JP3571147B2

JP3571147B2 - Hydraulic drive

Info

Publication number: JP3571147B2
Application number: JP14896296A
Authority: JP
Inventors: 壮太郎田中; 正巳落合
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JPH09328786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械等油圧式作業機械の油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ショベルに好適な油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の油圧駆動装置の構成を油圧ショベルに適用しようとする場合の油圧駆動装置の油圧回路を、その制御装置と共に図１１に示す。
すなわち、図１１に示す油圧駆動装置は、原動機４によって駆動される第１の油圧ポンプ１及び第２の油圧ポンプ３と、油圧タンク２と、第１及び第２の油圧ポンプ１，３からの吐出油により駆動されるブーム用の油圧シリンダ５ａ，５ｂ、アーム用の油圧シリンダ６、及びバケット用の油圧シリンダ７とを備えている。
【０００３】
第１の油圧ポンプ１は、第１のブーム用流量制御切換弁１０ａ、第１のアーム用流量制御切換弁１０ｂ、及び第１のバケット用流量制御切換弁１０ｃを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ、アーム用油圧シリンダ６、及びバケット用油圧シリンダ７に接続され、これら流量制御切換弁１０ａ〜１０ｃは、第１の流量制御切換弁グループ１０を構成している。
【０００４】
第２の油圧ポンプ３は、第２のブーム用流量制御切換弁１１ａ、第２のアーム用流量制御切換弁１１ｂ、及び第２のバケット用流量制御切換弁１１ｃを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ、アーム用油圧シリンダ６、及びバケット用油圧シリンダ７に接続され、これら流量制御切換弁１１ａ〜１１ｃは、第２の流量制御切換弁グループ１１を構成している。
【０００５】
ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側と、第１及び第２のブーム用流量制御切換弁１０ａ，１１ａとは主管路１０５で接続されており、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのロッド側と、第１及び第２のブーム用流量制御切換弁１０ａ，１１ａとは主管路１１５で接続されている。また、アーム用油圧シリンダ６のボトム側と、第１及び第２のアーム用流量制御切換弁１０ｂ，１１ｂとは主管路１１６で接続されており、アーム用油圧シリンダ６のロッド側と、第１及び第２のアーム用流量制御切換弁１０ｂ，１１ｂとは主管路１０６で接続されている。さらに、バケット用油圧シリンダ７のボトム側と、第１及び第２のバケット用流量制御切換弁１０ｃ，１１ｃとは主管路１０７で接続され、バケット用油圧シリンダ７のロッド側と、第１及び第２のバケット用流量制御切換弁１０ｃ，１１ｃとは主管路１１７で接続されている。
【０００６】
なお、図１１では図示していないが、第１及び第２油圧ポンプ１，３又はその一方には、油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる旋回用モータがそれぞれ又は一方の流量制御切換弁を介して接続されている。
【０００７】
また油圧駆動装置に対する制御装置は演算器３１を備えており、この演算器３１は、操作レバー３２，３３から出力された操作信号（電気信号）を入力し、フロント用の流量制御切換弁１０ａ〜ｃ及び１１ａ〜ｃに指令信号（電気信号）を出力する。操作レバー３２，３３は、それぞれ直交する２方向に動かされ、操作レバー３２の各方向の操作により旋回用の操作信号とアーム用の操作信号が出力され、操作レバー３３の各方向の操作によりブーム用の操作信号及びバケット用の操作信号が出力されるようになっている。
【０００８】
そしてこのとき、流量制御切換弁１０ａ〜ｃ及び１１ａ〜ｃは、いずれも、演算器３１からの操作信号の大きさに応じて切り換えられるようになっている。すなわち、流量制御切換弁１０ａ〜ｃ，１１ａ〜ｃのそれぞれは、特に図示しないが、例えば、各流量制御切換弁のスプールを中立位置から一方へ徐々にストロークさせていくと、通路の開口面積がスプールストロークの増大と共に徐々に大きくなるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構造には、以下の課題が存在する。
すなわち、上記したように、流量制御切換弁１０ａ〜ｃ及び１１ａ〜ｃにおいては、スプールのあるストローク位置における、油圧ポンプ１，３から各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７への通路の開口面積及び各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７からタンク２への通路の開口面積は、構造上一義的に決まる。この構造は、通常、各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７の単独操作時に最適な形状となるように決定されていることから、複合操作時においては、各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７の負荷の違い等により、思うような流量配分ができず、各油圧シリンダを最適に動作させるのが困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、複合操作時における油圧ポンプから各油圧アクチュエータへの流量配分を良好にできる油圧駆動装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも１つの油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出された圧油を前記複数の油圧アクチュエータにそれぞれ導き対応する油圧アクチュエータの駆動を制御する複数の流量制御切換弁と、前記流量制御切換弁と対応する油圧アクチュエータとをそれぞれ接続する複数の接続管路とを有する油圧駆動装置において、前記油圧ポンプとは別に設けられた少なくとも１つの他の油圧ポンプと、該他の油圧ポンプから吐出された圧油が導かれる吐出管路と、上流側が前記吐出管路に接続されるとともに、下流側が複数の分岐部に分岐されて前記複数の接続管路にそれぞれ接続された供給管路と、前記複数の分岐部にそれぞれ設けられ、前記他の油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ向かう圧油の流れを第１絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともに、前記油圧アクチュエータから前記他の油圧ポンプへ向かう圧油の流れを遮断する複数の第１切換弁と、前記吐出管路から分岐した管路に設けられ、前記他の油圧ポンプから吐出された圧油のうち所望の量を前記供給管路に供給し、残りを第２絞り量に制御する絞りを介して油圧タンクに戻す第２切換弁とを有することを特徴とする油圧駆動装置が提供される。
すなわち、少なくとも１つの油圧ポンプから吐出された圧油は、複数の流量制御切換弁を介して対応する接続管路に供給される。一方、少なくとも１つの他の油圧ポンプから吐出された圧油も、吐出管路及び供給管路を介し、流量制御切換弁を介すことなく接続管路に供給される。これら接続管路に供給された圧油は、対応する油圧アクチュエータに導かれて油圧アクチュエータを駆動する。
このとき本発明においては、供給管路を介し供給される流量が、吐出管路から分岐した管路に設けられた第２切換弁の第２絞り量、及び供給管路の分岐部に設けられた第１切換弁の第１絞り量で調整される。すなわち例えば、各流量制御切換弁のストローク量を制御する操作手段の操作量に応じて第１及び第２絞り量を制御する制御手段を設け、操作手段の操作が複合操作である場合には、その複合操作の種類に応じて第１及び第２絞り量の絞り特性を変化させる。これにより、負荷の大きな油圧アクチュエータに対応する第１切換弁の第１絞り量を比較的小さくし、負荷の小さな油圧アクチュエータに対応する第１切換弁の第１絞り量を比較的大きくすることで、各油圧アクチュエータの負荷に対応した良好な流量配分を行うことができる。そして、これら油圧アクチュエータ全体の駆動に必要な圧油流量については、第２切換弁の第２絞り量を調整して確保することができる。
【００１２】
好ましくは、前記油圧駆動装置において、前記複数の流量制御切換弁のストローク量をそれぞれ制御する複数の操作手段と、これら複数の操作手段の操作量に応じ、前記第１切換弁における第１絞り量及び前記第２切換弁における前記第２絞り量を制御する制御手段とをさらに有し、かつ、この制御手段は、前記複数の操作手段における操作が複合操作である場合は、その複合操作の種類に応じ、前記第１及び第２絞り量の絞り特性を変化させることを特徴とする油圧駆動装置が提供される。
【００１３】
