JP3760055B2 - Hydraulic drive control device for construction machinery - Google Patents

Hydraulic drive control device for construction machinery Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設機械の油圧駆動制御装置に係わり、特に複数のアクチュエータを有し、1ポンプで複数のアクチュエータを駆動する油圧ショベル等の建設機械において、特定のアクチュエータの微操作性を向上する油圧駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の複数のアクチュエータを有する油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置において、方向制御弁に補助弁を付加したものとしては、下記の2つのタイプがある。
【0003】
(1) メータイン流量を補助的に制御するもの
▲1▼特開昭62−284835号公報
▲2▼国際特許公開WO94/10456号公報
(2) メータアウト流量を補助的に制御するもの
▲3▼特開平6−123303号公報
また、操作特性を変更できる油圧駆動制御装置として従来公知のものには、次の公知例がある。
【0004】
▲4▼特開平9−286592号公報
▲5▼特開平7−248004号公報
上記▲1▼の特開昭62−284835号公報に記載の従来技術では、方向制御弁のフィーダ通路に補助弁を設け、方向制御弁の入側でアクチュエータに供給される圧油の流量を補助的に制御している。また、フィーダ通路に設けた補助弁の操作系に、オペレータの操作で切り換え可能な減圧弁や他のアクチュエータの操作信号で切り換え可能な電磁比例減圧弁を設け、オペレータが任意にその開口面積を調節できるようにしている。
【0005】
上記▲2▼の国際特許公開WO94/10456号公報に記載の従来技術では、方向制御弁のフィーダ通路にシート弁タイプの補助弁を設け、方向制御弁の入側でアクチュエータに供給される圧油の流量を補助的に制御している。また、その補助弁に他のアクチュエータの操作信号や自身の負荷圧を導いて、複合操作性を改善している。
【0006】
一方、上記▲3▼の特開平6−123303公報に記載の従来技術では、制御対象となるアクチュエータに接続された方向制御弁のメータアウト絞りの上流又は下流に圧力補償弁を設け、負荷圧の変化にかかわらずアクチュエータの作動速度を一定にするとともに、キャビテーションを防止することを可能としている。
【0007】
上記▲4▼の特開平9−286592号公報に記載の従来技術では、作業状態を検出して油圧ポンプの流量特性を変更し、油圧ポンプの吐出流量を制御することで、方向制御弁の流量特性を変更している。
【0008】
上記▲5▼の特開平7−248004号公報に記載の従来技術では、リモコン弁(パイロットバルブ)の元圧(一次圧)を生成するパイロット油路にモード切換弁を配置し、このモード切換弁とリモコン弁との間に、減圧弁を経由する油路をパイロット油路に並列に設け、このモード切換弁を切り換え、パイロット油路か減圧弁を経由する油路かを選択することによってリモコン弁の元圧を変化させ、通常操作モードと微操作モードとを切り換え可能としている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術においては、次に述べるような問題がある。
【0010】
例えば、制御対象となるアクチュエータを油圧ショベルの旋回モータとした場合、油圧ショベルの前方で掘削した土砂を側方又は後方に排土する通常の掘削一積み込み作業時には高遠な旋回動作が要求される。一方、汎用機である油圧ショベルは、バケットにワイヤを取り付けてクレーン作業に供されることもある。この場合には、荷振れ防止や位置決めのため、旋回動作は緩操作・微操作が要求される。
【0011】
ところが、上記▲1▼の特開昭62−284835号公報や上記▲2▼の国際特許公開WO94/10456号公報に記載の従来技術では、補助弁は方向制御弁のフィーダ通路に設けられているので、建設機械のような慣性の大きな物体の運動を制御する場合、減速時にはアクチュエータからの戻り油を制御できず、物体が慣性により流れてしまう現象を抑制できないという不都合がある。
【0012】
また、上記▲3▼の特開平6−123303号公報に記載の従来技術は、負荷圧の変化によらずアクチュエータの動作速度を一定に保つことを目的としており、緩操作・微操作には供されていない。
【0013】
上記▲4▼の特開平9−286592号公報に記載の従来技術は、方向制御弁の流量特性を変更するため、油圧ポンプの流量特性を変更して油圧ポンプの吐出流量を制御している。このため、1つの油圧ポンプで複数のアクチュエータに圧油を供給するシステムでは、全ての方向制御弁の流量特性が変更されるため、特定のアクチュエータに対する方向制御弁の流量特性だけを変更することはできない。
【0014】
上記▲5▼の特開平7−248004号公報に記載の従来技術は、モード切換弁により減圧弁を経由する油路を選択し、リモコン弁(パイロットバルブ)の元圧(一次圧)を下げることによってリモコン弁のレバーストロークーパイロット圧特性を変化させ、微操作モードを可能としている。しかし、リモコン弁(パイロットバルブ)は減圧弁で構成されるので、元圧を下げると発生するパイロット圧力の上限(パイロット最大圧力)は低下した元圧まで下がるが、リモコン弁のレバー操作量に対するパイロット圧力の変化率(操作量−パイロット圧力特性の傾き)は変わらない。このため、パイロット圧を制御できるレバー操作量の範囲、即ち可操作範囲が減少し、アクチュエータの最大速度は落とせるが、微操作性は向上しない。
【0015】
本発明の目的は、1ポンプで複数のアクチュエータを駆動する建設機械の油圧駆動制御装置において、特定のアクチュエータに対して容易に微操作が行える建設機械の油圧駆動制御装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対してそれぞれ設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作され、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の方向及び流量をそれぞれ制御する複数の方向制御弁と、この複数の方向制御弁をそれぞれタンクに接続する複数のタンクラインとを有し、前記複数のアクチュエータからの戻り油をそれぞれ前記複数の方向制御弁に設けられたメータアウト油路及びタンクラインを介してタンクに排出する建設機械の油圧駆動制御装置において、前記複数のアクチュエータのうちの特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のメータアウト油路の下流側に位置するタンクラインに設けられ、前記特定のアクチュエータからの戻り油の流量を補助的に制御する微操作用の補助弁と、前記特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じた開度となるよう前記補助弁を制御する補助弁操作手段とを備えるものとする。
【0017】
このように微操作用の補助弁と補助弁操作手段を設けることにより、特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のメータアウト油路に設けられたメータアウト絞りとその下流側に設けられた補助弁とを合成した見かけのメータアウト絞りのメータリング特性は、方向制御弁のメータアウト絞り単独の場合に比べて操作域のほぼ全域にわたって開口面積が減少した特性となり、最大開口面積が小さくなるだけでなく広い操作範囲にわたって開口面積が可変となり、かつレバー操作量に対する開口面積の変化量も少なくなる。このため、簡単な構成で優れた微操作性が得られる。
【0018】
また、補助弁は特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のタンクラインに設けられているため、特定のアクチュエータのみを微操作できると共に、加速時や定速操作時だけでなく、減速時にも特定のアクチュエータを微操作できる。
【0019】
(2)上記(1)において、好ましくは、前記補助弁の開度を常に最大開度に保持し通常操作モードとするか、前記操作レバーの操作量に応じて制御し微操作モードとするかを選択する選択手段を更に備える。
【0020】
これにより、特定のアクチュエータに対してオペレータが任意に高速なアクチュエータ操作が可能な通常操作モードと微操作モードとを切り換えることができる。
【0021】
(3)また、上記(1)において、好ましくは、前記補助弁はパイロット駆動式であり、前記補助弁操作手段は前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成されるパイロット圧を前記補助弁に導き補助弁の開度を制御する回路手段を有する。
【0022】
これにより油圧的に、特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じて補助弁の開度を制御することができる。
【0023】
(4)上記(1)において、前記補助弁は電磁比例式であり、前記補助弁操作手段は、前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成される操作信号を検出する手段と、この操作信号に応じた制御信号を計算して前記補助弁に与え補助弁の開度を制御する演算手段とを有するものであってもよい。
【0024】
これにより電気的に、特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じて補助弁の開度を制御することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【0026】
