JP3706095B2 - 建設機械の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械の制御装置に関するものであり、特に、低速作業モードと高速作業モードの何れかに切換えて作業を実施できるように構成された建設機械の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の此種建設機械の制御装置を図2、図3及び図7に従って説明する。図2はポンプ性能線図であり、図3はエンジン性能線図を示す。之等の図面は本発明の実施の形態の説明に於いても用いられる。図7は主として油圧ショベルの制御回路図である。
【0003】
図7に於いて、12は第1の油圧ポンプであり、13は第2の油圧ポンプを示す。該第1及び第2の油圧ポンプ12,13の油路にはブーム、アーム、バケットシリンダ等の各種アクチュエータ用のコントロールバルブ1〜8が接続されている。又、前記第1及び第2の油圧ポンプ12,13はエンジン19によって駆動される。更に、該エンジン19はエンジンガバナーのコントロールアクチュエータ20によって燃料噴射量及び燃料噴射タイミングが調整される。該エンジンガバナーのコントロールアクチュエータ20はコントローラ21からの指令信号によって作動する。又、前記第1及び第2の油圧ポンプ12,13からの吐出油は電磁比例弁から成るアクチュエータ15によって制御される。該アクチュエータ15は前記コントローラ21からの指令信号によって作動する。
【0004】
又、この建設機械は低速作業モード又は高速作業モードに切換えて作業が行われるように構成されているが、該切換えは前記コントローラ21に結線されている作業モード選択スイッチ26をオペレータの手動による切換動作によって行われる。尚、図中符号14はパイロットポンプであり、22はバッテリを示す。
【0005】
図2及び図3に示すように、作業モードはスピード及びパワーに優れているAモード(以下、高速作業モードと称す)と、低燃費及び微操作に適したBモード(以下、低速作業モードと称す)とから成り、前記作業モード選択スイッチ26をオペレータの手動による切換動作によってオペレータが欲する前記何れかの作業モードが選択される。該作業モード選択スイッチ26のオン・オフは前記コントローラ21が認識し、例えば、該作業モード選択スイッチ26がオンのときには、コントローラ21は前記高速作業モードが選択されたと判断し、該コントローラ21はエンジン19をコントロールするエンジンガバナーのアクチュエータ20に指令信号を転送して該エンジン19を前記高速作業モードに切換えて高速回転させると同時に、前記第1及び第2の油圧ポンプ12,13の吐出油をコントロールするアクチュエータ15にも指令信号を転送し、そして、該アクチュエータ15によって之等第1及び第2の油圧ポンプ12,13はその吐出油が高速作業モードに適した高出力状態に切換わる。
【0006】
又、該作業モード選択スイッチ26がオペレータの手動によってオフに切換えられたときには、前記エンジン19及び第1並びに第2の各油圧ポンプ12,13も夫々の出力が低速作業モードに切換わるように、前記コントローラ21からの指令信号が前記各アクチュエータ20及び15に転送されて該低速作業モードによる作業が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記作業モード選択スイッチをオペレータの手動によって高速作業モードに切換えられているとき、この高速作業モードによる作業はスピード及びパワーに優れているので、高速作業や負荷が大きな作業には適しているのであるが、この高速作業モードによる一連の作業中に於いて、負荷の軽い動作又は微操作を行っているときにもエンジン出力は高いままで行われるので、無駄な燃料が消費される。そこで、この無駄な燃料消費を回避するにはその都度、前記作業モード選択スイッチを手動によって低速作業モードに切換えねばならないのであるが、該切換動作は非常に手間がかかる。一般には、オペレータはかかる切換え動作を行っていないので、前述のような無駄な燃料が消費されることになる。
【0008】
又、オペレータが前記作業モード選択スイッチを切換えて低速作業モードが選択されて該低速作業モードによる作業が行われているとき、この低速作業モードはオペレータの微操作及びエンジンの燃費の節減のためには優れているが、該低速作業モードによる一連の作業中に於いて機械を速く動作させたいとき、或いは大きなパワーを必要とするときには、スピード或いはパワーが不足し、オペレータの欲するスピード及びパワーを満足させることはできない。之を回避するためにその都度、前記作業モード選択スイッチの切換え動作を手動で行うことは非常に手間がかかる。そのため、近年、低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを自動的に行えるようにして、オペレータが手動によって煩雑な作業モード選択スイッチの切換え操作をしなくても済むようになってきたが、その一方で建設機械の走行中に作業モードの切換えが自動的に行われるとオペレータにショックを与え、走行が不安定になるという問題があった。