また好ましくは、前記油圧駆動装置において、前記複数の油圧アクチュエータはブーム用シリンダ、アーム用シリンダ、及びバケット用シリンダを含み、前記複数の流量制御切換弁はブーム用流量制御切換弁、アーム用流量制御切換弁、及びバケット用流量制御切換弁を含み、前記複数の操作手段はブーム用操作手段、アーム用操作手段、及びバケット用操作手段を含み、前記複数の第１切換弁はブーム用切換弁、アーム用切換弁、及びバケット用切換弁を含み、かつ、前記制御手段は、前記複数の操作手段における操作がブーム操作を含む複合操作である場合には、前記ブーム用操作手段の操作量が大きいほど、前記アーム用切換弁及び前記バケット用切換弁のうち少なくとも一方の、対応する操作手段の操作量に対する絞り特性を低流量側にシフトさせることを特徴とする油圧駆動装置が提供される。
すなわち、オペレータがブームを大きく動作させたいと思う場合には、アーム・バケットより負荷の大きいブームに特に優先的に圧油を供給することで、オペレータの意図に沿った動作を行うことができる。
【００１４】
さらに好ましくは、前記油圧駆動装置において、前記制御手段は、前記複数の操作手段における操作がブーム操作を含む複合操作である場合には、前記ブーム用操作手段の操作量が所定値より大きくなると、前記アーム用切換弁及び前記バケット用切換弁のうち少なくとも一方を、対応する操作手段の操作量に関係なく全閉状態にすることを特徴とする油圧駆動装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、従来構造を表す図１１と同等の部材には同一の符号を付す。
本発明の第１の実施形態を図１〜図８により説明する。この実施形態は、本発明を油圧ショベルに適用した場合の実施形態である。
まず、本実施形態による油圧駆動装置の構成を表す油圧回路を、その制御装置と共に図１に示す。
すなわち、図１に示す油圧駆動装置は、原動機４によって駆動される第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ３と、第１及び第２油圧ポンプ１，３からの吐出油により駆動されるブーム用の油圧シリンダ５ａ，５ｂ、アーム用の油圧シリンダ６、及びバケット用の油圧シリンダ７とを備えている。
【００１６】
第１油圧ポンプ１は、ブーム用流量制御切換弁１０ａ、アーム用流量制御切換弁１０ｂ、及びバケット用流量制御切換弁１０ｃを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ、アーム用油圧シリンダ６、及びバケット用油圧シリンダ７に接続されている。なおこれら流量制御切換弁１０ａ〜１０ｃは、流量制御切換弁グループ１０を構成している。また、図１では図示していないが、第１油圧ポンプ１には、油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる旋回用モータが流量制御切換弁１０を介して接続されている。
【００１７】
ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側とブーム用流量制御切換弁１０ａとは主管路１０５で接続されており、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのロッド側と、ブーム用流量制御切換弁１０ａとは主管路１１５で接続されている。また、アーム用油圧シリンダ６のボトム側とアーム用流量制御切換弁１０ｂとは主管路１１６で接続されており、アーム用油圧シリンダ６のロッド側とアーム用流量制御切換弁１０ｂとは主管路１０６で接続されている。さらに、バケット用油圧シリンダ７のボトム側とバケット用流量制御切換弁１０ｃとは主管路１０７で接続されており、バケット用油圧シリンダ７のロッド側と、第１バケット用流量制御切換弁１０ｃとは主管路１１７で接続されている。
【００１８】
一方、第２油圧ポンプ３は、これら油圧ポンプ３から吐出された圧油が導かれる吐出管路１０２、上流側がこの吐出管路１０２に接続され下流側が３つの分岐部１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃに分岐される供給管路１００を介して、主管路１０５，１１６，１０７に接続されている。これら分岐部１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃには、第２油圧ポンプ３から油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７へ向かう圧油の流れを所望の第１絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともにその逆の流れを遮断する３つの第１切換弁、例えば電磁比例弁１５，１７，１９が設けられている。
また吐出管路１０２には管路１０４が分岐し、この管路１０４には、第２油圧ポンプ３から吐出された圧油のうち所望の量を供給管路１００に供給し残りを第２絞り量に制御する絞りを介して油圧タンク２に戻す第２切換弁、例えば電磁比例弁からなるバイパス弁２１が設けられている。なお、吐出管路１０２とタンク管路１０３との間には、高圧ラインである供給管路１００の最高圧力を規定するリリーフバルブ２２が設けられている。
【００１９】
なお、上記構成のうち、第２油圧ポンプ３は、第１油圧ポンプ１とは別に設けられた他の油圧ポンプを構成し、主管路１０５，１１５，１０６，１１６，１０７，１１７は、流量制御切換弁１０ａ〜ｃと対応する油圧アクチュエータ５ａ，５ｂ，６，７とをそれぞれ接続する複数の接続管路を構成し、操作レバー３２，３３及び演算器１３１は流量制御切換弁１０ａ〜ｃのストローク量を制御する操作手段を構成し、演算器１３１はまた、操作レバー３２，３３の操作量に応じ、電磁比例弁１５，１７，１９及びバイパス弁２１における絞り量を制御する制御手段を構成する。
【００２０】
以上のような油圧駆動装置の駆動対象である油圧ショベルの全体構造を表す側面図を図２に示す。この図２において、油圧ショベルは、作業機本体である車体１３及びこの車体１３に上下方向に回動可能に連結された複数のフロント部材、すなわちブーム７５、アーム７６、バケット７７から構成されるフロント装置１４を備えている。そして上述したブーム用油圧シリンダ５、アーム用油圧シリンダ６及びバケット用油圧シリンダ７は、これらブーム７５、アーム７６及びバケット７７に図示するように装架されており、それぞれ伸縮動作により、ブーム上げ・下げ、アームクラウド・ダンプ、及びバケットクラウド・ダンプを行うようになっている。また、図示しない旋回用油圧モータ８が、旋回台７８の内部に装架され、旋回台７８の旋回を行う。また図１では図示していないが、第１油圧ポンプ１には、油圧ショベルの走行装置７９を駆動する走行用油圧モータが走行用流量制御切換弁を介して接続されている。
図１に戻り、上記油圧駆動装置の制御装置として、演算器１３１が設けられている。この演算器１３１は、操作レバー３２，３３から出力された操作信号（電気信号）を入力し、流量制御切換弁１０ａ〜ｃ、電磁比例弁１５，１７，１９、及びバイパス弁２１に指令信号（電気信号）を出力する。操作レバー３２，３３は、それぞれ直交する２方向に動かされるようになっており、操作レバー３２の各方向の操作により旋回用の操作信号とアーム用の操作信号が出力され、操作レバー３３の各方向の操作によりブーム用の操作信号及びバケット用の操作信号が出力されるようになっている。
そしてこのとき、流量制御切換弁１０ａ〜ｃは、いずれも、演算器１３１からの操作信号の大きさに応じて切り換えられるようになっている。すなわち、流量制御切換弁１０ａ〜ｃのそれぞれは、特に図示しないが、例えば、各流量制御切換弁のスプールを中立位置から一方へ徐々にストロークさせていくと、通路の開口面積がスプールストロークの増大と共に徐々に大きくなるようになっている。
【００２１】
演算器１３１の詳細機能を表す機能ブロック図を図３に示す。
この図に示すように、演算器１３１は、操作レバー３２，３３からの操作信号を入力し、それを切換・選択して出力するマルチプレクサ３４と、マルチプレクサ３４を通して出力された操作信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３５と、これら信号等を一時的に記憶するＲＡＭ３６と、後述する処理手順を実行するための制御プログラムを格納しているＲＯＭ３７と、操作信号をＲＯＭ３７に格納されている制御プログラムに従って処理する中央演算処理装置すなわちＣＰＵ３８と、流量制御切換弁１０ａ〜ｃ、電磁比例弁１５，１７，１９、及びバイパス弁２１にＣＰＵ３８からの出力を増幅して出力する出力ポート３９とからなっている。
ＲＯＭ３７には、操作レバー３２，３３の操作信号に応じて流量制御切換弁１０ａ〜ｃを制御する一般的な制御プログラムのほか、電磁比例弁１５，１７，１９及びバイパス弁２１の開閉を制御する制御プログラムが格納されている。これを図４〜図７により説明する。
すなわち、図４は、制御プログラムによる開閉動作における、操作レバー３３のブーム上げ操作量に対する電磁比例弁１５の開口面積の大きさの変化の挙動（以下適宜、絞り特性という）を表しており、図５は、操作レバー３２のアームクラウド操作量に対する電磁比例弁１７の開口面積の大きさの変化の挙動を表しており、図６は、操作レバー３３のバケットクラウド操作量に対する電磁比例弁１９の開口面積の大きさの変化の挙動を表しており、図７は、各操作レバー３２，３３のブーム上げ・アームクラウド・バケットクラウド操作量のうちの最大値に対するバイパス弁２１の開口面積の大きさの変化の挙動を表している。
【００２２】
まず、図４において、ブーム上げ操作に関連する電磁比例弁１５の開口面積は、ブーム操作量の増加と共に概ね増加するようになっており、フルストロークより若干小さい操作量以上で電磁比例弁１５は全開状態となる。そしてこの電磁比例弁１５の絞り特性は、ブーム上げ単独操作（ブーム上げ・アームダンプ複合操作、ブーム上げ・バケットダンプ複合操作、ブーム上げ・アームダンプ・バケットダンプ複合操作を含む、以下同じ）であっても、ブーム上げを含むその他の複合操作であっても変わらない（図中曲線▲１▼）。
