は、その構成の一例について示す。 According to the embodiment described above, the following effects are achieved. Note that the symbols in parentheses indicate an example of the configuration.
（１）コントローラユニット９４は、操作装置（９５ａ，９５ｂ）からの操作信号に基づいて電磁弁（９３ｄ）を制御することにより、流量制御弁（２５，２６，３０）を制御する。コントローラユニット９４は、操作装置（９５ａ，９５ｂ）の操作量に応じて、パイロットスプール弁３３の第２開口部１２２の開口面積が、０（ゼロ）から最大値まで変化するように、電磁弁（９３ｄ）を制御する。
(1) The
コントローラユニット９４は、差圧検出装置８０の検出結果（すなわち圧力センサ８１，８２からの検出信号）に基づいて、パイロットスプール弁３３の油圧アクチュエータ側の圧力であるアクチュエータ圧Ｐａが、パイロットスプール弁３３の油圧ポンプ側の圧力であるポンプ圧Ｐｐよりも低い状態から高い状態に遷移したか否かを監視する。コントローラユニット９４は、流量制御弁（２５）のアクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧Ｐａが、流量制御弁（２５）のポンプ圧センサ８１により検出されたポンプ圧Ｐｐよりも低い状態から高い状態に遷移した場合には、流量制御弁（２５）のパイロットスプール弁３３の第２開口部１２２が開口するように電磁弁（流量制御弁２５に対する流量制御弁指令圧を生成する電磁弁）を制御する。
The
この構成によれば、コントローラユニット９４が前後差圧ΔＰの逆転を検知して、流量制御弁（２５）のパイロットスプール弁３３を開口させることで、ポペット弁３２に対する閉じ方向の力を確保し、確実にポペット弁３２をシート部１１０ａに着座させることができる。これにより、逆流を生じさせることなく、駆動対象の油圧アクチュエータに正確に流量を供給し、良好な制御性および操作性を確保することができる。
According to this configuration, the
このように、本実施形態によれば、メータイン流量を高応答で制御可能であって、かつ、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ２０４ａ、アームシリンダ２０５ａ及びバケットシリンダ２０６ａ等）から油圧ポンプ１～３の吐出ライン４１，５１，６１への逆流を防止することのできる油圧ショベル９０１を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the meter-in flow rate can be controlled with high response, and the discharge lines of the
（２）コントローラユニット９４は、操作装置（９５ａ）の操作量とポンプ圧センサ８１及びアクチュエータ圧センサ８２の検出結果に基づいて、流量制御弁（２５）の基準開口面積を演算する。コントローラユニット９４は、差圧検出装置８０によって検出されたパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰに基づいて、流量制御弁（２５）の補助開口面積を演算する。コントローラユニット９４は、演算された基準開口面積及び補助開口面積のうちの大きい方を流量制御弁（２５）の目標開口面積として決定する。コントローラユニット９４は、決定された目標開口面積に基づいて、電磁弁（流量制御弁２５に対する流量制御弁指令圧を生成する電磁弁）を制御する。
(2) The
パイロットスプール弁３３の基準開口面積が０（ゼロ）であるときに、前後差圧ΔＰが負の値になると、パイロットスプール弁３３の第２開口部１２２の開口面積が、前後差圧ΔＰに基づいて演算された補助開口面積となるように制御される。したがって、油圧ポンプ（２）から流量制御弁（２５）を通じて油圧アクチュエータ（２０４ａ）に作動油が供給されていない状態であって、かつ流量制御弁（２５）の圧力状態が差圧逆転状態（アクチュエータ圧Ｐａがポンプ圧Ｐｐよりも高い状態）において、コントローラユニット９４は、流量制御弁（２５）のパイロットスプール弁３３を開口させることで、ポペット弁３２を全閉にすることができる。これにより、油圧アクチュエータ（２０４ａ）から吐出ライン（５１）への作動油の逆流を生じさせることなく、駆動対象の油圧アクチュエータ（２０５ａ）に対して、正確に流量を供給し、良好な制御性および操作性を確保することができる。
When the reference opening area of the
（３）コントローラユニット９４には、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰと補助開口面積との関係を規定する補助開口特性（図８参照）が記憶されている。コントローラユニット９４は、ポンプ圧センサ８１によって検出されるポンプ圧（油圧ポンプの吐出圧）Ｐｐと、アクチュエータ圧センサ８２によって検出されるアクチュエータ圧（油圧アクチュエータの圧力）Ｐａとの差をパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰとして演算する。コントローラユニット９４は、記憶されている補助開口特性とパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰとに基づいて、補助開口面積を演算する。
(3) The
この構成によれば、流量制御弁（２５）の制御に用いられるポンプ圧センサ８１とアクチュエータ圧センサ８２とを差圧検出装置８０として利用することができる。このため、ポンプ圧センサ８１及びアクチュエータ圧センサ８２とは別のセンサを設ける必要がない。その結果、油圧ショベル９０１の部品点数が増加することを防止できる。
According to this configuration, the
＜第２実施形態＞
図１２及び図１３を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル９０１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照符号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、コントローラユニット９４が、ポンプ圧Ｐｐとアクチュエータ圧Ｐａとの差をパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰとして演算する例について説明した。これに対して、第２実施形態では、コントローラユニット９４Ａが、ポペット弁３２の背圧室３２ｅの圧力である背圧Ｐｃとアクチュエータ圧Ｐａとの差をパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰとして演算する。以下、第２実施形態に係る油圧ショベル９０１の構成及びコントローラユニット９４Ａの機能について詳しく説明する。