【0009】
そこで、高速作業モードと低速作業モードの何れかを選択して作業を実施する建設機械であって、従来例のようにオペレータが手動によって煩雑な作業モード選択スイッチの切換え操作をすることなく、エンジンの低燃費及び適正なる作業スピードの双方を満足できるようにした建設機械の制御装置に於いて、暖機が完了し、走行がなされていない場合にのみ低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを可能とし、且つ、当該切換えを安定的に行うことができるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、エンジンによって駆動される第1の油圧ポンプと第2の油圧ポンプ及びパイロットポンプを有し、該第1及び第2の油圧ポンプの油路には各種アクチュエータのコントロールバルブが接続され、之等のコントロールバルブはリモコン弁によって操作され、且つ、作業モードが低速作業モード又は高速作業モードの何れかに切換わることができるように構成された建設機械に於いて、上記エンジンのラジエータの水温を検知するためのラジエータ水温センサを設けると共に、上記パイロットポンプのパイロット油路に圧力スイッチを設け、該ラジエータ水温センサによる検出値がエンジンの暖機に達し、且つ、上記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出された場合に、コントローラの指令信号により、低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを可能とした建設機械の制御装置、及び、エンジンによって駆動される第1の油圧ポンプと第2の油圧ポンプ及びパイロットポンプを有し、該第1及び第2の油圧ポンプの油路には各種アクチュエータのコントロールバルブが接続され、之等のコントロールバルブはリモコン弁によって操作され、且つ、作業モードが低速作業モード又は高速作業モードの何れかに切換わることができるように構成された建設機械に於いて、上記第1及び第2の油圧ポンプの作動油の温度を検知するための作動油温センサを設けると共に、上記パイロットポンプのパイロット油路に圧力スイッチを設け、該作動油温センサによる検出値が油圧系の暖機に達し、且つ、上記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出された場合に、コントローラの指令信号により、上記低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを可能とした建設機械の制御装置を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明及び本発明に関連する第1〜第3の制御装置について図1乃至図6に従って説明する。尚、説明の都合上、従来例と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【0012】
図1は油圧ショベルの制御回路の一例を示す。但し、本発明の建設機械は該油圧ショベルに限定されるものではない。該油圧ショベルの制御回路に於いてエンジン19にて駆動される第1の油圧ポンプ12の油路にはブーム用のコントロールバルブ3が接続されており、第2の油圧ポンプ13の油路にはアーム用のコントロールバルブ5が接続されている。更に、該第1及び第2の油圧ポンプ12,13の各油路には走行用のコントロールバルブ4,8が接続されると共に、その他、バケットシリンダ等の各種アクチュエータ用のコントロールバルブ1〜3及び6,7が接続されている。
【0013】