図1〜図7は、本発明の油圧駆動制御装置の第1の実施形態を示すもので、図1において、1は原動機、2は原動機1によって駆動されるメインの油圧ポンプ(以下メインポンプという)である。メインポンプ2から吐出された圧油は複数の方向制御弁4a,4b,4cを介して複数のアクチュエータ5a,5b,5cに供給され、これら複数のアクチュエータ5a,5b,5cを駆動する。本実施形態において、アクチュエータ5aは油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる旋回モータ5a、アクチュエータ5bは油圧ショベルのブームを俯仰動させるブームシリンダ5b、アクチュエータ5cは油圧ショベルのアームを回動させるアームシリンダ5cであり、方向制御弁4aで旋回モータ5aに供給される圧油の方向及び流量を制御することにより旋回モータ5aの旋回方向と旋回速度が制御され、方向制御弁4bでブームシリンダ5bに供給される圧油の方向及び流量を制御することによりブームシリンダ5bの伸縮方向と伸縮速度が制御され、方向制御弁4cでアームシリンダ5cに供給される圧油の方向及び流量を制御することによりアームシリンダ5cの伸縮方向と伸縮速度が制御される。
【0027】
方向制御弁4a,4b,4cは、メインポンプ2より引出されたポンプライン3から分岐しタンク14に接続されたセンタバイパスライン15の途中に取り付けられたオープンセンタ型の方向制御弁であり、逆流を防ぐための逆止弁20a,20b,20cを設けたフィーダライン3a,3b,3c、タンクライン6a,6b,6c、アクチュエータ5a,5b,5cの給排ライン11a,11b,11c及び12a,12b,12cにそれぞれ接続され、フィーダライン3a,3b,3cはポンプライン3に接続され、タンクライン6a,6b,6cは共通のタンクライン6を介してタンク14に接続されている。
【0028】
また、方向制御弁4a,4b,4cはパイロット駆動部30a,31a;30b,31b;30c,31cを有するパイロット駆動式であり、切換位置A,B,Cを有している。切換位置Aではセンタバイパスライン15を連通させ、フィーダライン3a,3b,3c、タンクライン6a,6b,6c、給排ライン11a,11b,11c及び12a,12b,12cを遮断し、切換位置Bではセンタバイパスライン15を遮断し、フィーダライン3a,3b,3cと給排ライン11a,11b,11c、タンクライン6a,6b,6cと給排ライン12a,12b,12cをそれぞれ連通させ、切換位置Cではセンタバイパスライン15を遮断し、フィーダライン3a,3b,3cと給排ライン12a,12b,12c、タンクライン6a,6b,6cと給排ライン11a,11b,11cをそれぞれ連通させる。パイロット駆動部30a,31a;30b,31b;30c,31cにパイロット圧の作用していない中立時には切換位置Aに位置し、パイロット駆動部30a,30b,30cにパイロット圧が作用すると切換位置Bに切り換えられ、パイロット駆動部31a,31b,31cにパイロット圧が作用すると切換位置Cに切り換えられる。
【0029】
方向制御弁4aの切換位置B,Cにおいて、10B,10Cはフィーダライン3aと給排ライン11a,12aとを連通する油路、13B,13Cはタンクライン6aと給排ライン12a,11aとを連通する油路であり、それぞれメータイン油路、メータアウト油路と呼ぶこととする。これらメータイン油路10B,10C及びメータアウト油路13B,13Cには方向制御弁4aの切換量(パイロット圧の大きさ又は操作量)に応じて開口面積を変化させるメータイン絞り32B,32C及びメータアウト絞り33B,33Cが設けられている。また、切換位置Aにおいて、34はセンタバイパスライン15を連通させるセンタバイパス油路であり、このセンタバイパス油路34には図示しないセンタバイパス絞りが設けられている。このセンタバイパス絞りは、方向制御弁4aの切換量(パイロット圧の大きさ又は操作量)に応じてメータイン絞り32B,32C及びメータアウト絞り33B,33Cとは反対の方向に開口面積を変化させる。方向制御弁4b,4cも同様である。
【0030】
7はメインポンプ2とともに原動機1により駆動されるパイロットポンプであり、パイロットポンプ7に接続されたパイロット圧力供給ライン8にはパイロットバルブ9a,9b,9cが接続されている。パイロットバルブ9a,9b,9cは旋回モータ5a、ブームシリンダ5b、アームシリンダ5cに対してそれぞれ設けられた操作レバー装置35a,35b,35cの一部を構成するものであり、操作レバー装置35a,35b,35cは油圧ショベルを運転するオペレータにより操作される操作レバー36a,36b,36cをそれぞれ備えている。各パイロットバルブ9a,9b,9cからパイロットラインa1,a2,b1,b2,c1,c2が引き出されており、これらパイロットラインa1,a2,b1,b2,c1,c2は、方向制御弁4a,4b,4cのパイロット駆動部30a,31a;30b,31b;30c,31cにそれぞれ接続されている。パイロットバルブ9a,9b,9cはそれぞれ1対の減圧弁を内蔵しており、操作レバー36a,36b,36cを操作すると、その操作方向に応じた側の減圧弁が作動し、パイロット圧力供給ライン8の圧力(一定)を元圧(一次圧)として操作量に応じたレベルのパイロット圧を操作方向に応じた側のパイロットラインa1又はa2,b1又はb2,c1又はc2に発生し、これらパイロット圧を方向制御弁4a,4b,4cのパイロット駆動部30a又は31a,30b又は31b,30c又は31cに導くことにより方向制御弁4a,4b,4cは操作レバー36a,36b,36cの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作される。
【0031】
16は方向制御弁4aに対するタンクライン6aの途中に設けられ、旋回モータ5aからの戻り油の流量を補助的に制御する微操作用の補助弁であり、この補助弁16は開方向作用のパイロット駆動部16aと、閉方向作用のパイロット駆動部16bと、開方向作用のバネ16cを有している。
【0032】
補助弁16のパイロット駆動部16aに対してはシャトル弁17が設けられ、このシャトル弁17の入力側はライン40a,40bを介して方向制御弁4aに対するパイロットラインa1,a2に接続され、シャトル弁17の出力側はライン40cを介して補助弁16のパイロット駆動部16aに接続され、パイロットラインa1又はa2のパイロット圧のうち、より高圧の一方がシャトル弁17で選択され、補助弁16のパイロット駆動部16aに導かれる構成となっている。ここで、パイロット駆動部16a,16b、バネ16c、ライン40a,40b,40c、シャトル弁17は旋回モータ5aの操作手段である操作レバー装置35aの操作レバー36aの操作量に応じた開度となるよう補助弁16を制御する補助弁操作手段を構成する。
【0033】
また、補助弁16のパイロット駆動部16bに対しては、オペレータにより操作される作業モード選択スイッチ18と、この作業モード選択スイッチ18からの信号を受けて作動する3方向切換弁19が設けられている。作業モード選択スイッチ18は、例えば図示の如く旋回モータ5aの操作レバー装置35aの操作レバー36aのグリップ頂部に設けられ、通常操作モードでは操作されずOFF位置にあり、微操作モードではON位置に押され、電気信号を出力する。3方向切換弁19は補助弁16のパイロット駆動部16bに接続されたパイロットライン41aとパイロット圧力供給ライン8から分岐したパイロットライン41b、若しくはパイロットライン41aとタンク14に接続されたタンクライン41cとをオンオフ的に切替接続可能であり、通常操作モードでスイッチ18から電気信号が出力されていないときは図示の位置にあり、パイロットライン41aとタンクライン41cを接続し、微操作モードでスイッチ18から電気信号が出力されると図示の位置から切り換えられ、パイロットライン41aをパイロットライン41bに接続する。
【0034】
以上のように構成した油圧駆動制御装置において、方向制御弁4a,4b,4cが全て中立の切換位置Aにあるときは、メインポンプ2から吐出された圧油の全流量がセンタバイパスライン15を通ってタンク14に戻る。この状態から操作レバー装置35bの操作レバー36bを図示右側に操作すると、レバー操作量に応じたパイロット圧がパイロットラインb1に生じ、方向制御弁4bはレバー操作量に応じた切換量だけ切換位置Bに切換わり、メインポンプ2からの圧油は切換位置Bのメータイン油路10B及びメータイン絞り32Bを通ってブームシリンダ5bのボトム側に流入し、ブームシリンダ5bを伸長させる。ブームシリンダ5bのロッド側から排出された圧油は方向制御弁4bの切換位置Bにおけるメータアウト油路13B及びメータアウト絞り33Bを通ってタンクライン6bに流出する。このとき、センタバイパスライン15を連通させるセンタバイパス油路34の図示しないセンタバイパス絞り、メータイン油路10Bのメータイン絞り32B、メータアウト油路13Bのメータアウト絞り33Bは、レバー操作量に対して一義的に定まる開口面積となっている。
【0035】
アームシリンダ5cの操作レバー装置35cの操作レバー36cを操作したときも同様である。
【0036】
次に、旋回モータ5aの操作レバー装置35aの操作レバー36aを操作したときの動作を説明する。
【0037】
まず、作業モード選択スイッチ18が押されない通常操作モードでは、3方向切換弁19はパイロットライン41aとタンクライン41cを接続する図示の位置にあるので、補助弁16はバネ16cにより図示の全開位置に保持される。この状態で操作レバー装置35aの操作レバー36aを図示右側に操作すると、レバー操作量に応じたパイロット圧がパイロットラインa1に生じ、方向制御弁4aはレバー操作量に応じた切換量だけ切換位置Bに切換わり、メインポンプ2からの圧油は切換位置Bのメータイン油路10Bのメータイン絞り32Bを通って旋回モータ5aに流入して、旋回モータ5aを回転させる。旋回モータ5aから排出された圧油は方向制御弁4aのメータアウト油路13B及びメータイン絞り33B、タンクライン6a、補助弁16を通ってタンクライン6からタンク14に流れ落ちる。このとき補助弁16のパイロット駆動部16aには、パイロットラインa1、ライン40a、シャトル弁17、ライン40cを介してレバー操作量に応じたパイロット圧が導入され、補助弁16の開度を大きくする方向に作用するが、補助弁16は既にバネ16cにより全開に保持されているため、変化はない。
【0038】
