JP3926892B2 - Hydraulic pump cut-off device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動装置に備えられる油圧ポンプに係わり、特に、油圧ポンプの吐出圧力が所定の圧力になるとその吐出流量を減少させるカットオフ制御を行う油圧ポンプのカットオフ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のカットオフ装置としては、例えば、特開平５−３０２５７５号公報記載のものがある。この従来の油圧ポンプのカットオフ装置は、油圧ポンプ、この油圧ポンプにより駆動される油圧アクチュエータ、及び油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁を有する油圧駆動装置に設けられるものであり、油圧ポンプの吐出回路の圧力（以下適宜、回路圧力という）を検出する圧力センサと、この圧力センサからの信号により油圧ポンプの吐出流量を制御するコントローラ及びレギュレータとを有している。
上記構造において、圧力センサにより検出された回路圧力が、リリーフ弁のリリーフ圧付近となるようにコントローラに予め設定された圧力（以下適宜、カットオフ圧力という）以上になると、油圧ポンプの吐出流量を減少させるカットオフ制御が行われる。これにより、回路圧力がリリーフ圧に達してリリーフ弁が作動したときのエネルギロスを低減し、経済性を向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
カットオフ制御が機能するためには、回路圧力がカットオフ圧力に達する必要がある。このカットオフ圧力は、上記したような経済性向上の観点からは、本来、リリーフ弁のリリーフ圧に等しく設定されるのが好ましい。
しかし、一般に、リリーフ弁の実際のリリーフ圧の大きさは製品毎にある程度バラツキがあり、このバラツキのため、実際のリリーフ圧がリリーフ弁の設計上のリリーフ圧よりも低い場合がある。このような場合に、カットオフ圧力を設計上のリリーフ圧に等しく設定すると、回路圧力が設計上のリリーフ圧に達する前にリリーフ弁が動作して回路圧力が設計上のリリーフ圧まで上昇せず、カットオフ制御が機能しなくなるという問題が生じる。
また、圧力センサの精度にも製品毎にバラツキがあるため、同様の問題が生じる。
【０００４】
このような実際のリリーフ圧や圧力センサの検出精度のバラツキによる弊害を避けカットオフ制御を確実に機能させるために、通常、コントローラに設定されるカットオフ圧力は、設計上のリリーフ圧よりもこれらバラツキの最大幅に余裕を加味した分だけ低い値に設定される。例えば、リリーフ弁の設計上のリリーフ圧を３５０ｋｇ／ｃｍ2とした場合、実際のリリーフ圧や圧力センサの検出精度のバラツキの最大幅の合計を１５ｋｇ／ｃｍ2とすれば、５ｋｇ／ｃｍ2の余裕を加味して、カットオフ圧力は３３０ｋｇ／ｃｍ2に設定される。
【０００５】
ところが、上記のような設定とすると、回路圧力が設定されたカットオフ圧力に達してリリーフ弁が動作する前にカットオフ制御が機能し油圧ポンプの吐出流量を減少させることから、例えば油圧ショベルの重掘削作業時等、リリーフ弁の作動開始ぎりぎりまでアクチュエータに通常の流量を供給し力強い動作をさせたい場合に、油圧アクチュエータの速度が急に遅くなり、作業性が低下するという別の問題が新たに生じる。
これを解決するために、上記従来技術では、カットオフ機能を解除するためのカットオフ機能解除スイッチを設け、このスイッチによってカットオフ機能を実行するかしないかを選択可能としている。すなわち、リリーフ時のエネルギロスを低減し省エネルギを図ることを優先する場合には、このスイッチをＯＮにしてカットオフ制御を行う一方、アクチュエータに力強い動作をさせることを優先する場合には、このスイッチをＯＦＦにしてカットオフ制御を行わないようにすることができる。
【０００６】
しかし、この従来技術では、省エネルギと力強さとを両立させるためには、オペレータがその都度カットオフ機能解除スイッチを切り換えて使い分ける必要があり、オペレータの操作が煩雑となっていた。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータの煩雑な操作を必要とすることなく、省エネルギと力強さとを両立できる油圧ポンプのカットオフ装置を提供することにある。
【０００９】
【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、原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータをそれぞれ操作する複数の操作手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、この吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力になると、前記油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するよう前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、前記複数の操作手段のうちの少なくとも１つの操作手段の操作状態を検出し、対応する操作検出信号を前記カットオフ制御手段へ出力する操作検出手段を有し、かつ、前記カットオフ制御手段は、前記操作検出信号に応じて、前記油圧ポンプの吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更する応答特性変更手段を備え、前記応答特性変更手段は、前記カットオフ流量のうち前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧と前記カットオフ圧力との偏差に応じた比例成分を決定する比例成分決定手段と、前記カットオフ流量のうち前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧と前記カットオフ圧力との偏差の経時変化に応じた積分成分を決定する積分成分決定手段と、前記比例成分と前記積分成分とを加算しこの加算値に基づき前記カットオフ流量を決定するカットオフ流量決定手段とを備えており、かつ、前記比例成分決定手段は前記操作検出信号に基づき比例ゲインを変更し、前記積分成分決定手段は前記操作検出信号に基づき積分ゲインを変更する。
油圧駆動装置においてリリーフ弁のリリーフ圧近くまで吐出回路圧力が増加するのは、動作対象物によってアクチュエータが大きな負荷を受けている場合である。例えばこの油圧駆動装置が油圧ショベルに適用されるときには、 (1) 地山から大きな負荷を受けつつ掘削を行っている状態と、 (2) それ以外の動作において外部から何らかの大きな負荷を受けている状態、の２つに大別して考えることができる。ここで、上記 (2) の場合には、吐出回路の圧力がリリーフ圧に達しリリーフする時のエネルギロスを低減し省エネルギを図ってもよいが、 (1) の場合には、いわゆる重掘削作業に相当するため、吐出回路の圧力がリリーフ圧近くになってもリリーフ弁の作動開始ぎりぎりまでアクチュエータに通常の流量を供給し力強い動作をさせることが望ましい。
本発明においては、少なくとも１つの操作手段の操作状態を操作検出手段で検出し、これに応じてカットオフ制御手段の応答特性変更手段で油圧ポンプの吐出流量がカットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更する。これにより、操作検出手段で (1) の場合に相当する操作状態が検出された場合には、応答特性を鈍くしてカットオフ制御への移行を遅らせる一方、 (2) の場合に相当する操作状態が検出された場合には、応答特性を鋭くしてカットオフ制御を直ちに解除させることができる。このようにすることで、 (1) の場合には、カットオフ制御への移行が完了するまでの間リリーフ弁の作動開始ぎりぎりまでアクチュエータに比較的多い流量を供給して力強い動作をさせることができ、また (2) の場合には、吐出回路圧力がリリーフ圧に達してリリーフ弁が作動したときのエネルギロスを低減し経済性を向上するというカットオフ制御本来の効果を確保することができる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記比例成分決定手段は、前記操作検出信号に応じて予め定められた第１比例ゲイン及び第２比例ゲインのうちいずれか１つを選択する比例ゲイン選択手段と、この比例ゲイン選択手段で選択された比例ゲインを用いて前記比例成分を算出する第１比例成分演算手段とを備えており、前記積分成分演算手段は、前記操作検出信号に応じて予め定められた第１積分ゲイン及び第２積分ゲインのうちいずれか１つを選択する積分ゲイン選択手段と、この積分ゲイン選択手段で選択された積分ゲインを用いて前記積分成分を算出する第１積分成分演算手段とを備える。
【００１１】
（３）上記（１）において、また好ましくは、前記複数の操作手段のうちの少なくとも１つの操作手段の操作量を検出し、対応する操作量検出信号を前記カットオフ制御手段へ出力する操作量検出手段をさらに有し、かつ、前記比例成分決定手段は、前記操作検出信号及び前記操作量検出信号に応じて比例ゲインの値を連続的に可変に設定する比例ゲイン設定手段と、この比例ゲイン設定手段で設定された比例ゲインを用いて前記比例成分を算出する第２比例成分演算手段とを備えており、前記積分成分決定手段は、前記操作検出信号及び前記操作量検出信号に応じて積分ゲインの値を連続的に可変に設定する積分ゲイン設定手段と、この積分ゲイン設定手段で設定された積分ゲインを用いて前記積分成分を算出する第２積分成分演算手段とを備える。
【００１２】
（４）また上記目的を達成するために、原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるブームシリンダ及びアームシリンダを含む複数のアクチュエータと、前記ブームシリンダ及びアームシリンダをそれぞれ操作するブーム用操作手段及びアーム用操作手段を含む複数の操作手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、この吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力になると、前記油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するよう前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、前記複数の操作手段の操作状態を検出し、対応する操作検出信号を前記カットオフ制御手段へ出力する操作検出手段を有し、かつ、前記カットオフ制御手段は、前記操作検出手段でオペレータのアームクラウド操作が検出された場合を含む第１の場合とこの第１の場合以外の第２の場合とで、前記油圧ポンプの吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更する応答特性変更手段を備えている。
これにより、上記(1)に相当する第１の場合には、応答特性を鈍くしてカットオフ制御への移行を遅らせ、移行完了までの間アクチュエータに比較的多い流量を供給して力強い動作をさせることができる。また、上記(2)に相当する第２の場合には、応答特性を鋭くしてカットオフ制御へ直ちに移行させ、リリーフ弁作動時のエネルギロスを低減し経済性を向上することができる。
【００１３】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記応答特性変更手段は、前記第１の場合には、前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記カットオフ圧力になって前記吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答時間を前記第２の場合よりも長くし、かつ前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記カットオフ圧力を下回って前記吐出流量が前記カットオフ流量から復帰するまでの応答時間を前記第２の場合よりも短くする。
【００１４】
（６）上記（４）において、また好ましくは、前記応答特性変更手段は、前記第１の場合として、前記操作検出手段でオペレータのアームクラウド単独操作又はアームクラウド・ブーム上げの複合操作が検出された場合を含み、この第１の場合とこれ以外の第２の場合とで、前記油圧ポンプの吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更する。
【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。
本発明の第１実施形態を図１〜図１３により説明する。
図１は、本実施形態による油圧ポンプのカットオフ装置が備えられる油圧駆動装置の油圧回路図を示している。この油圧駆動装置は、例えば油圧ショベルに備えられるものであり、原動機例えばエンジン３によって駆動される可変容量型の第１及び第２油圧ポンプ１，２と、これら第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁４と、第１及び第２油圧ポンプ１，２から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ、例えば油圧シリンダ５，６，８及び油圧モータ９，１０，１１と、これら油圧シリンダ５，６，８及び油圧モータ９，１０，１１をそれぞれ操作する複数の操作手段、例えば操作レバー装置１２，１３，１４及び１５，１６，１８と、第１及び第２油圧ポンプ１，２の押しのけ容積をそれぞれ制御するポンプ制御手段、例えばレギュレータ１９，２０とを備えている。
【００１６】
油圧シリンダ５，６，８は、図示しない油圧ショベルの作業フロントを構成するアーム、ブーム、及びバケットをそれぞれ回動するためのアームシリンダ５、ブームシリンダ６、及びバケットシリンダ８である。また油圧モータ９〜１１は、図示しない油圧ショベルの下部走行体に対し上部旋回体を旋回させるための旋回モータ９と、下部走行体の左・右両側にそれぞれ備えられる履帯を駆動し走行させるための左・右走行モータ１０，１１である。そして、これら複数のアクチュエータに対し第１及び第２油圧ポンプ１，２からそれぞれ圧油が供給されるとき、その流量及び方向が、第１及び第２アームコントロールバルブ２１，２２、第１及び第２ブームコントロールバルブ２３，２４、バケットコントロールバルブ２５、旋回コントロールバルブ２６、左・右走行コントロールバルブ２８，２９によって制御されるようになっている。
このとき、コントロールバルブ２６，２１，２３，２８には第１油圧ポンプ１から圧油が供給されるが、旋回コントロールバルブ２６、第１アームコントロールバルブ２１、及び第１ブームコントロールバルブ２３は、左走行コントロールバルブ２８よりも優先的に第１油圧ポンプ１からの圧油を対応するアクチュエータ９，５，６に供給するようにタンデムに接続され、かつこれら旋回コントロールバルブ２６、第１アームコントロールバルブ２１、及び第１ブームコントロールバルブ２３は互いにパラレルに接続されている。またコントロールバルブ２９，２５，２４，２２には第２油圧ポンプ２から圧油が供給されるが、これら右走行コントロールバルブ２９、バケットコントロールバルブ２５、及び第２アームコントロールバルブ２４、及び第２ブームコントロールバルブ２２は、この順序で優先的に圧油が供給されるようにタンデムに接続されている。なお、左走行コントロールバルブ２８は、通常は遮断状態にあり所定の場合（後述）に連通する切換弁３０を備えた配管３１を介し、第２油圧ポンプ２の吐出回路に接続されており、切換弁３０が連通状態にある場合には、右走行コントロールバルブ２９と互いにパラレルに接続されるようになっている。
【００１７】
操作レバー装置１２〜１６，１８は、第１及び第２アームコントロールバルブ２１，２２を切り換えてアームを操作するためのアーム用操作レバー装置１２と、第１及び第２ブームコントロールバルブ２３，２４を切り換えてブームを操作するためのブーム用操作レバー装置１３と、バケットコントロールバルブ２５を切り換えてバケットを操作するためのバケット用操作レバー装置１４と、旋回コントロールバルブ２６を切り換えて上部旋回体を操作するための旋回用操作レバー装置１５と、左・右走行コントロールバルブ２８，２９をそれぞれ切り換えて下部走行体を操作するための左・右走行用操作レバー装置１６，１８である。これら操作レバー装置１２〜１６，１８はそれぞれ、パイロット圧を発生し、対応するパイロット管路を介しそのパイロット圧により対応するコントロールバルブを切り換えるようになっている。操作レバー装置１２を例にとると、操作レバー１２ａ及び減圧弁１２ｂが備えられており、操作レバー１２ａをアームクラウド方向（又はダンプ方向）に操作すると、図示しない油圧源からのパイロット圧が減圧弁１２ｂでその操作量に応じて減圧され、このパイロット圧がパイロット管路３２ａ（又は３２ｂ）を介して第１及び第２アームコントロールバルブ２１，２２の駆動部２１ａ，２２ａ（又は２１ｂ，２２ｂ）に導かれ、コントロールバルブ２１，２２が切り換えられる。これによりアームシリンダ５のボトム側（又はロッド側）に圧油が供給され、アームがクラウド方向（又はダンプ方向）に回動するようになっている。また他の操作レバー装置１３〜１６，１８についても同様に、操作レバー装置の操作レバーを操作すると、減圧弁からのパイロット圧がパイロット管路を介しコントロールバルブの駆動部に導かれ、油圧シリンダ６，８又は油圧モータ９〜１１に圧油が供給されて対応する作業機が動作するようになっている。これら複数のパイロット管路内の圧力は、対応する圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ，３９ａ，３９ｂで検出され、コントローラ４０へ出力されるようになっている。なお、これら複数のパイロット管路内の圧力のうち、左・右走行用操作レバー装置１６，１８以外の操作レバー装置から発生されたものは、図示するように、７個のシャトル弁４６，４８，４９，５０，５１，５２，５３を介して切換弁３０の駆動部３０ａに導かれている。これによって、左・右走行用操作レバー装置１６，１８以外の操作レバー装置が操作された場合には、切換弁３０が連通状態に切り換えられるようになっている。
