JP4953378B2 - Hydraulic control system for construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は、重量物を上下動させるための油圧シリンダを備えた建設機械における油圧制御システムの技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of a hydraulic control system in a construction machine provided with a hydraulic cylinder for moving a heavy object up and down.
一般に、油圧ショベル等の建設機械には、重量物を上下動させるための油圧シリンダ等の各種油圧アクチュエータや、操作具操作に基づいてこれら油圧アクチュエータに対する油供給排出制御を行うコントロールバルブ、油圧供給源となる油圧ポンプ等が設けられるが、油圧アクチュエータが例えば油圧ショベルのブームを上下動せしめるためのブームシリンダの場合、該ブームシリンダは、重量保持側油室であるヘッド側油室への油供給および反重量保持側油室であるロッド側油室からの油排出で伸長してブームを上動させ、また、ロッド側油室への油供給およびヘッド側油室からの油排出で縮小してブームを下動させるように構成されている。
ところで、前記ブームを下動させる場合、該ブームにかかっている重量(フロント作業機の総重量)がブームシリンダを縮小させる力として作用するため、ヘッド側油室の圧力はロッド側油室の圧力よりも高圧となる。そこで従来から、ブームの下動時にヘッド側油室からの排出油を再生油としてロッド側油室に供給する再生用油路を設け、ヘッド側油室の圧力がロッド側油室の圧力よりも高圧のあいだは、油圧ポンプからの供給圧油に加えて上記再生油がロッド側油室に供給されるように構成したものが知られている。
さらに、前述したような再生用油路が設けられているものにおいて、ブームの下動時にコントロールバルブを中立位置にするようにした技術(例えば、特許文献1参照。)や、ブームの下動時に油圧ポンプからロッド側油室への供給流量を調整する切換弁を設けた技術(例えば、特許文献2参照。)が知られている。これらのものにおいて、ブームを空中で下動させる場合、ロッド側油室にはヘッド側油室からの再生油のみが供給されることになって、油圧ポンプから圧油供給されることなく、これによって、油圧ポンプの吐出流量を低減できるようになっている。
By the way, when the boom is lowered, the weight applied to the boom (total weight of the front work machine) acts as a force for reducing the boom cylinder, so the pressure in the head side oil chamber is the pressure in the rod side oil chamber. Higher pressure. Therefore, conventionally, there has been provided a regeneration oil passage that supplies oil discharged from the head side oil chamber to the rod side oil chamber as regeneration oil when the boom is lowered, and the pressure in the head side oil chamber is higher than the pressure in the rod side oil chamber. It is known that the regenerated oil is supplied to the rod side oil chamber in addition to the pressure oil supplied from the hydraulic pump during high pressure.
Further, in the case where the above-described regeneration oil passage is provided, a technique in which the control valve is set to the neutral position when the boom is lowered (for example, see Patent Document 1), or when the boom is lowered. A technique (for example, see Patent Document 2) provided with a switching valve that adjusts the supply flow rate from the hydraulic pump to the rod-side oil chamber is known. In these cases, when the boom is moved down in the air, only the regenerated oil from the head-side oil chamber is supplied to the rod-side oil chamber, and pressure oil is not supplied from the hydraulic pump. Thus, the discharge flow rate of the hydraulic pump can be reduced.
ところで、油圧ショベル等の多くの建設機械において、エンジンは、アクセルダイヤル等のエンジン回転数設定具により設定された目標回転数となるように制御されると共に、該エンジンを動力源とする油圧ポンプは、前記目標回転数に応じて最大流量が変化するように、つまり、エンジン回転数が高い場合にはポンプ流量を多くし、エンジン回転数が低い場合にはポンプ流量を少なくするように制御される。そして、オペレータは、作業スピードを上げたい場合や高負荷の作業を行う場合には、目標回転数を高く設定してエンジン出力を高める一方、スピードを遅くして作業したい場合や低負荷の作業を行う場合には、目標回転数を低く設定することでエンジン出力を低下させて低燃費化を図るようにしている。
しかるに、前記特許文献1、2のものは、ブームの空中下動時において油圧ポンプの吐出流量は低減するものの、エンジン目標回転数はエンジン回転数設定具により設定された値のままであるから、目標回転数が高く設定されているとエンジン出力が無駄になる。そこで、ブームの空中下動時にはエンジン回転数を低下させるように制御することが提唱されるが、該制御によりエンジン回転数が低下すると、例えばダンプ積込み作業における排土時のように、スティックシリンダ等の他の油圧アクチュエータを主として動作させながらブームも下動させるような場合に、他の油圧アクチュエータの作動速度が低下してしまって作業効率に劣るという問題が生じる。
さらに、前記特許文献1、2のものは、前述したように、ブームを空中で下動させる場合、ロッド側油室には再生油のみが供給されて油圧ポンプから圧油供給されないため、ブームの下動速度は、エンジン回転数設定具で設定された目標回転数の高低に伴うポンプ流量の増減に影響されないことになる。このため、作業スピードや作業内容等を考慮して、オペレータがエンジン回転数設定具により目標回転数を設定しても、ブームの下動速度は変化しないことになって、作業性に劣るという問題があり、これらに本発明が解決しようとする課題がある。
By the way, in many construction machines such as a hydraulic excavator, the engine is controlled so as to have a target rotational speed set by an engine rotational speed setting tool such as an accelerator dial, and a hydraulic pump using the engine as a power source is The maximum flow rate is changed according to the target rotational speed, that is, the pump flow rate is increased when the engine speed is high, and the pump flow rate is decreased when the engine speed is low. . And when the operator wants to increase the work speed or to perform high-load work, the target rotation speed is set high to increase the engine output, while the operator wants to work at low speed or to perform low-load work. When performing, the target output speed is set low so that the engine output is reduced to reduce fuel consumption.