一方、作業モード選択スイッチ18を押した微操作モードでは、3方向切換弁19はパイロットライン41aとパイロットライン41bを接続する位置に切り換えられるので、補助弁16は全閉位置に切り換えられ、その位置で保持される。この状態で操作レバー装置35aの操作レバー36aを図示右側に操作すると、レバー操作量に応じたパイロット圧がパイロットラインa1に生じ、方向制御弁4aはレバー操作量に応じた切換量だけ切換位置Bに切換わる。これと同時に、補助弁16のパイロット駆動部16aには、上記のようにパイロットラインa1と等価なパイロット圧が生じ、補助弁16はレバー操作量に応じた弁開度になるよう開口面積を大きくする方向に変位する。したがって、メインポンプ2からの圧油は切換位置Bのメータイン油路10Bのメータイン絞り32Bを通って旋回モータ5aに流入して、旋回モータ5aを回転させる一方、旋回モータ5aから排出された圧油は方向制御弁4aのメータアウト油路13Bのメータアウト絞り33B、タンクライン6a、補助弁16を通ってタンクライン6からタンク14に流れ落ちる。
【0039】
図2は、補助弁16を用いてメータアウト側の流量特性を変化させるときの考え方を示した図である。近接して直列に接続された開口面積A1,A2の2つの絞りは、開口面積ASUMの1つの絞りに置き換えて考えることができる。この場合、A1,A2,ASUMの関係は次の式で表すことができる。
【0040】
SUM=A1・A2/√(A12+A22) …(1)
したがって、(1)式を適用することによって、メータアウト油路13Bのメータアウト絞り33Bと補助弁16の絞りを1つのメータアウト絞りに置き換えて考えることが可能である。
【0041】
図3は、パイロット圧に対するメータアウト絞り33B、通常操作モードでの補助弁16、微操作モードの補助弁16のそれぞれの開口面積の一例を示した図である。メータアウト絞り33Bはパイロット圧Poにて開口し始め、パイロット圧の上昇に比例してその開口面積を増加させ、パイロット圧力供給ライン8の圧力(元圧)と等価な圧力Pmaxにおいて開口面積aを得る。通常操作モードでは補助弁16はパイロット圧の大小に関係なく開口面積2aに保たれる。微操作モードでは補助弁16は、パイロット圧Poにて開口し始め、パイロット圧の上昇に比例してその開口面積を増加させ、パイロット圧力供給ライン8の圧力(元圧)と等価な圧力Pmaxにおいて開口面積a/2を得る。
【0042】
図4は、パイロット圧に対するメータアウト絞り33B、通常操作モードの補助弁16、微操作モードの補助弁16のそれぞれの開口面積が図3の通りである場合、(1)式を用いて算出した見かけのメータアウト絞りの開口面積である。通常操作モードでは、操作域全域にわたって開口面積を大きく取ることができ、高速な旋回が可能である。微操作モードでは、操作域全域にわたって通常モードの約1/2の開口面積に絞られている。
【0043】
図5は、操作レバー装置35aのパイロットバルブ(減圧弁)9aの入力量(レバー操作量)に対する出力パイロット圧の関係を、従来の技術で述べた特開平7−248004号公報に記載のものと比較して示す図である。図中、P1はパイロットバルブ9aの元圧(パイロット圧供給ライン8の圧力)であり、操作レバー36aを操作すると、その操作量に応じて出力パイロット圧は▲4▼→▲5▼→▲1▼と変化する。即ち、パイロット圧はレバー操作量の「イ」の範囲で可変となる。
【0044】
図6は、図4の関係と図5の▲4▼→▲5▼→▲1▼の関係を合成して得られる、レバー操作量に対するメータアウト絞り33Bと補助弁16とを複合した見かけのメータアウト絞りの開口面積の関係(メータリング特性)を示す図である。通常操作モード及び微操作モード共に、開口面積を可変とするレバー操作量の範囲は図5の「イ」に対応する範囲であり、微操作モードでも通常操作モードと同じ広い範囲にわたって開口面積を変化させることができる。したがって、広い微操作域が得られ、容易に微操作が可能になる。また、微操作モードではレバー操作量に対する開口面積の変化量も少なくなり、この点でも微操作性が向上する。
【0045】
比較例として、特開平7−248004号公報に記載のように、パイロットバルブの元圧を下げて微操作モードを得る場合について説明する。パイロットバルブの元圧を図5中のP1からP2に下げた場合、パイロットバルブ(減圧弁)は操作レバーの操作量に応じて出力パイロット圧は▲4▼→▲3▼→▲2▼と変化する。この場合のパイロット圧を可変とするレバー操作量の範囲は「ロ」と通常時の「イ」に比べて狭くなる。
【0046】
図7は、図4の「メータアウト絞り」の特性と図5の▲4▼→▲3▼→▲2▼の関係から得られる、レバー操作量に対するメータアウト絞りの開口面積の関係(メータリング特性)を示す図である。微操作モードでは、開口面積を可変とするレバー操作量の範囲は図5の「ロ」に対応する範囲であり、通常操作モードに比べ操作範囲が狭くなる。また、レバー操作量に対する開口面積の変化量は通常操作モード時と同じ急峻なままである。このためアクチュエータの最大速度は落とせるが、微操作性は向上しない。
【0047】
以上のように本実施形態によれば、特定のアクチュエータである旋回モータ5aの方向制御弁4aのメータアウト油路13B,13Cに設けられたメータアウト絞り33B,33Cとその下流側に設けられた補助弁16とを合成した見かけのメータアウト絞りのメータリング特性は、微操作モードでは図4に示したように方向制御弁4aのメータアウト絞り33B,33C単独の場合に比べて操作レバー36aの操作域のほぼ全域にわたって開口面積が減少した特性となり、最大開口面積が小さくなるだけでなく広い操作範囲にわたって開口面積が可変となり、かつレバー操作量に対する開口面積の変化量も少なくなるため、簡単な構成で優れた微操作性が得られる。
【0048】
また、補助弁16は特定のアクチュエータである旋回モータ5aの方向制御弁4aのタンクライン6aに設けられているため、旋回モータ5aのみを微操作できると共に、加速時や定速操作時だけでなく、減速時にも旋回モータ5aを微操作することができる。
【0049】
更に、作業モード選択スイッチ18と3方向切換弁19を設け、補助弁16の開度を常に最大開度に保持し通常操作モードとするか、操作レバー36aの操作量に応じて制御し微操作モードとするかを選択するようにしたので、特定のアクチュエータである走行モータ5aに対してオペレータが任意に高速なアクチュエータ操作可能な通常操作モードと微操作モードとを切り替えることができる。
【0050】
本発明の第2の実施形態を図8〜図12を用いて説明する。図8中、図1に示すものと同等の部材及び機能には、同じ符号を付し説明を省略する。上記実施形態は、油圧的に補助弁の開度を制御したが、本実施形態は電気的に補助弁の開度を制御するものである。
【0051】
図8において、操作レバー装置35aのパイロットバルブ9aから引き出されたパイロットラインa1,a2にはそのパイロット圧を検出するための圧力センサ21a,21bが設けられ、作業モード選択スイッチ18及び圧力センサ21a,21bからの信号はコントローラ22に入力される。方向制御弁4aからのタンクライン6aには、旋回モータ5aからの戻り油の流量を補助的に制御する電磁比例式補助弁23が設けられ、この電磁比例式補助弁23はコントローラ22から出力される制御信号(電気信号)により動作し、制御信号が0(通常操作モード)のときは全開位置に保持される。コントローラ22は、作業モード選択スイッチ18及び圧力センサ21a,21bからの信号を基に、電磁比例式補助弁23を動作させる制御信号(電気信号)を演算して電磁比例式補助弁23に出力する制御演算手段として機能する。
【0052】
コントローラ22の制御機能を図9〜図12を用いて説明する。
【0053】
図9はコントローラ22の制御機能をブロック線図で表したものであり、コントローラ22は、作業モード選択スイッチ18からの微操作モード信号を受けて圧力センサ21a,21bからの圧力信号1,2のうち、より高圧の信号を選択し、これをパイロット圧信号Piとして出力するパイロット圧選択手段51と、このパイロット圧選択手段51からのパイロット圧信号Piを入力してパイロット圧信号と制御信号の関係を予め設定したテーブルを用いて電磁比例式補助弁23に制御信号Icを出力する出力演算手段52とを有している。
【0054】
図10に、出力演算手段52で用いられるテーブルに予め設定したパイロット圧信号と制御信号の関係の一例を示す。パイロット圧信号PiがPo以下では制御信号IcはImaxであり、パイロット圧信号PiがPoを超えると、パイロット圧信号Piが大きくあるに従って制御信号Icが小さくなり、パイロット圧信号Piが最大のPmaxになると制御信号IcがI0となるようにパイロット圧信号Piと制御信号Icとの関係が設定されている。
【0055】
電磁比例式補助弁23の制御信号Icと開口面積の特性の一例を図11に示す。制御信号IcがImaxでは開口面積は0であり、制御信号Icが小さくなるに従って開口面積は大きくなり、制御信号IcがI0で開口面積はa/2になる。その結果、微操作モード時のパイロット圧と開口面積の特性は、図3に「補助弁(微操作モード)」と表示した特性が得られる。
【0056】
コントローラ22で行われる制御について、コントローラ22の制御機能をブロック線図で表した上記の図9と、コントローラ22の制御機能をフローチャートを表した図12を用いて説明する。
【0057】
作業モード選択スイッチ18が押されない通常操作モードでは、パイロット圧選択手段51において作業モード選択スイッチ18の判定が行われ(ステップ111)、微操作モードになるまで判定が繰り返される。したがって、この間、コントローラ22から出力される制御信号は0である。
【0058】
作業モード選択スイッチ18を押した微操作モードでは、パイロット圧選択手段51において作業モード選択スイッチ18の判定が行われ(ステップ111)、微操作モードと判定されると、圧力センサ21a,21bからの圧力信号P1,P2が読み込まれる(ステップ112)。読み込まれた圧力信号P1,P2はパイロット圧選択手段51において比較され(ステップ113)、圧力信号P1の方が高圧ならば圧力信号P1が、圧力信号P2の方が高圧ならば圧力信号P2が、パイロット圧Piとして出力される(ステップ114、ステップ115)。パイロット圧Piを入力として出力演算手段52にて図10に示すテーブルに従って制御信号Icが出力される(ステップ116、ステップ117)。制御信号Icを受けて、電磁比例式補助弁23は図11に示されるようにその開口面積を変化させる。その結果、メータアウト絞り33Cと合成した見かけのメータアウト絞りの開口面積は図4の通りとなる。