<Second embodiment>
A
図１２は、第２実施形態に係る流量制御弁２６に設けられる圧力センサ８２，８３Ａについて示す図である。第２実施形態に係る油圧ショベル９０１は、第１実施形態で説明した構成と同様の構成を有している。第２実施形態に係る油圧ショベル９０１は、第１実施形態で説明した構成に加え、流量制御弁２６のポペット弁３２の背圧室３２ｅの圧力である背圧Ｐｃを検出し、検出信号をコントローラユニット９４Ａに出力する圧力センサ（以下、背圧センサとも記す）８３Ａを備えている。背圧センサ８３Ａは、背圧室３２ｅとパイロットスプール弁３３とを接続する油路７７に設けられている。なお、流量制御弁２１～２５，２７～３１にも、同様に背圧センサ８３Ａが設けられている。
FIG. 12 is a diagram showing
図１３は、第２実施形態に係るコントローラユニット９４Ａの機能ブロック図である。図１３に示すように、第２実施形態に係るコントローラユニット９４Ａは、第１実施形態で説明した圧力状態判断部９４ｇ及び補助開口演算部９４ｈに代えて、圧力状態判断部９４ｇＡ及び補助開口演算部９４ｈＡとしての機能を有する。第２実施形態において、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰを検出する差圧検出装置８０Ａは、アクチュエータ圧センサ８２と、パイロットスプール弁３３の油圧ポンプ側の圧力である背圧室３２ｅの圧力を検出する背圧センサ８３Ａと、によって構成される。
FIG. 13 is a functional block diagram of a
圧力状態判断部９４ｇＡは、背圧センサ８３Ａにより検出された背圧Ｐｃとアクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧Ｐａとに基づいて、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰの状態を判断する。圧力状態判断部９４ｇＡは、背圧センサ８３Ａにより検出された背圧Ｐｃからアクチュエータ圧センサ８２により検出されたアクチュエータ圧Ｐａを減算することにより、前後差圧ΔＰを演算する（ΔＰ＝Ｐｃ－Ｐａ）。圧力状態判断部９４ｇＡは、背圧Ｐｃがアクチュエータ圧Ｐａよりも高い場合には、流量制御弁２６の圧力状態は通常圧力状態であると判断する。圧力状態判断部９４ｇは、背圧Ｐｃがアクチュエータ圧Ｐａよりも低い場合には、流量制御弁２６の圧力状態は差圧逆転状態と判断する。
The pressure state determination unit 94gA determines the state of the differential pressure ΔP across the
補助開口演算部９４ｈＡは、圧力状態判断部９４ｇＡによる圧力状態の判断結果と予め定められた補助開口特性（図８参照）とに基づいて、流量制御弁の補助開口面積を演算する。補助開口特性は、パイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰと、補助開口面積との関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。例えば、補助開口演算部９４ｈＡは、圧力状態判断部９４ｇによって、流量制御弁の圧力状態が通常圧力状態であると判断されている場合、すなわち前後差圧ΔＰが０以上である場合には、補助開口面積を０（ゼロ）として演算する。補助開口演算部９４ｈは、圧力状態判断部９４ｇによって、流量制御弁２６の圧力状態が差圧逆転状態であると判断されている場合、すなわち前後差圧ΔＰが負の値である場合には、補助開口面積を所定値ａＰＳ１として演算する。
The auxiliary opening calculating section 94hA calculates the auxiliary opening area of the flow control valve based on the pressure state determination result by the pressure state determining section 94gA and predetermined auxiliary opening characteristics (see FIG. 8). The auxiliary opening characteristic is a characteristic that defines the relationship between the differential pressure ΔP across the
第１実施形態では、図１１（ｅ）に示すように、時点Ｔ４以降、パイロットスプール弁３３の開口面積が所定値ａＰＳ１に維持されている。これに対して、本第２実施形態では、時点Ｔ４において、パイロットスプール弁３３が開かれることにより、背圧Ｐｃとアクチュエータ圧Ｐａとが同じになりポペット弁３２が全閉になるのは第１実施形態と同様である。しかしながら、本第２実施形態では、その後、コントローラユニット９４が、背圧Ｐｃとアクチュエータ圧Ｐａとの差圧が０（ゼロ）であるため、補助開口面積を０（ゼロ）として演算することが第１実施形態と異なっている。第２実施形態では、ポペット弁３２が全閉になった後、コントローラユニット９４が、パイロットスプール弁３３の目標開口面積を０（ゼロ）として決定する。コントローラユニット９４は、決定した目標開口面積に応じた流量制御弁制御指令を出力する。流量制御弁制御指令が入力された電磁弁は、流量制御弁指令圧をパイロットスプール弁３３の指令圧室３３ａに出力する。その結果、パイロットスプール弁３３の開口が全閉となる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 11(e), the opening area of the
このような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を得ることができる。 According to the second embodiment, in addition to the same effects as the first embodiment, the following effects can be obtained.