However, in
Further, as described above, in
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および反重量保持側油室からの油排出で上動させ、反重量保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動せしめるべく伸縮作動する油圧シリンダと、重量物の下動時に重量保持側油室からの排出油を反重量保持側油室に供給する再生用油路と、前記油圧シリンダ以外の他の油圧アクチュエータと、前記油圧シリンダおよび他の油圧アクチュエータに圧油供給する油圧ポンプの動力源となるエンジンと、該エンジンの目標回転数を設定するためのエンジン回転数設定具とを備えた建設機械の油圧制御システムにおいて、該油圧制御システムに、重量物の下動時に該重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かを判断する動作判断と、重量物の下動時に前記エンジン回転数設定具で設定された設定目標回転数が予め設定される低下制御用エンジン回転数より高い場合にエンジン回転数を低下制御用エンジン回転数まで低下せしめるエンジン回転数低下制御とを行なう制御装置を設けると共に、前記エンジン回転数低下制御は、前記動作判断により重量物の下動が従動作でないと判断された場合に実行される一方、従動作であると判断された場合には実行されないことを特徴とする建設機械における油圧制御システムである。
請求項2の発明は、再生用油路に、制御装置からの制御指令に基づいて開度量調整される再生用制御弁を配すると共に、前記制御装置は、エンジン回転数設定具により設定された設定目標回転数の高低に対応して重量保持側油室から反重量保持側油室への再生量を増減させるよう再生用制御弁の開度量を調整する再生量調整制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の建設機械における油圧制御システムである。
請求項3の発明は、制御装置は、油圧シリンダ用操作具が下動側に微操作された場合に、重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であると判断することを特徴とする請求項1または2に記載の建設機械における油圧制御システムである。
The present invention has been created in view of the above-described circumstances and has been created for the purpose of solving these problems. The invention of
In the invention of
According to a third aspect of the present invention, the control device is a slave operation in which the downward movement of the heavy load is performed in conjunction with the operation of another hydraulic actuator when the hydraulic cylinder operating tool is finely operated to the downward movement side. The hydraulic control system for a construction machine according to
請求項1の発明とすることにより、重量物の下動時に、該重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作ではない場合は、エンジン回転数を低下制御用エンジン回転数以下に低下せしめるエンジン回転数低下制御が実行されて、燃費低減に大きく貢献できる一方、重量物の下動が従動作の場合には、前記エンジン回転数低下制御は実行されないことになり、而して、重量物の下動と連動して行なわれる他の油圧アクチュエータの作動速度が低下してしまうことなく、作業効率の向上に貢献できる。
請求項2の発明とすることにより、再生用制御弁を介して重量保持側油室から反重量保持側油室に供給される再生油量は、エンジン回転数設定具により設定された設定目標回転数の高低に対応して増減することになり、而して、設定目標回転数に対応させて重量物の下動速度を変化せしめることができることになって、作業性に優れる。
請求項3の発明とすることにより、重量物の下動が従動作であるか否かの判断を、簡単且つ低コストで行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, when the heavy object is moved downwardly, if the downward movement of the heavy object is not a slave operation performed in conjunction with the operation of another hydraulic actuator, the engine speed is decreased. The engine speed reduction control that lowers the engine speed to less than the engine speed is executed, which can greatly contribute to the reduction of fuel consumption. On the other hand, when the downward movement of the heavy object is a subordinate operation, the engine speed reduction control is not executed. Thus, it is possible to contribute to the improvement of work efficiency without lowering the operating speed of other hydraulic actuators performed in conjunction with the downward movement of the heavy object.
