JP5350125B2 - 油圧作業機のポンプ傾転制御装置 - Google Patents
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Description
(2) 請求項2の発明は、請求項1に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、油圧ポンプは、油圧作業機のエンジンによって駆動され、油圧アクチュエータは、少なくとも油圧作業機に設けられたブームを起伏させるブーム起伏用油圧アクチュエータを含み、背圧特性取得手段は、(a)作動油の油温が通常の作業時に想定される油温の範囲内であり、(b)油圧ポンプの吐出圧が油圧アクチュエータに供給する駆動圧の上限を制限するリリーフ弁のリリーフ圧以上であり、(c)エンジンのエンジン回転数が定格回転数であってブーム起伏用油圧アクチュエータによってブームが上げ方向に駆動されているとき、の上記(a)〜(c)の全ての条件が満たされたときに背圧特性を取得することを特徴とする。
(3) 請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、指令圧検出手段により検出された指令圧が補正手段により補正された指令圧となるように指令圧出力手段を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。
(4) 請求項4の発明は、請求項1に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、油圧ポンプは、第1の油圧ポンプと第2の油圧ポンプとを備え、弁手段は、第1の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第1の弁手段と、第2の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第2の弁手段とを備え、容量変更手段は、第1の弁手段で発生する制御圧に応じて第1の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第1の容量変更手段と、第2の弁手段で発生する制御圧に応じて第2の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第2の容量変更手段とを備え、指令圧出力手段は、第1の指示信号に基づいて第1の弁手段に第1の指令圧を出力する第1の指令圧出力手段と、第2の指示信号に基づいて第2の弁手段に第2の指令圧を出力する第2の指令圧出力手段とを備え、ポンプブロックは、第1のポンプブロックと、第2のポンプブロックとを備え、第1の油圧ポンプ、第1の弁手段、第1の容量変更手段、および、第1の指令圧出力手段は、第1のポンプブロック内に設けられ、第2の油圧ポンプ、第2の弁手段、第2の容量変更手段、および、第2の指令圧出力手段は、第2のポンプブロック内に設けられ、第1のポンプブロックの内部と第2のポンプブロックの内部とを接続する接続部をさらに備え、吐出圧検出手段は、第1の油圧ポンプの吐出圧を検出する第1の吐出圧検出手段と、第2の油圧ポンプの吐出圧を検出する第2の吐出圧検出手段とを備え、指令圧検出手段は、第1の指令圧検出手段と第2の指令圧検出手段とを備え、第1の指令圧検出手段は、第1の指令圧出力手段から出力される第1の指令圧をフィードバック制御するために第1の指令圧を検出するとともに、第1の指令圧出力手段から第1の指示信号が印加されていないときには第2の指令圧に対抗して第2の弁手段に作用する第2の背圧を検出し、第2の指令圧検出手段は、第2の指令圧出力手段から出力される第2の指令圧をフィードバック制御するために第2の指令圧を検出するとともに、第2の指令圧出力手段から第2の指示信号が印加されていないときには第1の指令圧に対抗して第1の弁手段に作用する第1の背圧を検出し、背圧特性取得手段は、第1の吐出圧検出手段で検出した第1の油圧ポンプの吐出圧と、第2の指令圧検出手段で検出した第1の背圧とに基づいて第1の油圧ポンプの吐出圧と第1の背圧と関係である第1の背圧特性を取得し、第2の吐出圧検出手段で検出した第2の油圧ポンプの吐出圧と、第1の指令圧検出手段で検出した第2の背圧とに基づいて第2の油圧ポンプの吐出圧と第2の背圧と関係である第2の背圧特性を取得し、記憶手段は、第1および第2の背圧特性を記憶し、背圧演算手段は、第1の吐出圧検出手段で検出した第1の油圧ポンプの吐出圧と、記憶手段が記憶する第1の背圧特性とに基づいて第1の背圧を演算し、第2の吐出圧検出手段で検出した第2の油圧ポンプの吐出圧と、記憶手段が記憶する第2の背圧特性とに基づいて第2の背圧を演算し、補正手段は、背圧演算手段により演算した第1の背圧に応じて第1の指令圧を補正し、背圧演算手段により演算した第2の背圧に応じて第2の指令圧を補正することを特徴とする。