【００１８】
リリーフ弁４は、ばね４ａを備えており、第１及び第２油圧ポンプ１，２とコントロールバルブ２６，２９とを接続する吐出回路の管路４１，４２から分岐しタンク４３に至る管路４４に逆止弁４５ａ，４５ｂを介して設けられている。そして、第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出回路の圧力（以下適宜、回路圧力という）がばね４ａのばね力により設定されるリリーフ圧Ｐrに達すると動作し、第１及び第２油圧ポンプ１，２からの圧油をタンク４３に戻すようになっている。
【００１９】
レギュレータ１９，２０は、コントローラ４０から出力される目標押しのけ容積ｑo1，ｑo2（後に詳述）に応じ第１及び第２油圧ポンプ１，２の斜板１ａ，２ａの傾転角を制御し、これによってそれぞれの押しのけ容積を制御するようになっている。このコントローラ４０の機能を図２に示す。
図２において、コントローラ４０は、第１油圧ポンプ１の制御に係わる第１制御部５４と、第２油圧ポンプの制御に係わる第２制御部５５とを備えている。
【００２０】
第１制御部５４は、操作レバー装置１２，１３，１５，１６からのパイロット圧Ｐ1a，Ｐ1b，Ｐ2a，Ｐ2b，Ｐ3a，Ｐ3b，Ｐ4a，Ｐ4bに応じたポジティブ制御による目標押しのけ容積ｑp1を算出するポジコン制御部５４ａと、第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出圧に基づき、第１油圧ポンプ１の入力トルクが第２油圧ポンプ２の入力トルクと合わせてエンジン３の出力トルク以下となるような馬力制御による目標押しのけ容積ｑh1を算出する馬力制御部５４ｂと、カットオフ制御による目標押しのけ容積ｑc1を算出するカットオフ制御部５４ｃと、このカットオフ制御部５４ｃからの目標押しのけ容積ｑc1を導通・遮断するスイッチ部５４ｄと、これらポジコン制御部５４ａ、馬力制御部５４ｂ、カットオフ制御部５４ｃからの目標押しのけ容積ｑp1，ｑh1，ｑc1のうち最小値を選択するための最小値選択部５４ｅとを備えている。
ポジコン制御部５４ａの詳細機能を図３に示す。この図３において、ポジコン制御部５４ａは、前述した圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂで検出されたパイロット圧Ｐ1a，Ｐ1b，Ｐ2a，Ｐ2b，Ｐ3a，Ｐ3b，Ｐ4a，Ｐ4bが入力されている。そして、これらパイロット圧Ｐ1a，Ｐ1b，Ｐ2a，Ｐ2b，Ｐ3a，Ｐ3b，Ｐ4a，Ｐ4bに応じた目標押しのけ容積ｑ1a，ｑ1b，ｑ2a，ｑ2b，ｑ3a，ｑ3b，ｑ4a，ｑ4bを演算部５４ａ1，５４ａ2，５４ａ3，５４ａ4，５４ａ5，５４ａ6，５４ａ7，５４ａ8に予め設定された図示テーブルでそれぞれ演算し、さらにこれらのうちの最大値を最大値選択部５４ａ9で選択して、ポジティブ制御による目標押しのけ容積ｑp1として出力するようになっている。
馬力制御部５４ｂの詳細機能を図４に示す。この図４において、馬力制御部５４ｂは、圧力センサ５６で検出された第１油圧ポンプ１のポンプ吐出圧Ｐd1と、圧力センサ５８で検出された第２油圧ポンプ２のポンプ吐出圧Ｐd2とが入力されており、図示のテーブルによって、馬力制御による目標押しのけ容積ｑh1を算出する。すなわち、ポンプ吐出圧の平均値（Ｐd1＋Ｐd2）／２の増加にしたがって目標押しのけ容積ｑh1をｑ3（ポンプ最大流量）からｑ2（ポンプ最小流量）まで減少させるようになっている。ここでＰd1とＰd2との両方が入力されその平均値（Ｐd1＋Ｐd2）／２に基づきｑh1を算出しているのは、特に詳細を説明しないが、いわゆる公知のクロスセンシング制御によってエンジン３の馬力を第１及び第２油圧ポンプ１，２で有効に活用するためである。
【００２１】
図２に戻り、また第２制御部５５は、第１制御部５４とほぼ同様の機能となっている。すなわち、特に詳細を図示しないが、操作レバー装置１２，１３，１４，１８からのパイロット圧Ｐ1a，Ｐ1b，Ｐ2a，Ｐ2b，Ｐ5a，Ｐ5b，Ｐ6a，Ｐ6bに応じ、図３に示したテーブルとほぼ同様のテーブルによってポジティブ制御による目標押しのけ容積ｑp2を算出するポジコン制御部５５ａと、圧力センサ５６，５８で検出した第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出圧Ｐd1，Ｐd2に基づき、図４に示したテーブルとほぼ同様のテーブルによって第２油圧ポンプ２の入力トルクが第１油圧ポンプ１の入力トルクと合わせてエンジン３の出力トルク以下となるような馬力制御による目標押しのけ容積ｑh2を算出する馬力制御部５５ｂと、カットオフ制御による目標押しのけ容積ｑc2を算出するカットオフ制御部５５ｃと、このカットオフ制御部５５ｃからの目標押しのけ容積ｑc2を導通・遮断するスイッチ部５５ｄと、これらポジコン制御部５５ａ、馬力制御部５５ｂ、カットオフ制御部５５ｃからの目標押しのけ容積ｑp2，ｑh2，ｑc2のうち最小値を選択するための最小値選択部５５ｅとを備えている。
【００２２】
なお、第１及び第２制御部５４，５５に備えられたカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃ及びスイッチ部５４ｄ，５５ｄについては、後にさらに詳述する。
【００２３】
以上のような油圧駆動装置に本実施形態による油圧ポンプのカットオフ装置が設けられている。このカットオフ装置は、第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出圧Ｐd1，Ｐd2をそれぞれ検出する吐出圧検出手段としての上記圧力センサ５６，５８と、この検出された吐出圧Ｐd1，Ｐd2がリリーフ弁３で決定される最大圧力（＝リリーフ圧Ｐr）近くの所定のカットオフ圧力Ｐc（例えばＰc＝３３０ｋｇ／ｃｍ2）になると、第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出流量が所定のカットオフ流量（詳細は後述）まで減少するようレギュレータ１９，２０を動作させるカットオフ制御を行うカットオフ制御手段としての上記カットオフ制御部５４ｃ，５５ｃと、走行用レバー装置１６，１８のパイロット圧を検出する圧力センサ３８ａ，３８ｂ，３９ａ，３９ｂからの検出信号Ｐ4a，Ｐ4b，Ｐ6a，Ｐ6bによってオペレータが走行操作を行ったかどうかを判断し、走行操作が行われたときには遮断状態となりそれ以外のときには導通状態となる上記スイッチ部５４ｄ，５５ｄと、操作レバー装置１２〜１６，１８の操作状態を検出し対応する操作検出信号Ｐ1a，Ｐ1b，Ｐ2a，Ｐ2b，Ｐ3a，Ｐ3b，Ｐ4a，Ｐ4bをカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃに出力する操作検出手段としての上記圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ，３９ａ，３９ｂとから形成されている。
【００２４】
カットオフ制御部５４ｃ，５５ｃは、上記圧力センサ３３ａ〜３９ａ，３３ｂ〜３９ｂからの動作検出信号Ｐ1a〜Ｐ6a及びＰ1b〜Ｐ6bと、圧力センサ５６，５８からの吐出圧Ｐd1，Ｐd2とが入力され、動作検出信号Ｐ1a〜Ｐ6a及びＰ1b〜Ｐ6bに応じて、第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出流量がカットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更する。このようなカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃの制御が本実施形態の要部であり、その制御内容を、カットオフ制御部５４ｃを例にとって図５、図６、及び図７により説明する。
【００２５】
図５は、カットオフ制御部５４ｃの制御機能を表すブロック図である。この図５において、カットオフ制御部５４ｃは、圧力センサ５６からの第１ポンプ吐出圧Ｐd1と予め固定値として記憶されていた所定のカットオフ圧力Ｐcとが入力され、これらの偏差ΔＰc＝Ｐc−Ｐd1を求める減算部５４ｃaと、最終的に出力される目標押しのけ容積ｑc1のうち偏差ΔＰcに応じた比例成分を決定する比例成分決定手段としての比例項決定部５４ｃbと、目標押しのけ容積ｑc1のうち偏差ΔＰcの経時変化に応じた積分成分を決定する積分成分決定手段としての積分項決定部５４ｃcと、比例項決定部５４ｃbで決定した比例成分と積分項決定部５４ｃcで決定した積分成分とを加算しその加算値に基づき目標押しのけ容積ｑc1を決定するカットオフ流量決定手段としての目標押しのけ容積決定部５４ｃdとから形成されている。
【００２６】
比例項決定部５４ｃbは、圧力センサ３３ａ〜３８ａ，３３ｂ〜３８ｂからの動作検出信号Ｐ1a〜Ｐ4a，Ｐ1b〜Ｐ4bが入力されこれに応じて第１比例ゲイン（後述）及び第２比例ゲイン（同）のうちいずれか１つを選択する比例ゲイン選択手段としてのスイッチ部５４ｃb1と、このスイッチ部５４ｃb1の切り替え位置に応じ、図示のテーブルに示される第１及び第２比例ゲインによってΔＰcから比例項ｑcpをそれぞれ算出する第１積算部５４ｃb2及び第２積算部５４ｃb3とを備えている。スイッチ部５４ｃb1は、動作検出信号Ｐ1a〜Ｐ4a及びＰ1b〜Ｐ4bによって、オペレータによる操作状態を判断し、作業フロントであるブーム・アーム・バケットに関して、アームクラウド単独操作、アームクラウドとバケットクラウド／ダンプとの複合操作、ブーム上げとアームクラウドとの複合操作、ブーム上げとアームクラウドとバケットクラウド／ダンプとの複合操作のうちいずれかの操作が行われたとき（以下、アームクラウド等操作時と略す。図示も同様）には第１積算部５４ｃb2側に切り替わり、これ以外の操作のとき（以下、他の操作時と略す。図示も同様）には第２積算部５４ｃb3側に切り替わるようになっている。この第１積算部５４ｃb2及び第２積算部５４ｃb3における第１比例ゲイン及び第２比例ゲインの設定の詳細を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す。
これら図６（ａ）及び図６（ｂ）において、ΔＰc＝０は、ポンプ吐出圧Ｐd1がカットオフ圧力Ｐcである場合を示している。そしてΔＰc＞０の場合、すなわちポンプ吐出圧Ｐd1がカットオフ圧力Ｐcよりも小さい場合のゲイン設定についてみると、図６（ａ）及び図６（ｂ）ともに、ΔＰc＜Ｐc1（所定の基準偏差）の範囲においては比例項ｑcp＝０であるが、ΔＰcがこれを超えると直線的に立ち上がり、それぞれ基準偏差Ｐc2▲２▼及びＰc2▲１▼でｑcp＝ｑ3に達するようになっている。このｑ3は、図４で前述した馬力制御における最大目標流量（すなわちポンプ最大流量）である。また、このときのゲインの傾きは、図６（ａ）の第１比例ゲインのほうが図６（ｂ）の第２比例ゲインよりも大きくなっている。なお、Ｐc，Ｐc1，Ｐc2▲１▼，Ｐc2▲２▼の値は、例えばＰc＝３３０ｋｇ／ｃｍ2、Ｐc1＝１０ｋｇ／ｃｍ2（第１ポンプ１のポンプ吐出圧Ｐd1＝３２０ｋｇ／ｃｍ2に相当）、Ｐc2▲２▼＝１５ｋｇ／ｃｍ2（Ｐd1＝３１５ｋｇ／ｃｍ2に相当）、Ｐc2▲１▼＝３０ｋｇ／ｃｍ2（Ｐd1＝３００ｋｇ／ｃｍ2に相当）である。そしてこの場合、ΔＰc＜Ｐc1の範囲は、３２０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３３０ｋｇ／ｃｍ2の範囲に相当する。以下、説明を容易にするために、この数値例を適宜引用して説明する。
またΔＰc＜０の場合（ポンプ吐出圧Ｐd1がカットオフ圧力Ｐcよりも大きい場合）は、−Ｐc1＜ΔＰc（３３０ｋｇ／ｃｍ２＜Ｐd1＜３４０ｋｇ／ｃｍ2）ではｑcp＝０であるが、ΔＰcがこれ未満となると直線的に立ち下がり、それぞれΔＰc＝Ｐc3▲２▼，Ｐc3▲１▼となるまで急激に減少する。なお、基準偏差Ｐc3▲１▼及びＰc3▲２▼の値は、例えばＰc3▲１▼＝−１５ｋｇ／ｃｍ2（Ｐd1＝３４５ｋｇ／ｃｍ2に相当）、Ｐc3▲２▼＝−３０ｋｇ／ｃｍ2（Ｐd1＝３６０ｋｇ／ｃｍ2に相当）である。このときのゲインの傾きは上記と逆に、図６（ｂ）の第２比例ゲインほうが図６（ａ）の第１比例ゲインよりも大きくなっている。
【００２７】
図５に戻り、積分項決定部５４ｃcは、スイッチ部５４ｃb1と同様に動作検出信号Ｐ1a〜Ｐ4aが入力されこれに応じて第１若しくは第２積分ゲイン（後述）のうちいずれか１つを選択する積分ゲイン選択手段としてのスイッチ部５４ｃc1と、このスイッチ部５４ｃc1の切り替え位置に応じ、図示のテーブルに示される第１及び第２積分ゲインによってΔＰcから積分要素Δｑciをそれぞれ算出する第１積算部５４ｃc2及び第２積算部５４ｃc3と、この第１積算部５４ｃc1若しくは第２積算部５４ｃc2で算出された積分要素Δｑciに対し、１サイクル前の演算結果を記憶しておいて加算する機能を備えたＺ変換部５４ｃc4及び加算部５４ｃc5と、図４で前述した馬力制御における最小目標流量ｑ2及びこのｑ2より小さな所定のカットオフ流量ｑ1をそれぞれ上限・下限とする制限を加え最終的な積分項ｑciとして出力するリミッタ５４ｃc6とを備えている。スイッチ部５４ｃc1は、スイッチ部５４ｃb1と同様、アームクラウド等操作時には第１積算部５４ｃc2側に切り替わり、これ以外の操作のときには第２積算部５４ｃc3側に切り替わるようになっている。この第１積算部５４ｃc2及び第２積算部５４ｃc3における第１積分ゲイン及び第２積分ゲインの設定の詳細を図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す。
これら図７（ａ）及び図７（ｂ）において、図６同様、ΔＰc＝０は、ポンプ吐出圧Ｐd1＝カットオフ圧力Ｐc（すなわちＰd1＝３３０ｋｇ／ｃｍ2）の場合である。図７（ａ）及び図７（ｂ）ともに、このΔＰc＝０を境にしてΔＰc＞０側（Ｐd1＜３３０ｋｇ／ｃｍ2側）が直線的に増加しΔＰc＜０側（Ｐd1＞３３０ｋｇ／ｃｍ2側）がΔＰc＜０側とは異なる傾きで直線的に減少するゲイン設定となっている。但し、ゲインの傾きは、ΔＰc＞０では図７（ａ）の第１積分ゲインのほうが図７（ｂ）の第２積分ゲインよりも大きくなり、ΔＰc＜０ではその逆となっている。
【００２８】
図５に再び戻り、目標押しのけ容積決定部５４ｃdは、比例項決定部５４ｃbで決定された比例項ｑcpと、積分項決定部５４ｃcで決定された積分項ｑciとを加算しｑci’＝ｑcp＋ｑciを求める加算部５４ｃd1と、この加算部５４ｃd1からのｑci’に対しｑ3及びｑ1（前述）をそれぞれ上限・下限とする制限を加え最終的なカットオフ目標押しのけ容積ｑc1として出力するリミッタ５４ｃd2とを備えている。
【００２９】
なお、カットオフ制御部５５ｃの制御内容は、以上のカットオフ制御部５４ｃと機能的には同一であるので、説明を省略する。
また、上記構成のうち、比例項決定部５４ｃb、積分項決定部５４ｃc、及び目標押しのけ容積決定部５４ｃdは、操作検出信号に応じて第１油圧ポンプ１の吐出流量がカットオフ流量ｑ1に減少するまでの応答特性を変更する応答特性変更手段を構成し、そのうち比例項決定部５４ｃbの第１積算部５４ｃb2及び第２積算部５４ｃb3はスイッチ部５４ｃb1で選択された比例ゲインを用いて比例成分を算出する第１比例成分演算手段を構成し、積分項決定部５４ｃcの第１積算部５４ｃc2及び第２積算部５４ｃc3はスイッチ部５４ｃc1で選択された積分ゲインを用いて積分成分を算出する第１積分成分演算手段を構成する。さらに、アームクラウド等操作時は、操作検出手段でオペレータのアームクラウド単独操作又はアームクラウド・ブーム上げの複合操作が検出された場合を含む第１の場合に対応し、他の操作時は、第１の場合以外の第２の場合に対応する。
【００３０】
次に、以上のように構成した本実施形態の動作及び効果を説明する。
オペレータが何らかの作業を行うことを意図して操作レバー装置１２〜１８のうち少なくとも１つを操作すると、その操作により発生したパイロット圧によって対応するコントロールバルブが中立位置から切り換えられ、第１又は第２油圧ポンプ１，２からの圧油が対応するアクチュエータに供給されてそのアクチュエータが駆動する。このとき、発生したパイロット圧が対応する圧力センサ３３ａ〜３９ｂで検出されてコントローラ４０のポジコン制御部５４ａ，５５ａに入力され、これに応じてポジティブ制御による目標押しのけ容積ｑp1，ｑp2が算出される。またこのときそれらパイロット圧は、圧力センサ５６，５８からの第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出圧Ｐd1，Ｐd2とともにコントローラ４０のカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃにも入力され、カットオフ制御部５４ｃ，５５ｃでこれらに応じてカットオフ制御による目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2が算出される。さらに一方、第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出圧Ｐd1，Ｐd2はコントローラ４０の馬力制御部５４ｂ，５５ｂにも入力され、これらに応じた馬力制御による目標押しのけ容積ｑh1，ｑh2が算出される。