According to the invention of
According to the invention of
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1において、1は油圧ショベルであって、該油圧ショベル1は、クローラ式の下部走行体2、該下部走行体2に旋回自在に支持される上部旋回体3、該上部旋回体3に装着されるフロント作業機4等から構成されており、さらに該フロント作業機4は、基端部が上部旋回体3に上下動自在に支持されるブーム5、該ブーム5の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック6、該スティック6の先端部に取付けられるバケット7等の各部から構成されており、更に、油圧ショベル1には、図示しない左右の走行用モータや旋回用モータ、ブームシリンダ8、スティックシリンダ9、バケットシリンダ10等の各種油圧アクチュエータが設けられている等の基本的構成は従来通りである。尚、図1において、1aはオペレータの運転室となるキャブである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1,
扨、油圧ショベル1には、前記各種油圧アクチュエータや油圧ポンプ、各種バルブ、油タンク等から構成される油圧制御回路が設けられているが、該油圧制御回路を図2に示すと、該図2において、11、12はエンジンEを動力源として駆動する可変容量型の第一、第二油圧ポンプ、11a、12aは上記第一、第二油圧ポンプ11、12の容量可変手段、13は所定圧力を吐出するパイロットポンプ、14は油タンク、15、16は左右の走行用モータ、17は旋回用モータ、8はブームシリンダ、9はスティックシリンダ、10はバケットシリンダである。
The
ここで、前記ブームシリンダ8は、本発明の油圧シリンダに相当するものであって、ヘッド側油室8aへの油供給およびロッド側油室8bからの油排出で伸長してブーム5を上動せしめ、また、ロッド側油室8bへの油供給およびヘッド側油室8aからの油排出で縮小してブーム5を下動せしめるように構成されているが、上記ヘッド側油室8aは、重量物であるフロント作業機4全体の重量を保持することになって本発明の重量保持側油室に相当し、またロッド側油室8bは本発明の反重量保持側油室に相当する。
Here, the
さらに、18は第一油圧ポンプ11の吐出ラインAに接続される第一ブーム用コントロールバルブであって、該第一ブーム用コントロールバルブ18は、上動側、下動側のパイロットポート18a、18bを備え、これらパイロットポート18a、18bに入力されるパイロット圧の高低に対応して後述の供給用、排出用弁路18c〜18fの開度量が増減調整されるスプール弁で構成されている。つまり第一ブーム用コントロールバルブ18は、両パイロットポート18a、18bにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Nに位置していてブームシリンダ8に対する油の給排を行わないが、上動側パイロットポート18aにパイロット圧が入力されることにより上動側位置Xに切換わって、第一油圧ポンプ11の吐出油をブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給する供給用弁路18cを開き、且つロッド側油室8bからの排出油を油タンク14に流す排出用弁路18dを開くようになっている。また、第一ブーム用コントロールバルブ18は、下動側パイロットポート18bにパイロット圧が入力されることにより下動側位置Yに切換わって、第一油圧ポンプ11の吐出油を絞りを介してロッド側油室8bに供給する供給用弁路18eを開き、且つヘッド側油室8aからの排出油を絞りを介して油タンク14に排出する排出用弁路18fを開くように構成されている。
Further,
一方、19は第二油圧ポンプ12の吐出ラインBに接続される第二ブーム用コントロールバルブであって、該第二ブーム用コントロールバルブ19は、上動側、下動側のパイロットポート19a、19bを備え、これらパイロットポート19a、19bに入力されるパイロット圧の高低に対応して後述の供給用弁路19c、再生用弁路19dの開度量が増減調節されるスプール弁で構成されている。つまり第二ブーム用コントロールバルブ19は、両パイロットポート19a、19bにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Nに位置していてブームシリンダ8に対する油の給排を行わないが、上動側パイロットポート19aにパイロット圧が入力されることにより上動側位置Xに切換わって、第二油圧ポンプ12の吐出油をブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給する供給用弁路19cを開くようになっている。また、第二ブーム用コントロールバルブ19は、下動側パイロットポート19bにパイロット圧が入力されることにより下動側位置Yに切換わって、後述する再生用弁路19dを開くように構成されている。
On the other hand, 19 is a second boom control valve connected to the discharge line B of the second hydraulic pump 12, and the second
ここで、前記第二ブーム用コントロールバルブ19の再生用弁路19dは、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aからロッド側油室8bに至る再生用油路Cを開閉する弁路であって、該再生用弁路19dが開くことにより、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aの圧力がロッド側油室8bの圧力よりも高圧のあいだは、再生用油路Cを介してヘッド側油室8aからの排出油を再生油としてロッド側油室8bに供給できるようになっているが、該ヘッド側油室8aからロッド側油室8bへの再生量は、ヘッド側油室8aとロッド側油室8bとの差圧、および再生用弁路19dの開度量に対応して増減する。尚、本実施の形態では、再生用弁路19dを有する第二ブーム用コントロールバルブ19が、本発明の再生用制御弁に相当する。
Here, the
また、図2中、20、21、22、23、24は左右の走行用モータ15、16、旋回用モータ17、スティックシリンダ9、バケットシリンダ10に対する油供給排出制御をそれぞれ行なう左右の走行用、旋回用、スティック用、バケット用のコントロールバルブであって、本実施の形態では、右側走行用コントロールバルブ21およびバケット用コントロールバルブ24は第一油圧ポンプ11の吐出ラインAに接続されており、また、左側走行用コントロールバルブ20、旋回用コントロールバルブ22およびスティック用コントロールバルブ23は第二油圧ポンプ12の吐出ラインBに配されている。而して、右側走行用モータ16およびバケットシリンダ10は第一油圧ポンプ11から圧油供給され、また、左側走行用モータ15、旋回用モータ17、およびスティックシリンダ9は第二油圧ポンプ12から圧油供給されるようになっている。
In FIG. 2, 20, 21, 22, 23, and 24 are the left and right traveling