【００２３】
また、図５において、アームクラウドに関連する電磁比例弁１７の開口面積は、アームクラウド操作量の増加と共に概ね増加するようになっており、アームクラウド単独操作（ブーム下げ・アームクラウド複合操作、アームクラウド・バケットダンプ複合操作、ブーム下げ・アームクラウド・バケットダンプ複合操作を含む、以下同じ）又はアームクラウド・バケットクラウド複合操作（ブーム下げ・アームクラウド・バケットクラウド複合操作を含む、以下同じ）においては、図４に示したブーム上げの絞り特性曲線（▲１▼）よりもやや低流量側（図中右下側）にずれた絞り特性（図中曲線▲２▼）を示し、フルストロークよりわずかに小さい操作量以上で電磁比例弁１７は全開状態となる。そしてこの絞り特性は、ブーム上げ・アームクラウド複合操作（ブーム上げ・アームクラウド・バケットダンプ複合操作を含む、以下同じ）又はブーム上げ・アームクラウド・バケットクラウド複合操作になると、さらに低流量側（図中右下側）にずれた絞り特性（図中曲線▲３▼）にシフトし、アーム操作量をフルストロークにしても、電磁比例弁１７の開口面積は全開状態となることはない。
【００２４】
さらに、図６において、バケットクラウドに関連する電磁比例弁１９の開口面積は、バケットクラウド操作量の増加と共に概ね増加するようになっており、バケットクラウド単独操作（ブーム下げ・バケットクラウド複合操作、アームダンプ・バケットクラウド複合操作、ブーム下げ・アームダンプ・バケットクラウド複合操作を含む、以下同じ）又はアームクラウド・バケットクラウド複合操作（ブーム下げ・アームクラウド・バケットクラウド複合操作を含む、以下同じ）においては、図５に示したアームクラウドの絞り特性曲線とほぼ同一の絞り特性（図中曲線▲４▼）を示し、フルストロークよりわずかに小さい操作量以上で電磁比例弁１９は全開状態となる。そしてこの絞り特性は、ブーム上げ・バケットクラウド複合操作（ブーム上げ・アームダンプ・バケットクラウド複合操作を含む、以下同じ）又はブーム上げ・アームクラウド・バケットクラウド複合操作になると、図５に示したブーム上げ・アームクラウド複合操作の絞り特性曲線よりもさらに低流量側（開口面積が減少する方向）にずれた絞り特性（図中曲線▲５▼）にシフトし、バケット操作量をフルストロークにしても、電磁比例弁１９の開口面積は全開状態となることはない。
【００２５】
一方、図７に示されるように、バイパス弁２１の開口面積は、ブーム上げ単独操作及びアームクラウド・バケットクラウド複合操作においては、ストローク０よりわずかに大きな操作量以下までは全開状態であり、ブーム上げ操作量・アームクラウド操作量・バケットクラウド操作量のうち最大値の増加と共に概ね減少し、あるストローク量を超えると全閉状態となるようになっている（図中曲線▲６▼）。そして、ブーム上げ・アームクラウド複合操作及びブーム上げ・バケットクラウド複合操作においては、絞り特性曲線が低流量側にシフトし（図中曲線▲７▼）、ブーム上げ・アームクラウド・バケットクラウド複合操作においては、さらに低流量側にシフトする（図中曲線▲８▼）ようになっている。また逆に、アームクラウド単独操作及びバケットクラウド単独操作においては、絞り特性曲線▲６▼よりも高流量側（開口面積が増加する方向）にシフトする（図中曲線▲９▼）。
【００２６】
次に、このように構成された油圧駆動装置の動作を図８に示すフローチャートを参照して説明する。
図２に示すような油圧ショベルにおいては、フロント装置１４を構成するブーム７５、アーム７６及びバケット７７は、それぞれの油圧シリンダ５〜７の伸長動作に対応するブーム上げ、アームクラウド、及びバケットクラウドの各動作が、一般的に要求流量が大きくまた負荷も大きくなる方向の動作である。このようなことから、演算器１３１においては、操作レバー３２，３３から出力されるフロント装置１４用の操作信号については、ブーム上げの操作信号、アームクラウドの操作信号、バケットクラウドの操作信号とその他の操作信号、即ちフロント用油圧シリンダ５〜７の伸長動作を指示する操作信号とその他の操作信号とに分けて処理される。
【００２７】
即ち、まず、操作レバー３２，３３が操作されると、その操作信号がブーム上げの操作信号（操作信号（１）と略記する）、アームクラウドの操作信号（以下操作操作（２）と略記する）、バケットクラウドの操作信号（以下操作信号（３）と略記する）の各操作信号の１つであるかどうかが判断される（ステップＳ１）。
【００２８】
操作信号が上記操作信号（１）（２）（３）の１つである場合には、それが操作信号（１）（２）（３）のいずれであるかによって異なった処理が行われる。
即ち、操作信号（１）のときは、バイパス弁２１が絞り特性曲線▲６▼に基づいて絞られ、電磁比例弁１５が絞り特性曲線▲１▼に基づいて開かれ、他の電磁比例弁１７，１９が閉じられる（ステップＳ２）。これによりブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側には、第１油圧ポンプ１からの吐出油に加えて、第２油圧ポンプ３からの吐出油が合流して供給され、油圧シリンダ５ａ，５ｂの伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。
【００２９】
また、操作信号（２）のときは、バイパス弁２１が絞り特性曲線▲９▼に基づいて絞られ、電磁比例弁１７が絞り特性曲線▲２▼に基づいて開かれ、他の電磁比例弁１５，１９が閉じられる（ステップＳ３）。これによりアーム用油圧シリンダ６のボトム側には、第１油圧ポンプ１からの吐出油に加えて、第２油圧ポンプ３からの吐出油が合流して供給され、油圧シリンダ６の伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。
【００３０】
また、操作信号（３）のときは、バイパス弁２１が絞り特性曲線▲９▼に基づいて絞られ、電磁比例弁１９が絞り特性曲線▲４▼に基づいて開かれ、他の電磁比例弁１５，１７が閉じられる（ステップＳ４）。これによりバケット用油圧シリンダ７のボトム側には、第１油圧ポンプ１からの吐出油に加えて、第２油圧ポンプ３からの吐出油が合流して供給され、油圧シリンダ７の伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。
【００３１】
次に、操作信号が上記操作信号（１）（２）（３）のうち２つ以上である場合には、それら操作信号が２つであるかどうかが判断され（ステップＳ５）、２つである場合は、それらが操作信号（１）（２）（３）のいずれの組み合わせであるかによって異なった処理が行われる。
即ち、操作信号（１）（２）のときは、バイパス弁２１が絞り特性曲線▲７▼に基づいて絞られ、電磁比例弁１５が絞り特性曲線▲１▼に基づいて開けられ、電磁比例弁１７が絞り特性曲線▲３▼に基づいて開けられ、電磁比例弁１９が閉じられる（ステップＳ６）。これによりブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側、及びアーム用油圧シリンダ６のボトム側には、第１油圧ポンプ１からの吐出油に加えて、第２油圧ポンプ３からの吐出油が合流して供給され、油圧シリンダ５ａ，５ｂ及び６の伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。
【００３２】
また、操作信号（１）（３）のときは、バイパス弁２１が絞り特性曲線▲７▼に基づいて絞られ、電磁比例弁１５が絞り特性曲線▲１▼に基づいて開けられ、電磁比例弁１９が絞り特性曲線▲５▼に基づいて開けられ、電磁比例弁１７が閉じられる（ステップＳ７）。これによりブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側、及びバケット用油圧シリンダ７のボトム側には、第１油圧ポンプ１からの吐出油に加えて、第２油圧ポンプ３からの吐出油が合流して供給され、油圧シリンダ５ａ，５ｂ及び７の伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。
【００３３】
また、操作信号（２）（３）のときは、バイパス弁２１が絞り特性曲線▲６▼に基づいて絞られ、電磁比例弁１７が絞り特性曲線▲２▼に基づいて開けられ、電磁比例弁１９が絞り特性曲線▲４▼に基づいて開けられ、電磁比例弁１５が閉じられる（ステップＳ８）。これによりアーム用油圧シリンダ６のボトム側、及びバケット油圧シリンダ７のボトム側には、第１油圧ポンプ１からの吐出油に加えて、第２油圧ポンプ３からの吐出油が合流して供給され、油圧シリンダ６及び７の伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。
【００３４】
操作信号が上記操作信号（１）（２）（３）の３つである場合には、バイパス弁２１が絞り特性曲線▲８▼に基づいて絞られ、電磁比例弁１５が絞り特性曲線▲１▼に基づいて開かれ、電磁比例弁１７が絞り特性曲線▲３▼に基づいて開かれ、電磁比例弁１９が絞り特性曲線▲５▼に基づいて開かれる（ステップＳ９）。これによりブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側、アーム用油圧シリンダ６のボトム側、バケット用油圧シリンダ７のボトム側には、第１油圧ポンプ１からの吐出油に加えて、第２油圧ポンプ３からの吐出油が合流して供給され、油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７の伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。