【００３１】
ここで、オペレータが走行単独操作若しくは走行を含む複合操作を行う場合には、コントローラ４０のスイッチ部５４ｄ，５５ｄが遮断状態となってカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃからの目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2は最小値選択部５４ｅ，５５ｅに入力されない。したがって、通常のポジティブ制御同様、最小値選択部５４ｅ，５５ｅで、馬力制御部５４ｂ，５５ｂからの目標押しのけ容積ｑh1，ｑh2とポジコン制御部５４ａ，５５ａからの目標押しのけ容積ｑp1，ｑp2との小さいほうが選択され、最終的な目標押しのけ容積ｑo1，ｑo2としてレギュレータ１９，２０に出力される。
【００３２】
オペレータが走行以外の操作を行う場合で、かつ重掘削等を行い第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出回路の圧力が比較的高くなってカットオフ圧力Ｐc近くになる場合には、カットオフが開始されてカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃからの目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2が比較的小さくなり、常に馬力制御部５４ｂ，５５ｂからの目標押しのけ容積ｑh1，ｑh2以下となる。したがって馬力制御部５４ｂ，５５ｂからの目標押しのけ容積ｑh1，ｑh2が最小値選択部５４ｅ，５５ｅの選択に影響を与えないようになり、従来のカットオフ制御同様、最小値選択部５４ｅ，５５ｅでカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃからの目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2とポジコン制御部５４ａ，５５ａからの目標押しのけ容積ｑp1，ｑp2との小さいほうが選択され、最終的な目標押しのけ容積ｑo1，qo2としてレギュレータ１９，２０に出力される。
このときこの目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2の値の挙動の例を、図８〜図１３を参照しつつ場合分けして説明する。
【００３３】
（１）カットオフ制御なしの状態から、油圧ポンプ吐出圧が増大してカットオフ制御が開始される場合
（１−Ａ）油圧ポンプ吐出圧Ｐd1，Ｐd2が、カットオフ圧力Ｐcより非常に小さい状態（ΔＰc＞Ｐc2▲１▼すなわちＰd1，Ｐd2＜３００ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（Ｉ））からカットオフ圧力Ｐcをわずかに上回った状態（−Ｐc1＜ΔＰc＜０すなわち３３０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1，Ｐd2＜３４０ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（Ｖ））になった場合
この場合における油圧ポンプ吐出圧Ｐd1（又はＰd2）の挙動を図８（ａ）に示し、この吐出圧Ｐd1（又はＰd2）とカットオフ圧力Ｐcとの偏差ΔＰc＝Ｐc−Ｐd1（又はＰd2）の挙動を図８（ｂ）に示し、これに対応する本実施形態のカットオフ目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2の挙動を図８（ｃ）に示す。なお図８（ｃ）においては、アームクラウド等操作時を実線で示し、他の操作時を破線で示している。
【００３４】
図８（ａ）に示すように初期の状態ではポンプ吐出圧Ｐdが低く、図８（ｂ）に示すようにΔＰc＞Ｐc2▲１▼（領域（Ｉ））となる。このような状況では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、比例項決定部５４ｃbの第１及び第２積算部５４ｃb1，５４ｃb2からの比例項ｑcpはｑ3となる。一方、積分項決定部５４ｃcでは、第１及び第２積算部５４ｃc2，５４ｃc3のいずれであっても積分要素Δｑciが正の値であり、この正の値がＺ変換部５４ｃc4及び加算部５４ｃc5で累積的に加算されて飽和し、結局リミッタ５４ｃc6を介し積分項ｑciは上限のｑ2となる。これらにより、目標押しのけ容積決定部５４ｃdのリミッタ５４ｃd2を介し、最終的に、図８（ｃ）に示すようにカットオフ目標押しのけ容積ｑc1＝ｑ3が出力される（ｑc2も同様、以下ｑc2については説明を省略）。
そして、この状態から、図８（ａ）に示すように第１油圧ポンプ１の吐出圧Ｐd1が増加して図８（ｂ）に示すように−Ｐc1＜ΔＰc＜０（３３０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３４０ｋｇ／ｃｍ2：領域（Ｖ））となると、まず比例項決定部５４ｃbでは、第１及び第２積算部５４ｃb1，５４ｃb2からの比例項ｑcpがいずれにしても０となる。一方、積分項決定部５４ｃcでは、第１及び第２積算部５４ｃc2，５４ｃc3のいずれであっても積分要素Δｑciが負の値に変わるため、時間の経過とともにこの負の値がＺ変換部５４ｃc4及び加算部５４ｃc5で累積的に加算されていき、結局リミッタ５４ｃc6を介し積分項ｑciはｑ2からｑ1まで減っていく。これらにより、目標押しのけ容積決定部５４ｃdのリミッタ５４ｃd2を介し出力されるカットオフ目標押しのけ容積ｑc1は、図８（ｃ）に示すようにｑ3からｑ1へと次第に減少する。このとき、図７を用いて説明したように、積分項決定部５４ｃcで、第１積算部５４ｃc2のゲインの傾きのほうが第２積算部５４ｃc3のゲインの傾きよりも小さい。これにより、図８（ｃ）に示すように、アームクラウド等操作時にカットオフ目標押しのけ容積ｑc1がｑ3からｑ1へ減少するときの減り方を、他の操作時における減り方よりも遅くすることができる。
【００３５】
（１−Ｂ）油圧ポンプ吐出圧Ｐd1が、同じ領域（Ｉ）の状態から、さらに大きい状態（Ｐc3▲１▼＜ΔＰc＜−Ｐc1すなわち３４０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３４５ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（VI））になった場合
この場合における吐出圧Ｐd1の挙動を図９（ａ）に、偏差ΔＰcの挙動を図９（ｂ）に、対応するカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の挙動を図９（ｃ）に示す。この場合、図９（ｃ）に示すようにカットオフ目標押しのけ容積ｑc1はｑ3から瞬間的に減少した後、徐々にｑ1まで減少していく。そしてこの場合、瞬間的に減少する量はアームクラウド等操作時のほうが他の操作時よりも小さく、さらにその後の減り方も、アームクラウド等操作時のほうが他の操作時よりも遅くなっている。
【００３６】
（１−Ｃ）油圧ポンプ吐出圧Ｐd1が、さらに大きい状態（Ｐc3▲２▼＜ΔＰc＜Ｐc3▲１▼すなわち３４５ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３６０ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（VII））になった場合
この場合における吐出圧Ｐd1、偏差ΔＰc、及びカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の挙動はそれぞれ図１０（ａ）、図１０（ｂ）、及び図１０（ｃ）となる。この場合、アームクラウド等操作時及び他の操作時ともにカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の減少の度合いがさらに速くなり、他の操作時の場合はカットオフ目標押しのけ容積ｑc1がｑ3からｑ1まで瞬間的に減少するようになる。
【００３７】
（１−Ｄ）カットオフ制御開始時の効果
以上（１−Ａ）〜（１〜Ｃ）で説明したように、本実施形態によれば、カットオフ制御が開始される際、アームクラウド等操作時におけるカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の減り方を他の操作時における減り方よりも遅くなる。
Ｐd＝Ｐcになると直ちにカットオフを開始していた従来構造では、本来力強い動作をさせたいアームクラウド等操作時であっても領域（Ｖ）に入ったと同時に急激にカットオフ目標押しのけ容積が小さくなるため、油圧アクチュエータの速度が急に遅くなり、作業性が悪くなるという不具合があった。そのため、アームクラウド等操作を行いたい場合には予めカットオフ機能解除スイッチをＯＦＦにしてカットオフを行わないようにしておく必要があった。
これに対して本実施形態は、上記したようにアームクラウド等操作時には自動的にカットオフ目標押しのけ容積ｑc1が減少するときの減り方を遅くし、カットオフ制御への移行を遅らせることができる。したがって、カットオフ制御への移行が完了するまでの間、リリーフ弁４の作動開始ぎりぎりまでアクチュエータに多量の圧油を供給し、力強い動作をさせることができる。これにより作業効率を向上させることができる。また他の操作時にはカットオフ目標押しのけ容積ｑc1が減少するときの減り方を速くし、カットオフ制御の移行を速くすることができる。したがって直ちにポンプ吐出流量を減少させることができる。これにより、軽作業時にはエネルギロスを少なくすることができる。
【００３８】
（２）カットオフ制御中の状態から、油圧ポンプ吐出圧が減少してカットオフ制御が終了する場合
（２−Ａ）油圧ポンプ吐出圧Ｐd1が、カットオフ圧力Ｐcをわずかに上回った状態（−Ｐc1＜ΔＰc＜０すなわち３３０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３４０ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（Ｖ））から、カットオフ圧力Ｐcをわずかに下回った状態（Ｐc1＞ΔＰc＞０すなわち３２０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３３０ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（IV））になった場合
この場合のポンプ吐出圧Ｐd1、偏差ΔＰc、及びカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の挙動をそれぞれ図１１（ａ）、図１１（ｂ）、及び図１１（ｃ）に示す。
【００３９】
図１１（ａ）に示すように、ポンプ吐出圧Ｐdがカットオフ圧力Ｐcをわずかに上回った状態、すなわち−Ｐc1＜ΔＰc＜０（３３０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３４０ｋｇ／ｃｍ2：領域（Ｖ））の状態では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、比例項決定部５４ｃbの第１及び第２積算部５４ｃb1，５４ｃb2からの比例項ｑcpは０となる。一方、積分項決定部５４ｃcでは、第１及び第２積算部５４ｃc2，５４ｃc3のいずれであっても積分要素Δｑciが負の値であるため、この負の値がＺ変換部５４ｃc4及び加算部５４ｃc5で累積的に加算されて飽和し、結局リミッタ５４ｃc6を介し積分項ｑciはｑ1となる。これらにより、目標押しのけ容積決定部５４ｃdのリミッタ５４ｃd2を介し、最終的に、図１１（ｃ）に示すようにカットオフ目標押しのけ容積ｑc1＝ｑ1が出力される。
そして、この状態から、図１１（ａ）に示すように第１油圧ポンプ１の吐出圧Ｐd1が減少してＰc1＞ΔＰc＞０（３２０ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３３０ｋｇ／ｃｍ2、領域（IV））となると、まず比例項決定部５４ｃbでは、第１及び第２積算部５４ｃb1，５４ｃb2の比例項ｑcpがいずれにしても０のままで変わらない。一方、積分項決定部５４ｃcでは、第１及び第２積算部５４ｃc2，５４ｃc3のいずれであっても積分要素Δｑciが正の値に変わるため、時間の経過とともにこの正の値がＺ変換部５４ｃc4及び加算部５４ｃc5で累積的に加算されていき、結局リミッタ５４ｃc6を介し積分項ｑciはｑ1からｑ2まで増加していく。これらにより、目標押しのけ容積決定部５４ｃdのリミッタ５４ｃd2を介し出力されるカットオフ目標押しのけ容積ｑc1も、図１１（ｃ）に示すようにｑ1からｑ2へと次第に増加する。このとき、図７を用いて説明したように、積分項決定部５４ｃcで、第１積算部５４ｃc2のゲインの傾きのほうが第２積算部５４ｃc3のゲインの傾きよりも大きいため、図１１（ｃ）に示すように、アームクラウド等操作時にカットオフ目標押しのけ容積ｑc1がｑ1からｑ2へ増加するときの増え方を、他の操作時における増え方よりも速くすることができる。
【００４０】
（２−Ｂ）油圧ポンプ吐出圧Ｐd1が、同じ領域（Ｖ）の状態から、さらに小さい状態（Ｐc1＜ΔＰc＜Ｐc2▲２▼すなわち３１５ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３２０ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（III））になった場合
この場合における吐出圧Ｐd1、偏差ΔＰc、及びカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の挙動をそれぞれ図１２（ａ）、図１２（ｂ）、及び図１２（ｃ）に示す。この場合、図１２（ｃ）に示すようにカットオフ目標押しのけ容積ｑc1はｑ1から瞬間的に増加した後、徐々にｑ3まで増加していく。そしてこの場合も、瞬間的に増加する量はアームクラウド等操作時のほうが他の操作時よりも大きく、さらにその後徐々に増加するときの増え方も、アームクラウド等操作時のほうが他の操作時よりも速くなっている。
【００４１】
（２−Ｃ）油圧ポンプ吐出圧Ｐd1が、さらに小さい状態（Ｐc2▲２▼＜ΔＰc＜Ｐc2▲１▼すなわち３００ｋｇ／ｃｍ2＜Ｐd1＜３１５ｋｇ／ｃｍ2：図６の領域（II））になった場合
この場合の吐出圧Ｐd1、偏差ΔＰc、及びカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の挙動はそれぞれ図１３（ａ）、図１３（ｂ）、及び図１３（ｃ）となる。この場合、アームクラウド等操作時及び他の操作時ともにカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の増加の度合いがさらに速くなり、アームクラウド等操作時の場合はカットオフ目標押しのけ容積ｑc1がｑ1からｑ3まで瞬間的に増加するようになる。
【００４２】
（２−Ｄ）カットオフ制御終了時の効果
以上（２−Ａ）〜（２〜Ｃ）で説明したように、本実施形態によれば、カットオフ制御を終了する際、他の操作時におけるカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の増え方をアームクラウド等操作時における増え方よりも遅くする。したがってポンプ吐出流量が増加するのを抑制できる。
【００４３】
なお、オペレータが走行以外の操作を行う場合で、かつ重掘削でない通常の掘削時等第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出回路の圧力がカットオフ圧力Ｐcよりはるかに小さい場合（ΔＰc＞Ｐc2▲２▼すなわちＰd1＜３００ｋｇ／ｃｍ2の場合：図６の領域（Ｉ））には、カットオフ制御部５４ｃ，５５ｃからの目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2は常にｑ3となり馬力制御部５４ｂ，５５ｂからの目標押しのけ容積ｑh1，ｑh2以上となることから、最小値選択部５４ｅ，５５ｅにおける選択に影響を与えない。したがって、前述した走行を含む操作が行われた場合と同様、最小値選択部５４ｅ，５５ｅで、馬力制御部５４ｂ，５５ｂからの目標押しのけ容積ｑh1，ｑh2とポジコン制御部５４ａ，５５ａからの目標押しのけ容積ｑp1，ｑp2との小さいほうが選択され、最終的な目標押しのけ容積ｑo1，ｑo2としてレギュレータ１９，２０に出力される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、アームクラウド等操作時であるか他の操作時であるかに応じて、カットオフ制御手段５４ｃ，５５ｃで第１及び第２油圧ポンプ１，２のカットオフ目標押しのけ容積ｑc1，ｑc2の応答特性を変更する。すなわち、力強さが重要であるアームクラウド等操作時においては、カットオフ制御が開始されるときに応答特性を鈍く（すなわち応答時間を長く）してカットオフ制御への移行を遅らせ、ポンプ吐出流量の減少を抑制することができる。これにより、カットオフ制御への移行が完了するまでの間リリーフ弁４の作動開始ぎりぎりまでアクチュエータに比較的多い流量を供給して力強い動作をさせることができる。