ところで、前記第一、第二油圧ポンプ11、12は、前述したように可変容量型のものであって、これら第一、第二油圧ポンプ11、12の容量可変手段11a、12aは、センタバイパス油路SBの通過流量に基づくネガティブコントロール流量制御、エンジンEから供給される馬力が一定となるようにポンプ流量を制御する定馬力制御、および作業負荷とエンジン回転数に対応した制御信号に基づくポンプ出力増減制御を行う。これらの流量制御は、周知の技術であるため詳細な説明は省略するが、第一、第二油圧ポンプ11、12は、エンジン回転数が高い場合には最大ポンプ流量が多く、エンジン回転数が低くなるにつれて最大ポンプ流量が少なくなるように制御される。
The first and second
また、25はブーム用操作レバー(本発明の油圧シリンダ用操作具に相当する)26の操作に基づいてパイロット圧を出力するパイロットバルブであって、上動側パイロットバルブ25Xと下動側パイロットバルブ25Yとから構成されている。そして、ブーム用操作レバー26が操作されていない状態では、上動側、下動側の両方のパイロットバルブ25X、25Yからパイロット圧が出力されないが、ブーム用操作レバー26が上動側に操作されることにより、上動側パイロットバルブ25Xから前記第一、第二ブーム用コントロールバルブ18、19の上動側パイロットポート18a、19aにパイロット圧が出力され、これにより、第一、第二ブーム用コントロールバルブ18、19が上動側位置Xに切換るように構成されている。またブーム用操作レバー26が下動側に操作されることにより、下動側パイロットバルブ25Yから第一、第二ブーム用コントロールバルブ18、19の下動側パイロットポート18b、19bにパイロット圧が出力され、これにより、第一、第二ブーム用コントロールバルブ18、19が下動側位置Yに切換るように構成されている。この場合、パイロットバルブ25から出力されるパイロット圧の圧力は、ブーム用操作レバー26の操作量に対応して増減制御されるようになっている。
さらに、27は前記下動側パイロットバルブ25Yから第二ブーム用コントロールバルブ19の下動側パイロットポート19bに至るパイロット油路に配される電磁比例圧力制御弁であって、該電磁比例圧力制御弁27は、後述する制御装置28からの制御信号に基づいて、下動側パイロットバルブ25Yから出力されたパイロット圧を減圧して第二ブーム用コントロールバルブ19の下動側パイロットポート19bに出力するように構成されている。
Further, 27 is an electromagnetic proportional pressure control valve arranged in a pilot oil passage from the lower moving
前記制御装置28は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、このものは、後述する圧力センサ29、アクセルダイヤル30からの信号を入力し、これに入力信号に基づいて、後述する動作判断、エンジン回転数低下制御、および再生量調整制御を行うべく、前記電磁比例圧力制御弁27およびエンジンEに制御指令を出力する。
The
ここで、前記圧力センサ29は、ブーム用操作レバー26の操作に伴って下動側パイロットバルブ25Yから出力されるパイロット圧Pを検出する圧力センサである。
Here, the
また、アクセルダイヤル30(本発明のエンジン回転数設定具に相当する)は、オペレータがエンジンEの目標回転数を設定するためにキャブ1a内に配設される設定具であって、該アクセルダイヤル30の各ダイヤル値毎に目標回転数が設定されることになるが、以下、アクセルダイヤル30によって設定されるエンジンEの目標回転数を、設定目標回転数Nsと称する。
The accelerator dial 30 (corresponding to the engine speed setting tool of the present invention) is a setting tool provided in the
次いで、前記制御装置28の行う動作判断、エンジン回転数低下制御および再生量調整制御について、図3のフローチャート図に基づいて説明する。
制御装置28は、まず、圧力センサ29およびアクセルダイヤル30から信号を読込む(ステップS1)。
Next, operation determination, engine speed reduction control, and regeneration amount adjustment control performed by the
First, the
次いで、制御装置28は、前記電磁比例圧力制御弁27に対し、下動側パイロットバルブ25Yから出力されたパイロット圧を、アクセルダイヤル30で設定された設定目標回転数Nsに応じて減圧するように制御指令を出力する(ステップS2)。
Next, the
つまり、前記ステップS2の処理において、制御装置28は、電磁比例圧力制御弁27に対し、設定目標回転数Nsが最大(アクセルダイヤル30のダイヤル値が最大)の場合は、下動側パイロットバルブ25Yから出力されたパイロット圧を減圧することなく第二ブーム用コントロールバルブ19の下動側パイロットポート19bに出力するように制御指令を出力する一方、設定目標回転数Nsが小さくなるにつれて、一次側圧力P1(下動側パイロットバルブ25Yから出力されて電磁比例圧力制御弁27に入力されるパイロット圧)に対する二次側圧力P2(電磁比例圧力制御弁27から出力されて第二ブーム用コントロールバルブ19の下動側パイロットポート19bに入力されるパイロット圧)の比率(P2/P1)が小さくなるように、制御指令を出力する。これにより、アクセルダイヤル30により設定される設定目標回転数Nsの高低に対応して第二ブーム用コントロールバルブ19の再生用弁路19dの開度量を増減調整する再生量調整制御が実行される。而して、第二ブーム用コントロールバルブ19の再生用弁路19dは、ブーム用操作レバー26がフル操作されている状態であれば、設定目標回転数Nsが最大のときに開度量が最大となり、設定目標回転数Nsが小さくなるにつれて開度量も小さくなるように制御されるが、再生用弁路19dの開度量が最大の状態では、後述するようにエンジン回転数低下制御によってエンジン回転数が低下制御用エンジン回転数Ndまで低下していても、充分に速い速度でブーム下動を行うことができる再生量となるように設定されている。尚、前述したように、ブーム用操作レバー26の操作量に応じて下動側パイロットバルブ25Yから出力されるパイロット圧は増減するため、設定目標回転数Nsが同じであれば、再生用弁路19dの開度量は、ブーム用操作レバー26の操作量に対応して増減調整されることになる。
That is, in the process of step S2, the
次いで、制御装置28は、圧力センサ29からの入力信号に基づいて、ブーム5の動作を判断する(ステップS3)。
Next, the