（４）差圧検出装置８０Ａは、ポペット弁３２の背圧室３２ｅの圧力を検出する背圧センサ８３Ａと、アクチュエータ圧センサ８２と、を有している。コントローラユニット９４Ａは、背圧センサ８３Ａによって検出される背圧（背圧室３２ｅの圧力）Ｐｃと、アクチュエータ圧センサ８２によって検出されるアクチュエータ圧（油圧アクチュエータの圧力）との差をパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰとして演算する。コントローラユニット９４は、記憶されている補助開口特性（図８参照）とパイロットスプール弁３３の前後差圧ΔＰとに基づいて、補助開口面積を演算する。
(4) The differential
この構成によれば、流量制御弁の圧力状態が差圧逆転状態になった場合に、パイロットスプール弁３３を開いてポペット弁３２を全閉とした後、パイロットスプール弁３３を全閉にすることができる。つまり、流量制御弁を、本来要求されている状態にすることができる。これにより、再び、流量制御弁によって油圧アクチュエータに供給する流量が制御される場合に、流量制御弁をスムーズに動作させることができる。したがって、本第２実施形態によれば、第１実施形態よりも良好な制御性及び操作性を確保することができる。
According to this configuration, when the pressure state of the flow control valve becomes a differential pressure inversion state, the
＜第３実施形態＞
図１４～図１６を参照して、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル９０１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照符号を付し、相違点を主に説明する。第３実施形態に係るコントローラユニット９４Ｂは、流量制御弁の圧力状態が通常圧力状態から差圧逆転状態に遷移してから所定時間が経過すると、パイロットスプール弁３３を全閉に制御する。以下、第３実施形態に係る油圧ショベル９０１のコントローラユニット９４Ｂの機能について詳しく説明する。
<Third embodiment>
A
図１４は、第３実施形態に係るコントローラユニット９４Ｂの機能ブロック図である。図１４に示すように、第３実施形態に係るコントローラユニット９４Ｂは、開口時間計測部９４ｍＢ及び補助開口補正部９４ｎＢとしての機能をさらに有している。
FIG. 14 is a functional block diagram of a
補助開口演算部９４ｈは、第１実施形態と同様、圧力状態判断部９４ｇによる圧力状態の判断結果に基づいて、流量制御弁の補助開口面積を演算する。
Similar to the first embodiment, the auxiliary
開口時間計測部９４ｍＢは、アクチュエータ圧Ｐａがポンプ圧Ｐｐよりも低い通常圧力状態から高い差圧逆転状態に遷移してからの時間を計測する。アクチュエータ圧Ｐａがポンプ圧Ｐｐよりも低い通常圧力状態から高い差圧逆転状態に遷移するとパイロットスプール弁３３が開口されるため、以下では、開口時間計測部９４ｍＢが計測する時間を開口時間Ｔｏとも記す。本実施形態では、開口時間計測部９４ｍＢは、補助開口演算部９４ｈにより演算された補助開口面積が０（ゼロ）から０（ゼロ）よりも大きい値（所定値ａＰＳ１）に変化したタイミングで開口時間Ｔｏの計測を開始する。なお、開口時間計測部９４ｍＢは、圧力状態判断部９４ｇによって演算された前後差圧ΔＰが、０（ゼロ）以上の値から０（ゼロ）未満の値になったタイミングで開口時間Ｔｏの計測を開始してもよい。
The opening time measurement unit 94mB measures the time after the actuator pressure Pa transitions from a normal pressure state lower than the pump pressure Pp to a higher differential pressure reverse state. Since the
補助開口補正部９４ｎＢは、開口時間計測部９４ｍＢにより計測された開口時間Ｔｏと予め定められた補正特性とに基づいて、補正係数を演算する。補正特性は、図１５に示すように、開口時間Ｔｏと補正係数Ｃｃとの関係を規定する特性であり、不揮発性メモリ９４ｗにテーブル形式で記憶されている。補正特性は、開口時間Ｔｏが０（ゼロ）から時間閾値αまでは補正係数Ｃｃが１であり、開口時間Ｔｏが時間閾値α以上では補正係数Ｃｃが０（ゼロ）になる特性である。なお、時間閾値αは設計者によって任意に設定される値である。
The auxiliary opening correction section 94nB calculates a correction coefficient based on the opening time To measured by the opening time measuring section 94mB and a predetermined correction characteristic. As shown in FIG. 15, the correction characteristic is a characteristic that defines the relationship between the opening time To and the correction coefficient Cc, and is stored in the
補助開口補正部９４ｎＢは、演算した補正係数Ｃｃを補助開口演算部９４ｈにより演算された補助開口面積に乗算することにより、補助開口面積の補正を行う。
The auxiliary aperture correction section 94nB corrects the auxiliary aperture area by multiplying the auxiliary aperture area calculated by the auxiliary