【0059】
従って、本実施形態においても、特定のアクチュエータである旋回モータ5aに対する操作レバー36aの操作量に応じて電気的に補助弁16の開度を制御し、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、1ポンプで複数のアクチュエータを駆動する建設機械の油圧駆動制御装置において、特定のアクチュエータに対して、加速時、定速操作時、減速時のいずれにも広い微操作域が得られ、かつレバー操作量に対する開口面積の変化量が少なくなり、簡単な構成で優れた微操作性が得られる。
【0061】
また、本発明によれば、作業者が任意に通常操作モードと微操作モードの切替が可能となり、通常操作モードでは高速なアクチュエータ操作が、また微操作モードでは容易に微操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による建設機械の油圧駆動制御装置を示す回路図である。
【図2】本発明におけるメータアウト絞りの概念を説明する図である。
【図3】方向制御弁のメータアウト絞りとタンクラインに設けられた補助弁のパイロット圧に対する開口面積の関係を示す図である。
【図4】方向制御弁のメータアウト絞りとタンクラインに設けられた補助弁を合成した通常操作モードと微操作モードでのパイロット圧に対するみかけの開口面積の関係を示す図である
【図5】操作レバー装置のパイロットバルブの入力量(レバー操作量)に対する出力パイロット圧の関係を、従来技術のものと比較して示す図である。
【図6】レバー操作量に対するメータアウト絞りと補助弁とを複合した見かけのメータアウト絞りの開口面積の関係を示す図である。
【図7】従来技術におけるレバー操作量に対するメータアウト絞りの開口面積の関係を示す図である。
【図8】本発明の第2の実施形態による建設機械の油圧駆動制御装置を示す回路図である。
【図9】コントローラの制御機能をブロック線図で示す図である。
【図10】コントローラの出力演算手段で用いられるテーブルに予め設定したパイロット圧信号と制御信号の関係の一例を示す図である。
【図11】電磁比例式補助弁の制御信号と開口面積の特性を示す図である。
【図12】コントローラの制御機能をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
1 原動機
2 油圧ポンプ
4a〜4c 方向制御弁
5a 旋回モータ
5b ブームシリンダ
5c バケットシリンダ
6 共通のタンクライン
6a〜6c タンクライン
7 パイロットポンプ
9a〜9C パイロットバルブ
10B,10C メータイン油路
13B,13C メータアウト油路
16 補助弁
17 シャトル弁
18 作業モード選択スイッチ
19 3方向切換弁
21a,21b 圧力センサ
22 コントローラ
23 電磁比例式補助弁
32B,32C メータイン絞り
33B,33C メータアウト絞り
35a,35b,35c 操作レバー装置
36a,36b,36c 操作レバー
51 パイロット圧選択手段
52 出力演算手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic drive control device for a construction machine, and in particular, a hydraulic drive that improves a fine operability of a specific actuator in a construction machine such as a hydraulic excavator having a plurality of actuators and driving a plurality of actuators with one pump. The present invention relates to a control device.
[0002]
[Prior art]
In a conventional hydraulic drive device for construction machines such as a hydraulic excavator having a plurality of actuators, there are the following two types in which an auxiliary valve is added to the direction control valve.
[0003]
(1) Auxiliary control of meter-in flow rate
(1) JP 62-284835 A
(2) International Patent Publication No. WO94 / 10456
(2) Auxiliary control of meter-out flow rate
(3) JP-A-6-123303
Moreover, there are the following known examples of conventionally known hydraulic drive control devices capable of changing the operation characteristics.
[0004]
(4) Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-286592
(5) JP-A-7-248004
In the prior art described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-284835 of (1) above, an auxiliary valve is provided in the feeder passage of the direction control valve to assist the flow rate of the pressure oil supplied to the actuator on the inlet side of the direction control valve. Control. In addition, a pressure reducing valve that can be switched by an operator's operation and an electromagnetic proportional pressure reducing valve that can be switched by an operation signal of another actuator are provided in the operation system of the auxiliary valve provided in the feeder passage, and the operator can arbitrarily adjust the opening area. I can do it.
[0005]
In the prior art described in International Patent Publication No. WO94 / 10456 of (2) above, a seat valve type auxiliary valve is provided in the feeder passage of the directional control valve, and the pressure oil supplied to the actuator on the inlet side of the directional control valve The flow rate is supplementarily controlled. In addition, the operation signal of the other actuator and its own load pressure are guided to the auxiliary valve to improve the composite operability.
[0006]
On the other hand, in the prior art described in JP-A-6-123303 in (3) above, a pressure compensation valve is provided upstream or downstream of the meter-out throttle of the directional control valve connected to the actuator to be controlled so that the load pressure is reduced. Regardless of the change, the operating speed of the actuator is made constant and cavitation can be prevented.
[0007]
In the prior art described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-286592 of (4) above, the flow rate of the direction control valve is controlled by detecting the working state, changing the flow rate characteristic of the hydraulic pump, and controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump. The characteristic has been changed.