前記ステップS3における判断について、図4の制御ブロック図に基づいて説明すると、まず、下動側パイロットバルブ25Yから出力されたパイロット圧Pの値が、圧力センサ29から判断テーブル31に入力される。該判断テーブル31では、前記パイロット圧Pが予め設定される第一閾値Px未満(P<Px)の場合には、ブーム用操作レバー26が下動側に操作されていない、或いは操作されていても微操作であると判断してOFF信号を出力する一方、パイロット圧Pが第一閾値Px以上(P≧Px)の場合には、微操作以上のブーム下動側操作がなされていると判断してON信号を出力する。上記第一閾値Pxは、ブーム用操作レバー26の下動側操作量を判断するために設定される値であって、実際の作業データ等に基づいて設定されるが、該第一閾値Pxは、パイロット圧Pの上昇時(Pxu)と下降時(Pxd)とでは若干異なるように設定されている(Pxu>Pxd)。
そして、制御装置28は、前記判断テーブル31からOFF信号が出力された場合、つまり、ブーム用操作レバー26が下動側に操作されていない、或いは操作されていても微操作であると判断された場合は、ブーム非下動、或いはブーム下動時であっても該ブーム下動がスティック9等の他の油圧アクチュエータと連動して行なわれる従動作であると判断する。一方、判断テーブル31からON信号が出力され、つまり、微操作以上のブーム下動側操作がなされていると判断され、且つ、該ON信号が予め設定される所定時間S以上持続した場合に、ブーム下動が従動作ではない、つまり主動作として行なわれていると判断する。尚、ON信号の出力時間が上記所定時間S未満の場合は、従動作であると判断する。
The determination in step S3 will be described based on the control block diagram of FIG. 4. First, the value of the pilot pressure P output from the lower moving
When the OFF signal is output from the determination table 31, that is, the
前記ステップS3の判断で、ブーム下動が主動作として行なわれていると判断された場合、制御装置28は、続けて、アクセルダイヤル30からの入力信号に基づいて、アクセルダイヤル30で設定された設定目標回転数Nsが後述する低下制御用エンジン回転数Ndより高いか否か(Ns>Nd?)を判断する(ステップS4)。
If it is determined in step S3 that the lowering of the boom is being performed as the main operation, the
ここで、前記低下制御用エンジン回転数Ndは、低燃費化を達成するためにブーム下動時のエンジン回転数を低下せしめるべく、予め設定されるエンジン回転数である。 Here, the engine speed Nd for lowering control is an engine speed set in advance in order to lower the engine speed when the boom is moved in order to achieve low fuel consumption.
前記ステップS4の判断で「YES」、つまりアクセルダイヤル30で設定された設定目標回転数Nsが低下制御用エンジン回転数Ndより高い(Ns>Nd)と判断された場合、制御装置28は、エンジンEに対し、低下制御用エンジン回転数NdをエンジンEの目標回転数とするように制御指令を出力する(ステップS5)。 If “YES” in the determination in step S4, that is, if it is determined that the set target rotational speed Ns set by the accelerator dial 30 is higher than the engine speed Nd for decrease control (Ns> Nd), the control device 28 A control command is output to E so that the engine speed Nd for lowering control becomes the target speed of the engine E (step S5).
一方、ステップS4の判断で「NO」、つまりアクセルダイヤル30で設定された設定目標回転数Nsが低下制御用エンジン回転数Nd以下である(Ns≦Nd)と判断された場合、制御装置28は、エンジンEに対し、アクセルダイヤル30で設定された設定目標回転数NsをエンジンEの目標回転数とするように制御指令を出力する(ステップS6)。
On the other hand, if “NO” in the determination in step S4, that is, if it is determined that the set target rotational speed Ns set by the accelerator dial 30 is equal to or lower than the engine speed Nd for lowering control (Ns ≦ Nd), the
つまり、ブーム下動が主動作として行なわれている場合に、エンジンEの回転数は、設定目標回転数Nsが低下制御用エンジン回転数Ndより高い場合には、前記ステップS5の処理によって低下制御用エンジン回転数Ndまで低下するように制御される一方、設定目標回転数Nsが低下制御用エンジン回転数Nd以下の場合には、ステップS6の処理によって設定目標回転数Nsとなるように制御されることになり、これにより、エンジンEの回転数を、低下制御用エンジン回転数Nd以下に低下せしめるエンジン回転数低下制御が実行されるようになっている。
そして、前記ステップS5或いはステップS6の処理後は、ステップS1に戻る。
That is, when the lowering of the boom is performed as the main operation, the rotational speed of the engine E is controlled to decrease by the process of step S5 when the set target rotational speed Ns is higher than the engine speed Nd for lowering control. On the other hand, when the set target engine speed Ns is equal to or lower than the lower engine speed Nd, the engine speed is controlled to be the set target engine speed Ns by the process of step S6. As a result, the engine speed reduction control for reducing the engine speed of the engine E to be equal to or lower than the engine speed Nd for reduction control is executed.
