JP3352124B2 - Hydraulic circuit of construction machinery - Google Patents
Hydraulic circuit of construction machineryInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、建設車両であるパワ
ーショベルに用いるのに最適な油圧回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic circuit most suitable for use in a power shovel as a construction vehicle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３に示した従来の油圧回路は、１つの
可変ポンプＰで複数のアクチュエータａ1 、ａ2 を駆動
するもので、これらアクチュエータ回路ごとに圧力補償
付流量制御弁１と、図示していないスプール弁に機能的
に保持された可変絞り２とを備えている。上記可変ポン
プＰはレギュレータ３によってその傾転角すなわち吐出
量が制御される。このレギュレータ３は、ピストン３ａ
でボトム側室３ｂとロッド側室３ｃとに区画されるとと
もに、ロッド側室３ｃにスプリング３ｄを介在させてい
る。そして、このボトム側室３ｂはシャトル弁４に接続
されているが、このシャトル弁４は両アクチュエータａ
1 、ａ2 の高い方の負荷圧を選択するようにしている。
したがって、上記ボトム側室３ｂには、各アクチュエー
タの最高圧が導かれる。また、ロッド側室３ｃは可変ポ
ンプＰと圧力補償付流量制御弁１との間の圧力である可
変ポンプＰの吐出圧が導かれるようにしている。このよ
うにしたレギュレータ３は、そのピストン３ａがスプリ
ング３ｄに抗して矢印５方向に移動したとき、可変ポン
プＰの吐出量を減少させ、ピストン３ａが矢印５とは反
対方向に移動したときには可変ポンプＰの吐出量を増大
させる。2. Description of the Related Art The conventional hydraulic circuit shown in FIG. 3 drives a plurality of actuators a 1 and a 2 with one variable pump P. And a variable throttle 2 operatively held by a spool valve (not shown). The tilt angle, that is, the discharge amount of the variable pump P is controlled by the regulator 3. This regulator 3 includes a piston 3a
, The chamber is partitioned into a bottom chamber 3b and a rod chamber 3c, and a spring 3d is interposed in the rod chamber 3c. The bottom side chamber 3b is connected to the shuttle valve 4. The shuttle valve 4 is connected to both actuators a.
1, so as to select the load pressure of the higher a 2.
Therefore, the maximum pressure of each actuator is guided to the bottom chamber 3b. The rod-side chamber 3c is adapted to guide the discharge pressure of the variable pump P, which is the pressure between the variable pump P and the flow control valve 1 with pressure compensation. When the piston 3a moves in the direction of arrow 5 against the spring 3d, the regulator 3 reduces the discharge amount of the variable pump P, and when the piston 3a moves in the direction opposite to arrow 5, The discharge amount of the pump P is increased.
【０００３】上記圧力補償付流量制御弁１は、その一方
のパイロット室１ａを上記可変絞り２の上流側に接続
し、他方のパイロット室１ｂを可変絞り２の下流側に接
続している。そして、この他方のパイロット室１ｂに
は、そこに作用する圧力以外にスプリング６のバネ力も
作用するようにしている。また、一方のパイロット室１
ａ側には、各アクチュエータの流量配分を制御する制御
機構からのパイロット圧が作用する制御パイロット室１
ｃも設けている。In the flow control valve 1 with pressure compensation, one pilot chamber 1a is connected to the upstream side of the variable throttle 2 and the other pilot chamber 1b is connected to the downstream side of the variable throttle 2. Then, in addition to the pressure acting thereon, the spring force of the spring 6 also acts on the other pilot chamber 1b. Also, one pilot room 1
On the a side, a control pilot chamber 1 to which a pilot pressure from a control mechanism for controlling the flow distribution of each actuator acts.
c is also provided.
【０００４】このようにした圧力補償付流量制御弁１
は、可変オリフィス２の開度に応じて、その前後の差圧
がスプリング６のバネ力に等しくなるように制御する。
いい換えれば、アクチュエータの負荷圧にかかわらず、
可変オリフィス２の開度に依存してその供給流量を一定
に保つようにする。また、可変ポンプＰの吐出圧は、レ
ギュレータ３のスプリング３ｄで決められた差圧分だ
け、負荷圧よりも高くなるように制御される。このこと
により、アクチュエータに流れる流量は、スプリング３
ｄによる差圧と可変絞り２の開度によって決まることに
なり、負荷の大小に影響されないことになり、いわゆる
ロードセンシング制御が可能になる。[0004] The flow control valve 1 with pressure compensation as described above
Controls the differential pressure before and after the opening of the variable orifice 2 to be equal to the spring force of the spring 6.