【００３５】
以上のように構成した本実施形態によれば、供給管路１００を介し供給される流量が、吐出管路１０２から分岐した管路に設けられたバイパス弁２１の絞り量、及び供給管路１００の分岐部１００Ａ〜Ｃに設けられた電磁比例弁１５，１７，１９の絞り量で適宜調整される。そしてこのときの絞り量は、各流量制御切換弁１０ａ〜ｃのストローク量を制御する操作レバー３２，３３の操作量に応じて絞り特性曲線▲１▼〜▲９▼のように設定されているので、操作レバー３２，３３の操作が複合操作である場合には、その複合操作の種類に応じて絞り特性を変化させることができる。したがって、スプールの通路開口面積が一義的に決まってしまう従来構造と異なり、各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７の負荷に対応した良好な流量配分を行うことができる。そして、これら油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７全体の駆動に必要な圧油流量については、バイパス弁２１の絞り量を調整して確保することができる。
【００３６】
本発明の第２の実施形態を図９及び図１０により説明する。この実施形態は、アーム・バケットに関連する電磁比例弁の絞り特性曲線が異なる場合の実施形態である。第１の実施形態と同等の部材・機能には同一の符号を付す。
【００３７】
本実施形態の要部である、演算器１３１内のＲＯＭ３７に格納された制御プログラムによる電磁比例弁１７，１９の開閉動作における、操作レバー３２のアームクラウド操作量に対する電磁比例弁１７の開口面積の大きさの変化の挙動を図９に示し、操作レバー３３のバケットクラウド操作量に対する電磁比例弁１９の開口面積の大きさの変化の挙動を図１０に示す。
図９において、第１の実施形態の図５と異なる点は、アームクラウドの絞り特性曲線が、ブーム操作量の大小により変化することである。すなわち、ブームストロークが０のときは図中（Ａ）であるが、ブームストロークの増加と共に低流量側（図中右下側）に（Ｂ）→（Ｃ）（ブームハーフストローク）→（Ｄ）→（Ｅ）（ブームフルストローク）とシフトする。すなわち、ブーム操作量がフルストロークの場合には、アーム操作量のいかんにかかわらず電磁比例弁１７は開かない。なお、図９中曲線（Ａ）は第１の実施形態における図５の▲２▼にほぼ相当し、曲線（Ｂ）は図５の▲３▼にほぼ相当するようになっている。
【００３８】
また図１０においても、第１の実施形態の図６と異なる点は、バケットクラウドの絞り特性曲線が、ブーム操作量の大小により変化することである。すなわち、ブームストロークが０のときは図中（Ｆ）であるが、ブームストロークの増加と共に低流量側（図中右下側）に（Ｇ）→（Ｈ）（ブームハーフストローク）→（Ｉ）→（Ｊ）（ブームフルストローク）とシフトする。すなわち、ブーム操作量がフルストロークの場合には、バケット操作量のいかんにかかわらず電磁比例弁１９は開かない。なお、図１０中曲線（Ｆ）は第１の実施形態における図６の▲４▼にほぼ相当し、曲線（Ｇ）は図６の▲５▼にほぼ相当するようになっている。
【００３９】
その他の構成及び機能は、第１の実施形態とほぼ同様である。
【００４０】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、ブームシリンダ５ａ，５ｂとアームシリンダ６（又はバケットシリンダ７）の複合操作において、オペレータがブームを大きく動作させたいと思う場合に、アーム７６・バケット７７より負荷の大きいブーム７５に特に優先的に圧油を供給することで、オペレータの意図に沿った動作を行うことができる。
【００４１】
なお、以上説明したような特性曲線やその組み合わせ方法は一例である。すなわち、絞り特性のもたせ方は用途・目的に応じ種々設定できるので、これら複合操作はいろいろな組み合わせが可能であり、また作業機（上記実施形態はバックホータイプで説明したが、ローダタイプもある）の種類やそれぞれの作業機の作業内容によっても各アクチュエータにもたせる特性が変わることもあるので、それに合わせて絞り特性カーブを変えることができる。
また、以上の実施形態はボトム側のみ合流回路を設けたが、ロッド側にも合流回路を設けて制御することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、いずれの実施形態においても、従来の考え方によるコントロールバルブを増加して合流させるものに対しアクチュエータが必要とする流量の一部が供給管路を介し供給される。そしてその流量が、吐出管路から分岐した管路に設けられた第２切換弁の第２絞り量、及び供給管路の分岐部に設けられた第１切換弁の第１絞り量で調整されるので、各油圧アクチュエータの負荷必要流量に対応した良好な流量配分を行うことができる。そして、これら油圧アクチュエータ全体の駆動に必要な圧油流量については、第２切換弁の第２絞り量を調整して確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による油圧駆動装置の構成を表す油圧回路を、その制御装置と共に示した図である。
【図２】図１に示した油圧駆動装置の駆動対象である油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図３】図１に示した演算器の詳細機能を表す機能ブロックである。
【図４】操作レバーのブーム上げ操作量に対する電磁比例弁の開口面積の大きさの変化の挙動を表す図である。
【図５】操作レバーのアームクラウド操作量に対する電磁比例弁の開口面積の大きさの変化の挙動を表す図である。
【図６】操作レバーのバケットクラウド操作量に対する電磁比例弁の開口面積の大きさの変化の挙動を表す図である。
【図７】操作レバーのブーム上げ・アームクラウド・バケットクラウドの操作のうちの最大操作量に対するバイパス弁の開口面積の大きさの変化の挙動を表している。
【図８】油圧駆動装置の動作を表すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態による油圧駆動装置における、操作レバーのアームクラウド操作量に対する電磁比例弁の開口面積の大きさの変化の挙動を表す図である。
【図１０】操作レバーのバケットクラウド操作量に対する電磁比例弁の開口面積の大きさの変化の挙動を表す図である。
【図１１】従来技術による油圧駆動装置の構成を表す油圧回路を、その制御装置と共に示した図である。
【符号の説明】
１第１ポンプ
３第２ポンプ
５ａ，ｂ油圧シリンダ
６，７油圧シリンダ
１０ａ〜ｃ流量制御切換弁
１３車体
１４フロント装置
１５，１７，１９電磁比例弁
２１バイパス弁
７５ブーム
７６アーム
７７バケット
１００供給管路
１００Ａ〜Ｃ分岐部
１０２吐出管路
１０３タンク管路
１０４管路
１３１演算器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic drive device for a hydraulic working machine such as a construction machine, and particularly to a hydraulic drive device suitable for a hydraulic shovel.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 shows a hydraulic circuit of a hydraulic drive device together with its control device when the configuration of this type of conventional hydraulic drive device is applied to a hydraulic excavator.
That is, the hydraulic drive device shown in FIG. 11 includes a first hydraulic pump 1 and a second hydraulic pump 3 driven by a prime mover 4, a hydraulic tank 2, and a first hydraulic pump 1 and a second hydraulic pump 1. The vehicle includes hydraulic cylinders 5a and 5b for a boom driven by discharge oil, a hydraulic cylinder 6 for an arm, and a hydraulic cylinder 7 for a bucket.
[0003]
The first hydraulic pump 1 includes a boom hydraulic cylinder 5a via a first boom flow control switching valve 10a, a first arm flow control switching valve 10b, and a first bucket flow control switching valve 10c. , 5b, the arm hydraulic cylinder 6, and the bucket hydraulic cylinder 7, and these flow control switching valves 10a to 10c constitute a first flow control switching valve group 10.