一方、省エネルギが重要である他の操作時においては、カットオフ制御が開始されるときに応答特性を鋭く（すなわち応答時間を短く）してカットオフ制御への移行を早めることができる。また、カットオフ制御が終了するときに応答特性を鈍く（すなわち応答時間を長く）してカットオフ制御の解除を遅らせ、ポンプ吐出流量が増加するのを抑制することができる。これにより、吐出回路圧力がリリーフ圧に達してリリーフ弁４が作動したときのエネルギロスを低減し経済性を向上するというカットオフ制御本来の効果を十分確保することができる。
以上により、従来のようなスイッチ切換といったオペレータの煩雑な操作を必要とすることなく、省エネルギと力強さとを両立することができる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、カットオフ圧力Ｐc＝３３０ｋｇ／ｃｍ2とし、また基準偏差Ｐc1＝１０ｋｇ／ｃｍ2、Ｐc2▲２▼＝１５ｋｇ／ｃｍ2、Ｐc2▲１▼＝３０ｋｇ／ｃｍ2、Ｐc3▲１▼＝−１５ｋｇ／ｃｍ2、Ｐc3▲２▼＝−３０ｋｇ／ｃｍ2としたが、これに限られず適宜他の値に設定可能であることはいうまでもない。
【００４６】
本発明の第２実施形態を図１４〜図１６により説明する。本実施形態は、コントローラ内におけるカットオフ制御部の制御内容を変えた場合の実施形態である。第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
第１実施形態と同様、コントローラ内の２つのカットオフ制御部のうち第１油圧ポンプの制御に係るものを例にとって以下説明する。図１４はそのカットオフ制御部２５４ｃの制御内容を表す機能ブロック図を示し、第１実施形態のカットオフ制御部５４ｃとは比例ゲイン及び積分ゲインを可変に設定するようになっている点が異なり、詳細には、ゲイン要素等決定部２５４ｃeが新たに設けられた点と、比例項決定部２５４ｃb及び積分項決定部２５４ｃcの制御内容とが特に異なる。
【００４７】
すなわち、ゲイン要素等決定部２５４ｃeは、圧力センサ３３ａ〜３８ａ，３３ｂ〜３８ｂからの動作検出信号Ｐ1a〜Ｐ4a，Ｐ1b〜Ｐ4bが入力され、これに応じてまずゲイン要素αの値を決定する。図１５はこのゲイン要素等決定部２５４ｃe内の処理を示すフローチャートである。まずステップ１０１で圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂからの動作検出信号Ｐ1a，Ｐ1b，Ｐ2a，Ｐ2b，Ｐ3a，Ｐ3b，Ｐ4a，Ｐ4bを入力する。そしてステップ１０２で、これら動作検出信号に基づき、オペレータの操作がアームクラウド等操作であるかどうか、すなわち作業フロントであるブーム・アーム・バケットに関し、アームクラウド単独操作、アームクラウドとバケットクラウド／ダンプとの複合操作、ブーム上げとアームクラウドとの複合操作、ブーム上げとアームクラウドとバケットクラウド／ダンプとの複合操作のうちいずれかの操作であるかどうかを判断する。これ以外の操作（＝他の操作）である場合にはこの判定が満たされずステップ１０３に移り、ゲイン要素α＝０とする。一方、アームクラウド等操作である場合にはステップ１０４に移り、ゲイン要素α＝Ａとする。ここでこのＡは、アームクラウド又はブーム上げの操作量により別途決定される値である。この決定は、図１６に示されるように、圧力センサ３３ａで検出したパイロット圧Ｐ1a及び圧力センサ３４ａで検出したパイロット圧Ｐ2aを０〜１の値に変換し、これの最大値をＡとするようになっている。すなわち、アームクラウド等操作として上記した４つの操作のうち、アームクラウド単独操作及びアームクラウドとバケットクラウド／ダンプとの複合操作の場合にはブーム上げ操作量を表すＰ2aが０であるので、アームクラウド操作量を表すＰ1aが変換されてそのままゲインＡとなる。ブーム上げとアームクラウドとの複合操作、ブーム上げとアームクラウドとバケットクラウド／ダンプとの複合操作の場合には、アームクラウド操作量を表すＰ1aとブーム上げ操作量を表すＰ2aとの両方が正の値となるので、これら変換値の最大値が選択されてＡとなる。これにより、いずれの場合も、ゲイン要素αは、０＜α≦１の範囲で決定されることとなる。
ステップ１０３又はステップ１０４が終わったら、ステップ１０５に移り、ステップ１０３又はステップ１０４で決定したαの値と、予め定められる基準偏差Ｐc2（詳細は後述）の最大値Ｐc2max（例えば３０ｋｇ／ｃｍ2）とによって、下記の式により、Ｐc2、基準偏差Ｐc3（詳細は後述）、及び積分要素Δｑci（同）の値を設定する。

Figure 0003926892
なお、Ｋは所定の正の定数である。
その後、ステップ１０６に移り、上記の式によって決定した基準偏差Ｐc2及びＰc3を比例項決定部２５４ｃbに出力するとともに、積分要素Δｑciを積分項決定部２５４ｃcに出力し、このフローを終了する。
【００４８】
比例項決定部２５４ｃbは、図示テーブルの比例ゲイン、すなわち０＜ΔＰc＜Ｐc1の範囲では比例項ｑcp＝０、ΔＰcがこれを超えると直線的に立ち上がりΔＰc＝Ｐc2でｑcp＝ｑ3、−Ｐc1＜ΔＰc＜０の範囲では比例項ｑcp＝０、ΔＰcがこれ未満になると直線的に立ち下がりΔＰc＝Ｐc3となるまで急激に減少するようなゲインが設定された積算部２５４ｃb23を備えている。このとき、この積算部２５４ｃb23には、前述したゲイン要素等決定部２５４ｃeで設定された基準偏差Ｐc2，Ｐc3が入力されており、これに応じて図中矢印のように比例ゲインの形状が連続的に変化する。例えばＰc2＝Ｐc1，Ｐc3＝−Ｐc2max（すなわちα＝１）の場合は図中実線で示すように比例項ｑcpの値がΔＰc＝Ｐc1において瞬間的にｑ3まで急増する一方でΔＰcが−Ｐc1より小さくなる場合には比較的緩やかに減少する。またＰc2＝Ｐc2max，Ｐc3＝−Ｐc1（すなわちα＝０）の場合は図中破線で示すように比例項ｑcpの値はΔＰcがＰc1を超えてもｑ3まで緩やかに増加する一方ΔＰc＝−Ｐc1において瞬間的に急減する。なお、このようなＰc2，Ｐc3の設定によって図示のように比例ゲインが連続的に可変となることから、前述したゲイン要素等決定部２５４ｃeは、操作検出信号・操作量検出信号Ｐ1a〜Ｐ4a，Ｐ1b〜Ｐ4bに応じて比例ゲインの値を連続的に可変に設定する比例ゲイン設定手段として機能していることがわかる。
【００４９】
積分項決定部２５４ｃcは、図示テーブルの積分ゲイン、すなわち０＜ΔＰc側が直線的に増加するとともにΔＰc＜０側は０＜ΔＰc側とは異なる傾きで直線的に減少するゲインにより、減算部５４ｃaから入力された偏差ΔＰcから積分要素Δｑciを算出する積算部２５４ｃc23を備えている。このときこの積算部２５４ｃc23には、前述したゲイン要素等決定部２５４ｃで設定された（式３）（式４）で表される関数が入力されており、これに応じて図中矢印のように積分ゲインの形状が連続的に変化する。例えばα＝１の場合はΔＰc＞０の範囲でΔｑci＝２Ｋ×ΔＰcとなるため図中実線で示すように比較的大きい傾きで積分要素Δｑciが直線的に急増する一方、ΔＰc＜０の範囲ではΔｑci＝Ｋ×ΔＰcとなるため比較的小さい傾きで減少する。またα＝０の場合はΔＰc＞０の範囲でΔｑci＝Ｋ×ΔＰcとなり図中破線のように比較的小さい傾きで積分要素Δｑciが増加し、ΔＰc＜０ではΔｑci＝２Ｋ×ΔＰcとなり比較的大きい傾きで減少する。
なお、このようなΔｑciの設定によって図示のように積分ゲインが連続的に可変となることから、前述したゲイン要素等決定部２５４ｃeは、操作検出信号・操作量検出信号Ｐ1a〜Ｐ4a，Ｐ1b〜Ｐ4bに応じて積分ゲインの値を連続的に可変に設定する積分ゲイン設定手段としても機能していることがわかる。
【００５０】
カットオフ制御部２５４ｃのその他の部分の機能は第１実施形態のカットオフ制御部５４ｃとほぼ同様である。またコントローラ内のもう一方の第２油圧ポンプの制御に係るカットオフ制御部の機能は、このカットオフ制御部２５４ｃとほぼ同様である。したがっていずれも説明を省略する。
【００５１】
なお、上記構成において、圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ，３９ａ，３９ｂは、操作レバー装置１２〜１６，１８の操作状態を検出し対応する操作検出信号をカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃに出力する操作検出手段を構成し、そのうち圧力センサ３３ａ，３４ａは、操作レバー装置１２，１３の操作量を検出し対応する操作量検出信号をカットオフ制御部５４ｃ，５５ｃに出力する操作量検出手段を構成する。また比例項決定部２５４ｃbの積算部２５４ｃb23はゲイン要素等決定部２５４ｃbで設定された比例ゲインを用いて比例項ｑcpを算出する第２比例成分演算手段を構成し、積分項決定部２５４ｃcの積算部２５４ｃc23はゲイン要素等決定部２５４ｃbで設定された積分ゲインを用いて積分要素Δｑciを算出する第２積分成分演算手段を構成する。
【００５２】
以上のように構成した本実施形態においても、第１実施形態とほぼ同等の動作を行い、同様の効果を得る。すなわち、アームクラウド等操作時には図１５のステップ１０４においてα＝Ａ（０＜Ａ≦１）に設定されるため、図１４に示す比例項決定部２５４ｃbの積算部２５４ｃb23での比例ゲインや積分項決定部２５４ｃcの積算部２５４ｃc23での積分ゲインが、他の操作時の比例ゲイン・積分ゲイン（破線）よりも実線側に変わる。したがって、第１実施形態と同様、カットオフ制御が開始される際にカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の減り方を他の操作時における減り方よりも遅くする。これにより、カットオフ制御への移行を遅らせることができ、リリーフ弁４の作動開始ぎりぎりまでアクチュエータに比較的多い流量を供給し、力強い動作をさせることができる。これによりさらに作業効率を向上させることができる。
またこれに加え、図１６で説明したようにこのＡの値がアームクラウド操作量及びブーム上げ操作量の最大値によって決定されるため、操作量が大きいほどαの値が１に近づき、上記比例ゲインや積分ゲインがより図１４の実線側に変わる。つまりカットオフ制御が開始される際のカットオフ目標押しのけ容積ｑc1の減り方を操作量が大きいほどさらに遅くする。すなわち、より力強い動作をしようとしてオペレータが操作量を大きくするほどカットオフ制御に移行しにくくなるため、さらに力強い動作を得ることができる。
【００５３】
なお、以上第１及び第２実施形態においては、カットオフ圧力Ｐcの値は固定値としてカットオフ制御部５４ｃ，２５４ｃに記憶されていたが、これに限られず、別途入力手段等によって外部より設定可能としても良い。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、力強さを優先したい場合には自動的にカットオフ制御への移行を遅らせるとともにカットオフ制御の解除を速めることができ、省エネルギを優先したい場合にはカットオフ制御への移行を速めるとともにカットオフ制御の解除を遅らせることができる。したがって、従来のようなスイッチ切換といったオペレータの煩雑な操作を必要とすることなく、省エネルギと力強さとを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による油圧ポンプのカットオフ装置が備えられる油圧駆動装置の油圧回路図である。
【図２】コントローラの機能を表すブロック図である。
【図３】ポジコン制御部の詳細機能を表すブロック図である。
【図４】馬力制御部の詳細機能を表すブロック図である。
【図５】カットオフ制御部の制御機能を表すブロック図である。
【図６】第１積算部及び第２積算部における第１比例ゲイン及び第２比例ゲインの設定の詳細を示す図である。
【図７】第１積算部及び第２積算部における第１積分ゲイン及び第２積分ゲインの設定の詳細を示す図である。
【図８】油圧ポンプ吐出圧、吐出圧とカットオフ圧力との偏差、及びカットオフ目標押しのけ容積の挙動の一例を表す図である。
【図９】油圧ポンプ吐出圧、吐出圧とカットオフ圧力との偏差、及びカットオフ目標押しのけ容積の挙動の一例を表す図である。
【図１０】油圧ポンプ吐出圧、吐出圧とカットオフ圧力との偏差、及びカットオフ目標押しのけ容積の挙動の一例を表す図である。
【図１１】油圧ポンプ吐出圧、吐出圧とカットオフ圧力との偏差、及びカットオフ目標押しのけ容積の挙動の一例を表す図である。
【図１２】油圧ポンプ吐出圧、吐出圧とカットオフ圧力との偏差、及びカットオフ目標押しのけ容積の挙動の一例を表す図である。
【図１３】油圧ポンプ吐出圧、吐出圧とカットオフ圧力との偏差、及びカットオフ目標押しのけ容積の挙動の一例を表す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態によるカットオフ装置の要部であるカットオフ制御部の制御内容を表す機能ブロック図である。
【図１５】ゲイン要素等決定部内の処理を示すフローチャートである。
【図１６】ゲイン要素の決定手順の一部を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１油圧ポンプ
２ 第２油圧ポンプ
３ エンジン（原動機）
４ リリーフ弁
５ アームシリンダ（アクチュエータ）
６ ブームシリンダ（アクチュエータ）
８ バケットシリンダ（アクチュエータ）
９ 旋回モータ（アクチュエータ）
１０ 左走行モータ（アクチュエータ）
１１ 右走行モータ（アクチュエータ）
１２ アーム用操作レバー装置（操作手段）
１３ ブーム用操作レバー装置（操作手段）
１４ バケット用操作レバー装置（操作手段）
１５ 旋回用操作レバー装置（操作手段）
１６ 左走行用操作レバー装置（操作手段）
１８ 右走行用操作レバー装置（操作手段）
１９ レギュレータ（ポンプ制御手段）
２０ レギュレータ（ポンプ制御手段）
３３ａ 圧力センサ（操作検出手段、操作量検出手段）
３３ｂ 圧力センサ（操作検出手段）
３４ａ 圧力センサ（操作検出手段、操作量検出手段）
３４ｂ 圧力センサ（操作検出手段）
３５ａ，ｂ 圧力センサ（操作検出手段）
３６ａ，ｂ 圧力センサ（操作検出手段）
３８ａ，ｂ 圧力センサ（操作検出手段）
３９ａ，ｂ 圧力センサ（操作検出手段）
５４ｃ カットオフ制御部（カットオフ制御手段）
５４ｃb 比例項決定部（比例成分決定手段、応答特性変更手段）
５４ｃb1 スイッチ部（比例ゲイン選択手段）
５４ｃb2 第１積算部（第１比例成分演算手段）
５４ｃb3 第２積算部（第１比例成分演算手段）
５４ｃc 積分項決定部（積分成分決定手段、応答特性変更手段）
５４ｃc1 スイッチ部（積分ゲイン選択手段）
５４ｃc2 第１積算部（第１積分成分演算手段）
５４ｃc3 第２積算部（第１積分成分演算手段）
５４ｃd 目標押しのけ容積決定部（カットオフ流量決定手段、応答特性変更手段）
５４ｄ スイッチ部
５５ｃ カットオフ制御部（カットオフ制御手段）
５５ｄ スイッチ部
５６ 圧力センサ（吐出圧検出手段）
５８ 圧力センサ（吐出圧検出手段）
２５４ｃ カットオフ制御部（カットオフ制御手段）
２５４ｃb 比例項決定部（比例成分決定手段、応答特性変更手段）
２５４ｃb23 積算部（第２比例成分演算手段）
２５４ｃc 積分項決定部（積分成分決定手段、応答特性変更手段）
２５４ｃc23 積算部（第２積分成分演算手段）
２５４ｃe ゲイン要素等決定部（比例ゲイン設定手段、積分ゲイン設定手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic pump provided in a hydraulic drive device, and more particularly to a cutoff device of a hydraulic pump that performs cutoff control for reducing the discharge flow rate when the discharge pressure of the hydraulic pump reaches a predetermined pressure.
[0002]
[Prior art]
As a conventional cutoff device of this type, for example, there is one described in JP-A-5-302575. This conventional hydraulic pump cutoff device is provided in a hydraulic drive device having a hydraulic pump, a hydraulic actuator driven by the hydraulic pump, and a relief valve that determines the maximum pressure of a discharge circuit of the hydraulic pump, It has a pressure sensor for detecting the pressure of the discharge circuit of the hydraulic pump (hereinafter referred to as circuit pressure as appropriate), and a controller and regulator for controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump by a signal from this pressure sensor.