そこで、先ず、図1に従って本発明に関連する第1の制御装置について説明する。図1に於いて該アーム用のコントロールバルブ5は第2の油圧ポンプ13の油路の最下流側に接続されており、そして、該油路はネガコン絞り弁9を介してタンク10に接続されている。又、該ネガコン絞り弁9の上流側に圧力センサ16が設けられ、そして、該圧力センサ16をコントローラ21に結線し、前記アーム側のコントロールバルブ5の作動油の油圧を該圧力センサ16が検出して該検出信号をコントローラ21に入力できるように構成されている。又、該アーム側のコントロールバルブ5の制御はリモコン弁11の操作レバー11aの操作によって行われる。そこで、低速作業モードによる作業が行われているとき、オペレータが建設機械に速い動作を要求するときには、前記リモコン弁11の操作レバー11aの動きに現われる。この動きは前記ネガコン絞り弁9の上流側に設けられている前記圧力センサ16によって検知される。而して、この圧力波形は図5に示すように、前記リモコン弁11の未操作の状態からフル動作の位置まで緩慢に操作した場合に於いてはパターンXのような波形となり、又、速く操作した場合に於いてはパターンYのような波形となる。この圧力を前記圧力センサ16で検出し、この検出信号が前記コントローラ21に入力されるのである。この検出信号の入力を受けたコントローラ21は所定のサンプリング時間で図6に示す後述の演算処理を行う。
【0014】
即ち、油圧ショベルが低速作業モードによって作業が行われているときには、該コントローラ21は図5に於いて前記アーム側のコントロールバルブ5の油圧を監視して、前記リモコン弁11の未操作時の圧力と、フル動作時の圧力の間の任意の圧力PN1とPN2との関連を比較演算する。このPN1及びPN2はコントローラ21に予め格納されている定数である。又、該コントローラ21は常にt1 秒前の前記ネガコン絞り弁9のネガコン圧P1を記憶することができるようにしておく。該ネガコン圧P1もコントローラ21に予め格納されている定数である。
【0015】
そこで、今、該ネガコン圧がPN1以下の圧力PO に達したときには、t1 秒前の圧力P1とPN2とを比較する。その演算結果がP1<PN2であるときには、前記リモコン弁11の操作レバー11aの操作が緩慢であると判断し、該建設機械は低速作業モードをそのまま保持して該低速作業モードによる作業が続行される。若し、P1≧PN2に達したときには、コントローラ21は該リモコン弁11の速い操作が要求されているものと判断し、該低速作業モードはコントローラ21の指令信号により高速作業モードに切換わる。この切換えは従来例と同様に、該コントローラ21からの切換指令信号がエンジン19及び第1並びに第2の油圧ポンプ12,13を制御する夫々のアクチュエータ20及び15に転送されることによって行われる。
【0016】
次に、本発明に関連する第2の制御装置について説明する。オペレータが建設機械に所定の力を要求するときには、該要求される力は第1及び第2の油圧ポンプ12,13の圧力の和として現われる。そこで、この圧力を検出するために、該第1及び第2の油圧ポンプ12,13の夫々の圧力Pm1,Pm2を之等油圧ポンプ12,13の下流側に夫々設けられた圧力センサ17,18によって検出し、そして、之等の検出信号をコントローラ21に入力する。該コントローラ21は所定のサンプリング時間で、図6に示す後述の演算処理を行う。そして、更に、之等の各油圧ポンプ12,13の圧力Pm1,Pm2の和を演算し、この演算結果がPm1+Pm2≧PH(PHは高負荷を判定する任意の圧力であって、このPHはコントローラ21に予め格納されている定数)となり、且つ、この状態がt2 秒以上経過したときには、該コントローラ21は前述のように切換指令信号を出力して低速作業モードから高速作業モードへ切換えるのである。而して、前述のt2 秒の経過を待つ理由は負荷変動が激しく、頻繁に作業モードが切換ってオペレータに違和感を与えないようにするためである。
【0017】
更に又、本発明に関連する第3の制御装置について説明する。油圧ショベルのような建設機械に於いては、諸種の動作中で、ブーム下げ動作はブームの自重落下力も作用するので、エンジン19の高出力は要求されない。而して、このブーム下げ動作は、前記第1の油圧ポンプ12の圧力として現われる。そこで、この圧力を前記圧力センサ18で検出し、この検出信号を前記コントローラ21に入力する。該油圧ショベルが高速作業モードにあるときには、コントローラ21は前記圧力センサ18の検知圧力Pm2と、ブーム下げを判定する圧力PL(PLはコントローラ21に予め格納されている定数)とを比較演算し、Pm2≧PLのときには高速作業モードが保持されて該高速作業モードによる作業が続行され、Pm2<PLに達したとき、コントローラ21の切換指令信号がエンジン19及び第1並びに第2の油圧ポンプ12,13の夫々のアクチュエータ20,15に転送されて高速作業モードが低速作業モードに切換えられることになる。
【0018】