In other words, regardless of the load pressure of the actuator,
The supply flow rate is kept constant depending on the opening degree of the variable orifice 2. Further, the discharge pressure of the variable pump P is controlled to be higher than the load pressure by the differential pressure determined by the spring 3d of the regulator 3. As a result, the flow rate flowing to the actuator is reduced by the spring 3
This is determined by the differential pressure due to d and the opening of the variable throttle 2, and is not affected by the magnitude of the load, so that so-called load sensing control becomes possible.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のようにした油圧
回路をパワーショベルに用いるときには次のような問題
がある。つまり、バケットを地上に下ろすために、アー
ムを鉛直姿勢まで振り下ろすときには、パワーショベル
のアームシリンダに自重落下によるカウンター負荷が作
用する。ところがこの鉛直姿勢からバケットを内側に掻
き込むときには、このアームシリンダに正方向の負荷が
作用する。そのために、このパワーショベルのアームシ
リンダは、上記のようにアームを鉛直姿勢まで振り下ろ
すときに、アームシリンダの戻り側の流量を絞るメータ
アウト流量制御が必要になる。そして、バケットを内側
に掻き込むときには、その供給流量を制御するメータイ
ン流量制御が必要になる。これに対応するために、上記
従来の油圧回路では、メータアウト側に絞りを設けると
ともに、可変絞り２の開度を小さくしてバケットが逸走
気味になるのを防止している。When the hydraulic circuit as described above is used for a power shovel, there are the following problems. That is, when the arm is lowered to the vertical position in order to lower the bucket on the ground, a counter load due to its own weight falls on the arm cylinder of the power shovel. However, when the bucket is squeezed inward from the vertical position, a forward load acts on the arm cylinder. For this reason, the arm cylinder of this power shovel requires meter-out flow control to reduce the flow on the return side of the arm cylinder when the arm is swung down to the vertical posture as described above. When the bucket is scraped inward, meter-in flow rate control for controlling the supply flow rate is required. In order to cope with this, in the above-mentioned conventional hydraulic circuit, a throttle is provided on the meter-out side, and the opening of the variable throttle 2 is reduced to prevent the bucket from running away.
【０００６】ところが、上記可変絞り２の開度が小さ過
ぎると、アームシリンダの伸長速度に対してその供給流
量が追いつかず、キャビテーションが発生するという問
題が発生する。そこで、上記可変絞り２の開度を大きく
すると、今度は、負荷の小さいときに別の問題を発生す
る。つまり、メータアウト側の絞り開度を同じにしなが
ら、可変絞りの開度だけを大きくすると、負荷が小さい
ときに、供給量に対して戻り側の絞り抵抗が大きくなり
過ぎる。そのために、供給側からの押し込み圧が大きく
なり過ぎてエネルギーロスとなるという問題があった。However, if the opening degree of the variable throttle 2 is too small, the supply flow rate cannot keep up with the extension speed of the arm cylinder, causing a problem that cavitation occurs. Therefore, when the opening of the variable throttle 2 is increased, another problem occurs when the load is small. That is, if only the opening degree of the variable throttle is increased while the opening degree of the meter-out side is kept the same, the throttle resistance on the return side becomes too large with respect to the supply amount when the load is small. For this reason, there is a problem that the pushing pressure from the supply side becomes too large, resulting in energy loss.
【０００７】また、この従来の油圧回路では、例えば、
パワーショベルのバケット背面を地面に押しつけながら
するいわゆる転圧作業ができない。つまり、この従来の
油圧回路は、可変絞り２の開度に比例した流量を流そう
とするために、アクチュエータが動けない状態、例えば
上記転圧作業などのときには、その回路圧がリリーフ圧
力まで上昇してしまう。そのために、転圧作業などのと
きに圧力制御ができないという問題もあった。この発明
の目的は、負荷の大小にかかわらず、メータアウト時の
キャビテーションを防止するとともに、エネルギーロス
も小さくでき、圧力制御も可能にした油圧回路を提供す
ることである。In the conventional hydraulic circuit, for example,
The so-called compacting work of pressing the back of the excavator bucket against the ground cannot be performed. In other words, in this conventional hydraulic circuit, the circuit pressure rises to the relief pressure when the actuator cannot be moved, for example, during the above-mentioned rolling work, in order to flow a flow rate proportional to the opening degree of the variable throttle 2. Resulting in. For this reason, there is also a problem that pressure control cannot be performed during a rolling work or the like. An object of the present invention is to provide a hydraulic circuit capable of preventing cavitation at the time of meter-out, reducing energy loss and enabling pressure control regardless of the magnitude of a load.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、レギュレー
タの出力で傾転角を制御して吐出量を可変にした可変ポ
ンプと、この可変ポンプとアクチュエータとの間に接続
し、戻り側通路にメータアウト絞りを設けたスプール弁
と、このスプール弁の切換えを制御する操作手段とを備
えた建設機械の油圧回路において、上記可変ポンプとス
プール弁との間に接続し、パイロット信号に応じて絞り
開度を制御するサーボ弁機構を有する制御弁と、この制
御弁の切換えストロークを電気的に検出するストローク
センサーと、この制御弁の上流側の圧力を電気的に検出
する第１圧力センサーと、制御弁の下流側の圧力を電気
的に検出する第２圧力センサーと、これらストロークセ
ンサー及び第１、２圧力センサーからの信号に基づいて
制御弁の開度を電気的に制御するためのバルブコントロ
ーラと、このバルブコントローラからの信号及びスプー
ル弁の制御信号が入力されるとともに、あらかじめ入力
された指令信号や、上記バルブコントローラからの信号
に基づいて可変ポンプのレギュレータを電気的に制御す
るメインコントローラと、アクチュエータに連通するス
プール弁の入力ポート側通路に設けたロードチェック弁
と、このロードチェック弁の上流側であって、上記入力
ポート側通路から分岐したパラレル通路上に設けたブリ
ードオフ絞りとを設け、上記ブリードオフ絞りは、スプ
ール弁が中立位置にあるとき最大開度を保ち、切換過程
でその開度が徐々に小さくなり切換位置で完全に閉じる
一方、上記バルブコントローラは、第１、２圧力センサ
ー及びストロークセンサーからの信号に基づいて、制御
弁を通過する流量を求めるとともに、この通過流量とメ
インコントローラからの指令流量値との偏差がゼロにな
るように制御弁の開度を制御することでメータイン制御
し、制御弁の下流側の圧力が設定圧以下になったとき
に、上記メインコントローラの指令流量値に基づく開度
よりも制御弁の開度を大きくして、メータアウト絞りに
よるメータアウト制御に切り換えることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a variable pump in which the displacement is controlled by controlling the tilt angle with the output of a regulator, connected between the variable pump and an actuator, and provided in a return passage. In a hydraulic circuit of a construction machine having a spool valve provided with a meter-out throttle and an operating means for controlling switching of the spool valve, the throttle circuit is connected between the variable pump and the spool valve, and is throttled according to a pilot signal. A control valve having a servo valve mechanism for controlling the opening, a stroke sensor for electrically detecting a switching stroke of the control valve, a first pressure sensor for electrically detecting a pressure upstream of the control valve, A second pressure sensor for electrically detecting the pressure downstream of the control valve; and a control valve opening based on signals from the stroke sensor and the first and second pressure sensors. A valve controller for controlling, with the control signal of the signal and the spool valve from the valve controller is inputted, and pre-input command signal, a regulator of the variable pump based on a signal from the valve controller A main controller that electrically controls and a switch that communicates with the actuator
Load check valve provided in the input port side passage of the pool valve
And upstream of this load check valve,
A bridge provided on a parallel passage branched from the port side passage
And a bleed-off aperture.