[0004]
The second hydraulic pump 3 is connected to a boom hydraulic cylinder 5a via a second boom flow control switching valve 11a, a second arm flow control switching valve 11b, and a second bucket flow control switching valve 11c. , 5b, the hydraulic cylinder 6 for the arm, and the hydraulic cylinder 7 for the bucket, and these flow control switching valves 11a to 11c constitute a second flow control switching valve group 11.
[0005]
The bottom sides of the boom hydraulic cylinders 5a, 5b and the first and second boom flow control switching valves 10a, 11a are connected by a main conduit 105, and the rod sides of the boom hydraulic cylinders 5a, 5b, The first and second boom flow control switching valves 10a and 11a are connected by a main line 115. Further, the bottom side of the arm hydraulic cylinder 6 and the first and second arm flow control switching valves 10b and 11b are connected by a main conduit 116, and the rod side of the arm hydraulic cylinder 6 and the first The main arm 106 is connected to the second arm flow control switching valves 10b and 11b. Further, the bottom side of the bucket hydraulic cylinder 7 and the first and second bucket flow rate control switching valves 10c and 11c are connected by a main conduit 107, and the rod side of the bucket hydraulic cylinder 7 and the first and second bucket flow rate control switching valves 10c and 11c. The second bucket flow control switching valves 10 c and 11 c are connected by a main pipe line 117.
[0006]
Although not shown in FIG. 11, the first and second hydraulic pumps 1 and 3 or one of them is provided with a turning motor for turning the upper turning body of the hydraulic shovel via one or one flow control switching valve. Connected.
[0007]
The control device for the hydraulic drive device includes an arithmetic unit 31. The arithmetic unit 31 receives an operation signal (electric signal) output from the operation levers 32 and 33, and receives the front flow rate control switching valves 10a to 10a. Command signals (electric signals) are output to c and 11a to 11c. The operation levers 32 and 33 are respectively moved in two directions orthogonal to each other. An operation signal for turning and an operation signal for the arm are output by operating the operation lever 32 in each direction, and a boom is operated by operating the operation lever 33 in each direction. And a bucket operation signal.
[0008]
At this time, the flow control switching valves 10 a to 10 c and 11 a to 11 c are all switched according to the magnitude of the operation signal from the calculator 31. That is, although not specifically shown, each of the flow control switching valves 10a to 10c and 11a to 10c gradually increases the opening area of the passage when the spool of each flow control switching valve is gradually moved from the neutral position to one side. It becomes larger gradually as the spool stroke increases.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional structure has the following problems.
That is, as described above, in the flow control switching valves 10a-c and 11a-c, the opening areas of the passages from the hydraulic pumps 1, 3 to the hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, 7 at the stroke positions where the spool is located. The opening area of the passage from each of the hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, 7 to the tank 2 is uniquely determined structurally. Since this structure is usually determined so as to have an optimal shape when each of the hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, 7 is operated alone, during the combined operation, each of the hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, 7 is operated. Due to the difference in the load, it was difficult to distribute the flow rate as desired, and it was difficult to operate each hydraulic cylinder optimally.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydraulic drive device capable of satisfactorily distributing a flow rate from a hydraulic pump to each hydraulic actuator during a combined operation.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, at least one hydraulic pump, a plurality of hydraulic actuators driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, and hydraulic oil discharged from the hydraulic pump A hydraulic drive having a plurality of flow control switching valves for guiding the hydraulic actuators corresponding to the plurality of hydraulic actuators and controlling the driving of the corresponding hydraulic actuators, and a plurality of connection conduits respectively connecting the hydraulic control corresponding to the flow control switching valves. In the apparatus, at least one other hydraulic pump provided separately from the hydraulic pump, a discharge pipe through which pressure oil discharged from the other hydraulic pump is guided, and an upstream side connected to the discharge pipe At the same time, the downstream side is branched into a plurality of branch portions, and the supply pipelines connected to the plurality of connection pipelines respectively are connected to the plurality of branch portions. Each of which is provided with a variable throttle that controls the flow of hydraulic oil from the other hydraulic pump to the hydraulic actuator to a first throttle amount, and that the hydraulic oil flows from the hydraulic actuator to the other hydraulic pump. A plurality of first switching valves for interrupting the flow, provided in a pipe branched from the discharge pipe, supplying a desired amount of pressure oil discharged from the other hydraulic pump to the supply pipe, Through the diaphragm to control the rest to the second diaphragm amount Oil And a second switching valve returning to the pressure tank.
That is, the pressure oil discharged from at least one hydraulic pump is supplied to the corresponding connection pipe via the plurality of flow control switching valves. On the other hand, the pressure oil discharged from at least one other hydraulic pump is also supplied to the connection pipe via the discharge pipe and the supply pipe without passing through the flow control switching valve. The pressure oil supplied to these connection pipes is guided to the corresponding hydraulic actuator to drive the hydraulic actuator.
At this time, in the present invention, the flow rate supplied through the supply pipe is determined by the second throttle amount of the second switching valve provided in the pipe branched from the discharge pipe and the flow rate provided in the branch of the supply pipe. It is adjusted by the first throttle amount of the first switching valve. That is, for example, when control means for controlling the first and second throttle amounts in accordance with the operation amount of the operation means for controlling the stroke amount of each flow control switching valve is provided, and when the operation of the operation means is a composite operation, The aperture characteristics of the first and second aperture amounts are changed according to the type of the composite operation. Thereby, the first throttle amount of the first switching valve corresponding to the hydraulic actuator having a large load is relatively small, and the first throttle amount of the first switching valve corresponding to the hydraulic actuator having a small load is relatively large. Thus, it is possible to perform a good flow distribution corresponding to the load of each hydraulic actuator. Then, the pressure oil flow rate required for driving the entire hydraulic actuator can be ensured by adjusting the second throttle amount of the second switching valve.
[0012]
Preferably, in the hydraulic drive device, a plurality of operation means for controlling the stroke amounts of the plurality of flow control switching valves, respectively, and a first throttle amount in the first switching valve in accordance with the operation amounts of the plurality of operation means. And control means for controlling the second throttle amount in the second switching valve, and the control means, when the operation in the plurality of operation means is a composite operation, the type of the composite operation The hydraulic drive device is characterized in that the throttle characteristics of the first and second throttle amounts are changed according to the following.
[0013]
Also preferably, in the hydraulic drive device, the plurality of hydraulic actuators include a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder, and the plurality of flow control switching valves are a boom flow control switching valve, an arm flow control. A switching valve, and a bucket flow control switching valve, wherein the plurality of operating means include a boom operating means, an arm operating means, and a bucket operating means, and the plurality of first switching valves are a boom switching valve, The control means includes an arm switching valve and a bucket switching valve, and when the operation of the plurality of operation means is a combined operation including a boom operation, the operation amount of the boom operation means is large. The throttle characteristic with respect to the operation amount of the corresponding operation means of at least one of the arm switching valve and the bucket switching valve is set to a low flow rate. Hydraulic drive system, wherein the shifting is provided.
That is, when the operator wants to make the boom operate larger, it is possible to perform the operation according to the operator's intention by supplying the pressurized oil to the boom having a larger load than the arm bucket, particularly preferentially.
[0014]
More preferably, in the hydraulic drive device, when the operation of the plurality of operation units is a composite operation including a boom operation, the operation amount of the boom operation unit is larger than a predetermined value, A hydraulic drive device is provided in which at least one of the arm switching valve and the bucket switching valve is fully closed regardless of an operation amount of a corresponding operation unit.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that members equivalent to those in FIG. 11 showing the conventional structure are denoted by the same reference numerals.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a hydraulic shovel.
First, a hydraulic circuit showing a configuration of a hydraulic drive device according to the present embodiment is shown in FIG. 1 together with a control device thereof.
That is, the hydraulic drive device shown in FIG. 1 includes a first hydraulic pump 1 and a second hydraulic pump 3 driven by a prime mover 4, and a boom driven by discharge oil from the first and second hydraulic pumps 1 and 3. Hydraulic cylinders 5a and 5b, a hydraulic cylinder 6 for an arm, and a hydraulic cylinder 7 for a bucket.
[0016]
The first hydraulic pump 1 includes a boom hydraulic cylinder 5a, 5b, an arm hydraulic cylinder 6, and a boom flow control switching valve 10a, an arm flow control switching valve 10b, and a bucket flow control switching valve 10c, respectively. It is connected to the bucket hydraulic cylinder 7. The flow control switching valves 10a to 10c constitute a flow control switching valve group 10. Although not shown in FIG. 1, a turning motor for turning the upper turning body of the hydraulic shovel is connected to the first hydraulic pump 1 via a flow control switching valve 10.