次に、本発明の請求項1記載の発明について説明する。前述の高速作業モード及び低速作業モードの切換えを安定的に行うことができるようにするために、図4に示すように、前記エンジン19近傍にラジエータ水温センサ23を設け、該ラジエータ水温センサ23を前記コントローラ21に結線すると共に、パイロットポンプ14のパイロット油路に圧力スイッチ25を設け、該圧力スイッチ25を前記コントローラ21に結線し、そして、該ラジエータの水温がエンジン19の暖機に適する温度に達したか否かを該コントローラ21が演算し、該ラジエータの水温がエンジン19の暖機に適した水温に達した状態を該コントローラ21が判断し、且つ、前記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出されたとき、低速作業モードから高速作業モードへの切換え、又は高速作業モードから低速作業モードへの切換えを可能としたものである。
【0019】
次に、本発明の請求項2記載の発明の実施の形態について図4に従って説明する。この実施の形態は、前述の請求項1記載の発明の実施の形態と同様に、前述の本発明に関連する第1〜第3の制御装置における低速作業モードから高速作業モードへの切換え、又は高速作業モードから低速作業モードへの切換動作を安定した状態で行うことができるようにするために、前記第1及び第2の油圧ポンプ12,13の作動油の温度を検出するための作動油温センサ24をタンク近傍に設け、該作動油温センサ24をコントローラ21に結線すると共に、パイロットポンプ14のパイロット油路に圧力スイッチ25を設け、該圧力スイッチ25を前記コントローラ21に結線し、そして、該作動油温が油圧系の暖機に達したか否かを該コントローラ21が演算して、該作動油温が油圧系の暖機に達し、且つ、前記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出されたとき、該コントローラ21の指令信号によって低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを行うことができるように構成されている。
【0020】
次に、本発明及び本発明に関連する前記第1〜第3の制御装置の作業手順を図6のフローチャートに従って説明する。先ず、エンジン19近傍に設けたラジエータ水温センサ23の検出値がエンジン19の暖機に適した水温に達したか否か、又は、作動油温センサ24の検出値が油圧系の暖機に達したか否かをコントローラ21にて判断し(ステップS 1 )、暖機未完了のときは作業モードの切換動作は行われない。暖機完了のときは建設機械が走行中であるか否かを圧力スイッチ25の検出信号に基づいてコントローラ21が判断し(ステップS 2 )、もし、走行中であれば作業モードの切換動作は行われない。走行を停止し、高速作業モード(A)が選択されたか、低速作業モード(B)が選択されたかを判断し(ステップS 3 )、もし、高速作業モード(A)が選択され、高速作業モード(A)で作業しているとき、第1の油圧ポンプ12の圧力Pm2が定数のPLに対してPm2<PLであるか否かをコントローラ21が判断し(ステップS 4 )、もし、Pm2>PLであれば高速作業モード(A)で作業が続行される。Pm2<PLの場合は、コントローラ21の指令信号により低速作業モード(B)に自動的に切換わり、低速作業モード(B)による作業が行われる(ステップS 5 )。又、前記ステップS 3 に於いて、低速作業モード(B)が選択され、低速作業モードで作業しているとき、第1及び第2の油圧ポンプ12,13の夫々の圧力Pm1及びPm2を圧力センサ17,18によって検出し、コントローラ21が之等の和を演算し、之等の和が定数PHに対してPm1+Pm2≦PHであるか否かを判断する(ステップS 6 )。もし、Pm1+Pm2≦PHであれば、ステップS 7 に進み、ここで、図5に示すようにネガコン圧P O が予めコントローラ21に格納されている定数PN1に対し、P O <PN1であるか否かを判断し、もし、P O >PN1であれば低速作業モードによる作業が続行され、P O <PN1であればステップS 8 に進み、ここでt 1 秒前のネガコン圧P1が予めコントローラ21に格納されている定数PN2に対し、P1<PN2であるか否かを判断し、もし、P1>PN2であれば高速作業モードに自動的に切換って高速作業モードによる作業が行われる。もし、P1<PN2のときは低速作業モードによる作業が続行される。
【0021】
又、ステップS 6 に於いて、Pm1+Pm2≧PHのときはステップS 9 に進み、ここで、Pm1+Pm2≧PHの状態がt 2 秒以上経過したか否かをコントローラ21が判断し、もし、t 2 秒以上経過したと判断したときにはステップS 10 に進み、高速作業モードに自動的に切換って高速作業モードによる作業が行われる。もし、t 2 秒経過していないときには、低速作業モードによる作業が続行される。