The maximum opening is maintained when the valve
And the opening gradually decreases and closes completely at the switching position
On the other hand, the valve controller includes first and second pressure sensors.
Control based on the signals from the
Determine the flow rate through the valve, and
The deviation from the command flow value from the in-controller becomes zero.
Meter-in control by controlling the opening of the control valve
When the pressure downstream of the control valve drops below the set pressure
The opening based on the command flow value of the main controller
Control valve opening to increase meter-out throttle
It is characterized by switching to meter-out control .
【０００９】[0009]
【作用】この発明は、上記のように構成したので、第
１、２圧力センサー及びストロークセンサーからの信号
に応じて、制御弁の開度を自由に設定できる。例えば、
制御弁の下流側の圧力が設定圧以下になったことを第２
圧力センサーが感知したときには、アクチュエータにカ
ウンター負荷が作用していると判断して、当該制御弁の
開度を少し大きくできる。また、制御弁の前後の圧力差
を感知して、従来と同様の流量制御ができるし、レギュ
レータと制御弁とが相まって、従来と同様のロードセン
シング制御も可能である。According to the present invention, the opening of the control valve can be freely set in accordance with the signals from the first and second pressure sensors and the stroke sensor. For example,
The second that the pressure on the downstream side of the control valve has become equal to or less than the set pressure,
When the pressure sensor senses, it is determined that a counter load is acting on the actuator, and the opening of the control valve can be slightly increased. Further, by sensing the pressure difference between the front and rear of the control valve, the same flow control as in the related art can be performed, and the regulator and the control valve can be combined to perform the same load sensing control as in the related art.
【００１０】さらに、操作手段からの出力信号が小さ
く、スプール弁の切換え量が少なくてブリードオフ絞り
が開いているとき、例えば、可変ポンプの吐出量が最低
設定流量を維持するように、メインコントローラが指令
を出すようにする。このようにしておけば、上記操作手
段の出力信号が大きくなり、スプール弁のブリードオフ
絞りの開度が小さくなると、このブリードオフ絞りの上
流側の圧力が上昇する。このブリードオフ絞りの上流側
の圧力が負荷圧よりも高くなると、その上流側の作動油
がアクチュエータ側に流れ始める、つまり、この場合に
は、負荷圧が高くなればなるほどアクチュエータへの供
給流量が少なくなり、その負荷圧が低ければ低いほど供
給流量が多くなる。このようにすることによって、圧力
制御によるいわゆる転圧作業が可能になる。Further, when the output signal from the operating means is small, the switching amount of the spool valve is small, and the bleed-off throttle is open, for example, the main controller controls the discharge amount of the variable pump to maintain the minimum set flow rate. Issue a command. With this arrangement, when the output signal of the operating means increases and the opening of the bleed-off throttle of the spool valve decreases, the pressure on the upstream side of the bleed-off throttle increases. When the pressure on the upstream side of the bleed-off throttle becomes higher than the load pressure, the hydraulic oil on the upstream side starts to flow to the actuator side, that is, in this case, the supply flow rate to the actuator increases as the load pressure increases. The lower the load pressure, the higher the supply flow rate. By doing so, a so-called rolling operation by pressure control becomes possible.