図１６を参照して、コントローラユニット９４Ｂにより実行される流量制御弁の制御の一例について説明する。なお、各流量制御弁２１～３１の制御の内容は同様であるので、以下では、アームシリンダ２０５ａに対する作動油のメータイン流量を制御する流量制御弁２６の制御の内容を代表して説明する。
An example of control of the flow rate control valve executed by the
図１６は、図１０Ｃと同様の図であり、第３実施形態に係るコントローラユニット９４Ｂにより実行される流量制御弁の制御の処理の流れについて示すフローチャートである。図１６のフローチャートでは、図１０ＣのフローチャートのステップＳ３０５の処理とステップＳ３０６の処理の間にステップＳ３１０Ｂ，Ｓ３１１Ｂ，Ｓ３１２Ｂ，Ｓ３１３Ｂの処理が追加されている。
FIG. 16 is a diagram similar to FIG. 10C, and is a flowchart showing the flow of flow control valve control processing executed by the
図１６に示すように、ステップＳ３０５において、コントローラユニット９４Ｂは、ステップＳ３０４で演算された前後差圧ΔＰと補助開口特性（図８参照）とに基づいて、流量制御弁２６の補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖを演算し、ステップＳ３１０Ｂへ進む。
As shown in FIG. 16, in step S305, the
ステップＳ３１０Ｂにおいて、コントローラユニット９４Ｂは、ステップＳ３０５で演算された補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖが０（ゼロ）よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ３１０Ｂにおいて、補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖが０（ゼロ）よりも大きいと判定されると処理がステップＳ３１１Ｂへ進む。ステップＳ３１０Ｂにおいて、補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖが０以下であると判定されると処理がステップＳ３０６へ進む。
In step S310B, the
ステップＳ３１１Ｂにおいて、コントローラユニット９４Ｂは、開口時間Ｔｏの計測を行って、ステップＳ３１２Ｂへ進む。つまり、コントローラユニット９４Ｂは、ステップＳ３０５で演算された補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖが、０（ゼロ）から０（ゼロ）よりも大きい値になったタイミングから開口時間Ｔｏの計測を開始する（ステップＳ３１０ＢでＹｅｓ→Ｓ３１１Ｂ）。その後、補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖが０（ゼロ）よりも大きい状態が維持されている場合には、開口時間Ｔｏに制御周期を加算することにより、開口時間Ｔｏの計測を行う。
In step S311B, the
ステップＳ３１２Ｂにおいて、コントローラユニット９４Ｂは、ステップ３１１Ｂで計測された開口時間Ｔｏと補正特性（図１５参照）に基づいて、補正係数Ｃｃを演算し、ステップＳ３１３Ｂへ進む。ステップＳ３１３Ｂにおいて、コントローラユニット９４Ｂは、ステップＳ３０５で演算された補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖにステップＳ３１２Ｂで演算された補正係数Ｃｃを乗算することにより、補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖを補正する。これにより、開口時間Ｔｏが時間閾値αに達すると、補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖが０（ゼロ）に補正される。ステップＳ３１３Ｂの補正処理が終了すると、処理がステップＳ３０６へ進む。
In step S312B, the
第１実施形態では、図１１（ｅ）に示すように、時点Ｔ４以降、パイロットスプール弁３３の開口面積が所定値ａＰＳ１に維持されている。これに対して、本第３実施形態では、時点Ｔ４において、パイロットスプール弁３３が開かれることにより、背圧Ｐｃとアクチュエータ圧Ｐａとが同じになりポペット弁３２が全閉になるのは第１実施形態と同様である。しかしながら、本第３実施形態では、パイロットスプール弁３３が開かれてからの時間（開口時間）Ｔｏが時間閾値αに達すると、コントローラユニット９４Ｂが補助開口面積を０（ゼロ）として演算することが第１実施形態と異なっている。第３実施形態では、ポペット弁３２が全閉になった後、コントローラユニット９４が、パイロットスプール弁３３の目標開口面積を０（ゼロ）として決定する。コントローラユニット９４は、決定した目標開口面積に応じた流量制御弁制御指令を出力する。流量制御弁制御指令が入力された電磁弁は、流量制御弁指令圧をパイロットスプール弁３３の指令圧室３３ａに出力する。その結果、パイロットスプール弁３３の開口が全閉となる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 11(e), the opening area of the
このような第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を得ることができる。 According to the third embodiment, in addition to the same effects as the first embodiment, the following effects can be obtained.