[0008]
In the prior art described in JP-A-7-248004 described in (5) above, a mode switching valve is disposed in a pilot oil passage for generating the original pressure (primary pressure) of the remote control valve (pilot valve), and this mode switching valve An oil passage via the pressure reducing valve is provided in parallel with the pilot oil passage between the remote control valve and the remote control valve, this mode switching valve is switched, and the remote control valve is selected by selecting either the pilot oil passage or the oil passage via the pressure reducing valve. Can be switched between a normal operation mode and a fine operation mode.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art has the following problems.
[0010]
For example, when the actuator to be controlled is a swing motor of a hydraulic excavator, a high-speed swivel operation is required at the time of normal excavation and loading work in which earth and sand excavated in front of the hydraulic excavator are discharged to the side or rear. On the other hand, a hydraulic excavator, which is a general-purpose machine, may be used for crane work by attaching a wire to a bucket. In this case, in order to prevent load swing and positioning, the turning operation requires a gentle operation and a fine operation.
[0011]
However, in the prior art described in the above-mentioned (1) Japanese Patent Laid-Open No. 62-284835 and (2) International Patent Publication WO94 / 10456, the auxiliary valve is provided in the feeder passage of the directional control valve. Therefore, when controlling the motion of an object having a large inertia such as a construction machine, there is a disadvantage that the return oil from the actuator cannot be controlled at the time of deceleration and the phenomenon that the object flows due to the inertia cannot be suppressed.
[0012]
In addition, the prior art described in JP-A-6-123303 in the above (3) aims to keep the operating speed of the actuator constant regardless of the change in load pressure, and is used for slow operation and fine operation. It has not been.
[0013]
In the prior art described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-286592 (4) above, in order to change the flow rate characteristic of the directional control valve, the flow rate characteristic of the hydraulic pump is changed to control the discharge flow rate of the hydraulic pump. For this reason, in a system in which pressure oil is supplied to a plurality of actuators with a single hydraulic pump, the flow characteristics of all directional control valves are changed. Therefore, it is not possible to change only the flow characteristics of directional control valves for a specific actuator. Can not.
[0014]
In the prior art described in JP-A-7-248004 described in (5) above, the oil pressure passage through the pressure reducing valve is selected by the mode switching valve, and the original pressure (primary pressure) of the remote control valve (pilot valve) is lowered. By changing the lever stroke-pilot pressure characteristics of the remote control valve, fine operation mode is possible. However, since the remote control valve (pilot valve) is composed of a pressure reducing valve, the upper limit of the pilot pressure (maximum pilot pressure) generated when the original pressure is lowered decreases to the reduced original pressure, but the pilot with respect to the lever operation amount of the remote control valve The rate of change of pressure (manipulation amount-pilot pressure characteristic slope) does not change. For this reason, the range of the lever operation amount that can control the pilot pressure, that is, the operable range is reduced, and the maximum speed of the actuator can be reduced, but the fine operability is not improved.
[0015]
An object of the present invention is to provide a hydraulic drive control device for a construction machine that can easily finely operate a specific actuator in a hydraulic drive control device for a construction machine that drives a plurality of actuators with one pump.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic pump, a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a plurality of actuators provided for the plurality of actuators. A plurality of directional control valves that are respectively switched according to the operation direction and the operation amount of the operation levers of the plurality of operation means, and that respectively control the direction and flow rate of the pressure oil supplied to the plurality of actuators. A plurality of tank lines connecting the plurality of directional control valves to the tanks, respectively, and returning return oil from the plurality of actuators to meter-out oil passages and tank lines provided in the plurality of directional control valves, respectively. In a hydraulic drive control device for a construction machine that discharges to a tank via a specific actuator among the plurality of actuators An auxiliary valve for fine operation that is provided in a tank line located downstream of the meter-out oil passage of the directional control valve related to the auxiliary control for controlling the flow rate of return oil from the specific actuator, and the specific actuator Auxiliary valve operating means for controlling the auxiliary valve so as to have an opening corresponding to the amount of operation of the operating lever of the operating means.
[0017]
Thus, by providing the auxiliary valve for fine operation and the auxiliary valve operating means, the meter-out throttle provided in the meter-out oil passage of the direction control valve related to the specific actuator, and the auxiliary valve provided downstream thereof The metering characteristics of the apparent meter-out throttle combined with the directional control valve is a characteristic in which the opening area is reduced over almost the entire operating range compared to the case of the meter-out throttle alone of the directional control valve, and not only the maximum opening area is reduced. The opening area is variable over a wide operation range, and the amount of change in the opening area with respect to the lever operation amount is reduced. Therefore, excellent fine operability can be obtained with a simple configuration.
[0018]
In addition, since the auxiliary valve is provided in the tank line of the directional control valve related to the specific actuator, only the specific actuator can be finely operated, and the specific actuator can be used not only during acceleration and constant speed operation but also during deceleration. Can be finely operated.
[0019]
(2) In the above (1), preferably, the opening degree of the auxiliary valve is always kept at the maximum opening degree to be in the normal operation mode, or controlled according to the operation amount of the operation lever to be in the fine operation mode. It further comprises selection means for selecting.
[0020]
Thereby, it is possible to switch between the normal operation mode and the fine operation mode in which the operator can arbitrarily operate the actuator with respect to a specific actuator.
[0021]
(3) In the above (1), preferably, the auxiliary valve is of a pilot drive type, and the auxiliary valve operating means guides the pilot pressure generated by the operating means for the specific actuator to the auxiliary valve to assist. Circuit means for controlling the opening of the valve is provided.
[0022]
Thereby, the opening degree of the auxiliary valve can be controlled hydraulically according to the operation amount of the operation lever of the operation means for the specific actuator.
[0023]
(4) In the above (1), the auxiliary valve is of an electromagnetic proportional type, and the auxiliary valve operating means is a means for detecting an operation signal generated by an operating means for the specific actuator, and according to the operation signal. And calculating means for calculating the control signal and supplying the control signal to the auxiliary valve to control the opening degree of the auxiliary valve.
[0024]
Thereby, the opening degree of the auxiliary valve can be controlled electrically according to the operation amount of the operation lever of the operation means for the specific actuator.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
1 to 7 show a first embodiment of a hydraulic drive control apparatus of the present invention. In FIG. 1, 1 is a prime mover, 2 is a main hydraulic pump driven by the prime mover 1 (hereinafter referred to as a main pump). ). The pressure oil discharged from the main pump 2 is supplied to the plurality of actuators 5a, 5b, 5c through the plurality of directional control valves 4a, 4b, 4c, and drives the plurality of actuators 5a, 5b, 5c. In this embodiment, the actuator 5a is a turning motor 5a for turning the upper turning body of the excavator, the actuator 5b is a boom cylinder 5b for moving the boom of the excavator up and down, and the actuator 5c is an arm cylinder 5c for turning the arm of the excavator. The direction and flow speed of the swing motor 5a are controlled by controlling the direction and flow rate of the pressure oil supplied to the swing motor 5a by the direction control valve 4a, and the direction control valve 4b supplies the boom cylinder 5b by the direction control valve 4b. The direction and flow rate of the boom cylinder 5b are controlled by controlling the direction and flow rate of the pressure oil, and the arm cylinder is controlled by controlling the direction and flow rate of the pressure oil supplied to the arm cylinder 5c by the direction control valve 4c. The expansion / contraction direction and expansion / contraction speed of 5c are controlled.
[0027]
The direction control valves 4 a, 4 b, 4 c are open center type direction control valves that branch from the pump line 3 drawn from the main pump 2 and are attached to the center bypass line 15 connected to the tank 14. Feeder lines 3a, 3b, 3c provided with check valves 20a, 20b, 20c for preventing the above, tank lines 6a, 6b, 6c, supply / discharge lines 11a, 11b, 11c and actuators 5a, 5b, 5c and 12a, 12b , 12c, the feeder lines 3a, 3b, 3c are connected to the pump line 3, and the tank lines 6a, 6b, 6c are connected to the tank 14 via the common tank line 6.
[0028]
Further, the direction control valves 4a, 4b, 4c are pilot drive types having pilot drive units 30a, 31a; 30b, 31b; 30c, 31c, and have switching positions A, B, C. At the switching position A, the center bypass line 15 is connected, the feeder lines 3a, 3b, 3c, the tank lines 6a, 6b, 6c, the supply / discharge lines 11a, 11b, 11c and 12a, 12b, 12c are shut off. The center bypass line 15 is shut off, and the feeder lines 3a, 3b, 3c are connected to the supply / discharge lines 11a, 11b, 11c, the tank lines 6a, 6b, 6c and the supply / discharge lines 12a, 12b, 12c, respectively. The center bypass line 15 is cut off, and the feeder lines 3a, 3b, 3c are connected to the supply / discharge lines 12a, 12b, 12c, the tank lines 6a, 6b, 6c and the supply / discharge lines 11a, 11b, 11c, respectively. 30b, 31b; 30c, 31c are neutral when no pilot pressure is applied, and are switched to switching position A when pilot pressure is applied to pilot drivers 30a, 30b, 30c. When the pilot pressure is applied to the pilot drive units 31a, 31b, 31c, the position is switched to the switching position C.