【００１１】[0011]
【発明の効果】この発明の装置によれば、制御弁の切換
えストロークや、その前後の差圧を電気的に検出して、
この制御弁の開度を自由に設定できるので、例えばアク
チュエータにカウンター負荷が作用しているときに、制
御弁の開度を少し大きくして、キャビテーションの発生
を防止できる。しかも、負荷の小さいときには、この制
御弁の開度を十分に小さくして、アクチュエータに対す
る押し込み圧を低く保ち、そのエネルギーロスを少なく
することができる。また、スプール弁には、それが中立
位置にあるとき最大の開度を維持するとともに、この切
換え過程で開度が小さくなり、少なくとも完全な切換え
位置で閉じるブリードオフ絞りを設けたので、流量を少
なく保ちながら圧力制御が可能になり、パワーショベル
の背面を地面に押しつけながらするいわゆる転圧作業が
可能になる。According to the device of the present invention, the switching stroke of the control valve and the differential pressure before and after the switching stroke are electrically detected,
Since the degree of opening of the control valve can be set freely, for example, when a counter load is acting on the actuator, the degree of opening of the control valve can be slightly increased to prevent cavitation. In addition, when the load is small, the opening of the control valve is made sufficiently small to keep the pushing pressure on the actuator low, and the energy loss is reduced.
can do. Also, the spool valve has a neutral
Maintain the maximum opening when in the position
The opening is reduced during the replacement process, at least complete switching
The provision of the bleed-off restrictor which closes at the position enables pressure control while keeping the flow rate low, and enables a so-called compacting operation while pressing the back of the power shovel against the ground.
【００１２】[0012]
【実施例】図１に示した第１実施例は、１つの可変ポン
プＰで複数のアクチュエータａ１、ａ２を駆動すること
は従来と同様である。そして、これら各アクチュエータ
回路のメイン通路ｍには、制御弁１１と、スプール弁１
２とを備えている。上記可変ポンプＰはレギュレータ１
３によってその傾転角すなわち吐出量が制御されるが、
このレギュレータ１３は、メインコントローラ１４で電
気的にコントロールされる。また、制御弁１１は、サー
ボ弁機構とするとともに、その一方の側にスプリング１
５を作用させ、他方の側に電磁制御部１１ａを備えてい
る。この電磁制御部１１ａは、バルブコントローラ１６
からの出力信号に比例して、制御弁１１をスプリング１
５に抗して作動させ、その開度を制御する。ただし、こ
の制御弁１１は、図示のノーマル位置にあるときその開
度が最大になるようにしている。FIG. 1 shows a first embodiment in which a single variable pump P drives a plurality of actuators a 1 and a 2.
Is the same as in the prior art. A control valve 11 and a spool valve 1 are provided in the main passage m of each of these actuator circuits.
2 is provided. The variable pump P is a regulator 1
3, the tilt angle, that is, the discharge amount is controlled.
This regulator 13 is electrically controlled by a main controller 14. The control valve 11 has a servo valve mechanism and a spring 1 on one side.
5, and an electromagnetic control unit 11a is provided on the other side. The electromagnetic controller 11a is provided with a valve controller 16
The control valve 11 is set in proportion to the output signal from
5 to control its opening. However, the opening of the control valve 11 is maximized when the control valve 11 is at the normal position shown in the figure.
【００１３】さらに、上記バルブコントローラ１６に
は、ストロークセンサー１７、第１圧力センサー１８及
び第２圧力センサー１９を接続している。ストロークセ
ンサー１７は、制御弁１１のストロークを検出するが、
そのストロークによって実質的には制御弁１１の開度を
検出している。また、第１圧力センサー１８は、制御弁
１１の上流側の圧力を検出し、第２圧力センサー１９は
その下流側の圧力を検出するものである。このようにセ
ンサー１７〜１９からの信号を受けるバルブコントロー
ラ１６は、上記したように制御弁１１の開度を制御する
とともに、それら各センサーからの信号をメインコント
ローラ１４にも伝達する。Further, a stroke sensor 17, a first pressure sensor 18, and a second pressure sensor 19 are connected to the valve controller 16. The stroke sensor 17 detects the stroke of the control valve 11,
The opening of the control valve 11 is substantially detected by the stroke. Further, the first pressure sensor 18 detects the pressure on the upstream side of the control valve 11, and the second pressure sensor 19 detects the pressure on the downstream side thereof. As described above, the valve controller 16 receiving the signals from the sensors 17 to 19 controls the opening degree of the control valve 11 as described above, and transmits the signals from the sensors to the main controller 14 as well.
【００１４】上記スプール弁１２は、その両側に設けた
パイロット室１２ａ、１２ｂを、パイロット操作弁２０
に接続し、このパイロット操作弁２０からの圧力信号に
応じて切換わるようにしている。そして、上記両パイロ
ット室１２ａ、１２ｂのそれぞれにはセンタリングスプ
リング１２ｃ、１２ｄを設け、通常は、図示の中立位置
を保つようにしている。このようにしたスプール弁１２
の戻り側通路には、メータアウト絞り１２ｅを設けてい
る。そして、上記パイロット室１２ａあるいは１２ｂの
うちのいずれか高い方の圧力がシャトル弁２１で選択さ
れるとともに、この選択された圧力は第３圧力センサー
２２で電気的に検出されてメインコントローラ１４に入
力される。The spool valve 12 has pilot chambers 12a and 12b provided on both sides thereof and a pilot operation valve 20.
And is switched according to a pressure signal from the pilot operation valve 20. In addition, centering springs 12c and 12d are provided in the two pilot chambers 12a and 12b, respectively, so as to normally maintain the illustrated neutral position. The spool valve 12 thus configured
Is provided with a meter-out restrictor 12e. Then, the higher one of the pilot chambers 12a and 12b is selected by the shuttle valve 21, and the selected pressure is electrically detected by the third pressure sensor 22 and input to the main controller 14. Is done.