[0017]
The bottom sides of the boom hydraulic cylinders 5a and 5b and the boom flow control switching valve 10a are connected by a main conduit 105. The rod side of the boom hydraulic cylinders 5a and 5b and the boom flow control switching valve 10a They are connected by a main line 115. The bottom side of the hydraulic cylinder for arm 6 and the flow control switching valve for arm 10b are connected by a main conduit 116, and the rod side of the hydraulic cylinder 6 for arm and the flow control switching valve for arm 10b are connected to the main conduit 106. Connected. Further, the bottom side of the bucket hydraulic cylinder 7 and the bucket flow control switching valve 10c are connected by a main conduit 107. The rod side of the bucket hydraulic cylinder 7 and the first bucket flow control switching valve 10c are connected to each other. They are connected by a main line 117.
[0018]
On the other hand, the second hydraulic pump 3 has a discharge pipe 102 to which the pressure oil discharged from the hydraulic pump 3 is guided, and an upstream side connected to the discharge pipe 102 and a downstream side branched into three branch portions 100A, 100B, and 100C. The main pipes 105, 116, and 107 are connected via a supply pipe 100. In these branch portions 100A, 100B, 100C, the flow of pressurized oil from the second hydraulic pump 3 to the hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, 7 is allowed via a variable throttle that controls a desired first throttle amount, and the flow is controlled. Three first switching valves that shut off the reverse flow, for example, proportional solenoid valves 15, 17, 19 are provided.
Further, a pipe 104 branches into the discharge pipe 102, and a desired amount of the pressure oil discharged from the second hydraulic pump 3 is supplied to the supply pipe 100 and the remaining is compressed by a second throttle. A second switching valve that returns to the hydraulic tank 2 via a throttle that controls the amount is provided, for example, a bypass valve 21 formed of an electromagnetic proportional valve. In addition, a relief valve 22 that regulates the maximum pressure of the supply line 100 that is a high-pressure line is provided between the discharge line 102 and the tank line 103.
[0019]
In the above configuration, the second hydraulic pump 3 constitutes another hydraulic pump provided separately from the first hydraulic pump 1, and the main pipelines 105, 115, 106, 116, 107, 117 are used for controlling the flow rate. A plurality of connecting conduits for connecting the switching valves 10a-c and the corresponding hydraulic actuators 5a, 5b, 6, 7 respectively are constituted, and the operating levers 32, 33 and the calculator 131 are provided with strokes of the flow control switching valves 10a-c. The computing unit 131 also constitutes control means for controlling the amount of throttle in the electromagnetic proportional valves 15, 17, 19 and the bypass valve 21 according to the amount of operation of the operation levers 32, 33. .
[0020]
FIG. 2 is a side view showing the entire structure of a hydraulic excavator to be driven by the above hydraulic drive device. In FIG. 2, the excavator includes a vehicle body 13 as a working machine main body and a plurality of front members connected to the vehicle body 13 so as to be vertically rotatable, that is, a boom 75, an arm 76, and a bucket 77. An apparatus 14 is provided. The boom hydraulic cylinder 5, the arm hydraulic cylinder 6, and the bucket hydraulic cylinder 7 are mounted on the boom 75, the arm 76, and the bucket 77 as shown in the drawing. Lowering, arm cloud dump, and bucket cloud dump. Further, a turning hydraulic motor 8 (not shown) is mounted inside the turning table 78 to turn the turning table 78. Although not shown in FIG. 1, a traveling hydraulic motor that drives a traveling device 79 of a hydraulic shovel is connected to the first hydraulic pump 1 via a traveling flow control switching valve.
Returning to FIG. 1, an arithmetic unit 131 is provided as a control device of the hydraulic drive device. The computing unit 131 receives an operation signal (electric signal) output from the operation levers 32 and 33, and sends a command signal (an electric signal) to the flow control switching valves 10a to 10c, the electromagnetic proportional valves 15, 17, 19, and the bypass valve 21. Output). The operation levers 32 and 33 are moved in two directions orthogonal to each other. An operation signal for turning and an operation signal for the arm are output by operating the operation lever 32 in each direction. An operation signal for the boom and an operation signal for the bucket are output by the operation in the direction.
At this time, the flow control switching valves 10 a to 10 c are all switched according to the magnitude of the operation signal from the calculator 131. In other words, although not particularly shown, each of the flow control switching valves 10a to 10c gradually increases the spool stroke by, for example, gradually moving the spool of each flow control switching valve from the neutral position to one side. With it gradually becomes larger.
[0021]
FIG. 3 is a functional block diagram showing the detailed functions of the arithmetic unit 131.
As shown in this figure, a computing unit 131 receives an operation signal from the operation levers 32 and 33, switches / selects the operation signal, and outputs the operation signal. The operation signal output through the multiplexer 34 is converted into a digital signal. An A / D converter 35 for conversion, a RAM 36 for temporarily storing these signals and the like, a ROM 37 for storing a control program for executing a processing procedure described later, and an operation signal are stored in the ROM 37. A central processing unit that processes according to a control program, that is, a CPU 38, and an output port 39 that amplifies and outputs the output from the CPU 38 to the flow rate control switching valves 10a to 10c, the electromagnetic proportional valves 15, 17, 19, and the bypass valve 21. Has become.
The ROM 37 controls the opening and closing of the electromagnetic proportional valves 15, 17, 19 and the bypass valve 21 in addition to a general control program for controlling the flow rate control switching valves 10a to 10c according to the operation signals of the operation levers 32, 33. The control program is stored. This will be described with reference to FIGS.
That is, FIG. 4 shows a behavior of a change in the size of the opening area of the electromagnetic proportional valve 15 with respect to the boom raising operation amount of the operation lever 33 in the opening / closing operation by the control program (hereinafter, appropriately referred to as an aperture characteristic). 5 shows the behavior of the change in the size of the opening area of the electromagnetic proportional valve 17 with respect to the arm cloud operation amount of the operation lever 32, and FIG. 6 shows the opening of the electromagnetic proportional valve 19 with respect to the bucket cloud operation amount of the operation lever 33. FIG. 7 shows the behavior of the change in the size of the area. FIG. 7 shows the magnitude of the opening area of the bypass valve 21 with respect to the maximum value among the boom raising, arm cloud, and bucket cloud operation amounts of the operation levers 32 and 33. It represents the behavior of the change.
[0022]
First, in FIG. 4, the opening area of the electromagnetic proportional valve 15 related to the boom raising operation generally increases with an increase in the boom operation amount. It becomes fully open. The throttle characteristic of the electromagnetic proportional valve 15 is a boom raising single operation (including a boom raising / arm dump combined operation, a boom raising / bucket dump combined operation, a boom raising / arm dump / bucket dump combined operation, and the same hereinafter). However, there is no change even in the case of other complex operations including raising the boom (curve (1) in the figure).
[0023]
In FIG. 5, the opening area of the electromagnetic proportional valve 17 related to the arm cloud generally increases with an increase in the amount of operation of the arm cloud. In the combined cloud / bucket dump operation, boom lowering / arm cloud / bucket dump combined operation, the same applies hereinafter) or in the arm cloud / bucket cloud combined operation (including the boom lowering / arm cloud / bucket cloud combined operation, the same applies hereinafter) The throttle characteristic (curve (2) in the figure) deviates slightly from the throttle characteristic curve (1) in the boom raising shown in FIG. 4 to the lower flow rate side (lower right side in the figure), and is slightly smaller than the full stroke. When the operation amount is smaller than the above, the electromagnetic proportional valve 17 is fully opened. This throttle characteristic becomes even lower on the lower flow rate side when the boom raising / arm cloud combined operation (including the boom raising / arm cloud / bucket dump combined operation, the same applies hereinafter) or the boom raising / arm cloud / bucket cloud combined operation. Even if the throttle characteristic is shifted to the middle lower right side (curve (3) in the figure) and the arm operation amount is set to the full stroke, the opening area of the electromagnetic proportional valve 17 does not become fully open.