[0029]
At the switching positions B and C of the direction control valve 4a, 10B and 10C are oil passages that connect the feeder line 3a and the supply / discharge lines 11a and 12a, and 13B and 13C are communication between the tank line 6a and the supply / discharge lines 12a and 11a. These oil passages are referred to as a meter-in oil passage and a meter-out oil passage, respectively. These meter-in oil passages 10B and 10C and meter-out oil passages 13B and 13C have meter-in throttles 32B and 32C and meter-outs that change the opening area according to the switching amount of the directional control valve 4a (the magnitude of pilot pressure or the operation amount). Apertures 33B and 33C are provided. In the switching position A, reference numeral 34 denotes a center bypass oil passage for communicating the center bypass line 15, and the center bypass oil passage 34 is provided with a center bypass throttle (not shown). The center bypass throttle changes the opening area in a direction opposite to the meter-in throttles 32B and 32C and the meter-out throttles 33B and 33C in accordance with the switching amount (the magnitude of the pilot pressure or the operation amount) of the direction control valve 4a. The same applies to the direction control valves 4b and 4c.
[0030]
A pilot pump 7 is driven by the prime mover 1 together with the main pump 2, and pilot valves 9 a, 9 b and 9 c are connected to a pilot pressure supply line 8 connected to the pilot pump 7. The pilot valves 9a, 9b, and 9c constitute part of operating lever devices 35a, 35b, and 35c provided for the swing motor 5a, the boom cylinder 5b, and the arm cylinder 5c, respectively. The operating lever devices 35a and 35b , 35c are provided with operation levers 36a, 36b, 36c operated by an operator who operates the hydraulic excavator, respectively. Pilot lines a1, a2, b1, b2, c1, c2 are drawn out from the pilot valves 9a, 9b, 9c, and these pilot lines a1, a2, b1, b2, c1, c2 are connected to the direction control valves 4a, 4b. , 4c are connected to pilot drive units 30a, 31a; 30b, 31b; 30c, 31c, respectively. Each of the pilot valves 9a, 9b, 9c has a built-in pair of pressure reducing valves. When the operation levers 36a, 36b, 36c are operated, the pressure reducing valves on the side corresponding to the operation direction are operated, and the pilot pressure supply line 8 The pilot pressure at a level corresponding to the operation amount is generated in the pilot line a1 or a2, b1 or b2, c1 or c2 on the side corresponding to the operation direction. Is guided to the pilot drive part 30a or 31a, 30b or 31b, 30c or 31c of the direction control valves 4a, 4b and 4c, so that the direction control valves 4a, 4b and 4c operate and operate the operation levers 36a, 36b and 36c. The switching operation is performed according to each.
[0031]
Reference numeral 16 denotes an auxiliary valve for fine operation, which is provided in the middle of the tank line 6a with respect to the direction control valve 4a, and auxiliaryly controls the flow rate of the return oil from the turning motor 5a. It has a drive unit 16a, a pilot drive unit 16b that operates in the closing direction, and a spring 16c that operates in the opening direction.
[0032]
A shuttle valve 17 is provided for the pilot drive unit 16a of the auxiliary valve 16, and the input side of the shuttle valve 17 is connected to pilot lines a1 and a2 for the direction control valve 4a via lines 40a and 40b. 17 is connected to the pilot drive unit 16a of the auxiliary valve 16 via a line 40c, and one of the pilot pressures of the pilot line a1 or a2 is selected by the shuttle valve 17, and the pilot of the auxiliary valve 16 is selected. The structure is guided to the drive unit 16a. Here, the pilot drive parts 16a and 16b, the spring 16c, the lines 40a, 40b and 40c, and the shuttle valve 17 have an opening corresponding to the operation amount of the operation lever 36a of the operation lever device 35a which is the operation means of the turning motor 5a. Thus, auxiliary valve operating means for controlling the auxiliary valve 16 is configured.
[0033]
The pilot drive portion 16b of the auxiliary valve 16 is provided with a work mode selection switch 18 operated by an operator and a three-way switching valve 19 that operates in response to a signal from the work mode selection switch 18. Yes. The work mode selection switch 18 is provided at the grip top of the operation lever 36a of the operation lever device 35a of the swing motor 5a as shown in the figure, for example, and is not operated in the normal operation mode and is in the OFF position, and is pushed to the ON position in the fine operation mode. And output an electrical signal. The three-way switching valve 19 includes a pilot line 41 a connected to the pilot drive unit 16 b of the auxiliary valve 16 and a pilot line 41 b branched from the pilot pressure supply line 8 or a tank line 41 c connected to the pilot line 41 a and the tank 14. It can be switched on and off, and when the electrical signal is not output from the switch 18 in the normal operation mode, it is in the position shown in the figure, the pilot line 41a and the tank line 41c are connected, and the switch 18 is electrically operated in the fine operation mode. When the signal is output, the position is switched from the position shown in the figure, and the pilot line 41a is connected to the pilot line 41b.
[0034]
In the hydraulic drive control apparatus configured as described above, when all of the direction control valves 4a, 4b, 4c are in the neutral switching position A, the total flow rate of the pressure oil discharged from the main pump 2 passes through the center bypass line 15. Return to the tank 14. When the operating lever 36b of the operating lever device 35b is operated to the right in the figure from this state, pilot pressure corresponding to the lever operating amount is generated in the pilot line b1, and the direction control valve 4b is switched to the switching position B by the switching amount corresponding to the lever operating amount. The pressure oil from the main pump 2 flows into the bottom side of the boom cylinder 5b through the meter-in oil passage 10B and the meter-in throttle 32B at the switching position B, and extends the boom cylinder 5b. The pressure oil discharged from the rod side of the boom cylinder 5b flows out to the tank line 6b through the meter-out oil passage 13B and the meter-out throttle 33B at the switching position B of the direction control valve 4b. At this time, a center bypass throttle (not shown) of the center bypass oil passage 34 communicating with the center bypass line 15, a meter-in throttle 32B of the meter-in oil passage 10B, and a meter-out throttle 33B of the meter-out oil passage 13B are unambiguous with respect to the lever operation amount. The opening area is fixed.
[0035]
The same applies when the operation lever 36c of the operation lever device 35c of the arm cylinder 5c is operated.
[0036]
Next, an operation when the operation lever 36a of the operation lever device 35a of the turning motor 5a is operated will be described.
[0037]
First, in the normal operation mode in which the work mode selection switch 18 is not pushed, the three-way selector valve 19 is in the illustrated position for connecting the pilot line 41a and the tank line 41c, so that the auxiliary valve 16 is moved to the fully opened position illustrated by the spring 16c. Retained. When the operating lever 36a of the operating lever device 35a is operated to the right side in the figure in this state, a pilot pressure corresponding to the lever operating amount is generated in the pilot line a1, and the direction control valve 4a is switched to the switching position B by a switching amount corresponding to the lever operating amount. The pressure oil from the main pump 2 flows into the turning motor 5a through the meter-in throttle 32B of the meter-in oil passage 10B at the switching position B, and rotates the turning motor 5a. The pressure oil discharged from the turning motor 5a flows down from the tank line 6 to the tank 14 through the meter-out oil passage 13B of the direction control valve 4a, the meter-in throttle 33B, the tank line 6a, and the auxiliary valve 16. At this time, pilot pressure corresponding to the amount of lever operation is introduced into the pilot drive portion 16a of the auxiliary valve 16 via the pilot line a1, the line 40a, the shuttle valve 17, and the line 40c, and the opening degree of the auxiliary valve 16 is increased. The auxiliary valve 16 is already fully opened by the spring 16c, so that there is no change.