（５）コントローラユニット９４は、アクチュエータ圧Ｐａがポンプ圧Ｐｐよりも低い状態から高い状態に遷移してからの時間Ｔｏを計測する。コントローラユニット９４は、計測された時間Ｔｏが予め定められた時間閾値αに達した場合に、流量制御弁の補助開口面積を小さくする。なお、本実施形態では、時間Ｔｏが時間閾値αに達すると、補助開口面積を０（ゼロ）にする例について説明したが、補助開口面積を０（ゼロ）よりも大きな値にしてもよい。
(5) The
この構成によれば、第２実施形態と同様、流量制御弁の圧力状態が差圧逆転状態になった場合に、パイロットスプール弁３３を開いてポペット弁３２を全閉とした後、パイロットスプール弁３３を全閉にすることができる。つまり、流量制御弁を、本来要求されている状態にすることができる。これにより、再び、流量制御弁によって油圧アクチュエータに供給する流量が制御される場合に、流量制御弁をスムーズに動作させることができる。したがって、本第３実施形態によれば、第１実施形態よりも良好な制御性及び操作性を確保することができる。さらに、本第３実施形態によれば、第２実施形態のように、背圧センサ８３Ａを設ける必要がない。このため、第３実施形態では、第２実施形態に比べて、油圧駆動装置９０２を簡素な構成とすることができる。
According to this configuration, similarly to the second embodiment, when the pressure state of the flow control valve becomes a differential pressure inversion state, after opening the
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。 The following modifications are also within the scope of the present invention, and the configurations shown in the modifications may be combined with the configurations described in the above-described embodiments, the configurations described in the different embodiments described above may be combined, or the following different embodiments may be used. It is also possible to combine the configurations described in the modified examples.
＜変形例１＞
第３実施形態では、コントローラユニット９４が補正係数Ｃｃを演算し、補助開口面積ａ＿ＡｕｘＦｃｖに乗算する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図１７に示すように、コントローラユニット９４は、流量制御弁の圧力状態を監視し、流量制御弁の圧力状態が通常圧力状態から差圧逆転状態に遷移してからの時間Ｔｏに応じて補助開口面積を演算してもよい。
<
In the third embodiment, an example has been described in which the
＜変形例２＞
上記実施形態では、ブーム２０４の単独操作からブーム２０４とアーム２０５の複合操作に移行したことに起因して、第２ブーム用流量制御弁２５の圧力状態が通常圧力状態から差圧逆転状態に遷移した場合に、第２ブーム用流量制御弁２５のパイロットスプール弁３３を開口させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。同じ油圧ポンプの吐出ラインに接続される複数の油圧アクチュエータを複合動作した場合にも同様の制御が行われる。
<
In the embodiment described above, the pressure state of the second boom
例えば、ブーム２０４の単独操作からブーム２０４と旋回体２０２の複合操作に移行した場合に、コントローラユニット９４は、第３油圧ポンプ３の吐出ライン６１に接続される旋回モータ２１１の動作を優先させるために、第３ブーム用流量制御弁３０を通じてブームシリンダ２０４ａに供給される作動油の流量を減少させる。その結果、第３ブーム用流量制御弁３０の圧力状態が通常圧力状態から差圧逆転状態に遷移した場合には、コントローラユニット９４は、第３ブーム用流量制御弁３０のパイロットスプール弁３３を開口させる。これにより、ブームシリンダ２０４ａから第３ブーム用流量制御弁３０を通じて吐出ライン６１に作動油が逆流することを防止できる。
For example, when the single operation of the
＜変形例３＞
第１実施形態及び第３実施形態では、差圧検出装置８０が、ポンプ圧センサ８１とアクチュエータ圧センサ８２とによって構成される例について説明し、第２実施形態では、差圧検出装置８０Ａが、背圧センサ８３Ａとアクチュエータ圧センサ８２とによって構成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１実施形態及び第３実施形態において、ポンプ通路５４Ｐとアクチュエータ通路５４Ａとを連通する通路に、単一の差圧検出装置（差圧センサ）が設けられていてもよい。また、第２実施形態において、背圧室３２ｅとアクチュエータ通路５４Ａとを連通する通路に、単一の差圧検出装置（差圧センサ）が設けられていてもよい。
<Modification 3>
In the first embodiment and the third embodiment, an example will be described in which the differential
＜変形例４＞
また、上述した実施形態では、原動機としてエンジンを例に挙げて説明したが、原動機はエンジンに限られず、電動モータや燃料電池等を原動機としても良い。また、これらを組み合わせたものを原動機としても良い。
<Modification 4>
Further, in the above-described embodiment, an engine is used as an example of the prime mover, but the prime mover is not limited to the engine, and an electric motor, a fuel cell, or the like may be used as the prime mover. Further, a combination of these may be used as the prime mover.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments. do not have.