【００１５】さらに、このスプール弁１２には、図示の
中立位置において開度を最大にするブリードオフ絞り１
２ｆを設けている。このブリードオフ絞り１２ｆは、パ
ラレル通路２３を介してメイン通路ｍに連通させてい
る。そして、このメイン通路ｍには、メイン通路ｍから
アクチュエータへの流通のみを許容するロードチェック
弁２４を設けている。このようにしたブリードオフ絞り
１２ｆは、スプール弁１２が中立位置にあるとき、その
開度を最大に維持して、パラレル通路２３を通過した流
体をタンクＴに戻す。Further, the spool valve 12 has a bleed-off throttle 1 for maximizing the opening at the neutral position shown in the figure.
2f is provided. The bleed-off aperture 12f is communicated with the main passage m via the parallel passage 23. The main passage m is provided with a load check valve 24 that allows only the flow from the main passage m to the actuator. When the spool valve 12 is at the neutral position, the bleed-off restrictor 12f maintains the opening at the maximum and returns the fluid that has passed through the parallel passage 23 to the tank T.
【００１６】そして、スプール弁１２がこの中立位置か
ら切換わるにしたがって、ブリードオフ絞り１２ｆの開
度が小さくなるが、その切換え量が微少の範囲では、メ
イン通路ｍがアクチュエータ側とこのブリードオフ絞り
１２ｆとの両方に連通する。ただし、上記微少切換え範
囲とは、アクチュエータの種類によって異なる。例え
ば、慣性力の大きいパワーショベルの旋回モータの場合
には、スプール弁１２が８０％切換わったときでも、こ
のブリードオフ絞り１２ｆが開いているようにしてい
る。反対に慣性力が小さいアクチュエータの場合には、
スプール弁１２がわずかに切換わった時点で、このブリ
ードオフ絞り１２ｆを閉じるようにしている。As the spool valve 12 is switched from the neutral position, the opening of the bleed-off throttle 12f becomes smaller. However, in the range where the switching amount is very small, the main passage m is connected to the actuator side and the bleed-off throttle. 12f. However, the small switching range differs depending on the type of the actuator. For example, in the case of a turning motor of a power shovel having a large inertia force, the bleed-off throttle 12f is opened even when the spool valve 12 is switched by 80%. Conversely, in the case of an actuator with a small inertial force,
When the spool valve 12 is slightly switched, the bleed-off throttle 12f is closed.
【００１７】次に、この実施例の作用を説明する。パイ
ロット操作弁２０のパイロット圧がメインコントローラ
１４に入力されるが、このパイロット圧の大きさは、ス
プール弁１２の切換え量すなわち当該アクチュエータの
要求流量に比例する。そして、メインコントローラ１４
は、各アクチュエータの要求流量の合計を演算し、その
合計流量に見合った流量を可変ポンプＰが吐出するよう
にレギュレータ１３を制御する。ただし、このときの合
計流量が、可変ポンプＰの最大吐出量を超えたときに
は、メインコントローラ１４が、可変ポンプＰの最大吐
出量の範囲内で、各アクチュエータに適正配分するため
のアンチサチュレーション演算をし、その信号をバルブ
コントローラ１６に出力する。適正配分の指令信号を受
けたバルブコントローラ１６は、制御弁１１の電磁制御
部１１ａを介して、当該制御弁１１の開度を制御する。Next, the operation of this embodiment will be described. The pilot pressure of the pilot operation valve 20 is input to the main controller 14, and the magnitude of the pilot pressure is proportional to the switching amount of the spool valve 12, that is, the required flow rate of the actuator. And the main controller 14
Calculates the sum of the required flow rates of the respective actuators, and controls the regulator 13 so that the variable pump P discharges a flow rate corresponding to the total flow rate. However, when the total flow rate at this time exceeds the maximum discharge amount of the variable pump P, the main controller 14 performs an anti-saturation calculation for appropriately allocating to each actuator within the range of the maximum discharge amount of the variable pump P. Then, the signal is output to the valve controller 16. The valve controller 16 that has received the appropriate distribution command signal controls the opening of the control valve 11 via the electromagnetic control unit 11a of the control valve 11.
【００１８】いずれにしても、メインコントローラ１４
の指令信号に応じてバルブコントローラ１６が動作して
制御弁１１を制御するが、その具体的な制御形態は次の
とおりである。すなわち、バルブコントローラ１６は、
ストロークセンサー１７からの信号で制御弁１１の開度
を演算するとともに、第１、２圧力センサー１８、１９
で、この制御弁１１前後の差圧を検出する。そして、こ
の差圧信号と演算した上記開度値とをもとにして、制御
弁１１を通過する流量を演算するとともに、その通過流
量とメインコントローラ１４からの指令流量値との偏差
を演算し、その偏差がゼロになるように制御弁１１をサ
ーボ制御する。つまり、そのときの演算流量が、指令流
量値よりも少なければ、制御弁１１の開度を大きくし、
逆の場合にはその開度を小さくする。In any case, the main controller 14
The valve controller 16 operates in response to the command signal to control the control valve 11, and the specific control form is as follows. That is, the valve controller 16
The opening degree of the control valve 11 is calculated based on the signal from the stroke sensor 17 and the first and second pressure sensors 18 and 19 are calculated.