[0038]
On the other hand, in the fine operation mode in which the work mode selection switch 18 is pressed, the three-way switching valve 19 is switched to a position where the pilot line 41a and the pilot line 41b are connected, so that the auxiliary valve 16 is switched to the fully closed position. Held in. When the operating lever 36a of the operating lever device 35a is operated to the right side in the figure in this state, a pilot pressure corresponding to the lever operating amount is generated in the pilot line a1, and the direction control valve 4a is switched to the switching position B by a switching amount corresponding to the lever operating amount. Switch to. At the same time, a pilot pressure equivalent to the pilot line a1 is generated in the pilot drive portion 16a of the auxiliary valve 16 as described above, and the opening area of the auxiliary valve 16 is increased so as to have a valve opening corresponding to the lever operation amount. Displace in the direction of Accordingly, the pressure oil from the main pump 2 flows into the turning motor 5a through the meter-in throttle 32B of the meter-in oil passage 10B at the switching position B, rotates the turning motor 5a, and the pressure oil discharged from the turning motor 5a. Flows from the tank line 6 to the tank 14 through the meter-out throttle 33B of the meter-out oil passage 13B of the direction control valve 4a, the tank line 6a, and the auxiliary valve 16.
[0039]
FIG. 2 is a view showing a concept when the flow characteristic on the meter-out side is changed using the auxiliary valve 16. Two apertures having opening areas A1 and A2 connected in series in close proximity to each other have an opening area A SUM It can be considered by replacing with one aperture. In this case, A1, A2, A SUM The relationship can be expressed by the following equation.
[0040]
A SUM = A1 / A2 / √ (A1 2 + A2 2 (1)
Therefore, by applying the formula (1), it is possible to replace the meter-out throttle 33B of the meter-out oil passage 13B and the throttle of the auxiliary valve 16 with one meter-out throttle.
[0041]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the opening areas of the meter-out throttle 33B with respect to the pilot pressure, the auxiliary valve 16 in the normal operation mode, and the auxiliary valve 16 in the fine operation mode. Meter-out throttle 33B is pilot pressure P o The pressure P is equivalent to the pressure (original pressure) of the pilot pressure supply line 8 by increasing the opening area in proportion to the increase of the pilot pressure. max To obtain an opening area a. In the normal operation mode, the auxiliary valve 16 is maintained in the opening area 2a regardless of the pilot pressure. In the fine operation mode, the auxiliary valve 16 is operated with the pilot pressure P o The pressure P is equivalent to the pressure (original pressure) of the pilot pressure supply line 8 by increasing the opening area in proportion to the increase of the pilot pressure. max To obtain an opening area a / 2.
[0042]
FIG. 4 is calculated using equation (1) when the opening area of the meter-out throttle 33B with respect to the pilot pressure, the auxiliary valve 16 in the normal operation mode, and the auxiliary valve 16 in the fine operation mode is as shown in FIG. This is the apparent meter-out aperture opening area. In the normal operation mode, the opening area can be increased over the entire operation area, and high-speed turning is possible. In the fine operation mode, the opening area is reduced to about ½ of the normal mode over the entire operation range.
[0043]
FIG. 5 shows the relationship of the output pilot pressure to the input amount (lever operation amount) of the pilot valve (pressure reducing valve) 9a of the operation lever device 35a as described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-248004 described in the prior art. It is a figure shown in comparison. In the figure, P1 is the original pressure of the pilot valve 9a (pressure of the pilot pressure supply line 8). When the operation lever 36a is operated, the output pilot pressure is changed from (4) → (5) → (1). It changes with ▼. In other words, the pilot pressure is variable within the range of “a” of the lever operation amount.
[0044]
FIG. 6 shows an apparent combination of the meter-out throttle 33B and the auxiliary valve 16 with respect to the lever operation amount, which is obtained by combining the relationship of FIG. 4 and the relationship of (4) → (5) → (1) of FIG. It is a figure which shows the relationship (metering characteristic) of the opening area of a meter out aperture_diaphragm | restriction. In both the normal operation mode and the fine operation mode, the range of the lever operation amount that makes the opening area variable is the range corresponding to “A” in FIG. 5, and the fine operation mode also changes the opening area over the same wide range as the normal operation mode. Can be made. Therefore, a wide fine operation area can be obtained and fine operation can be easily performed. In the fine operation mode, the amount of change in the opening area with respect to the lever operation amount is reduced, and the fine operability is improved in this respect.
[0045]
As a comparative example, a case will be described in which a fine operation mode is obtained by lowering the pilot valve's original pressure as described in JP-A-7-248004. When the pilot valve's original pressure is lowered from P1 to P2 in Fig. 5, the output pilot pressure of the pilot valve (pressure reducing valve) changes from (4) to (3) to (2) according to the operation amount of the operation lever. To do. In this case, the lever operation amount range in which the pilot pressure is variable is narrower than “B” and “I” in the normal state.
[0046]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the opening area of the meter-out stop with respect to the lever operation amount (metering), which is obtained from the characteristics of the “meter-out stop” in FIG. 4 and the relationship of (4) → (3) → (2) in FIG. FIG. In the fine operation mode, the lever operation amount range in which the opening area is variable is a range corresponding to “B” in FIG. 5, and the operation range is narrower than that in the normal operation mode. Further, the amount of change in the opening area with respect to the lever operation amount remains as steep as in the normal operation mode. For this reason, the maximum speed of the actuator can be reduced, but the fine operability is not improved.
[0047]
As described above, according to the present embodiment, the meter-out throttles 33B and 33C provided in the meter-out oil passages 13B and 13C of the direction control valve 4a of the turning motor 5a which is a specific actuator and the downstream thereof are provided. The metering characteristic of the apparent meter-out throttle combined with the auxiliary valve 16 is that in the fine operation mode, as shown in FIG. 4, the control lever 36a is compared with the meter-out throttles 33B and 33C alone of the direction control valve 4a. The opening area is reduced over almost the entire operating area. Not only the maximum opening area is reduced, but the opening area is variable over a wide operating range, and the amount of change in the opening area with respect to the lever operating amount is reduced. Excellent fine operability can be obtained with the configuration.
[0048]
Further, since the auxiliary valve 16 is provided in the tank line 6a of the direction control valve 4a of the swing motor 5a which is a specific actuator, only the swing motor 5a can be finely operated, and not only during acceleration or constant speed operation. The turning motor 5a can be finely operated even during deceleration.
[0049]
Further, a work mode selection switch 18 and a three-way selector valve 19 are provided, and the opening degree of the auxiliary valve 16 is always kept at the maximum opening degree to the normal operation mode, or is controlled according to the operation amount of the operation lever 36a and finely operated. Since the mode is selected, it is possible to switch between the normal operation mode in which the operator can arbitrarily operate the high-speed actuator and the fine operation mode with respect to the traveling motor 5a which is a specific actuator.
[0050]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 8, members and functions equivalent to those shown in FIG. In the above-described embodiment, the opening degree of the auxiliary valve is hydraulically controlled. However, in this embodiment, the opening degree of the auxiliary valve is electrically controlled.
[0051]
In FIG. 8, pressure sensors 21a and 21b for detecting the pilot pressure are provided on the pilot lines a1 and a2 drawn from the pilot valve 9a of the operation lever device 35a, and the work mode selection switch 18 and the pressure sensors 21a and 21a, A signal from 21 b is input to the controller 22. The tank line 6a from the direction control valve 4a is provided with an electromagnetic proportional auxiliary valve 23 that assists in controlling the flow rate of return oil from the turning motor 5a. The electromagnetic proportional auxiliary valve 23 is output from the controller 22. When the control signal is 0 (normal operation mode), it is held in the fully open position. The controller 22 calculates a control signal (electric signal) for operating the electromagnetic proportional auxiliary valve 23 based on signals from the work mode selection switch 18 and the pressure sensors 21a and 21b, and outputs the control signal to the electromagnetic proportional auxiliary valve 23. It functions as a control calculation means.
[0052]
The control function of the controller 22 will be described with reference to FIGS.
[0053]
FIG. 9 is a block diagram showing the control function of the controller 22, and the controller 22 receives the fine operation mode signal from the work mode selection switch 18 and receives the pressure signals 1 and 2 from the pressure sensors 21a and 21b. Among these, a pilot pressure selection means 51 that selects a higher pressure signal and outputs the selected signal as a pilot pressure signal Pi, and a pilot pressure signal Pi from the pilot pressure selection means 51 is input and the relationship between the pilot pressure signal and the control signal is input. Output calculating means 52 for outputting a control signal Ic to the electromagnetic proportional auxiliary valve 23 using a table in which is set in advance.