In the above structure, when the circuit pressure detected by the pressure sensor becomes equal to or higher than a pressure preset in the controller so as to be in the vicinity of the relief pressure of the relief valve (hereinafter, referred to as cutoff pressure as appropriate), the discharge flow rate of the hydraulic pump is reduced. Cut-off control to decrease is performed. Thereby, the energy loss when the circuit pressure reaches the relief pressure and the relief valve is operated is reduced, and the economy is improved.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order for the cutoff control to work, the circuit pressure needs to reach the cutoff pressure. This cut-off pressure is preferably set to be equal to the relief pressure of the relief valve from the viewpoint of improving the economy as described above.
However, in general, the actual relief pressure of the relief valve varies to some extent from product to product. Due to this variation, the actual relief pressure may be lower than the relief valve design of the relief valve. In such a case, if the cutoff pressure is set equal to the designed relief pressure, the relief valve will operate before the circuit pressure reaches the designed relief pressure, and the circuit pressure will not rise to the designed relief pressure. This causes a problem that the cut-off control does not function.
Further, since the accuracy of the pressure sensor varies from product to product, the same problem occurs.
[0004]
In order to avoid such adverse effects due to variations in the actual relief pressure and the detection accuracy of the pressure sensor and to ensure that the cutoff control functions properly, the cutoff pressure set in the controller is usually higher than the designed relief pressure. It is set to a lower value by adding a margin to the maximum variation width. For example, the relief pressure on the relief valve design is 350 kg / cm.2In this case, the total of the maximum width of the actual relief pressure and the variation in detection accuracy of the pressure sensor is 15 kg / cm.2If so, 5kg / cm2The cutoff pressure is 330 kg / cm, taking into account the margin of2Set to
[0005]
However, if the above settings are used, the cutoff control functions before the relief pressure is activated when the circuit pressure reaches the set cutoff pressure and the discharge flow rate of the hydraulic pump is reduced. Another problem is that when the normal flow rate is supplied to the actuator until the start of the relief valve operation, such as during heavy excavation work, the hydraulic actuator speed suddenly decreases and workability decreases. To occur.
In order to solve this, in the above-described conventional technology, a cut-off function release switch for releasing the cut-off function is provided, and it is possible to select whether or not the cut-off function is executed by this switch. In other words, when priority is given to reducing energy loss and reducing energy during relief, this switch is turned on to perform cut-off control, while when priority is given to actuators to perform powerful operations, The switch can be turned off so that the cutoff control is not performed.
[0006]
However, in this prior art, in order to achieve both energy saving and strength, it is necessary for the operator to switch and use the cut-off function release switch each time, and the operation of the operator is complicated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a hydraulic pump cut-off device that can achieve both energy saving and strength without requiring a complicated operation by an operator. Is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a variable displacement hydraulic pump driven by a prime mover, a relief valve for determining the maximum pressure of a discharge circuit of the hydraulic pump, and a discharge from the hydraulic pump. Provided in a hydraulic drive device comprising a plurality of actuators driven by the pressurized oil, a plurality of operation means for operating each of the plurality of actuators, and a pump control means for controlling the displacement of the hydraulic pump. A discharge pressure detecting means for detecting the discharge pressure of the pump, and a discharge flow rate of the hydraulic pump when the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means reaches a predetermined cutoff pressure near the maximum pressure determined by the relief valve. A hydraulic pump comprising: cutoff control means for operating the pump control means so as to decrease to a predetermined cutoff flow rate An operation detection means for detecting an operation state of at least one operation means of the plurality of operation means and outputting a corresponding operation detection signal to the cut-off control means; and The control means includes response characteristic changing means for changing a response characteristic until the discharge flow rate of the hydraulic pump decreases to the cut-off flow rate according to the operation detection signal.The response characteristic changing unit includes a proportional component determining unit that determines a proportional component according to a deviation between the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting unit and the cutoff pressure, and the cutoff flow rate. The integral component determining means for determining an integral component in accordance with the change over time in the deviation between the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means and the cutoff pressure, and adding the proportional component and the integral component. A cutoff flow rate determining means for determining the cutoff flow rate based on the addition value, the proportional component determining means changes a proportional gain based on the operation detection signal, and the integral component determining means is the operation The integral gain is changed based on the detection signal.
  In the hydraulic drive device, the discharge circuit pressure increases to near the relief pressure of the relief valve when the actuator is subjected to a large load by the operation target. For example, when this hydraulic drive is applied to a hydraulic excavator, (1) The state where excavation is being performed while receiving a large load from the natural ground, (2) In other operations, it can be broadly divided into two states: a state in which some kind of external load is applied. Where above (2) In this case, the energy loss when the pressure of the discharge circuit reaches the relief pressure and the relief is performed may be reduced to save energy. (1) In this case, since it corresponds to a so-called heavy excavation work, it is desirable to supply a normal flow rate to the actuator until the pressure of the discharge circuit is close to the relief pressure so that the actuator operates strongly.
  In the present invention, the operation state of at least one operation means is detected by the operation detection means, and the response until the discharge flow rate of the hydraulic pump is reduced to the cutoff flow rate by the response characteristic changing means of the cut-off control means accordingly. Change characteristics. As a result, the operation detection means (1) When the operation state corresponding to the case of is detected, the response characteristic is dulled to delay the shift to the cut-off control, (2) When an operation state corresponding to the case is detected, the response characteristic can be sharpened and the cutoff control can be immediately canceled. By doing this, (1) In this case, a relatively large flow rate can be supplied to the actuator until the relief valve is started until the transition to the cut-off control is completed. (2) In this case, it is possible to secure the original effect of cut-off control that reduces energy loss and improves economy when the discharge circuit pressure reaches the relief pressure and the relief valve is operated.
[0010]
  (2)the above(1)GoodPreferably, the proportional component determining means includes a proportional gain selecting means for selecting any one of a first proportional gain and a second proportional gain determined in advance according to the operation detection signal, and the proportional gain selection. First proportional component calculating means for calculating the proportional component using the proportional gain selected by the means, wherein the integral component calculating means is a first integral gain predetermined according to the operation detection signal. And an integral gain selecting means for selecting any one of the second integral gain and a first integral component calculating means for calculating the integral component using the integral gain selected by the integral gain selecting means.
[0011]
  (3)the above(1Preferably, the apparatus further includes an operation amount detection means for detecting an operation amount of at least one operation means of the plurality of operation means and outputting a corresponding operation amount detection signal to the cut-off control means. The proportional component determining means is set by a proportional gain setting means for continuously and variably setting the value of the proportional gain according to the operation detection signal and the operation amount detection signal, and the proportional gain setting means. A second proportional component calculation unit that calculates the proportional component using a proportional gain, and the integral component determination unit continuously calculates an integral gain value according to the operation detection signal and the operation amount detection signal. And an integral gain setting means for variably setting, and a second integral component calculating means for calculating the integral component using the integral gain set by the integral gain setting means.
[0012]
  (4In order to achieve the above object, a variable displacement hydraulic pump driven by a prime mover, a relief valve for determining the maximum pressure of a discharge circuit of the hydraulic pump, and driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump A plurality of actuators including a boom cylinder and an arm cylinder, a plurality of operation means including a boom operation means and an arm operation means for operating the boom cylinder and the arm cylinder, respectively, and a displacement volume of the hydraulic pump. A discharge pressure detecting means for detecting a discharge pressure of the hydraulic pump, and a discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means is close to a maximum pressure determined by the relief valve. When the predetermined cut-off pressure is reached, the discharge flow rate of the hydraulic pump decreases to the predetermined cut-off flow rate. In a hydraulic pump cutoff device comprising a cutoff control means for operating the pump control means, the operation state of the plurality of operation means is detected and a corresponding operation detection signal is output to the cutoff control means. An operation detection means, and the cut-off control means includes a first case including a case where an arm cloud operation of an operator is detected by the operation detection means, and a second case other than the first case. Then, response characteristic changing means for changing response characteristics until the discharge flow rate of the hydraulic pump decreases to the cut-off flow rate is provided.
  This makes the above(1)In the first case corresponding to the above, it is possible to slow down the response characteristic and delay the shift to the cut-off control, and to supply a relatively large flow rate to the actuator until the shift is completed to perform a strong operation. Also, above(2)In the second case corresponding to the above, it is possible to sharpen the response characteristic and immediately shift to the cut-off control, reduce the energy loss during the operation of the relief valve, and improve the economic efficiency.
[0013]
  (5)the above(4In the first case, the response characteristic changing unit preferably reduces the discharge flow rate to the cut-off flow rate when the discharge pressure detected by the discharge pressure detection unit becomes the cut-off pressure. The response time until the discharge time is made longer than that in the second case, and the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means falls below the cut-off pressure and the discharge flow rate returns from the cut-off flow rate. The time is made shorter than in the second case.
[0014]
  (6)the above(4Preferably, the response characteristic changing means includes, as the first case, a case where the operation detecting means detects an arm cloud single operation of the operator or an arm cloud boom raising combined operation. The response characteristic until the discharge flow rate of the hydraulic pump is reduced to the cutoff flow rate is changed between the first case and the other second case.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive apparatus provided with a cutoff device for a hydraulic pump according to the present embodiment. The hydraulic drive device is provided in, for example, a hydraulic excavator, and includes variable displacement type first and second hydraulic pumps 1 and 2 driven by a prime mover, for example, an engine 3, and the first and second hydraulic pumps 1 and 2. A relief valve 4 for determining the maximum pressure of the two discharge circuits, and a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the first and second hydraulic pumps 1 and 2, for example, hydraulic cylinders 5, 6, 8 and a hydraulic motor 9, 10, 11 and a plurality of operating means for operating these hydraulic cylinders 5, 6, 8 and the hydraulic motors 9, 10, 11 respectively, for example, operating lever devices 12, 13, 14 and 15, 16, 18; Pump control means for controlling the displacements of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 respectively, for example, regulators 19 and 20 are provided.
[0016]
The hydraulic cylinders 5, 6, and 8 are an arm cylinder 5, a boom cylinder 6, and a bucket cylinder 8 for respectively rotating an arm, a boom, and a bucket that constitute a work front of a hydraulic excavator (not shown). Further, the hydraulic motors 9 to 11 drive and drive the turning motor 9 for turning the upper turning body with respect to the lower running body of a hydraulic excavator (not shown) and the crawler belts provided on both the left and right sides of the lower running body. Left and right traveling motors 10 and 11. When pressure oil is supplied to the plurality of actuators from the first and second hydraulic pumps 1 and 2, respectively, the flow rate and direction thereof are the first and second arm control valves 21, 22 and the first and second hydraulic pumps. 2 The boom control valves 23 and 24, the bucket control valve 25, the turning control valve 26, and the left and right traveling control valves 28 and 29 are controlled.
At this time, pressure oil is supplied from the first hydraulic pump 1 to the control valves 26, 21, 23, 28, but the turning control valve 26, the first arm control valve 21, and the first boom control valve 23 are The swivel control valve 26 and the first arm control valve 21 are connected in tandem so as to supply the pressure oil from the first hydraulic pump 1 to the corresponding actuators 9, 5 and 6 with priority over the travel control valve 28. The first boom control valve 23 is connected in parallel to each other. The control valves 29, 25, 24, and 22 are supplied with pressure oil from the second hydraulic pump 2, and these right travel control valve 29, bucket control valve 25, second arm control valve 24, and second boom. The control valve 22 is connected in tandem so that pressure oil is preferentially supplied in this order. The left travel control valve 28 is connected to the discharge circuit of the second hydraulic pump 2 through a pipe 31 having a switching valve 30 that is normally in a shut-off state and communicates in a predetermined case (described later). When the valve 30 is in communication, it is connected to the right travel control valve 29 in parallel with each other.
[0017]
The operating lever devices 12 to 16 and 18 include an arm operating lever device 12 for operating the arm by switching the first and second arm control valves 21 and 22, and the first and second boom control valves 23 and 24, respectively. The boom operation lever device 13 for switching and operating the boom, the bucket operation lever device 14 for switching the bucket control valve 25 and operating the bucket, and the swing control valve 26 are switched to operate the upper swing body. And the left and right traveling operation lever devices 16 and 18 for switching the left and right traveling control valves 28 and 29 to operate the lower traveling body. Each of these operation lever devices 12 to 16 and 18 generates a pilot pressure and switches a corresponding control valve by the pilot pressure via a corresponding pilot pipe line. Taking the operation lever device 12 as an example, an operation lever 12a and a pressure reducing valve 12b are provided. When the operation lever 12a is operated in the arm cloud direction (or dump direction), a pilot pressure from a hydraulic source (not shown) is reduced. The pilot pressure is reduced according to the operation amount at 12b, and this pilot pressure is applied to the drive parts 21a, 22a (or 21b, 22b) of the first and second arm control valves 21, 22 via the pilot pipe line 32a (or 32b). As a result, the control valves 21 and 22 are switched. Thereby, pressure oil is supplied to the bottom side (or rod side) of the arm cylinder 5 so that the arm rotates in the cloud direction (or dump direction). Similarly, for the other operation lever devices 13 to 16 and 18, when the operation lever of the operation lever device is operated, the pilot pressure from the pressure reducing valve is guided to the drive portion of the control valve via the pilot line, and the hydraulic cylinder 6. , 8 or hydraulic motors 9 to 11 are supplied with pressure oil so that the corresponding working machine operates. The pressures in the pilot lines are detected by the corresponding pressure sensors 33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, 36a, 36b, 38a, 38b, 39a, 39b and output to the controller 40. It has become. Of the pressures in the plurality of pilot pipelines, those generated from the operating lever devices other than the left / right traveling operating lever devices 16 and 18 have seven shuttle valves 46 and 48 as shown in the figure. , 49, 50, 51, 52, 53 through the drive unit 30 a of the switching valve 30. As a result, when an operation lever device other than the left / right traveling operation lever devices 16 and 18 is operated, the switching valve 30 is switched to the communication state.
[0018]
The relief valve 4 includes a spring 4 a, and a pipe 44 that branches from the pipes 41 and 42 of the discharge circuit that connects the first and second hydraulic pumps 1 and 2 and the control valves 26 and 29 to the tank 43. Are provided via check valves 45a and 45b. When the pressure of the discharge circuit of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 (hereinafter appropriately referred to as circuit pressure) reaches the relief pressure Pr set by the spring force of the spring 4a, the first and second hydraulic pressures are operated. The pressure oil from the pumps 1 and 2 is returned to the tank 43.
[0019]
The regulators 19 and 20 control the tilt angles of the swash plates 1a and 2a of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 according to the target displacements qo1 and qo2 (detailed later) output from the controller 40. The displacement volume of each is controlled. The function of this controller 40 is shown in FIG.
In FIG. 2, the controller 40 includes a first control unit 54 related to control of the first hydraulic pump 1 and a second control unit 55 related to control of the second hydraulic pump 1.
[0020]
The first control unit 54 calculates the target displacement volume qp1 by the positive control according to the pilot pressures P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, and P4b from the operating lever devices 12, 13, 15, and 16. Based on the discharge pressure of the control unit 54 a and the first and second hydraulic pumps 1 and 2, the input torque of the first hydraulic pump 1 is combined with the input torque of the second hydraulic pump 2 to be equal to or less than the output torque of the engine 3. The horsepower control unit 54b for calculating the target displacement volume qh1 based on the appropriate horsepower control, the cut-off control unit 54c for calculating the target displacement volume qc1 based on the cutoff control, and the target displacement volume qc1 from the cutoff control unit 54c are electrically connected. The switch unit 54d to be shut off, and the target displacement volume qp1 from the positive control unit 54a, the horsepower control unit 54b, and the cutoff control unit 54c QH1, minimum value selector for selecting the minimum value among the qc1 and a 54e.
Detailed functions of the positive control unit 54a are shown in FIG. In FIG. 3, the positive control unit 54a includes pilot pressures P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, detected by the pressure sensors 33a, 33b, 34a, 34b, 36a, 36b, 38a, 38b. P4b is input. And, the pilot pressures P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, P4b, target displacements q1a, q1b, q2a, q2b, q3a, q3b, q4a, q4b are calculated by the arithmetic units 54a1, 54a2, 54a3, 54a4, 54a5, 54a6, 54a7, and 54a8 are respectively calculated using the illustrated tables, and the maximum value is selected by the maximum value selection unit 54a9 and output as the target displacement qp1 by the positive control. It has become.