Then, the differential pressure across the control valve 11 is detected. Then, based on the differential pressure signal and the calculated opening value, the flow rate passing through the control valve 11 is calculated, and the deviation between the flow rate and the command flow rate value from the main controller 14 is calculated. The servo control of the control valve 11 is performed so that the deviation becomes zero. That is, if the calculated flow rate at that time is smaller than the command flow rate value, the opening degree of the control valve 11 is increased,
In the opposite case, the opening is reduced.
【００１９】上記のようにして通常はメータイン流量制
御されるが、バルブコントローラ１６は、第２圧力セン
サー１９からの信号をもとにして、制御弁１１の下流側
の圧力を常に監視している。そして、この下流側の圧力
が、設定圧以下になったときには、カウンター負荷が作
用したものと判断して、それ以上圧力が下がらないよう
に制御弁１１の開度を、メインコントローラ１４からの
指令値よりも大きくする。このように制御弁１１の開度
を大きくすれば、そのときの制御はメータアウト絞り１
２ｅによるメータアウト流量制御ということになる。つ
まり、この場合には、設定圧を基準にして、メータイン
流量制御とメータアウト流量制御とに自動的に切換わる
ことになる。Although the meter-in flow rate is normally controlled as described above, the valve controller 16 constantly monitors the pressure on the downstream side of the control valve 11 based on the signal from the second pressure sensor 19. . When the pressure on the downstream side becomes equal to or lower than the set pressure, it is determined that the counter load has acted, and the opening degree of the control valve 11 is instructed from the main controller 14 so that the pressure does not decrease any more. Make it larger than the value. If the opening of the control valve 11 is increased in this way, the control at that time will be performed by the meter-out throttle 1
This means meter-out flow control by 2e. That is, in this case, the control is automatically switched between the meter-in flow rate control and the meter-out flow rate control based on the set pressure.
【００２０】また、この場合に、制御弁１１の実際の開
度面積は、メインコントローラ１４の流量制御指令値よ
りも大きくなり、当然のこととしてそこを通過する流量
も、指令値より多くなるので、バルブコントローラ１６
は、その開度面積による実際の通過流量をメインコント
ローラ１４にフィードバックし、メインコントローラ１
４の指令値の変更を促す。このときにアンチサチュレー
ション状態にあれば、開度面積を大きくした制御弁１１
への供給流量を優先させるために、メインコントローラ
１４が、他の制御弁１１に対する指令値の変更をする。Further, in this case, the actual opening area of the control valve 11 becomes larger than the flow control command value of the main controller 14, and naturally the flow rate passing therethrough becomes larger than the command value. , Valve controller 16
Feeds back the actual passing flow rate based on the opening area to the main controller 14, and outputs the main controller 1
The user is prompted to change the command value of 4. At this time, if in the anti-saturation state, the control valve 11 having an increased opening area
The main controller 14 changes the command value for the other control valve 11 in order to give priority to the supply flow rate to the control valve 11.
【００２１】さらに、パイロット操作弁２０からの出力
信号が小さく、スプール弁１２の切換え量が小さいとき
には次のようにする。つまり、パイロット操作弁２０の
出力信号を第３圧力センサー２２で検出して、それをメ
インコントローラ１４に入力する。第３圧力センサー２
２からの信号を受けたメインコントローラ１４は、バル
ブコントローラ１６に信号を送り、制御弁１１の開度
を、可変ポンプＰの最低設定流量が流れるように制御す
る。この状態からパイロット操作弁２０を操作してスプ
ール弁１２をストロークさせると、ブリードオフ絞り１
２ｆの開度が小さくなるとともに、アクチュエータに連
通するスプール弁１２の入力ポート側の開度が大きくな
る。ただし、このスプール弁１２に供給される流量は、
制御弁１１で制御された最低設定流量に保たれる。Further, when the output signal from the pilot operation valve 20 is small and the switching amount of the spool valve 12 is small, the following is performed. That is, the output signal of the pilot operation valve 20 is detected by the third pressure sensor 22 and is input to the main controller 14. Third pressure sensor 2
The main controller 14 receiving the signal from the controller 2 sends a signal to the valve controller 16 to control the opening of the control valve 11 so that the minimum set flow rate of the variable pump P flows. When the spool valve 12 is stroked by operating the pilot operation valve 20 from this state, the bleed-off throttle 1
As the opening of 2f decreases, the opening on the input port side of the spool valve 12 communicating with the actuator increases. However, the flow rate supplied to the spool valve 12 is
The minimum set flow rate controlled by the control valve 11 is maintained.