[0054]
FIG. 10 shows an example of the relationship between the pilot pressure signal and the control signal preset in the table used by the output calculation means 52. Pilot pressure signal Pi is P o In the following, the control signal Ic is Imax, and the pilot pressure signal Pi is P o If the pilot pressure signal Pi exceeds the maximum value Pmax, the control signal Ic decreases as the pilot pressure signal Pi increases. 0 The relationship between the pilot pressure signal Pi and the control signal Ic is set so that
[0055]
An example of the characteristics of the control signal Ic and the opening area of the electromagnetic proportional auxiliary valve 23 is shown in FIG. When the control signal Ic is Imax, the opening area is 0. As the control signal Ic decreases, the opening area increases. 0 Thus, the opening area becomes a / 2. As a result, the characteristics of the pilot pressure and the opening area in the fine operation mode can be obtained as “auxiliary valve (fine operation mode)” shown in FIG.
[0056]
The control performed by the controller 22 will be described with reference to FIG. 9 showing the control function of the controller 22 in a block diagram, and FIG. 12 showing the control function of the controller 22 in a flowchart.
[0057]
In the normal operation mode in which the work mode selection switch 18 is not pressed, the pilot pressure selection means 51 determines the work mode selection switch 18 (step 111), and the determination is repeated until the fine operation mode is entered. Therefore, during this time, the control signal output from the controller 22 is zero.
[0058]
In the fine operation mode in which the work mode selection switch 18 is pressed, the pilot pressure selection means 51 determines the work mode selection switch 18 (step 111). When the fine operation mode is determined, the pressure sensors 21a and 21b Pressure signals P1 and P2 are read (step 112). The read pressure signals P1 and P2 are compared in the pilot pressure selection means 51 (step 113). If the pressure signal P1 is higher, the pressure signal P1 is obtained. If the pressure signal P2 is higher, the pressure signal P2 is obtained. The pilot pressure Pi is output (step 114, step 115). With the pilot pressure Pi as an input, the output calculation means 52 outputs a control signal Ic according to the table shown in FIG. 10 (step 116, step 117). In response to the control signal Ic, the electromagnetic proportional auxiliary valve 23 changes its opening area as shown in FIG. As a result, the opening area of the apparent meter-out stop combined with the meter-out stop 33C is as shown in FIG.
[0059]
Therefore, also in this embodiment, the opening degree of the auxiliary valve 16 is electrically controlled according to the operation amount of the operation lever 36a with respect to the turning motor 5a which is a specific actuator, and the same effect as the first embodiment is obtained. be able to.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a hydraulic drive control device for a construction machine that drives a plurality of actuators with a single pump, a specific fine actuator has a wide fine operation range during acceleration, constant speed operation, and deceleration. The change amount of the opening area with respect to the lever operation amount is reduced, and excellent fine operability can be obtained with a simple configuration.
[0061]
Further, according to the present invention, the operator can arbitrarily switch between the normal operation mode and the fine operation mode, and high-speed actuator operation can be performed in the normal operation mode, and fine operation can be easily performed in the fine operation mode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a hydraulic drive control device for a construction machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of a meter-out aperture according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the meter-out throttle of the directional control valve and the opening area with respect to the pilot pressure of the auxiliary valve provided in the tank line.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an apparent opening area with respect to pilot pressure in a normal operation mode and a fine operation mode in which a meter-out throttle of a direction control valve and an auxiliary valve provided in a tank line are combined.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship of an output pilot pressure with respect to an input amount (lever operation amount) of a pilot valve of an operation lever device in comparison with that of a prior art.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an apparent meter-out aperture opening area that combines a meter-out aperture and an auxiliary valve with respect to a lever operation amount;
FIG. 7 is a diagram showing the relationship of the aperture area of the meter-out stop with respect to the lever operation amount in the prior art.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a hydraulic drive control device for a construction machine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing the control function of the controller.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a relationship between a pilot pressure signal and a control signal preset in a table used by the output calculation means of the controller.
FIG. 11 is a diagram showing a control signal and an opening area characteristic of an electromagnetic proportional auxiliary valve.
FIG. 12 is a diagram showing a control function of a controller in a flowchart.
[Explanation of symbols]
1 prime mover
2 Hydraulic pump
4a-4c Directional control valve
5a slewing motor
5b Boom cylinder
5c Bucket cylinder
6 Common tank lines
6a-6c tank line
7 Pilot pump
9a-9C Pilot valve
10B, 10C meter-in oil passage
13B, 13C Meter-out oil passage
16 Auxiliary valve
17 Shuttle valve
18 Work mode selection switch
19 3-way selector valve
21a, 21b Pressure sensor
22 Controller
23 Proportional solenoid valve
32B, 32C Meter-in aperture
33B, 33C Meter-out aperture
35a, 35b, 35c Operation lever device
36a, 36b, 36c Operation lever
51 Pilot pressure selection means
52 Output calculation means

Claims (4)

  1. 油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータと、この複数のアクチュエータに対してそれぞれ設けられた複数の操作手段と、この複数の操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じてそれぞれ切り換え操作され、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の方向及び流量をそれぞれ制御する複数の方向制御弁と、この複数の方向制御弁をそれぞれタンクに接続する複数のタンクラインとを有し、前記複数のアクチュエータからの戻り油をそれぞれ前記複数の方向制御弁に設けられたメータアウト油路及びタンクラインを介してタンクに排出する建設機械の油圧駆動制御装置において、
    前記複数のアクチュエータのうちの特定のアクチュエータに係わる方向制御弁のメータアウト油路の下流側に位置するタンクラインに設けられ、前記特定のアクチュエータからの戻り油の流量を補助的に制御する微操作用の補助弁と、
    前記特定のアクチュエータに対する操作手段の操作レバーの操作量に応じた開度となるよう前記補助弁を制御する補助弁操作手段とを備えることを特徴とする油圧駆動制御装置。
    Hydraulic pump, a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, a plurality of operation means provided for each of the plurality of actuators, and an operation direction of an operation lever of the plurality of operation means And a plurality of directional control valves that respectively control the direction and flow rate of pressure oil supplied to the plurality of actuators, and a plurality of directional control valves that are respectively connected to the tank. A hydraulic drive control device for a construction machine that has a tank line and discharges return oil from the plurality of actuators to a tank through a meter-out oil passage and a tank line provided in the plurality of directional control valves, respectively.
    A fine operation that is provided in a tank line located downstream of the meter-out oil passage of a directional control valve related to a specific actuator among the plurality of actuators, and supplementarily controls the flow rate of return oil from the specific actuator. An auxiliary valve for
    A hydraulic drive control device comprising: an auxiliary valve operating unit that controls the auxiliary valve so as to have an opening degree corresponding to an operation amount of an operating lever of an operating unit for the specific actuator.
  2. 請求項1記載の建設機械の油圧駆動制御装置において、前記補助弁の開度を常に最大開度に保持し通常操作モードとするか、前記操作レバーの操作量に応じて制御し微操作モードとするかを選択する選択手段を更に備えることを特徴とする油圧駆動制御装置。2. The hydraulic drive control device for a construction machine according to claim 1, wherein the opening degree of the auxiliary valve is always maintained at the maximum opening degree to be in a normal operation mode, or controlled according to an operation amount of the operation lever, and a fine operation mode. A hydraulic drive control device further comprising selection means for selecting whether or not to perform.
  3. 請求項1記載の建設機械の油圧駆動制御装置において、前記補助弁はパイロット駆動式であり、前記補助弁操作手段は前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成されるパイロット圧を前記補助弁に導き補助弁の開度を制御する回路手段を有することを特徴とする油圧駆動制御装置。2. The hydraulic drive control device for a construction machine according to claim 1, wherein the auxiliary valve is of a pilot drive type, and the auxiliary valve operating means guides a pilot pressure generated by an operating means for the specific actuator to the auxiliary valve to assist. A hydraulic drive control device comprising circuit means for controlling the opening of a valve.
  4. 請求項1記載の建設機械の油圧駆動制御装置において、前記補助弁は電磁比例式であり、前記補助弁操作手段は、前記特定のアクチュエータに対する操作手段により生成される操作信号を検出する手段と、この操作信号に応じた制御信号を計算して前記補助弁に与え補助弁の開度を制御する演算手段とを有することを特徴とする油圧駆動制御装置。The hydraulic drive control device for a construction machine according to claim 1, wherein the auxiliary valve is an electromagnetic proportional type, and the auxiliary valve operating means detects an operation signal generated by an operating means for the specific actuator; A hydraulic drive control device comprising: an arithmetic means for calculating a control signal corresponding to the operation signal and giving the control signal to the auxiliary valve to control an opening degree of the auxiliary valve.
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