Detailed functions of the horsepower controller 54b are shown in FIG. In FIG. 4, the horsepower control unit 54b receives the pump discharge pressure Pd1 of the first hydraulic pump 1 detected by the pressure sensor 56 and the pump discharge pressure Pd2 of the second hydraulic pump 2 detected by the pressure sensor 58. The target displacement volume qh1 based on the horsepower control is calculated from the table shown in the figure. That is, the target displacement volume qh1 is decreased from q3 (maximum pump flow rate) to q2 (minimum pump flow rate) as the average value (Pd1 + Pd2) / 2 of the pump discharge pressure increases. Here, although both Pd1 and Pd2 are inputted and qh1 is calculated based on the average value (Pd1 + Pd2) / 2, the details are not explained. However, the horsepower of the engine 3 is calculated by the so-called known cross-sensing control. This is for effective use in the first and second hydraulic pumps 1 and 2.
[0021]
Returning to FIG. 2, the second control unit 55 has substantially the same function as the first control unit 54. That is, although not specifically shown in detail, it is almost the same as the table shown in FIG. 3 according to the pilot pressures P1a, P1b, P2a, P2b, P5a, P5b, P6a, and P6b from the operating lever devices 12, 13, 14, and 18. FIG. 4 shows a positive control unit 55a for calculating a target displacement qp2 by positive control using the table of FIG. 4 and discharge pressures Pd1 and Pd2 of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 detected by the pressure sensors 56 and 58. Horsepower control for calculating a target displacement volume qh2 by horsepower control so that the input torque of the second hydraulic pump 2 is equal to or less than the output torque of the engine 3 together with the input torque of the first hydraulic pump 1 by using a table substantially similar to the above table. From the section 55b, a cut-off control section 55c for calculating a target displacement qc2 by cut-off control, and the cut-off control section 55c A switch unit 55d for conducting / cutting off the target displacement volume qc2, and a minimum for selecting the minimum value among the target displacement volumes qp2, qh2, and qc2 from the positive control unit 55a, the horsepower control unit 55b, and the cutoff control unit 55c. A value selection unit 55e.
[0022]
The cut-off control units 54c and 55c and the switch units 54d and 55d provided in the first and second control units 54 and 55 will be described in detail later.
[0023]
The hydraulic drive apparatus as described above is provided with the cutoff device for the hydraulic pump according to the present embodiment. This cutoff device includes the pressure sensors 56 and 58 as discharge pressure detecting means for detecting the discharge pressures Pd1 and Pd2 of the first and second hydraulic pumps 1 and 2, respectively, and the detected discharge pressures Pd1 and Pd2 A predetermined cutoff pressure Pc (for example, Pc = 330 kg / cm) near the maximum pressure (= relief pressure Pr) determined by the relief valve 32), The cutoff control means for performing the cutoff control for operating the regulators 19 and 20 so that the discharge flow rates of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 are reduced to a predetermined cutoff flow rate (details will be described later). The operator performs a traveling operation by the detection signals P4a, P4b, P6a and P6b from the cut-off control units 54c and 55c and pressure sensors 38a, 38b, 39a and 39b for detecting the pilot pressures of the traveling lever devices 16 and 18. When the travel operation is performed, the operation state of the switch portions 54d and 55d and the operation lever devices 12 to 16 and 18 that are in the conduction state and the operation lever devices 12 to 16 and 18 are detected. Operation detection means for outputting signals P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, and P4b to cut-off control units 54c and 55c; The pressure sensor 33a of Te, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, 36a, 36b, are formed from 38a, 38b, 39a, and 39 b.
[0024]
The cut-off control units 54c and 55c receive the operation detection signals P1a to P6a and P1b to P6b from the pressure sensors 33a to 39a and 33b to 39b and the discharge pressures Pd1 and Pd2 from the pressure sensors 56 and 58, respectively. In response to the operation detection signals P1a to P6a and P1b to P6b, the response characteristics until the discharge flow rates of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 are reduced to the cutoff flow rate are changed. Such control of the cutoff control units 54c and 55c is a main part of the present embodiment, and the contents of the control will be described with reference to FIGS. 5, 6, and 7 taking the cutoff control unit 54c as an example.
[0025]
FIG. 5 is a block diagram showing the control function of the cutoff controller 54c. In FIG. 5, the cut-off control unit 54c receives the first pump discharge pressure Pd1 from the pressure sensor 56 and a predetermined cut-off pressure Pc stored in advance as a fixed value, and the deviation ΔPc = Pc− A subtraction unit 54ca for obtaining Pd1, a proportional term determining unit 54cb as a proportional component determining means for determining a proportional component corresponding to the deviation ΔPc in the finally output target displacement qc1, and a deviation in the target displacement qc1 An integral term determining unit 54cc serving as an integral component determining unit that determines an integral component according to a change with time of ΔPc, a proportional component determined by the proportional term determining unit 54cb, and an integral component determined by the integral term determining unit 54cc are added. The target displacement volume determining unit 54cd is a cut-off flow rate determining means for determining the target displacement volume qc1 based on the added value.
[0026]
The proportional term determining unit 54cb receives operation detection signals P1a to P4a and P1b to P4b from the pressure sensors 33a to 38a and 33b to 38b, and in response thereto, a first proportional gain (described later) and a second proportional gain (same as above). The proportional part qcp is calculated from ΔPc by the first and second proportional gains shown in the table according to the switch part 54cb1 as a proportional gain selection means for selecting any one of them, and the switching position of the switch part 54cb1. A first integration unit 54cb2 and a second integration unit 54cb3 that calculate the respective values are provided. The switch unit 54cb1 determines the operation state by the operator based on the operation detection signals P1a to P4a and P1b to P4b, and performs the arm cloud single operation, the arm cloud and the bucket cloud / dump with respect to the boom arm bucket which is the work front. When any one of the combined operation, the combined operation of raising the boom and the arm cloud, or the combined operation of raising the boom, the arm cloud, and the bucket cloud / dump is performed (hereinafter abbreviated as the operation of the arm cloud or the like). Is also switched to the first integration unit 54cb2 side, and during other operations (hereinafter abbreviated as other operations; the same applies to the illustration), the second integration unit 54cb3 side is switched. Details of the setting of the first proportional gain and the second proportional gain in the first integrating unit 54cb2 and the second integrating unit 54cb3 are shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
6A and 6B, ΔPc = 0 indicates a case where the pump discharge pressure Pd1 is the cut-off pressure Pc. When ΔPc> 0, that is, when the pump discharge pressure Pd1 is smaller than the cut-off pressure Pc, the gain setting in both FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) is ΔPc <Pc1 (predetermined reference deviation). In this range, the proportional term qcp = 0, but when ΔPc exceeds this, it rises linearly and reaches qcp = q3 at the reference deviations Pc2 <2> and Pc2 <1>, respectively. This q3 is the maximum target flow rate (that is, the pump maximum flow rate) in the horsepower control described above with reference to FIG. In addition, the slope of the gain at this time is larger in the first proportional gain in FIG. 6A than in the second proportional gain in FIG. The values of Pc, Pc1, Pc2 (1), Pc2 (2) are, for example, Pc = 330 kg / cm2, Pc1 = 10kg / cm2(Pump discharge pressure Pd1 of the first pump 1 = 320 kg / cm2Equivalent), Pc2 <2> = 15 kg / cm2(Pd1 = 315 kg / cm2), Pc2 (1) = 30 kg / cm2(Pd1 = 300kg / cm2Equivalent). In this case, the range of ΔPc <Pc1 is 320 kg / cm.2<Pd1 <330kg / cm2It corresponds to the range. Hereinafter, in order to facilitate the explanation, the numerical example will be referred to as appropriate.
When ΔPc <0 (when the pump discharge pressure Pd1 is higher than the cutoff pressure Pc), −Pc1 <ΔPc (330 kg / cm2 <Pd1 <340 kg / cm)2), Qcp = 0, but when ΔPc becomes less than this, it falls linearly and decreases sharply until ΔPc = Pc3 (2) and Pc3 (1), respectively. The values of the standard deviations Pc3 (1) and Pc3 (2) are, for example, Pc3 (1) =-15 kg / cm2(Pd1 = 345kg / cm2), Pc3 (2) = -30 kg / cm2(Pd1 = 360kg / cm2Equivalent). The slope of the gain at this time is opposite to the above, and the second proportional gain in FIG. 6B is larger than the first proportional gain in FIG.
[0027]
Referring back to FIG. 5, the integral term determining unit 54cc receives the operation detection signals P1a to P4a in the same manner as the switch unit 54cb1, and selects either one of the first or second integral gain (described later) accordingly. A switch unit 54 cc 1 as an integral gain selection means, and a first integration unit 54 cc 2 that calculates an integration element Δqci from ΔPc by the first and second integration gains shown in the table according to the switching position of the switch unit 54 cc 1, respectively. A second integration unit 54 cc3 and a Z conversion unit having a function of storing and adding the calculation result of the previous cycle to the integration element Δqci calculated by the first integration unit 54 cc1 or the second integration unit 54 cc2 54cc4 and the adding unit 54cc5, and the minimum target flow rate q2 and the predetermined cutoff flow rate q1 smaller than q2 in the horsepower control described above with reference to FIG. A limiter 54 cc 6 that adds a limit as a lower limit and outputs the final integral term qci is provided. Similarly to the switch unit 54cb1, the switch unit 54cc1 is switched to the first integration unit 54cc2 side during operation of the arm cloud or the like, and is switched to the second integration unit 54cc3 side during other operations. Details of setting of the first integral gain and the second integral gain in the first integration unit 54 cc2 and the second integration unit 54 cc3 are shown in FIGS. 7A and 7B.
7 (a) and 7 (b), as in FIG. 6, ΔPc = 0 is the pump discharge pressure Pd1 = cut-off pressure Pc (ie, Pd1 = 330 kg / cm).2). In both FIG. 7A and FIG. 7B, ΔPc> 0 side (Pd1 <330 kg / cm) with ΔPc = 0 as a boundary.2Side) increases linearly and ΔPc <0 side (Pd1> 330 kg / cm)2Side) has a gain setting that linearly decreases with a slope different from that of ΔPc <0. However, the slope of the gain is larger for the first integral gain in FIG. 7A than for the second integral gain in FIG. 7B when ΔPc> 0, and vice versa for ΔPc <0.
[0028]
Returning to FIG. 5 again, the target displacement determining unit 54cd adds the proportional term qcp determined by the proportional term determining unit 54cb and the integral term qci determined by the integral term determining unit 54cc to obtain qci '= qcp + qci. An adder 54cd1 and a limiter 54cd2 for adding q3 and q1 (described above) as upper and lower limits to qci 'from the adder 54cd1 and outputting as a final cut-off target displacement qc1 are provided. .
[0029]
The control content of the cut-off control unit 55c is functionally the same as that of the above-described cut-off control unit 54c, and a description thereof will be omitted.
In the above configuration, the proportional term determining unit 54cb, the integral term determining unit 54cc, and the target displacement determining unit 54cd reduce the discharge flow rate of the first hydraulic pump 1 to the cutoff flow rate q1 in accordance with the operation detection signal. The response characteristic changing means is configured to change the response characteristics until the first integration unit 54cb2 and the second integration unit 54cb3 of the proportional term determination unit 54cb calculate the proportional component using the proportional gain selected by the switch unit 54cb1. A first integral component that calculates an integral component by using the integral gain selected by the switch unit 54 cc 1. The first integral component 54 cc 2 and the second integral unit 54 cc 3 of the integral term determining unit 54 cc Computation means is configured. Furthermore, the operation of the arm cloud or the like corresponds to the first case including the case where the operation detecting means detects the arm cloud single operation of the operator or the combined operation of the arm cloud and boom raising, This corresponds to the second case other than the case of 1.
[0030]
Next, operations and effects of the present embodiment configured as described above will be described.
When the operator operates at least one of the operation lever devices 12 to 18 with the intention of performing some work, the corresponding control valve is switched from the neutral position by the pilot pressure generated by the operation, and the first or second Pressure oil from the hydraulic pumps 1 and 2 is supplied to the corresponding actuator, and the actuator is driven. At this time, the generated pilot pressure is detected by the corresponding pressure sensors 33a to 39b and input to the positive control units 54a and 55a of the controller 40, and the target displacements qp1 and qp2 by the positive control are calculated accordingly. At this time, these pilot pressures are also input to the cut-off control units 54c and 55c of the controller 40 together with the discharge pressures Pd1 and Pd2 of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 from the pressure sensors 56 and 58, respectively. In accordance with these, the target displacement volumes qc1, qc2 by the cutoff control are calculated in the parts 54c, 55c. On the other hand, the discharge pressures Pd1 and Pd2 of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 are also input to the horsepower control units 54b and 55b of the controller 40, and the target displacement volumes qh1 and qh2 by the horsepower control corresponding to these are calculated. The
[0031]
Here, when the operator performs a traveling single operation or a combined operation including traveling, the switch portions 54d and 55d of the controller 40 are cut off, and the target displacement volumes qc1 and qc2 from the cutoff control portions 54c and 55c are as follows. It is not input to the minimum value selectors 54e and 55e. Therefore, as with normal positive control, the minimum displacement selectors 54e and 55e have smaller target displacements qh1 and qh2 from the horsepower controllers 54b and 55b and target displacements qp1 and qp2 from the positive control units 54a and 55a. The selected target displacement volumes qo1 and qo2 are output to the regulators 19 and 20.
[0032]
When the operator performs an operation other than traveling, and when heavy excavation or the like is performed and the pressure in the discharge circuit of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 becomes relatively high and becomes close to the cutoff pressure Pc, the cutting is performed. The target displacements qc1 and qc2 from the cut-off control units 54c and 55c are relatively small and are always less than or equal to the target displacements qh1 and qh2 from the horsepower control units 54b and 55b. Therefore, the target displacement volumes qh1 and qh2 from the horsepower control units 54b and 55b do not affect the selection of the minimum value selection units 54e and 55e, and the cut is performed by the minimum value selection units 54e and 55e as in the conventional cutoff control. The smaller of the target displacement volumes qc1, qc2 from the off control units 54c, 55c and the target displacement volumes qp1, qp2 from the positive control units 54a, 55a is selected, and regulators 19, 20 are used as the final target displacement volumes qo1, qo2. Is output.
At this time, examples of behavior of the values of the target displacement volumes qc1 and qc2 will be described for each case with reference to FIGS.
[0033]
(1) When the cut-off control starts when the hydraulic pump discharge pressure increases from the state without the cut-off control
(1-A) The hydraulic pump discharge pressures Pd1 and Pd2 are much smaller than the cutoff pressure Pc (ΔPc> Pc2 <1>, that is, Pd1, Pd2 <300 kg / cm2: State slightly exceeding the cutoff pressure Pc from the region (I) in FIG. 6 (−Pc1 <ΔPc <0, that is, 330 kg / cm)2<Pd1, Pd2 <340 kg / cm2: Region (V) in Fig. 6
FIG. 8A shows the behavior of the hydraulic pump discharge pressure Pd1 (or Pd2) in this case, and the behavior of the deviation ΔPc = Pc−Pd1 (or Pd2) between the discharge pressure Pd1 (or Pd2) and the cutoff pressure Pc. FIG. 8B shows the behavior of the cut-off target displacements qc1, qc2 corresponding to this in FIG. 8C. In FIG. 8C, the time of operation such as arm cloud is indicated by a solid line, and the time of other operations is indicated by a broken line.
[0034]
As shown in FIG. 8A, the pump discharge pressure Pd is low in the initial state, and ΔPc> Pc2 1 (region (I)) as shown in FIG. 8B. In such a situation, as shown in FIGS. 6A and 6B, the proportional term qcp from the first and second integrating units 54cb1 and 54cb2 of the proportional term determining unit 54cb is q3. On the other hand, in the integral term determining unit 54 cc, the integral element Δqci is a positive value in any of the first and second integrating units 54 cc 2 and 54 cc 3, and this positive value is accumulated in the Z converting unit 54 cc 4 and the adding unit 54 cc 5. Are added and saturated, and eventually the integral term qci becomes the upper limit q2 via the limiter 54cc6. As a result, the cut-off target displacement volume qc1 = q3 is finally output as shown in FIG. 8C via the limiter 54cd2 of the target displacement determination unit 54cd (qc2 is also the same, and qc2 will be described below). Omitted).