[0024]
Further, in FIG. 6, the opening area of the electromagnetic proportional valve 19 related to the bucket cloud generally increases as the bucket cloud operation amount increases, and the bucket cloud alone operation (boom lowering / bucket cloud combined operation, arm Dump / bucket cloud combined operation, boom lowering / arm dump / bucket cloud combined operation, the same applies hereinafter) or arm cloud / bucket cloud combined operation (including boom lowering / arm cloud / bucket cloud combined operation, the same applies hereinafter) The throttle characteristic is substantially the same as the throttle characteristic curve of the arm cloud shown in FIG. 5 (curve {circle over (4)} in the figure), and when the operation amount is slightly smaller than the full stroke, the electromagnetic proportional valve 19 is fully opened. When the aperture characteristic becomes the boom raising / bucket cloud composite operation (including the boom raising / arm dump / bucket cloud composite operation, the same applies hereinafter) or the boom raising / arm cloud / bucket cloud composite operation, the boom shown in FIG. Shift to the throttle characteristic (curve (5) in the figure) shifted further to the lower flow rate side (in the direction in which the opening area decreases) than the throttle characteristic curve of the combined raising and arm cloud operation, and the bucket operation amount is changed to the full stroke. However, the opening area of the electromagnetic proportional valve 19 does not become fully open.
[0025]
On the other hand, as shown in FIG. 7, the opening area of the bypass valve 21 is in the fully open state up to an operation amount slightly larger than the stroke 0 in the boom raising alone operation and the arm cloud / bucket cloud combined operation. Among the raising operation amount, the arm cloud operation amount, and the bucket cloud operation amount, they generally decrease with an increase in the maximum value, and when the stroke amount exceeds a certain stroke amount, it becomes fully closed (curve (6) in the figure). Then, in the boom raising / arm cloud combined operation and the boom raising / bucket cloud combined operation, the throttle characteristic curve shifts to the low flow rate side (curve {circle around (7)} in the figure), and in the boom raising / arm cloud / bucket cloud combined operation. Is further shifted to the lower flow rate side (curve (8) in the figure). Conversely, in the arm cloud alone operation and the bucket cloud alone operation, the throttle characteristic shifts to a higher flow rate side (a direction in which the opening area increases) than the throttle characteristic curve (6) (curve (9) in the figure).
[0026]
Next, the operation of the hydraulic drive device thus configured will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In the hydraulic excavator as shown in FIG. 2, the boom 75, the arm 76, and the bucket 77 constituting the front device 14 include a boom lift, an arm cloud, and a bucket cloud corresponding to the extension operation of the hydraulic cylinders 5 to 7, respectively. Each operation is generally an operation in a direction in which the required flow rate is large and the load is large. For this reason, in the computing unit 131, the operation signals for the front device 14 output from the operation levers 32 and 33 include the operation signal for the boom raising, the operation signal for the arm cloud, the operation signal for the bucket cloud, and the like. , That is, an operation signal instructing the extension operation of the front hydraulic cylinders 5 to 7 and other operation signals.
[0027]
That is, first, when the operation levers 32 and 33 are operated, the operation signals thereof are a boom raising operation signal (abbreviated as operation signal (1)) and an arm cloud operation signal (hereinafter abbreviated as operation operation (2)). ) And one of the bucket cloud operation signals (hereinafter abbreviated as operation signal (3)) (step S1).
[0028]
When the operation signal is one of the operation signals (1), (2), and (3), different processing is performed depending on which of the operation signals (1), (2), and (3).
That is, when the operation signal is (1), the bypass valve 21 is throttled based on the throttle characteristic curve (6), the electromagnetic proportional valve 15 is opened based on the throttle characteristic curve (1), and the other electromagnetic proportional valve 17 is opened. , 19 are closed (step S2). As a result, in addition to the oil discharged from the first hydraulic pump 1, the oil discharged from the second hydraulic pump 3 is supplied to the bottom side of the boom hydraulic cylinders 5a and 5b in a merged manner. The speeding up of the extension operation or the high load operation can be performed.
[0029]
In the case of the operation signal (2), the bypass valve 21 is throttled based on the throttle characteristic curve [9], the electromagnetic proportional valve 17 is opened based on the throttle characteristic curve [2], and the other electromagnetic proportional valve 15 is opened. , 19 are closed (step S3). As a result, in addition to the oil discharged from the first hydraulic pump 1, the oil discharged from the second hydraulic pump 3 is supplied to the bottom side of the arm hydraulic cylinder 6 in a combined manner, and the extension operation of the hydraulic cylinder 6 is increased. High-speed or high-load operation becomes possible.
[0030]
When the operation signal is (3), the bypass valve 21 is throttled based on the throttle characteristic curve [9], the electromagnetic proportional valve 19 is opened based on the throttle characteristic curve [4], and the other electromagnetic proportional valve 15 is opened. , 17 are closed (step S4). As a result, in addition to the discharge oil from the first hydraulic pump 1, the discharge oil from the second hydraulic pump 3 is supplied to the bottom side of the bucket hydraulic cylinder 7 in a merged manner, and the extension operation of the hydraulic cylinder 7 is increased. High-speed or high-load operation becomes possible.
[0031]
Next, when the operation signals are two or more of the operation signals (1), (2), and (3), it is determined whether or not there are two operation signals (step S5). In some cases, different processing is performed depending on which combination of the operation signals (1), (2), and (3).
That is, when the operation signals are (1) and (2), the bypass valve 21 is throttled based on the throttle characteristic curve (7), the electromagnetic proportional valve 15 is opened based on the throttle characteristic curve (1), and the electromagnetic proportional valve is opened. 17 is opened based on the throttle characteristic curve (3), and the electromagnetic proportional valve 19 is closed (step S6). Thereby, in addition to the oil discharged from the first hydraulic pump 1, the oil discharged from the second hydraulic pump 3 joins the bottom sides of the boom hydraulic cylinders 5 a and 5 b and the arm hydraulic cylinder 6. And the speed of the extension operation of the hydraulic cylinders 5a, 5b and 6 or the high-load operation becomes possible.
[0032]
When the operation signals are (1) and (3), the bypass valve 21 is throttled based on the throttle characteristic curve (7), the electromagnetic proportional valve 15 is opened based on the throttle characteristic curve (1), and the electromagnetic proportional valve is opened. 19 is opened based on the throttle characteristic curve (5), and the electromagnetic proportional valve 17 is closed (step S7). As a result, in addition to the oil discharged from the first hydraulic pump 1, the oil discharged from the second hydraulic pump 3 joins the bottom sides of the boom hydraulic cylinders 5a and 5b and the bottom side of the bucket hydraulic cylinder 7. And the speed of the extension operation of the hydraulic cylinders 5a, 5b and 7 or the high-load operation is enabled.
[0033]
When the operation signals are (2) and (3), the bypass valve 21 is throttled based on the throttle characteristic curve (6), the electromagnetic proportional valve 17 is opened based on the throttle characteristic curve (2), and the electromagnetic proportional valve is opened. 19 is opened based on the throttle characteristic curve (4), and the electromagnetic proportional valve 15 is closed (step S8). As a result, to the bottom side of the arm hydraulic cylinder 6 and the bottom side of the bucket hydraulic cylinder 7, in addition to the oil discharged from the first hydraulic pump 1, the oil discharged from the second hydraulic pump 3 is joined and supplied. Thus, the speed-up of the extension operation of the hydraulic cylinders 6 and 7 or the high-load operation can be performed.
[0034]
When the operation signals are the three operation signals (1), (2), and (3), the bypass valve 21 is throttled based on the throttle characteristic curve (8), and the electromagnetic proportional valve 15 is throttled on the throttle characteristic curve (1). The electromagnetic proportional valve 17 is opened based on the throttle characteristic curve (3), and the electromagnetic proportional valve 19 is opened based on the throttle characteristic curve (5) (step S9). Thus, in addition to the oil discharged from the first hydraulic pump 1, the second hydraulic pump is provided on the bottom side of the boom hydraulic cylinders 5a and 5b, the bottom side of the arm hydraulic cylinder 6, and the bottom side of the bucket hydraulic cylinder 7. The discharge oils from 3 are joined and supplied, so that the speed-up or high-load operation of the extension operation of the hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, 7 becomes possible.
[0035]
According to the present embodiment configured as described above, the flow rate supplied through the supply pipe 100 is controlled by the amount of throttle of the bypass valve 21 provided in the pipe branched from the discharge pipe 102 and the supply pipe 100 Are appropriately adjusted by the throttle amount of the electromagnetic proportional valves 15, 17, and 19 provided in the branch portions 100A to 100C. The throttle amount at this time is set as throttle characteristic curves (1) to (9) according to the operation amounts of the operation levers 32 and 33 for controlling the stroke amounts of the flow control switching valves 10a to 10c. Therefore, when the operation of the operation levers 32 and 33 is a composite operation, the aperture characteristic can be changed according to the type of the composite operation. Therefore, unlike the conventional structure in which the passage opening area of the spool is uniquely determined, it is possible to perform a good flow distribution corresponding to the loads of the hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, and 7. The hydraulic oil flow required for driving the entire hydraulic cylinders 5a, 5b, 6, 7 can be ensured by adjusting the throttle amount of the bypass valve 21.