After step S5 or step S6, the process returns to step S1.
これに対し、前記ステップS3の判断で、ブーム非下動、或いはブーム下動が従動作であると判断された場合は、前述したステップS6の処理に移行する。つまり、制御装置28からエンジンEに対し、アクセルダイヤル30で設定された設定目標回転数NsをエンジンEの目標回転数にするよう制御指令が出力され、而して、ブーム非下動時、或いはブーム下動時であっても該ブーム下動が従動作の場合には、前述したエンジン回転数低下制御が実行されないようになっている。
On the other hand, if it is determined in step S3 that the boom is not moved downward or the boom is moved downward, the process proceeds to step S6 described above. In other words, a control command is output from the
叙述の如く構成された本実施の形態において、ブーム用操作レバー26が下動側に操作されると、該操作に伴って下動側パイロットバルブ25Yからパイロット圧が出力され、そして該パイロット圧は、第一ブーム用コントロールバルブ18の下動側パイロットポート18bに供給されて、該第一ブーム用コントロールバルブ18を下動側位置Yに切換えると共に、電磁比例圧力制御弁27を経由して第二ブーム用コントロールバルブ19の下動側パイロットポート19bに供給されて、該第二コントロールバルブ19を下動側位置Yに切換えることになる。而して、ブーム5の下動時に、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aから排出された油は、第二ブーム用コントロールバルブ19の再生用弁路19dを経由して再生油としてロッド側油室8bに供給されると共に、その余剰油は第一ブーム用コントロールバルブ18を経由して油タンク14に排出される一方、ロッド側油室8bには、第一ブーム用コントロールバルブ18を経由して供給される第一油圧ポンプ11の吐出油と前記ヘッド側油室8aからの再生油とが合流して供給されることになるが、この場合に、制御装置28の行なう動作判断によって、ブーム5の下動がスティックシリンダ9等の他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かが判断されると共に、従動作でない、つまり主動作であると判断された場合には、エンジンEの回転数を予め設定される低下制御用エンジン回転数Nd以下まで低下せしめるエンジン回転数低下制御が実行される一方、従動作であると判断された場合には、前記エンジン回転数低下制御は実行されないことになる。
In the present embodiment configured as described, when the
この結果、ブーム5の下動時に、該ブーム5下動が主動作の場合には、エンジン回転数が低下制御用エンジン回転数Nd以下まで低下することになって、低燃費化に大きく貢献できる。一方、ブーム5の下動がスティックシリンダ9等の他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作の場合には、エンジン回転数はアクセルダイヤル30で設定された設定目標回転数Nsとなるように制御されることになり、而して、例えばダンプ積込み作業における排土時のように、ブーム下動と連動してスティックシリンダ9等の他の油圧アクチュエータを主として動作させる場合に、該他の油圧アクチュエータの作動速度が低下してしまうことなく、作業効率の向上に貢献できる。
As a result, when the
さらにこのものでは、制御装置28の行なう再生量調整制御によって、第二ブーム用コントロールバルブ19の再生用弁路19dの開度量は、アクセルダイヤル30によって設定された設定目標回転数Nsの高低に対応して増減調整されることになる。この結果、再生用弁路19bを経由してヘッド側油室8aからロッド側油室8bに供給される再生油量は、設定目標回転数Nsの高低に対応して増減することになり、而して、オペレータがアクセルダイヤル30によって任意に設定した設定目標回転数Nsの高低に対応してブーム下動速度が変化することになって、作業性に優れる。しかも、設定目標回転数Nsが最大のときの再生用弁路19bの開度量は、前述したように、エンジン回転数が低下制御用エンジン回転数Ndまで低下していても、充分に速い速度でブーム下動を行うことができる再生量となるように設定されているから、高スピードの作業にも容易に対応できる。
Further, in this case, the amount of opening of the
しかもこのものにおいて、ブーム5の下動がスティックシリンダ9等の他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かを判断するにあたり、ブーム用操作レバー26が微操作される場合は従動作であることが多いため、ブーム用操作レバー26が微操作の場合に従動作であると判断する構成になっている。さらに、ブーム用操作レバー26が微操作であることは、下動側パイロットバルブ25Yから出力されるパイロット圧Pに基づいて判断される構成になっているから、従動作であるか否かの判断に必要なセンサとしては、上記パイロット圧を検出する圧力センサ29だけで良いことになり、而して、コスト的にも有利となる。
In this case, the
尚、本発明は、前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、前記実施の形態において、第二ブーム用コントロールバルブ19は、ブーム5の上動時には、第二油圧ポンプ12の吐出油をブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給するためのコントロールバルブとして機能する一方、ブーム5の下動時には、ヘッド側油室8aからの排出油をロッド側油室8bに供給する再生用制御弁として機能するように構成されており、而して、一つのバルブで二つの機能を有することになって、部品点数の削減に貢献できるものであるが、再生用制御弁を、第二油圧ポンプ12の吐出油をブームシリンダ8に供給するコントロールバルブとは別個に設けた構成のものであっても、本発明を実施できることは勿論である。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and in the above-described embodiment, the second
また、前記実施の形態では、操作具操作量に基づく油圧ポンプの流量制御としてネガティブコントロール流量制御が採用されているが、これに限定されることなく、ポジティブコントロール流量制御、或いはロードセンシングコントロール流量制御が採用されているものであっても、本発明を実施できる。 In the above embodiment, negative control flow rate control is adopted as flow rate control of the hydraulic pump based on the operation tool operation amount, but not limited thereto, positive control flow rate control or load sensing control flow rate control. Even if is adopted, the present invention can be implemented.