図1は、本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置が適用される油圧作業機の一例である油圧ショベルの外観側面図である。油圧ショベルは、走行体101と、旋回可能な旋回体102と、旋回体102に回動可能に軸支されたブームBM,アームAM,バケットBKからなる作業装置103とを有する。ブームBM,アームAM,バケットBKは、それぞれブームシリンダ103a、アームシリンダ103b、バケットシリンダ103cにより駆動される。
任意補正は、通常、工場出荷時にメーカで行われる。図5は、コントローラ20で実行される任意補正の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、指令スイッチ27がオン操作されると開始される。なお、以下の説明では、メインポンプ2Bのドレン圧特性の取得について説明するが、メインポンプ2Aのドレン圧特性の取得についても同様である。したがって、メインポンプ2Aのドレン圧特性の取得については説明を省略する。
自動補正は、通常、油圧ショベルの使用中(作業中)に行われる。図14は、コントローラ20で実行される自動補正の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、あらかじめ設定された作動油温に達した場合に、自動的に開始される。なお、以下の説明では、メインポンプ2Bのドレン圧特性の取得について説明するが、メインポンプ2Aのドレン圧特性の取得についても同様である。したがって、メインポンプ2Aのドレン圧特性の取得については説明を省略する。
図8は、学習制御の処理の一例を示すフローチャートである。コントローラ10には予め図9に示すような比例電磁弁14の基準特性F0(設計値)が記憶され、この特性上の3点、すなわちポンプ最小傾転θminに対応する駆動電流(基準制御信号iAmin)、ポンプ最大傾転θmaxに対応する駆動電流(基準制御信号iAmax)、およびθminとθmaxの中間である中間傾転θmeaに対応する駆動電流(基準制御信号iAmea)が基準値として記憶されている。また、θmin,θmea,θmaxにそれぞれ対応する設計上の二次圧(基準制御圧)Pmin,Pmea,Pmaxも基準値として記憶されている。
imin=i11−(P11−Pmin)×(i13−i11)/(P13−P11)
imea=i13−(P13−Pmea)×(i13−i11)/(P13−P11);P13>Pmeaのとき
imea=i13+(Pmea−P13)×(i12−i13)/(P12−P13);P13<Pmeaのとき)
imax=i12+(Pmax−P12)×(i12−i13)/(P12−P13) ・・・(I)
図12は、コントローラ内における通常制御の処理を示すブロック図である。学習制御の終了後、モードスイッチ28の操作により通常モードが選択されると、通常制御が開始される。この通常制御は、メインポンプ2A側およびメインポンプ2B側のそれぞれについて行われる。回転数センサ21からの信号はトルク演算回路31に入力される。トルク演算回路31には、予め図示のようにエンジン回転数Nと出力トルクTrとの関係が記憶されている。トルク演算回路31では、この関係に基づきエンジン回転数Nに対応した出力トルクTrを演算し、容量演算回路32に出力する。
(1)ドレン圧演算部36に設定したドレン圧特性によりドレン圧Pdを演算し、目標ポンプ傾転θに対応した指令圧P0をドレン圧Pdの分だけ加算して出力するようにした。これにより油圧切換弁13にケーシング圧(ドレン圧Pd)が作用することによる油圧切換弁13の切換量の低下が抑えられ、ポンプ傾転を精度良く目標ポンプ傾転θに制御できる。
(2)フィードバック用の圧力センサ24A,24Bを用いてドレン圧特性をあらかじめ取得しておき、通常制御においてはドレン圧特性によりドレン圧Pdを演算するので、ドレン圧検出のための油圧センサを別途設ける必要がなく、コストを抑えることができる。
(3)メインポンプ2からの圧油ではなく、サブポンプ3からの低圧のパイロット圧を比例電磁弁14で減圧して油圧切換弁13に付与し、油圧切換弁13を切り換えるようにした。これにより比例電磁弁14と油圧切換弁13の耐圧性をそれほど高める必要がなく、安価に構成できる。
(4)作動油温Tが所定範囲内、かつ、エンジン回転数Nが定格回転数Na、かつ、ブーム上げリリーフの状態のときに、任意補正を行うようにした。すなわち実際の作業条件に合わせて任意補正を行うようにしたので、ドレン圧特性を精度よく求めることができる。
(6)指令圧Pxをフィードバック制御により出力して駆動電流Iを補正するので、操作レバー6の操作により目標ポンプ傾転θが変化した場合に、実ポンプ傾転を応答性よく目標ポンプ傾転θに制御できる。