From this state, the discharge pressure Pd1 of the first hydraulic pump 1 increases as shown in FIG. 8A, and −Pc1 <ΔPc <0 (330 kg / cm) as shown in FIG. 8B.2<Pd1 <340kg / cm2: Area (V)), the proportional term determining unit 54cb first sets the proportional term qcp from the first and second integrating units 54cb1 and 54cb2 to 0 in any case. On the other hand, in the integral term determination unit 54 cc, the integral element Δqci changes to a negative value in any of the first and second integration units 54 cc 2 and 54 cc 3, so that this negative value is converted into a Z conversion unit 54 cc 4 and The adder 54cc5 cumulatively adds up, and the integral term qci is eventually reduced from q2 to q1 via the limiter 54cc6. As a result, the cutoff target displacement volume qc1 output via the limiter 54cd2 of the target displacement volume determination unit 54cd gradually decreases from q3 to q1, as shown in FIG. 8C. At this time, as described with reference to FIG. 7, in the integral term determination unit 54 cc, the gain gradient of the first integration unit 54 cc2 is smaller than the gain gradient of the second integration unit 54 cc3. As a result, as shown in FIG. 8 (c), when the cut-off target displacement qc1 decreases from q3 to q1 during the operation of the arm cloud or the like, the decrease method can be made slower than the decrease method during the other operations. it can.
[0035]
(1-B) The hydraulic pump discharge pressure Pd1 is larger than the same region (I) (Pc3 <1> <ΔPc <-Pc1, that is, 340 kg / cm2<Pd1 <345 kg / cm2: In case of area (VI) in Fig. 6
FIG. 9A shows the behavior of the discharge pressure Pd1 in this case, FIG. 9B shows the behavior of the deviation ΔPc, and FIG. 9C shows the behavior of the corresponding cutoff target displacement qc1. In this case, as shown in FIG. 9C, the cut-off target displacement qc1 is instantaneously reduced from q3 and then gradually reduced to q1. In this case, the amount of instantaneous decrease is smaller during the operation of the arm cloud, etc. than during other operations, and the subsequent decrease is also slower during the operation of the arm cloud, etc. than during other operations. .
[0036]
(1-C) The hydraulic pump discharge pressure Pd1 is further increased (Pc3 <2> <ΔPc <Pc3 <1>, that is, 345 kg / cm2<Pd1 <360kg / cm2: In case of area (VII) in Fig. 6
The behaviors of the discharge pressure Pd1, the deviation ΔPc, and the cutoff target displacement qc1 in this case are as shown in FIGS. 10 (a), 10 (b), and 10 (c), respectively. In this case, the degree of decrease in the cut-off target displacement volume qc1 is further increased both during the arm cloud operation and during other operations. In other operations, the cut-off target displacement volume qc1 is instantaneously changed from q3 to q1. It will decrease.
[0037]
(1-D) Effect at the start of cut-off control
As described above in (1-A) to (1-C), according to the present embodiment, when the cutoff control is started, the method of reducing the cutoff target displacement volume qc1 when operating the arm cloud or the like is described. It will be slower than how to decrease during other operations.
In the conventional structure in which the cut-off is started immediately when Pd = Pc, the target displacement of the cut-off target is suddenly reduced at the same time as entering the region (V) even when the arm cloud or the like for which a strong operation is originally desired is operated. For this reason, there has been a problem that the speed of the hydraulic actuator suddenly decreases and workability deteriorates. Therefore, when performing an operation such as an arm cloud, it is necessary to turn off the cut-off function release switch in advance so that the cut-off is not performed.
On the other hand, in the present embodiment, as described above, when the cut-off target displacement qc1 is automatically reduced during the operation of the arm cloud or the like, it is possible to delay the decrease when the cut-off target displacement qc1 is decreased, and to delay the shift to the cut-off control. Therefore, until the transition to the cut-off control is completed, a large amount of pressure oil can be supplied to the actuator until the relief valve 4 starts to operate, and a powerful operation can be performed. Thereby, working efficiency can be improved. In other operations, the amount of decrease when the cutoff target displacement qc1 decreases can be made faster, and the transition of the cutoff control can be made faster. Therefore, the pump discharge flow rate can be immediately reduced. Thereby, energy loss can be reduced during light work.
[0038]
(2) When cut-off control ends when the hydraulic pump discharge pressure decreases from the state during cut-off control
(2-A) State where the hydraulic pump discharge pressure Pd1 is slightly higher than the cut-off pressure Pc (−Pc1 <ΔPc <0, that is, 330 kg / cm2<Pd1 <340kg / cm2: From the region (V) in FIG. 6, a state where the cut-off pressure Pc is slightly lower (Pc1> ΔPc> 0, that is, 320 kg / cm2<Pd1 <330kg / cm2: Region (IV) in Fig. 6)
The behavior of the pump discharge pressure Pd1, the deviation ΔPc, and the cutoff target displacement qc1 in this case is shown in FIGS. 11 (a), 11 (b), and 11 (c), respectively.
[0039]
As shown in FIG. 11A, the pump discharge pressure Pd is slightly higher than the cutoff pressure Pc, that is, −Pc1 <ΔPc <0 (330 kg / cm2<Pd1 <340kg / cm2: In the region (V)), as shown in FIGS. 6A and 6B, the proportional term qcp from the first and second integrating units 54cb1 and 54cb2 of the proportional term determining unit 54cb is 0. Become. On the other hand, in the integral term determining unit 54 cc, since the integral element Δqci is a negative value in any of the first and second integrating units 54 cc 2 and 54 cc 3, this negative value is converted into the Z converting unit 54 cc 4 and the adding unit 54 cc 5. The cumulative terms are added and saturated, and the integral term qci becomes q1 via the limiter 54cc6. As a result, the cut-off target displacement qc1 = q1 is finally output as shown in FIG. 11C via the limiter 54cd2 of the target displacement determining unit 54cd.
From this state, as shown in FIG. 11A, the discharge pressure Pd1 of the first hydraulic pump 1 decreases and Pc1> ΔPc> 0 (320 kg / cm2<Pd1 <330kg / cm2, Region (IV)), first, in the proportional term determining unit 54cb, the proportional term qcp of the first and second integrating units 54cb1 and 54cb2 remains 0 in any case. On the other hand, in the integral term determining unit 54 cc, the integral element Δqci changes to a positive value regardless of whether the first and second integrating units 54 cc 2 and 54 cc 3 are used. The adder 54cc5 cumulatively adds up, and eventually the integral term qci increases from q1 to q2 via the limiter 54cc6. As a result, the cutoff target displacement volume qc1 output via the limiter 54cd2 of the target displacement volume determination unit 54cd gradually increases from q1 to q2, as shown in FIG. 11C. At this time, as described with reference to FIG. 7, in the integral term determination unit 54 cc, the gain gradient of the first integration unit 54 cc2 is larger than the gain gradient of the second integration unit 54 cc3, and thus FIG. As shown in FIG. 5, when the cut-off target displacement volume qc1 is increased from q1 to q2 during the operation of the arm cloud or the like, the increase can be made faster than the increase during the other operations.
[0040]
(2-B) The hydraulic pump discharge pressure Pd1 is smaller than the same region (V) (Pc1 <ΔPc <Pc2 <2>, that is, 315 kg / cm).2<Pd1 <320kg / cm2: Region (III) in Fig. 6)
The behaviors of the discharge pressure Pd1, the deviation ΔPc, and the cutoff target displacement qc1 in this case are shown in FIGS. 12 (a), 12 (b), and 12 (c), respectively. In this case, as shown in FIG. 12C, the cut-off target displacement qc1 increases momentarily from q1 and then gradually increases to q3. In this case as well, the amount that increases instantaneously is larger during the operation of the arm cloud, etc. than during the other operations, and when increasing gradually thereafter, the increase during the operation of the arm cloud, etc. Is faster than.
[0041]
(2-C) The hydraulic pump discharge pressure Pd1 is further reduced (Pc2 <2> <ΔPc <Pc2 <1>, that is, 300 kg / cm2<Pd1 <315kg / cm2: Region (II) in Figure 6)
The behaviors of the discharge pressure Pd1, the deviation ΔPc, and the cutoff target displacement qc1 in this case are as shown in FIGS. 13 (a), 13 (b), and 13 (c), respectively. In this case, the increase in the cut-off target displacement volume qc1 is further accelerated both during the arm cloud operation and other operations, and when the arm cloud operation is performed, the cut-off target displacement volume qc1 is instantaneous from q1 to q3. To increase.
[0042]
(2-D) Effect at the end of cut-off control
As described above in (2-A) to (2-C), according to the present embodiment, when the cutoff control is terminated, the arm cloud is used to determine how to increase the cutoff target displacement volume qc1 during other operations. Slower than how to increase during equal operations. Therefore, it is possible to suppress an increase in pump discharge flow rate.
[0043]
When the operator performs an operation other than traveling, and when the pressure in the discharge circuits of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 is much smaller than the cut-off pressure Pc, such as during normal excavation that is not heavy excavation (ΔPc> Pc2 <2>, that is, Pd1 <300kg / cm2In the case of FIG. 6, in the region (I) in FIG. 6, the target displacement volumes qc1 and qc2 from the cut-off control units 54c and 55c are always q3 and are equal to or larger than the target displacement volumes qh1 and qh2 from the horsepower control units 54b and 55b. Therefore, the selection in the minimum value selection units 54e and 55e is not affected. Therefore, as in the case where the above-described operation including traveling is performed, the target displacements qh1, qh2 from the horsepower control units 54b, 55b and the target displacement from the positive control units 54a, 55a are selected by the minimum value selection units 54e, 55e. The smaller one of the volumes qp1 and qp2 is selected and output to the regulators 19 and 20 as final target displacement volumes qo1 and qo2.
[0044]
As described above, according to the present embodiment, the first and second hydraulic pumps 1 and 2 are operated by the cut-off control means 54c and 55c depending on whether the operation is an arm cloud operation or another operation. The response characteristics of the cutoff target displacements qc1 and qc2 are changed. In other words, when operating the arm cloud or the like where strength is important, the response characteristics are slowed down (ie, the response time is lengthened) when the cutoff control is started, and the transition to the cutoff control is delayed, and the pump discharge A decrease in flow rate can be suppressed. As a result, until the transition to the cutoff control is completed, a relatively large flow rate can be supplied to the actuator until the relief valve 4 has just started to perform a powerful operation.
On the other hand, during other operations where energy saving is important, the response characteristic can be sharpened (ie, the response time is shortened) when cut-off control is started, so that the shift to cut-off control can be accelerated. Further, when the cutoff control is finished, the response characteristic is blunted (that is, the response time is lengthened), so that release of the cutoff control is delayed, and an increase in pump discharge flow rate can be suppressed. As a result, it is possible to sufficiently ensure the original effect of the cutoff control that reduces the energy loss and improves the economy when the discharge circuit pressure reaches the relief pressure and the relief valve 4 is operated.
As described above, it is possible to achieve both energy saving and strength without requiring a complicated operation of the operator such as conventional switch switching.
[0045]
In the above embodiment, the cutoff pressure Pc = 330 kg / cm2Reference deviation Pc1 = 10 kg / cm2, Pc2 (2) = 15kg / cm2, Pc2 ▲ 1 ▼ = 30kg / cm2, Pc3 ▲ 1 ▼ = -15kg / cm2, Pc3 (2) = -30kg / cm2However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that other values can be set as appropriate.
[0046]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an embodiment in the case where the control content of the cutoff control unit in the controller is changed. Parts equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
As in the first embodiment, the following description will be made by taking as an example one of the two cutoff control units in the controller that relates to the control of the first hydraulic pump. FIG. 14 is a functional block diagram showing the control contents of the cutoff control unit 254c, which is different from the cutoff control unit 54c of the first embodiment in that the proportional gain and the integral gain are set variably. Specifically, the point that the gain element etc. determining unit 254ce is newly provided differs from the control content of the proportional term determining unit 254cb and the integral term determining unit 254cc.
[0047]
That is, the gain element etc. determining unit 254ce receives the operation detection signals P1a to P4a and P1b to P4b from the pressure sensors 33a to 38a and 33b to 38b, and first determines the value of the gain element α according to this. FIG. 15 is a flowchart showing the processing in the gain element etc. determination unit 254ce. First, at step 101, the operation detection signals P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, P4b from the pressure sensors 33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b are obtained. input. In step 102, based on these motion detection signals, whether or not the operator's operation is an operation such as an arm cloud, that is, regarding the boom / arm / bucket as the work front, the arm cloud alone operation, the arm cloud and the bucket cloud / dump It is determined whether the operation is any one of the combined operation of the boom raising and the arm cloud and the combined operation of the boom raising and the arm cloud and the bucket cloud / dump. If the operation is other than this (= other operation), this determination is not satisfied, and the routine goes to Step 103, where the gain element α = 0. On the other hand, if the operation is an arm cloud operation or the like, the process proceeds to step 104 where the gain element α = A. Here, A is a value determined separately depending on the operation amount of the arm cloud or boom raising. In this determination, as shown in FIG. 16, the pilot pressure P1a detected by the pressure sensor 33a and the pilot pressure P2a detected by the pressure sensor 34a are converted into values of 0 to 1, and the maximum value thereof is set to A. It has become. That is, among the four operations described above as the arm cloud operation, in the case of the arm cloud single operation and the combined operation of the arm cloud and bucket cloud / dump, P2a indicating the boom raising operation amount is 0. P1a representing the manipulated variable is converted into the gain A as it is. In the case of the combined operation of the boom raising and the arm cloud and the combined operation of the boom raising and the arm cloud and the bucket cloud / dump, both P1a representing the arm cloud operation amount and P2a representing the boom raising operation amount are positive. Therefore, the maximum value of these conversion values is selected to be A. Thereby, in any case, the gain element α is determined in the range of 0 <α ≦ 1.
When step 103 or step 104 is completed, the process proceeds to step 105, where the value of α determined in step 103 or step 104 and a maximum value Pc2max (for example, 30 kg / cm) of a predetermined reference deviation Pc2 (details will be described later).2), The values of Pc2, reference deviation Pc3 (details will be described later), and integral element Δqci (same) are set according to the following equation.
Figure 0003926892
K is a predetermined positive constant.
Thereafter, the process proceeds to step 106, where the reference deviations Pc2 and Pc3 determined by the above equation are output to the proportional term determining unit 254cb, and the integral element Δqci is output to the integral term determining unit 254cc, and this flow is terminated.
[0048]
The proportional term determination unit 254cb rises linearly when the proportional term qcp = 0 in the range of 0 <ΔPc <Pc1 and ΔPc exceeds this, and qcp = q3, −Pc1 <ΔPc when ΔPc exceeds this. In the range of <0, there is provided an integration unit 254cb23 in which a gain is set such that the proportional term qcp = 0 and ΔPc falls linearly when it becomes less than this, and decreases sharply until ΔPc = Pc3. At this time, the reference deviations Pc2 and Pc3 set by the gain element determination unit 254ce described above are input to the integration unit 254cb23, and the shape of the proportional gain is continuously indicated as indicated by an arrow in the figure. To change. For example, when Pc2 = Pc1 and Pc3 = −Pc2max (ie, α = 1), the value of the proportional term qcp increases instantaneously to q3 at ΔPc = Pc1 while ΔPc is smaller than −Pc1 as shown by the solid line in the figure. In this case, it decreases relatively slowly. When Pc2 = Pc2max and Pc3 = −Pc1 (that is, α = 0), the value of the proportional term qcp increases gradually to q3 even when ΔPc exceeds Pc1, while ΔPc = −Pc1. Decreases momentarily. Since the proportional gain is continuously variable as shown in the figure by such setting of Pc2 and Pc3, the above-described gain element etc. determining unit 254ce operates the operation detection signals / operation amount detection signals P1a to P4a, P1b. It can be seen that it functions as a proportional gain setting means for continuously and variably setting the value of the proportional gain according to .about.P4b.