【００２２】このように供給流量を一定に保ちながらブ
リードオフ絞り１２ｆの開度が小さくなれば、その上流
側の圧力が上昇する。そして、この上昇した上流側の圧
力が、アクチュエータ側の負荷圧である上記入力ポート
側の圧力よりも高くなれば、メイン通路ｍの圧油がロー
ドチェック弁２４を押し開いてアクチュエータ側に流れ
る始める。逆の言い方をすれば、アクチュエータの負荷
圧が高ければ高いほど、アクチュエータに供給される流
量が少なくなって、ブリードオフ流量が多くなる。した
がって、パワーショベルのバケット背面を地面に押しつ
けながらするいわゆる転圧作業時には、圧力制御をしな
がらバケットの押しつけ力を制御できる。なお、パイロ
ット操作弁２０の出力信号が小さく、スプール弁１２が
中立位置にあるときには、ブリードオフ絞り１２ｆの開
度が最大に保たれるので、当該アクチュエータのシステ
ム圧が低くなる。そのためにアクチュエータ側の負荷圧
が高ければ、その圧力を受けたロードチェック弁が閉状
態を維持し、アクチュエータへ流量が供給されない。As described above, if the opening of the bleed-off throttle 12f is reduced while keeping the supply flow rate constant, the pressure on the upstream side increases. Then, when the increased pressure on the upstream side becomes higher than the pressure on the input port side, which is the load pressure on the actuator side, the pressure oil in the main passage m pushes open the load check valve 24 and starts flowing to the actuator side. . In other words, the higher the load pressure on the actuator, the lower the flow rate supplied to the actuator and the higher the bleed-off flow rate. Therefore, during the so-called rolling work in which the back surface of the bucket of the power shovel is pressed against the ground, the pressing force of the bucket can be controlled while controlling the pressure. When the output signal of the pilot operation valve 20 is small and the spool valve 12 is in the neutral position, the opening of the bleed-off throttle 12f is kept at the maximum, so that the system pressure of the actuator is reduced. Therefore, if the load pressure on the actuator side is high, the load check valve receiving the pressure maintains the closed state, and the flow rate is not supplied to the actuator.
【００２３】上記のようにした第１実施例の油圧回路に
よれば、アクチュエータにカウンター負荷が作用したと
き、制御弁１１の開度を指令値よりも大きくして、メー
タアウト流量制御に自動的に切換わるので、キャビテー
ションなどの発生を確実に防止できる。また、このメー
タアウト流量制御時に、メインコントローラ１４が機能
して、その圧力制御に必要な流量を確保するとともに、
他のアクチュエータへの流量配分を適正にするアンチサ
チュレーション制御もできる。さらに、メータイン流量
制御時には、制御弁１１によって正確な制御ができると
ともに、その開度が適切に維持されるので、制御弁１１
の開度が大き過ぎて押し込み圧が高くなったりしない。
したがって、従来のように、無駄な押し込み圧のために
エネルギーロスが大きくなるというような問題も発生し
ない。さらにまた、パイロット操作弁２０の出力信号が
小さく、スプール弁１２の切換え量が小さいときには、
ブリードオフ制御をしながら、圧力コントロールが可能
になる。したがって、パワーショベルのバケット背面を
地面に押しつけてするいわゆる転圧作業も可能になる。According to the hydraulic circuit of the first embodiment as described above, when a counter load acts on the actuator, the opening of the control valve 11 is made larger than the command value, and the meter-out flow control is automatically performed. , It is possible to reliably prevent the occurrence of cavitation and the like. At the time of the meter-out flow rate control, the main controller 14 functions to secure a flow rate necessary for the pressure control,
Anti-saturation control that makes the flow distribution to other actuators appropriate is also possible. Further, at the time of meter-in flow rate control, accurate control can be performed by the control valve 11 and the opening thereof is appropriately maintained.
Is too large and the pushing pressure does not increase.
Therefore, unlike the related art, there is no problem that energy loss is increased due to useless pushing pressure. Furthermore, when the output signal of the pilot operation valve 20 is small and the switching amount of the spool valve 12 is small,
Pressure control becomes possible while performing bleed-off control. Therefore, a so-called compacting operation in which the back surface of the bucket of the power shovel is pressed against the ground is also possible.
【００２４】図２に示した第２実施例は、第１実施例の
パイロット操作弁２０に代えて、電気的な操作器２５を
用いた点に特徴を有する。すなわち、この第２実施例で
は、操作器２５をメインコントローラ１４に直接接続
し、この操作器２５の操作量に応じた電気信号で、スプ
ール弁１２を切換えるようにしたものである。このよう
に操作器２５を用いることによって、信号系統をすべて
電気で制御できる。このように電気制御が可能になる
と、例えば、メータアウト流量制御時に、スプール弁１
２のメータアウト絞り１２ｅの開度を積極的に小さくし
て、アクチュエータの逸走を防止することも可能にな
る。いずれにしても、すべてを電気制御することによっ
て、その制御のバリエーションを増やすことができる。The second embodiment shown in FIG. 2 is characterized in that an electric actuator 25 is used in place of the pilot operation valve 20 of the first embodiment. That is, in the second embodiment, the operation device 25 is directly connected to the main controller 14, and the spool valve 12 is switched by an electric signal corresponding to the operation amount of the operation device 25 . By using the operating device 25 in this manner, the entire signal system can be electrically controlled. When the electric control becomes possible in this manner, for example, the spool valve 1
It is also possible to prevent the actuator from running away by positively reducing the opening of the second meter-out throttle 12e. In any case, by electrically controlling everything, it is possible to increase the variations of the control.
【図１】第１実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment.
【図２】第２実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment.
【図３】従来の回路図である。FIG. 3 is a conventional circuit diagram.