１…第１油圧ポンプ（油圧ポンプ）、１ａ…指令圧室、２…第２油圧ポンプ（油圧ポンプ）、２ａ…指令圧室、３…第３油圧ポンプ（油圧ポンプ）、３ａ…指令圧室、６～１６…方向制御弁、２１～３１…流量制御弁、３２…ポペット弁、３２ａ…ポペット（弁体）、３２ｂ…連通溝、３２ｃ…ポンプ圧室、３２ｄ…アクチュエータ圧室、３２ｅ…背圧室（圧力室）、３２ｆ…収容孔、３３…パイロットスプール弁、３３ａ…指令圧室、４１…吐出ライン、４２，４４，４６，４８…油路、５１…吐出ライン、５２，５４，５６，５８…油路、５４Ａ…アクチュエータ通路、５４Ｐ…ポンプ通路、６１…吐出ライン、６２，６４，６６…油路、７７，７８…油路，８０，８０Ａ…差圧検出装置、８１…ポンプ圧センサ（圧力センサ）、８２…アクチュエータ圧センサ（圧力センサ）、８３Ａ…背圧センサ（圧力センサ）、９３…電磁弁ユニット、９３ａ～９３ｅ…電磁弁、９４，９４Ａ，９４Ｂ…コントローラユニット、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…ポンプ制御指令部、９４ｄ…方向制御弁目標開口演算部、９４ｅ…方向制御弁制御指令部、９４ｆ…基準開口演算部、９４ｇ，９４ｇＡ…圧力状態判断部、９４ｈ，９４ｈＡ…補助開口演算部、９４ｉ…流量制御弁目標開口決定部、９４ｊ…流量制御弁制御指令部、９４ｋ…ブリードオフ弁目標開口演算部、９４ｌ…ブリードオフ弁制御指令部、９４ｍＢ…開口時間計測部、９４ｎＢ…補助開口補正部、９４ｖ…処理装置、９４ｗ…不揮発性メモリ（記憶装置）、９５ａ，９５ｂ…操作装置、１０２…ノッチ、１０４…第１油室、１０５…第２油室、１０８…ノッチ、１１０…メインハウジング、１１０ａ…シート部、１１１…パイロットハウジング、１１１ａ…収容孔、１１２…スプール（弁体）、１１２ａ…第１ランド部、１１２ｂ…第２ランド部、１１３…内部通路、１１４…チェック弁、１２１…第１開口部、１２２…第２開口部、１２３…第３開口部、２０１…走行体、２０１Ｌ…左走行モータ（油圧アクチュエータ）、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、２１１…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、２１７…エンジン（原動機）、２２０…機体、９０１…油圧ショベル（作業機械） 1...First hydraulic pump (hydraulic pump), 1a...Command pressure chamber, 2...Second hydraulic pump (hydraulic pump), 2a...Command pressure chamber, 3...Third hydraulic pump (hydraulic pump), 3a...Command pressure chamber , 6 to 16... Direction control valve, 21 to 31... Flow rate control valve, 32... Poppet valve, 32a... Poppet (valve body), 32b... Communication groove, 32c... Pump pressure chamber, 32d... Actuator pressure chamber, 32e... Back Pressure chamber (pressure chamber), 32f... Accommodation hole, 33... Pilot spool valve, 33a... Command pressure chamber, 41... Discharge line, 42, 44, 46, 48... Oil path, 51... Discharge line, 52, 54, 56 , 58... Oil passage, 54A... Actuator passage, 54P... Pump passage, 61... Discharge line, 62, 64, 66... Oil passage, 77, 78... Oil passage, 80, 80A... Differential pressure detection device, 81... Pump pressure Sensor (pressure sensor), 82... Actuator pressure sensor (pressure sensor), 83A... Back pressure sensor (pressure sensor), 93... Solenoid valve unit, 93a to 93e... Solenoid valve, 94, 94A, 94B... Controller unit, 94a... Actuator target flow rate calculation section, 94b...Pump target flow rate calculation section, 94c...Pump control command section, 94d...Direction control valve target opening calculation section, 94e...Direction control valve control command section, 94f...Reference opening calculation section, 94g, 94gA ...Pressure state judgment unit, 94h, 94hA...Auxiliary opening calculation unit, 94i...Flow rate control valve target opening determination unit, 94j...Flow rate control valve control command unit, 94k...Bleed-off valve target opening calculation unit, 94l...Bleed-off valve control Command unit, 94mB...Opening time measurement unit, 94nB...Auxiliary opening correction unit, 94v...Processing device, 94w...Nonvolatile memory (storage device), 95a, 95b...Operation device, 102...Notch, 104...First oil chamber, 105...Second oil chamber, 108...Notch, 110...Main housing, 110a...Seat portion, 111...Pilot housing, 111a...Accommodation hole, 112...Spool (valve body), 112a...First land portion, 112b...Second Land portion, 113... Internal passage, 114... Check valve, 121... First opening, 122... Second opening, 123... Third opening, 201... Traveling body, 201L... Left traveling motor (hydraulic actuator), 202 ... Revolving structure, 203 ... Working device, 204 ... Boom, 204a ... Boom cylinder (hydraulic actuator), 205 ... Arm, 205a ... Arm cylinder (hydraulic actuator), 206 ... Bucket, 206a ... Bucket cylinder (hydraulic actuator), 207 ... Operator's cab, 208...Machine room, 211...Swivel motor (hydraulic actuator), 217...Engine (prime mover), 220...Airframe, 901...Hydraulic excavator (work machine)
Claims (5)
前記機体に取り付けられる作業装置と、
原動機と、
前記原動機により駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出圧により動作し前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータと前記油圧ポンプとの間に設けられるとともに、前記油圧ポンプの吐出ラインにパラレルに接続され、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れ方向を切り替える複数の方向制御弁と、