[0049]
The integral term determining unit 254 cc has an integral gain of the illustrated table, that is, a gain that linearly increases on the 0 <ΔPc side and linearly decreases on the ΔPc <0 side with a slope different from that on the 0 <ΔPc side. An integrating unit 254cc23 is provided that calculates an integral element Δqci from the input deviation ΔPc. At this time, the function represented by (Equation 3) and (Equation 4) set by the above-described gain element determination unit 254c is input to the accumulating unit 254cc23, and according to this, as indicated by an arrow in the figure. The shape of the integral gain changes continuously. For example, when α = 1, Δqci = 2K × ΔPc in the range of ΔPc> 0, so that the integral element Δqci increases linearly with a relatively large slope as shown by the solid line in the figure, while in the range of ΔPc <0. Since Δqci = K × ΔPc, it decreases with a relatively small slope. In the case of α = 0, Δqci = K × ΔPc in the range of ΔPc> 0, and the integral element Δqci increases with a relatively small slope as shown by the broken line in the figure. When ΔPc <0, Δqci = 2K × ΔPc, which is relatively large. Decrease with inclination.
Since the integral gain becomes continuously variable as shown in the figure by such setting of Δqci, the above-described gain element determination unit 254ce operates the operation detection signals / operation amount detection signals P1a to P4a, P1b to P4b. It can be seen that it also functions as an integral gain setting means for continuously and variably setting the value of the integral gain according to.
[0050]
The functions of the other parts of the cutoff control unit 254c are substantially the same as the cutoff control unit 54c of the first embodiment. Further, the function of the cutoff control unit related to the control of the other second hydraulic pump in the controller is substantially the same as that of the cutoff control unit 254c. Therefore, description is abbreviate | omitted in all.
[0051]
In the above configuration, the pressure sensors 33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, 36a, 36b, 38a, 38b, 39a, 39b detect the operating states of the operating lever devices 12-16, 18 and perform corresponding operations. The operation detection means for outputting the detection signal to the cut-off control units 54c and 55c is configured. Among them, the pressure sensors 33a and 34a detect the operation amount of the operation lever devices 12 and 13 and cut off the corresponding operation amount detection signal. Operation amount detection means for outputting to the units 54c and 55c is configured. Further, the integration unit 254cb23 of the proportional term determination unit 254cb constitutes a second proportional component calculation means for calculating the proportional term qcp using the proportional gain set by the gain element etc. determination unit 254cb, and the integration unit of the integration term determination unit 254cc. 254cc23 constitutes a second integral component calculation means for calculating the integral element Δqci by using the integral gain set by the gain element etc. determining unit 254cb.
[0052]
In the present embodiment configured as described above, an operation substantially similar to that of the first embodiment is performed, and the same effect is obtained. That is, since α = A (0 <A ≦ 1) is set in step 104 of FIG. 15 when operating the arm cloud or the like, the proportional gain and integral term are determined in the integrating unit 254cb23 of the proportional term determining unit 254cb shown in FIG. The integral gain in the accumulating unit 254cc23 of the unit 254cc is changed to the solid line side from the proportional gain / integral gain (broken line) during other operations. Therefore, as in the first embodiment, when the cutoff control is started, the method of decreasing the cutoff target displacement qc1 is made slower than the method of decreasing during other operations. As a result, the shift to the cut-off control can be delayed, and a relatively large flow rate can be supplied to the actuator until the relief valve 4 starts to operate, thereby enabling a strong operation. Thereby, working efficiency can be further improved.
In addition to this, since the value of A is determined by the maximum value of the arm cloud operation amount and the boom raising operation amount as described with reference to FIG. 16, the value of α approaches 1 as the operation amount increases. The gain and integral gain change to the solid line side in FIG. That is, the method of decreasing the cut-off target displacement qc1 when the cut-off control is started is further delayed as the operation amount increases. That is, as the operator increases the operation amount in order to perform a more powerful operation, it becomes more difficult to shift to the cut-off control, so that a more powerful operation can be obtained.
[0053]
In the first and second embodiments, the value of the cut-off pressure Pc is stored as a fixed value in the cut-off control units 54c and 254c. However, the value is not limited to this, and is set from the outside by a separate input unit or the like. It may be possible.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, when priority is given to strength, the shift to the cutoff control can be automatically delayed and release of the cutoff control can be accelerated, and when priority is given to energy saving, the cutoff control is performed. And the release of cut-off control can be delayed. Therefore, it is possible to achieve both energy saving and strength without requiring a complicated operation of the operator such as conventional switch switching.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive apparatus provided with a cutoff device for a hydraulic pump according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of a controller.
FIG. 3 is a block diagram showing detailed functions of a positive control unit.
FIG. 4 is a block diagram showing detailed functions of a horsepower control unit.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a control function of a cutoff control unit.
FIG. 6 is a diagram showing details of setting of a first proportional gain and a second proportional gain in the first integration unit and the second integration unit.
FIG. 7 is a diagram showing details of setting of a first integral gain and a second integral gain in a first integration unit and a second integration unit.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the behavior of the hydraulic pump discharge pressure, the deviation between the discharge pressure and the cutoff pressure, and the cutoff target displacement.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the behavior of the hydraulic pump discharge pressure, the deviation between the discharge pressure and the cutoff pressure, and the cutoff target displacement.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the behavior of the hydraulic pump discharge pressure, the deviation between the discharge pressure and the cutoff pressure, and the cutoff target displacement.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the behavior of the hydraulic pump discharge pressure, the deviation between the discharge pressure and the cutoff pressure, and the cutoff target displacement.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the behavior of the hydraulic pump discharge pressure, the deviation between the discharge pressure and the cutoff pressure, and the cutoff target displacement.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the behavior of the hydraulic pump discharge pressure, the deviation between the discharge pressure and the cutoff pressure, and the cutoff target displacement.
FIG. 14 is a functional block diagram showing control contents of a cutoff control unit which is a main part of a cutoff device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart showing processing in a gain element etc. determination unit;
FIG. 16 is a diagram showing a part of a procedure for determining a gain element;
[Explanation of symbols]
1 First hydraulic pump
2 Second hydraulic pump
3 Engine (motor)
4 Relief valve
5 Arm cylinder (actuator)
6 Boom cylinder (actuator)
8 Bucket cylinder (actuator)
9 Swing motor (actuator)
10 Left travel motor (actuator)
11 Right travel motor (actuator)
12 Arm operating lever device (operating means)
13 Boom operation lever device (operation means)
14 Bucket operation lever device (operation means)
15 Operation lever device for turning (operating means)
16 Left-side operation lever device (operation means)
18 Control lever device for right travel (operating means)
19 Regulator (pump control means)
20 Regulator (pump control means)
33a Pressure sensor (operation detection means, operation amount detection means)
33b Pressure sensor (operation detection means)
34a Pressure sensor (operation detection means, operation amount detection means)
34b Pressure sensor (operation detection means)
35a, b Pressure sensor (operation detection means)
36a, b Pressure sensor (operation detection means)
38a, b Pressure sensor (operation detection means)
39a, b Pressure sensor (operation detection means)
54c Cut-off control unit (cut-off control means)
54cb proportional term determining unit (proportional component determining means, response characteristic changing means)
54cb1 switch (proportional gain selection means)
54cb2 first integration unit (first proportional component calculation means)
54cb3 second integration unit (first proportional component calculation means)
54 cc integral term determining unit (integral component determining means, response characteristic changing means)
54 cc1 switch (integral gain selection means)
54cc2 1st integration part (1st integral component calculation means)
54 cc3 Second integration unit (first integral component calculation means)
54cd target displacement determining unit (cutoff flow rate determining means, response characteristic changing means)
54d Switch part
55c Cut-off control unit (cut-off control means)
55d Switch part
56 Pressure sensor (discharge pressure detection means)
58 Pressure sensor (Discharge pressure detection means)
254c Cut-off control unit (cut-off control means)
254cb proportional term determining unit (proportional component determining means, response characteristic changing means)
254cb23 integration unit (second proportional component calculation means)
254 cc integral term determining unit (integral component determining means, response characteristic changing means)
254cc23 integration unit (second integral component calculation means)
254ce Gain element determination unit (proportional gain setting means, integral gain setting means)

Claims (6)

原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータをそれぞれ操作する複数の操作手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、この吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力になると、前記油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するよう前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、
前記複数の操作手段のうちの少なくとも１つの操作手段の操作状態を検出し、対応する操作検出信号を前記カットオフ制御手段へ出力する操作検出手段を有し、かつ、
前記カットオフ制御手段は、前記操作検出信号に応じて、前記油圧ポンプの吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更する応答特性変更手段を備え、
前記応答特性変更手段は、前記カットオフ流量のうち前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧と前記カットオフ圧力との偏差に応じた比例成分を決定する比例成分決定手段と、前記カットオフ流量のうち前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧と前記カットオフ圧力との偏差の経時変化に応じた積分成分を決定する積分成分決定手段と、前記比例成分と前記積分成分とを加算しこの加算値に基づき前記カットオフ流量を決定するカットオフ流量決定手段とを備えており、かつ、前記比例成分決定手段は前記操作検出信号に基づき比例ゲインを変更し、前記積分成分決定手段は前記操作検出信号に基づき積分ゲインを変更することを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。 A variable displacement hydraulic pump driven by a prime mover; a relief valve for determining a maximum pressure of a discharge circuit of the hydraulic pump; a plurality of actuators driven by the pressure oil discharged from the hydraulic pump; A discharge pressure detection means for detecting a discharge pressure of the hydraulic pump, provided in a hydraulic drive device including a plurality of operation means for operating each actuator and a pump control means for controlling a displacement volume of the hydraulic pump; When the discharge pressure detected by the pressure detection means reaches a predetermined cut-off pressure close to the maximum pressure determined by the relief valve, the pump control means is set so that the discharge flow rate of the hydraulic pump decreases to a predetermined cut-off flow rate. In a cutoff device of a hydraulic pump provided with a cutoff control means to be operated,
An operation detection unit that detects an operation state of at least one of the plurality of operation units, and outputs a corresponding operation detection signal to the cut-off control unit; and
The cutoff control means includes response characteristic changing means for changing a response characteristic until the discharge flow rate of the hydraulic pump is reduced to the cutoff flow rate according to the operation detection signal.
The response characteristic changing unit includes a proportional component determining unit that determines a proportional component according to a deviation between the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting unit and the cutoff pressure, and the cutoff flow rate. The integral component determining means for determining an integral component in accordance with the change over time in the deviation between the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means and the cutoff pressure, and adding the proportional component and the integral component. A cutoff flow rate determining means for determining the cutoff flow rate based on the addition value, the proportional component determining means changes a proportional gain based on the operation detection signal, and the integral component determining means is the operation A hydraulic pump cutoff device, wherein an integral gain is changed based on a detection signal. 請求項１記載の油圧ポンプのカットオフ装置において、前記比例成分決定手段は、前記操作検出信号に応じて予め定められた第１比例ゲイン及び第２比例ゲインのうちいずれか１つを選択する比例ゲイン選択手段と、この比例ゲイン選択手段で選択された比例ゲインを用いて前記比例成分を算出する第１比例成分演算手段とを備えており、前記積分成分演算手段は、前記操作検出信号に応じて予め定められた第１積分ゲイン及び第２積分ゲインのうちいずれか１つを選択する積分ゲイン選択手段と、この積分ゲイン選択手段で選択された積分ゲインを用いて前記積分成分を算出する第１積分成分演算手段とを備えていることを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。2. The cutoff device for a hydraulic pump according to claim 1 , wherein the proportional component determining means selects either one of a first proportional gain and a second proportional gain that are predetermined according to the operation detection signal. Gain selection means, and first proportional component calculation means for calculating the proportional component using the proportional gain selected by the proportional gain selection means, wherein the integral component calculation means is responsive to the operation detection signal. The integral gain selecting means for selecting one of the first integral gain and the second integral gain determined in advance and the integral component selected by the integral gain selecting means is used to calculate the integral component. A hydraulic pump cutoff device comprising: one integral component calculation means. 請求項１記載の油圧ポンプのカットオフ装置において、前記複数の操作手段のうちの少なくとも１つの操作手段の操作量を検出し、対応する操作量検出信号を前記カットオフ制御手段へ出力する操作量検出手段をさらに有し、かつ、前記比例成分決定手段は、前記操作検出信号及び前記操作量検出信号に応じて比例ゲインの値を連続的に可変に設定する比例ゲイン設定手段と、この比例ゲイン設定手段で設定された比例ゲインを用いて前記比例成分を算出する第２比例成分演算手段とを備えており、前記積分成分決定手段は、前記操作検出信号及び前記操作量検出信号に応じて積分ゲインの値を連続的に可変に設定する積分ゲイン設定手段と、この積分ゲイン設定手段で設定された積分ゲインを用いて前記積分成分を算出する第２積分成分演算手段とを備えていることを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。2. The hydraulic pump cut-off device according to claim 1 , wherein an operation amount of at least one operation means of the plurality of operation means is detected and a corresponding operation amount detection signal is output to the cut-off control means. The proportional component determining means further includes a proportional gain setting means for continuously and variably setting the value of the proportional gain in accordance with the operation detection signal and the operation amount detection signal, and the proportional gain. Second proportional component calculating means for calculating the proportional component using the proportional gain set by the setting means, and the integral component determining means integrates according to the operation detection signal and the operation amount detection signal. An integral gain setting means for continuously setting the gain value to be variable, and a second integral component function for calculating the integral component using the integral gain set by the integral gain setting means. Cutoff device of the hydraulic pump, characterized in that it comprises a means. 原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるブームシリンダ及びアームシリンダを含む複数のアクチュエータと、前記ブームシリンダ及びアームシリンダをそれぞれ操作するブーム用操作手段及びアーム用操作手段を含む複数の操作手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、この吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力になると、前記油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するよう前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、
前記複数の操作手段の操作状態を検出し、対応する操作検出信号を前記カットオフ制御手段へ出力する操作検出手段を有し、かつ、
前記カットオフ制御手段は、前記操作検出手段でオペレータのアームクラウド操作が検出された場合を含む第１の場合とこの第１の場合以外の第２の場合とで、前記油圧ポンプの吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更する応答特性変更手段を備えていることを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。A variable displacement hydraulic pump driven by a prime mover, a relief valve for determining the maximum pressure of a discharge circuit of the hydraulic pump, and a plurality of boom cylinders and arm cylinders driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump A hydraulic drive apparatus comprising: a plurality of operation means including an actuator for the boom, a plurality of operation means for a boom for operating the boom cylinder and the arm cylinder, and an operation means for the arm; and a pump control means for controlling a displacement volume of the hydraulic pump. Provided, a discharge pressure detecting means for detecting the discharge pressure of the hydraulic pump, and when the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means becomes a predetermined cutoff pressure near the maximum pressure determined by the relief valve, The pump control means is operated so that the discharge flow rate of the hydraulic pump is reduced to a predetermined cutoff flow rate. In the cut-off device of a hydraulic pump and a cut-off control means,
An operation detection unit that detects operation states of the plurality of operation units and outputs a corresponding operation detection signal to the cut-off control unit; and
The cut-off control means has a discharge flow rate of the hydraulic pump in a first case including a case where an arm cloud operation of an operator is detected by the operation detection means and a second case other than the first case. A hydraulic pump cut-off device comprising response characteristic changing means for changing a response characteristic until the flow rate decreases to the cut-off flow rate. 請求項４記載の油圧ポンプのカットオフ装置において、前記応答特性変更手段は、前記第１の場合には、前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記カットオフ圧力になって前記吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答時間を前記第２の場合よりも長くし、かつ前記吐出圧検出手段で検出された吐出圧が前記カットオフ圧力を下回って前記吐出流量が前記カットオフ流量から復帰するまでの応答時間を前記第２の場合よりも短くすることを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。5. The cutoff device for a hydraulic pump according to claim 4 , wherein, in the first case, the response characteristic changing means is configured such that the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means becomes the cut-off pressure and the discharge flow rate. Is longer than the second case, and the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means is lower than the cutoff pressure, so that the discharge flow rate becomes the cutoff flow rate. A hydraulic pump cut-off device characterized in that a response time until returning from a flow rate is shorter than that in the second case. 請求項４記載の油圧ポンプのカットオフ装置において、前記応答特性変更手段は、前記第１の場合として、前記操作検出手段でオペレータのアームクラウド単独操作又はアームクラウド・ブーム上げの複合操作が検出された場合を含み、この第１の場合とこれ以外の第２の場合とで、前記油圧ポンプの吐出流量が前記カットオフ流量に減少するまでの応答特性を変更することを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。5. The hydraulic pump cut-off device according to claim 4 , wherein, in the first case, the response characteristic changing means detects an arm cloud single operation of the operator or a combined operation of arm cloud and boom raising by the operation detecting means. A response characteristic until the discharge flow rate of the hydraulic pump is reduced to the cut-off flow rate is changed between the first case and the second case other than the first case. Cut-off device.
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