[0036]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an embodiment in which the throttle characteristic curve of the electromagnetic proportional valve related to the arm bucket is different. Members and functions equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0037]
The opening area of the electromagnetic proportional valve 17 with respect to the amount of arm cloud operation of the operating lever 32 in the opening and closing operation of the electromagnetic proportional valves 17 and 19 by the control program stored in the ROM 37 in the arithmetic unit 131, which is a main part of this embodiment. FIG. 9 shows the behavior of the change in the size, and FIG. 10 shows the behavior of the change in the size of the opening area of the electromagnetic proportional valve 19 with respect to the bucket cloud operation amount of the operation lever 33.
FIG. 9 differs from FIG. 5 of the first embodiment in that the aperture characteristic curve of the arm cloud changes according to the magnitude of the boom operation amount. In other words, when the boom stroke is 0, it is (A) in the figure. However, as the boom stroke increases, (B) → (C) (boom half stroke) → (D) moves toward the low flow rate side (lower right side in the figure). → Shift to (E) (boom full stroke). That is, when the boom operation amount is the full stroke, the electromagnetic proportional valve 17 is not opened regardless of the arm operation amount. The curve (A) in FIG. 9 substantially corresponds to (2) in FIG. 5 in the first embodiment, and the curve (B) substantially corresponds to (3) in FIG.
[0038]
10 also differs from FIG. 6 of the first embodiment in that the aperture characteristic curve of the bucket cloud changes according to the magnitude of the boom operation amount. That is, when the boom stroke is 0, it is (F) in the figure, but as the boom stroke increases, (G) → (H) (boom half stroke) → (I) on the low flow rate side (lower right side in the figure). → Shift to (J) (boom full stroke). That is, when the boom operation amount is the full stroke, the electromagnetic proportional valve 19 is not opened regardless of the bucket operation amount. The curve (F) in FIG. 10 substantially corresponds to (4) in FIG. 6 in the first embodiment, and the curve (G) substantially corresponds to (5) in FIG.
[0039]
Other configurations and functions are almost the same as those of the first embodiment.
[0040]
According to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, when the operator wants to make the boom largely operate in the combined operation of the boom cylinders 5a and 5b and the arm cylinder 6 (or the bucket cylinder 7). In addition, by supplying the pressurized oil to the boom 75 having a larger load than the arm 76 and the bucket 77, the operation can be performed in accordance with the operator's intention.
[0041]
Note that the characteristic curves described above and the method of combining the characteristic curves are merely examples. That is, since the way to give the aperture characteristic can be variously set according to the use and purpose, these combined operations can be variously combined, and the working machine (the above embodiment has been described as the backhoe type, but there is also the loader type). Depending on the type of work and the work content of each work machine, the characteristics provided to each actuator may change, so that the aperture characteristic curve can be changed accordingly.
In the above embodiment, the merging circuit is provided only on the bottom side, but the merging circuit may be provided on the rod side for control.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, in any of the embodiments, a part of the flow rate required by the actuator is supplied via the supply pipe to the control valve according to the conventional concept that is increased and merged. The flow rate is adjusted by the second throttle amount of the second switching valve provided in the pipe branched from the discharge pipe and the first throttle quantity of the first switching valve provided in the branch of the supply pipe. Therefore, good flow distribution corresponding to the required flow rate of each hydraulic actuator can be performed. Then, the pressure oil flow rate required for driving the entire hydraulic actuator can be ensured by adjusting the second throttle amount of the second switching valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a hydraulic circuit representing a configuration of a hydraulic drive device according to a first embodiment of the present invention, together with a control device thereof.
FIG. 2 is a side view showing the entire structure of a hydraulic shovel to be driven by the hydraulic drive device shown in FIG.
FIG. 3 is a functional block showing a detailed function of the arithmetic unit shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a behavior of a change in a size of an opening area of an electromagnetic proportional valve with respect to a boom raising operation amount of an operation lever.
FIG. 5 is a diagram illustrating a behavior of a change in a size of an opening area of an electromagnetic proportional valve with respect to an arm cloud operation amount of an operation lever.
FIG. 6 is a diagram illustrating a behavior of a change in a size of an opening area of an electromagnetic proportional valve with respect to a bucket cloud operation amount of an operation lever.
FIG. 7 illustrates a behavior of a change in the size of the opening area of the bypass valve with respect to the maximum operation amount among the operation of the boom raising, the arm cloud, and the bucket cloud of the operation lever.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of the hydraulic drive device.
FIG. 9 is a diagram illustrating a behavior of a change in the size of an opening area of an electromagnetic proportional valve with respect to an arm cloud operation amount of an operation lever in a hydraulic drive device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a behavior of a change in a size of an opening area of an electromagnetic proportional valve with respect to a bucket cloud operation amount of an operation lever.
FIG. 11 is a diagram showing a hydraulic circuit representing a configuration of a hydraulic drive device according to a conventional technique, together with a control device thereof.
[Explanation of symbols]
1 First pump
3 Second pump
5a, b Hydraulic cylinder
6,7 Hydraulic cylinder
10a-c Flow control switching valve
13 Body
14 Front equipment
15, 17, 19 Electromagnetic proportional valve
21 Bypass valve
75 boom
76 arm
77 bucket
100 supply pipeline
100A-C branch part
102 discharge line
103 Tank pipeline
104 pipeline
131 arithmetic unit

Claims

At least one hydraulic pump, a plurality of hydraulic actuators driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, and driving hydraulic actuators corresponding to guiding the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump to the plurality of hydraulic actuators, respectively. A plurality of flow control switching valves for controlling the hydraulic control device, and a plurality of connection pipelines respectively connecting the hydraulic control corresponding to the flow control switching valve,
At least one other hydraulic pump provided separately from the hydraulic pump;
A discharge conduit through which pressure oil discharged from the other hydraulic pump is guided,
An upstream side is connected to the discharge line, and a downstream side is branched into a plurality of branch portions, and the supply lines are connected to the plurality of connection lines, respectively.
The hydraulic pump is provided in each of the plurality of branch portions and allows a flow of pressure oil from the other hydraulic pump to the hydraulic actuator to be controlled to a first throttle amount through a variable throttle. A plurality of first switching valves for interrupting the flow of pressure oil toward
It is provided in a pipe branched from the discharge pipe, supplies a desired amount of pressure oil discharged from the other hydraulic pump to the supply pipe, and controls the remaining amount to a second throttle amount via a throttle. hydraulic drive apparatus characterized by a second switching valve back to the oil pressure tank Te.

2. The hydraulic drive device according to claim 1, wherein a plurality of operation means for controlling stroke amounts of the plurality of flow control switching valves, respectively, and a first throttle in the first switching valve according to the operation amounts of the plurality of operation means. Control means for controlling the amount and the second throttle amount in the second switching valve, and the control means, when the operation on the plurality of operation means is a composite operation, A hydraulic drive device wherein the throttle characteristics of the first and second throttle amounts are changed according to the type.

2. The hydraulic drive device according to claim 1, wherein the plurality of hydraulic actuators include a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder, and the plurality of flow control switching valves are a boom flow control switching valve and an arm flow control. A switching valve, and a bucket flow control switching valve, wherein the plurality of operating means include a boom operating means, an arm operating means, and a bucket operating means, and the plurality of first switching valves are a boom switching valve, The control means includes an arm switching valve and a bucket switching valve, and when the operation of the plurality of operation means is a combined operation including a boom operation, the operation amount of the boom operation means is large. The throttle characteristic for at least one of the arm switching valve and the bucket switching valve with respect to the operation amount of the corresponding operation means is shifted toward the lower flow rate side. Hydraulic drive system for causing the bets.

4. The hydraulic drive device according to claim 3, wherein when the operation of the plurality of operation units is a composite operation including a boom operation, the operation amount of the boom operation unit is larger than a predetermined value. A hydraulic drive device, wherein at least one of the arm switching valve and the bucket switching valve is fully closed regardless of an operation amount of a corresponding operation unit.