前記方向制御弁の上流に設けられ、前記複数の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複数の流量制御弁と、
前記複数の流量制御弁に指令圧を出力する複数の電磁弁と、
前記作業装置を操作するための操作信号を出力する操作装置と、
前記操作装置からの操作信号に基づいて、前記電磁弁を制御するコントローラユニットと、を備えた作業機械において、
前記流量制御弁は、
前記吐出ラインに接続されるポンプ通路と、
前記方向制御弁を介して前記油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータ通路と、
前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路との間に設けられ、前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路との間の第１開口部を遮断可能であって、前記第１開口部の面積を調整可能なポペットと、前記ポペットの背面に形成され前記ポンプ通路と連通する背圧室と、を有するポペット弁と、
前記ポンプ通路と前記背圧室とを連通する通路に設けられ、前記ポンプ通路から前記背圧室への流れを許容し、前記背圧室から前記ポンプ通路への流れを禁止するチェック弁と、
前記背圧室と前記アクチュエータ通路との間に設けられ、前記背圧室と前記アクチュエータ通路との間の第２開口部を遮断可能であって、前記第２開口部の面積を調整可能なスプールと、前記電磁弁からの指令圧が入力される指令圧室と、を有するスプール弁と、を含み、
前記スプール弁の前後差圧を検出する差圧検出装置を備え、
前記コントローラユニットは、
前記差圧検出装置の検出結果に基づいて、前記スプール弁の前記油圧アクチュエータ側の圧力が、前記スプール弁の前記油圧ポンプ側の圧力よりも低い状態から高い状態に遷移したか否かを監視し、
前記スプール弁の前記油圧アクチュエータ側の圧力が、前記スプール弁の前記油圧ポンプ側の圧力よりも低い状態から高い状態に遷移した場合に、前記第２開口部が開口するように前記電磁弁を制御する
ことを特徴とする作業機械。 The aircraft and
a working device attached to the aircraft;
prime mover and
a hydraulic pump driven by the prime mover;
a plurality of hydraulic actuators that operate based on the discharge pressure of the hydraulic pump and drive the working device;
A plurality of directions, which are provided between the hydraulic actuator and the hydraulic pump and connected in parallel to the discharge line of the hydraulic pump, for switching the flow direction of pressure oil supplied from the hydraulic pump to the plurality of hydraulic actuators. a control valve;
a plurality of flow control valves that are provided upstream of the directional control valve and control the flow rate of pressure oil supplied to the plurality of hydraulic actuators;
a plurality of solenoid valves that output command pressure to the plurality of flow control valves;
an operating device that outputs an operating signal for operating the working device;
A working machine comprising: a controller unit that controls the solenoid valve based on an operation signal from the operating device;
The flow control valve is
a pump passage connected to the discharge line;
an actuator passage connected to the hydraulic actuator via the directional control valve;
a poppet provided between the pump passage and the actuator passage, capable of blocking a first opening between the pump passage and the actuator passage, and capable of adjusting the area of the first opening; a poppet valve having a back pressure chamber formed on a back surface of the poppet and communicating with the pump passage;
a check valve provided in a passage communicating the pump passage and the back pressure chamber, allowing flow from the pump passage to the back pressure chamber and prohibiting flow from the back pressure chamber to the pump passage;
a spool provided between the back pressure chamber and the actuator passage, capable of blocking a second opening between the back pressure chamber and the actuator passage, and capable of adjusting the area of the second opening; and a spool valve having a command pressure chamber into which command pressure from the solenoid valve is input,
comprising a differential pressure detection device that detects a differential pressure across the spool valve,
The controller unit includes:
Based on the detection result of the differential pressure detection device, it is monitored whether the pressure on the hydraulic actuator side of the spool valve has transitioned from a lower state to a higher state than the pressure on the hydraulic pump side of the spool valve. ,
Controlling the electromagnetic valve so that the second opening opens when the pressure on the hydraulic actuator side of the spool valve transitions from a lower state to a higher state than the pressure on the hydraulic pump side of the spool valve. A working machine characterized by:
前記油圧ポンプの吐出圧を検出するポンプ圧センサと、
前記油圧アクチュエータの圧力を検出するアクチュエータ圧センサと、を備え、