Ｐ 可変ポンプ ａ１ アクチュエータ ａ２ アクチュエータ １１ 制御弁 １２ スプール弁 １２ｆ ブリードオフ絞り １３ レギュレータ １４ メインコントローラ １６ バルブコントローラ １７ ストロークセンサー １８ 第１圧力センサー １９ 第２圧力センサー ２０ スプール弁の操作手段としてのパイロット操作
弁２５ 操作器 P Variable pump a 1 actuator a 2 actuator 11 control valve 12 spool valve 12 f bleed-off throttle 13 regulator 14 main controller 16 valve controller 17 stroke sensor 18 first pressure sensor 19 second pressure sensor 20 pilot operation as operating means of spool valve Valve 25 actuator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 米秋 埼玉県浦和市辻８−７−24 カヤバ工業 株式会社 浦和工場内 (72)発明者 藤井 篤 埼玉県浦和市辻８−７−24 カヤバ工業 株式会社 浦和工場内 (56)参考文献 特開 平２−72201（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−76906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−43004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−43006（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−224301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−102806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−174703（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／14944（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F15B 11/00 F15B 11/02 F15B 11/05 F15B 11/08 E02F 9/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoneaki Takahashi 8-7-24 Tsuji, Urawa-shi, Saitama Kayaba Industry Co., Ltd. Urawa Plant Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Fujii 8-7-24 Tsuji, Tsuji, Urawa-shi, Saitama (56) References JP-A-2-72201 (JP, A) JP-A-2-76906 (JP, A) JP-A-63-43004 (JP, A) JP-A-63-43006 (JP, A) JP-A-4-224301 (JP, A) JP-A-58-102806 (JP, A) JP-A-58-174703 (JP, A) WO 92/14944 (WO, A1) (58 ) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) F15B 11/00 F15B 11/02 F15B 11/05 F15B 11/08 E02F 9/22
Claims (1)
吐出量を可変にした可変ポンプと、この可変ポンプとア
クチュエータとの間に接続し、戻り側通路にメータアウ
ト絞りを設けたスプール弁と、このスプール弁の切換え
を制御する操作手段とを備えた建設機械の油圧回路にお
いて、上記可変ポンプとスプール弁との間に接続し、パ
イロット信号に応じて絞り開度を制御するサーボ弁機構
を有する制御弁と、この制御弁の切換えストロークを電
気的に検出するストロークセンサーと、この制御弁の上
流側の圧力を電気的に検出する第１圧力センサーと、制
御弁の下流側の圧力を電気的に検出する第２圧力センサ
ーと、これらストロークセンサー及び第１、２圧力セン
サーからの信号に基づいて制御弁の開度を電気的に制御
するためのバルブコントローラと、このバルブコントロ
ーラからの信号及びスプール弁の制御信号が入力される
とともに、あらかじめ入力された指令信号や、上記バル
ブコントローラからの信号に基づいて可変ポンプのレギ
ュレータを電気的に制御するメインコントローラと、ア
クチュエータに連通するスプール弁の入力ポート側通路
に設けたロードチェック弁と、このロードチェック弁の
上流側であって、上記入力ポート側通路から分岐したパ
ラレル通路上に設けたブリードオフ絞りとを設け、上記
ブリードオフ絞りは、スプール弁が中立位置にあるとき
最大開度を保ち、切換過程でその開度が徐々に小さくな
り切換位置で完全に閉じる一方、上記バルブコントロー
ラは、第１、２圧力センサー及びストロークセンサーか
らの信号に基づいて、制御弁を通過する流量を求めると
ともに、この通過流量とメインコントローラからの指令
流量値との偏差がゼロになるように制御弁の開度を制御
することでメータイン制御し、制御弁の下流側の圧力が
設定圧以下になったときに、上記メインコントローラの
指令流量値に基づく開度よりも制御弁の開度を大きくし
て、メータアウト絞りによるメータアウト制御に切り換
えることを特徴とする建設機械の油圧回路。1. A variable pump in which a displacement is controlled by controlling a tilt angle by an output of a regulator, a variable pump connected between the variable pump and an actuator, and a meter-out port provided in a return passage.
In a hydraulic circuit of a construction machine having a spool valve provided with a throttle and an operating means for controlling switching of the spool valve, the hydraulic circuit is connected between the variable pump and the spool valve, and the throttle is opened according to a pilot signal. A control valve having a servo valve mechanism for controlling the degree, a stroke sensor for electrically detecting a switching stroke of the control valve, a first pressure sensor for electrically detecting a pressure upstream of the control valve, A second pressure sensor for electrically detecting the pressure on the downstream side of the valve, a valve controller for electrically controlling the opening of the control valve based on signals from the stroke sensor and the first and second pressure sensors, and , together <br/> the control signal of the signal and the spool valve from the valve controller is inputted, the command signal and entered in advance, the valve control A main controller for electrically controlling the regulator of the variable pump based on signals from, A
Input port side passage of spool valve communicating with actuator
And the load check valve
On the upstream side, a path branched from the input port side passage
A bleed-off throttle provided on the barrel passage is provided.
Bleed-off throttling occurs when the spool valve is in the neutral position
Maintain the maximum opening, and the opening gradually decreases during the switching process.
The valve control
Are the first and second pressure sensors and stroke sensors
Based on these signals, the flow rate passing through the control valve is obtained.
In both cases, this flow rate and the command from the main controller
Controls the opening of the control valve so that the deviation from the flow value becomes zero
Meter-in control to reduce the pressure downstream of the control valve.
When the pressure falls below the set pressure, the main controller
Make the control valve opening larger than the opening based on the command flow value.
Switch to meter-out control by meter-out aperture
The hydraulic circuit of construction machinery characterized by the following .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29390592A JP3352124B2 (en) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | Hydraulic circuit of construction machinery |
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Publications (2)
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Families Citing this family (2)
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1992
- 1992-10-07 JP JP29390592A patent/JP3352124B2/en not_active Expired - Fee Related
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