【0022】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、 本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【0023】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に於いて詳述したように、スピード及びパワーに優れている高速作業モードと燃費及び微操作に適した低速作業モードの何れかが選択されて作業を行うとき、オペレータの欲する何れかの作業モードに自動的に切換って該作業モードによる作業を行うことができるのであるが、このとき請求項1記載の発明は、エンジンのラジエータの水温を検知するためのラジエータ水温センサを設けると共に、パイロットポンプのパイロット油路に圧力スイッチを設け、該ラジエータ水温センサによる検出値がエンジンの暖機に達し、且つ、上記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出された場合に、コントローラの指令信号により、低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを可能としたため、各作業モード相互の切換えを安定的に行うことができる。
【0024】
又、請求項2記載の発明は、第1及び第2の油圧ポンプの作動油の温度を検知するための作動油温センサを設けると共に、パイロットポンプのパイロット油路に圧力スイッチを設け、該作動油温センサによる検出値が油圧系の暖機に達し、且つ、上記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出された場合に、コントローラの指令信号により、低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを可能としたため、各作業モード相互の切換えを安定的に行うことができる等、正に著大なる効果を奏する発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に関連する第1〜第3の制御装置を採用した油圧ショベルの制御回路図。
【図2】 ポンプの性能線図。
【図3】 エンジンの性能線図。
【図4】 請求項1及び2記載の発明の制御装置を採用した油圧ショベルの制御回路図。
【図5】 ネガコン圧の圧力波形図。
【図6】 本発明の作業手順を示すフローチャート図。
【図7】 従来の高速作業モードと低速作業モードの切換えを示す油圧ショベルの制御回路図。
【符号の説明】
1〜8 各アクチュエータのコントロールバルブ
9 ネガコン絞り弁
10 タンク
11 リモコン弁
12 第1の油圧ポンプ
13 第2の油圧ポンプ
14 パイロットポンプ
15 電磁比例弁から成るアクチュエータ
16,17,18 圧力センサ
19 エンジン
20 エンジンガバナーのコントロールアクチュエータ
21 コントローラ
23 ラジエータ水温センサ
24 作動油温センサ
25 圧力スイッチ
Claims (2)
- エンジンによって駆動される第1の油圧ポンプと第2の油圧ポンプ及びパイロットポンプを有し、該第1及び第2の油圧ポンプの油路には各種アクチュエータのコントロールバルブが接続され、之等のコントロールバルブはリモコン弁によって操作され、且つ、作業モードが低速作業モード又は高速作業モードの何れかに切換わることができるように構成された建設機械に於いて、上記エンジンのラジエータの水温を検知するためのラジエータ水温センサを設けると共に、上記パイロットポンプのパイロット油路に圧力スイッチを設け、該ラジエータ水温センサによる検出値がエンジンの暖機に達し、且つ、上記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出された場合に、コントローラの指令信号により、上記低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを可能としたことを特徴とする建設機械の制御装置。
- エンジンによって駆動される第1の油圧ポンプと第2の油圧ポンプ及びパイロットポンプを有し、該第1及び第2の油圧ポンプの油路には各種アクチュエータのコントロールバルブが接続され、之等のコントロールバルブはリモコン弁によって操作され、且つ、作業モードが低速作業モード又は高速作業モードの何れかに切換わることができるように構成された建設機械に於いて、上記第1及び第2の油圧ポンプの作動油の温度を検知するための作動油温センサを設けると共に、上記パイロットポンプのパイロット油路に圧力スイッチを設け、該作動油温センサによる検出値が油圧系の暖機に達し、且つ、上記圧力スイッチにより走行がなされていないことが検出された場合に、コントローラの指令信号により、上記低速作業モードと高速作業モード相互の切換えを可能としたことを特徴とする建設機械の制御装置。
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