前記コントローラユニットは、
前記操作装置の操作量と前記ポンプ圧センサ及び前記アクチュエータ圧センサの検出結果に基づいて、前記流量制御弁の基準開口面積を演算し、
前記差圧検出装置によって検出された前記スプール弁の前後差圧に基づいて、前記流量制御弁の補助開口面積を演算し、
演算された前記基準開口面積及び前記補助開口面積のうちの大きい方を前記流量制御弁の目標開口面積として決定し、
決定された前記目標開口面積に基づいて、前記電磁弁を制御する
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 1,
a pump pressure sensor that detects the discharge pressure of the hydraulic pump;
an actuator pressure sensor that detects the pressure of the hydraulic actuator,
The controller unit includes:
Calculating a reference opening area of the flow rate control valve based on the operation amount of the operating device and the detection results of the pump pressure sensor and the actuator pressure sensor,
Calculating the auxiliary opening area of the flow control valve based on the differential pressure across the spool valve detected by the differential pressure detection device;
determining the larger of the calculated reference opening area and the auxiliary opening area as the target opening area of the flow control valve;
A working machine, wherein the solenoid valve is controlled based on the determined target opening area.
前記差圧検出装置は、前記ポンプ圧センサと前記アクチュエータ圧センサを有し、
前記コントローラユニットには、前記スプール弁の前後差圧と前記補助開口面積との関係を規定する開口特性が記憶され、
前記コントローラユニットは、
前記ポンプ圧センサによって検出される前記油圧ポンプの吐出圧と、前記アクチュエータ圧センサによって検出される前記油圧アクチュエータの圧力との差を前記スプール弁の前後差圧として演算し、
記憶されている前記開口特性と前記スプール弁の前後差圧とに基づいて、前記補助開口面積を演算する
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 2,
The differential pressure detection device includes the pump pressure sensor and the actuator pressure sensor,
The controller unit stores an opening characteristic that defines a relationship between the differential pressure across the spool valve and the auxiliary opening area,
The controller unit includes:
calculating the difference between the discharge pressure of the hydraulic pump detected by the pump pressure sensor and the pressure of the hydraulic actuator detected by the actuator pressure sensor as a differential pressure across the spool valve;
The working machine is characterized in that the auxiliary opening area is calculated based on the stored opening characteristic and the differential pressure across the spool valve.
前記差圧検出装置は、前記ポペット弁の背圧室の圧力を検出する背圧センサと、前記アクチュエータ圧センサと、を有し、
前記コントローラユニットには、前記スプール弁の前後差圧と前記補助開口面積との関係を規定する開口特性が記憶され、
前記コントローラユニットは、
前記背圧センサによって検出される前記背圧室の圧力と、前記アクチュエータ圧センサによって検出される前記油圧アクチュエータの圧力との差を前記スプール弁の前後差圧として演算し、
記憶されている前記開口特性と前記スプール弁の前後差圧とに基づいて、前記補助開口面積を演算する
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 2,
The differential pressure detection device includes a back pressure sensor that detects the pressure in a back pressure chamber of the poppet valve, and the actuator pressure sensor,
The controller unit stores an opening characteristic that defines a relationship between the differential pressure across the spool valve and the auxiliary opening area,
The controller unit includes:
Calculating the difference between the pressure in the back pressure chamber detected by the back pressure sensor and the pressure in the hydraulic actuator detected by the actuator pressure sensor as a differential pressure across the spool valve;
The working machine is characterized in that the auxiliary opening area is calculated based on the stored opening characteristic and the differential pressure across the spool valve.
前記コントローラユニットは、
前記スプール弁の前記油圧アクチュエータ側の圧力が、前記スプール弁の前記油圧ポンプ側の圧力よりも低い状態から高い状態に遷移してからの時間を計測し、
計測された時間が予め定められた時間閾値に達した場合に、前記流量制御弁の前記補助開口面積を小さくする
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 3,
The controller unit includes:
measuring the time after the pressure on the hydraulic actuator side of the spool valve transitions from a state lower than the pressure on the hydraulic pump side of the spool valve to a state higher;
A working machine characterized in that the auxiliary opening area of the flow control valve is reduced when a measured time reaches a predetermined time threshold.
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