さらに、制御装置28において、ブーム5の下動が従動作であるか否かを判断するにあたり、図5の制御ブロック図に示す第二の実施の形態のように構成することもできる。この第二の実施の形態のものは、前述した実施の形態のものと同様に、ブーム用操作レバー26の下動側操作が微操作の場合に従動作であると判断する構成になっているが、該微操作であることの判断を、ブーム5の下動時にブームシリンダ8に圧油供給する第一油圧ポンプ11の吐出圧PPに基づいて行なうように構成されている。
Further, the
つまり、この第二の実施の形態のものにおいて、ブーム5の下動が従動作であるか否かを判断するにあたり、制御装置28は、まず、ブーム下動操作検出用圧力スイッチからのON/OFF信号を入力し、該ON/OFF信号をアンドゲート32に出力する。
ここで、前記ブーム下動操作検出用圧力スイッチは、ブーム用操作レバー26が下動側に操作されたか否か検出するための圧力スイッチであって、図示しないが、前述した実施の形態の圧力スイッチ29に代えて配設されている。そして、該ブーム下動操作検出用圧力スイッチは、ブーム用操作レバー26の下動側操作に伴い下動側パイロットバルブ25Yからパイロット圧が出力されることに基づいて、OFFからONに切換わるが、該OFFからONへの切換えの閾値は、前述した実施の形態における第一閾値Pxよりも小さく設定されていて(例えば、第一、第二ブーム用コントロールバルブ18、19のスプールを移動せしめるために必要な最低圧力)、ブーム用操作レバー26が微操作された場合であってもONに切換るように設定されている。
That is, in this second embodiment, in determining whether or not the downward movement of the
Here, the pressure switch for detecting the boom lowering operation is a pressure switch for detecting whether or not the
さらに、制御装置28は、第一油圧ポンプ用圧力センサから入力される第一油圧ポンプ11の吐出圧PPを、判断テーブル33に入力する。
ここで、前記第一油圧ポンプ用圧力センサは、第一油圧ポンプ11の吐出圧PPを検出するための圧力センサであって、図示しないが、第一油圧ポンプ11の吐出ラインAに接続されている。
Further, the
Here, the pressure sensor for the first hydraulic pump is a pressure sensor for detecting the discharge pressure PP of the first
前記判断テーブル33は、第一油圧ポンプ11の吐出圧PPが予め設定される第二閾値PPy未満(PP<PPy)の場合には、ブーム用操作レバー26は操作されていない、或いは操作されていても微操作であると判断してOFF信号を出力する一方、第一油圧ポンプ11の吐出圧PPが第二閾値PPy以上(PP≧PPy)の場合には、微操作以上のブーム操作がなされていると判断してON信号を出力する。上記第二閾値PPyは、第一油圧ポンプ11にかかる負荷からブーム用操作レバー26の操作量を判断するために設定される値であって、実際の作業データ等に基づいて設定される。そして、判断テーブル33から出力されたON信号は、予め設定される所定時間S以上継続した場合に、前記アンドゲート32に入力される。一方、判断テーブル33からOFF信号が出力された場合、或いは、判断テーブル33から出力されたON信号の出力時間が上記所定時間S未満の場合は、OFF信号がアンドゲート32に入力される。
The determination table 33 indicates that the
そして、制御装置28は、前記アンドゲート32に、ブーム下動操作検出用圧力スイッチからON信号が入力され、且つ、判断テーブル33からON信号が入力された場合、つまり、ブーム下動側操作がなされ、且つ、微操作以上のブーム操作がなされた場合に、ブーム下動が従動作ではない、つまり主動作として行なわれていると判断する。一方、アンドゲート32にブーム下動操作検出用圧力スイッチ或いは判断テーブル33の少なくとも一方からOFF信号が入力された場合、つまり、ブーム下動側操作がなされていない、或いはブーム下動側操作がなされていても微操作の場合には、ブーム非下動、或いはブーム下動時であっても該ブーム下動がスティック9等の他の油圧アクチュエータと連動して行なわれる従動作であると判断するように構成されている。
When the ON signal is input to the AND gate 32 from the boom lowering operation detection pressure switch and the ON signal is input from the determination table 33, the
而して、第二の実施の形態においては、ブーム5の下動時にブームシリンダ8に圧油供給する第一油圧ポンプ11の吐出圧PPに基づいて、ブーム用操作レバー26の下動側操作が微操作であることの判断がなされる構成になっており、この様に構成してもブーム5の下動が従動作であるか否かを判断できることになるが、この場合、上記判断に必要なブーム下動操作検出用圧力スイッチおよび第一油圧ポンプ用圧力センサは、バルブ制御やポンプ制御のために油圧ショベル1の油圧制御回路に通常設けられる機器であり、而して、別途機器を追加する必要がなく、コスト抑制に大きく貢献できる。
Thus, in the second embodiment, the lower operation of the
尚、前記各実施の形態では、圧力スイッチや圧力センサの検出値により、ブーム下動が従動作であるか否かの判断を行なう構成となっているが、ブーム用操作レバーの操作方向や操作量を電気的に検出する操作検出手段を設け、該操作検出手段からの検出信号に基づいて上記判断を行う構成にすることもできる。さらに、スティックシリンダ等の他の油圧アクチュエータ用操作具についても、操作方向や操作量を電気的に検出する操作検出手段を設けることで、ブーム下動が従動作であるか否かの判断を、より正確に行うことができる。 In each of the above embodiments, it is configured to determine whether or not the boom lowering is a slave operation based on the detection value of the pressure switch or the pressure sensor. However, the operation direction and operation of the boom operation lever are determined. An operation detection unit that electrically detects the amount may be provided, and the above determination may be made based on a detection signal from the operation detection unit. Furthermore, with respect to other hydraulic actuator operating tools such as stick cylinders, by providing an operation detecting means for electrically detecting the operation direction and the operation amount, it is possible to determine whether or not the boom downward movement is a slave operation. It can be done more accurately.
さらにまた、本発明は、油圧ショベルの油圧制御システムに限らず、重量物を上下動せしめるための油圧シリンダを備えた各種建設機械の油圧制御システムに実施できることは勿論である。 Furthermore, the present invention is not limited to the hydraulic control system of a hydraulic excavator, and can of course be applied to a hydraulic control system of various construction machines provided with a hydraulic cylinder for moving a heavy object up and down.
8 ブームシリンダ
8a ヘッド側油室
8b ロッド側油室
9 スティックシリンダ
11 第一油圧ポンプ
12 第二油圧ポンプ
19 第二ブーム用コントロールバルブ
26 ブーム用操作レバー
28 制御装置
30 アクセルダイヤル
C 再生用油路
E エンジン
8
Claims (3)
重量物の下動時に重量保持側油室からの排出油を反重量保持側油室に供給する再生用油路と、
前記油圧シリンダ以外の他の油圧アクチュエータと、
前記油圧シリンダおよび他の油圧アクチュエータに圧油供給する油圧ポンプの動力源となるエンジンと、
該エンジンの目標回転数を設定するためのエンジン回転数設定具とを備えた建設機械の油圧制御システムにおいて、
該油圧制御システムに、
重量物の下動時に該重量物の下動が他の油圧アクチュエータの動作と連動して行なわれる従動作であるか否かを判断する動作判断と、
重量物の下動時に前記エンジン回転数設定具で設定された設定目標回転数が予め設定される低下制御用エンジン回転数より高い場合にエンジン回転数を低下制御用エンジン回転数まで低下せしめるエンジン回転数低下制御とを行なう制御装置を設けると共に、
前記エンジン回転数低下制御は、前記動作判断により重量物の下動が従動作でないと判断された場合に実行される一方、従動作であると判断された場合には実行されないことを特徴とする建設機械における油圧制御システム。 A heavy object that can move up and down is moved upward by supplying oil to the weight holding side oil chamber and discharging oil from the anti weight holding side oil chamber, and from the oil supply to the anti weight holding side oil chamber and from the weight holding side oil chamber. A hydraulic cylinder that expands and contracts in order to move it down with oil discharge
A regeneration oil passage for supplying oil discharged from the weight holding side oil chamber to the anti-weight holding side oil chamber when the heavy object is moved down;
A hydraulic actuator other than the hydraulic cylinder;
An engine that is a power source of a hydraulic pump that supplies pressure oil to the hydraulic cylinder and other hydraulic actuators;
In a hydraulic control system for a construction machine comprising an engine speed setting tool for setting a target speed of the engine,
In the hydraulic control system,
An operation determination for determining whether or not the downward movement of the heavy object is a subordinate operation performed in conjunction with the operation of another hydraulic actuator;
When the set target rotational speed set by the engine rotational speed setting tool is higher than the preset lowering engine rotational speed when the heavy object is moved downward, the engine rotational speed is decreased to the lower controlling engine rotational speed. While providing a control device that performs the number reduction control
The engine speed reduction control is executed when it is determined by the operation determination that the downward movement of the heavy object is not a subordinate operation, but is not executed when it is determined that the subordinate operation is a subordinate operation. Hydraulic control system for construction machinery.
前記制御装置は、
エンジン回転数設定具により設定された設定目標回転数の高低に対応して重量保持側油室から反重量保持側油室への再生量を増減させるよう再生用制御弁の開度量を調整する再生量調整制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の建設機械における油圧制御システム。 While arranging the regeneration control valve whose opening degree is adjusted based on the control command from the control device in the regeneration oil passage,
The controller is
To adjust the opening degree of the reproduction control valve so as to increase or decrease the regeneration amount of the counter-weight holding-side oil chamber from the weight holding side oil chambers in response to the set target rotational speed of the height set by the engine rotational speed setting instrument The hydraulic control system for a construction machine according to claim 1, wherein regeneration amount adjustment control is performed.
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