(7)予め定めた比例電磁弁14の固有の補正特性f1に基づき傾転制御するので、個々の製品間の動的特性のばらつきが少なく、均一の動作特性が得られる。
(8)補正特性f1を求めるために基準制御圧を3点(Pmin,Pmea,Pmax)設定するので、補正特性f1が比例電磁弁14の特性に良好に対応し、駆動電流Iを精度良く補正することができる。
3 サブポンプ
6 操作レバー
12 傾転制御用ピストン
14 比例電磁弁
20 コントローラ
23,24 圧力センサ
36 ドレン圧演算回路
Claims (4)
- 油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプ、指示信号に基づいてポンプ傾転制御用の指令圧を出力する指令圧出力手段、前記指令圧出力手段が出力する前記指令圧で駆動されて、ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する弁手段、および、前記弁手段で発生する前記制御圧に応じて前記油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段がポンプブロック内に設けられ、前記ポンプブロック内が漏れ油で満たされている油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、
前記油圧ポンプの吐出圧と、前記指令圧に対抗して前記弁手段に作用する背圧との関係(背圧特性)を記憶する記憶手段と、
前記吐出圧検出手段で検出した前記油圧ポンプの吐出圧と、前記記憶手段が記憶する前記背圧特性とに基づいて前記背圧を演算する背圧演算手段と、
前記背圧演算手段により演算した背圧に応じて前記指令圧を補正する補正手段と、
前記指令圧出力手段から出力される前記指令圧をフィードバック制御するために前記指令圧を検出するとともに、前記指令圧出力手段から前記指示信号が印加されていないときには前記背圧を検出する指令圧検出手段と、
前記吐出圧検出手段で検出した前記油圧ポンプの吐出圧と、前記指令圧検出手段で検出した前記背圧とに基づいて前記背圧特性を取得する背圧特性取得手段とを備えることを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。 - 請求項1に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記油圧ポンプは、前記油圧作業機のエンジンによって駆動され、
前記油圧アクチュエータは、少なくとも前記油圧作業機に設けられたブームを起伏させるブーム起伏用油圧アクチュエータを含み、
前記背圧特性取得手段は、
(1) 作動油の油温が通常の作業時に想定される油温の範囲内であり、
(2) 前記油圧ポンプの吐出圧が前記油圧アクチュエータに供給する駆動圧の上限を制限するリリーフ弁のリリーフ圧以上であり、
(3) 前記エンジンのエンジン回転数が定格回転数であって前記ブーム起伏用油圧アクチュエータによって前記ブームが上げ方向に駆動されているとき、
の上記(1)〜(3)の全ての条件が満たされたときに前記背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記指令圧検出手段により検出された指令圧が前記補正手段により補正された指令圧となるように前記指令圧出力手段を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。 - 請求項1に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記油圧ポンプは、第1の油圧ポンプと第2の油圧ポンプとを備え、
前記弁手段は、前記第1の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第1の弁手段と、前記第2の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第2の弁手段とを備え、
前記容量変更手段は、前記第1の弁手段で発生する前記制御圧に応じて前記第1の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第1の容量変更手段と、前記第2の弁手段で発生する前記制御圧に応じて前記第2の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第2の容量変更手段とを備え、
前記指令圧出力手段は、第1の指示信号に基づいて前記第1の弁手段に第1の指令圧を出力する第1の指令圧出力手段と、第2の指示信号に基づいて前記第2の弁手段に第2の指令圧を出力する第2の指令圧出力手段とを備え、
前記ポンプブロックは、第1のポンプブロックと、第2のポンプブロックとを備え、
前記第1の油圧ポンプ、前記第1の弁手段、前記第1の容量変更手段、および、前記第1の指令圧出力手段は、前記第1のポンプブロック内に設けられ、
前記第2の油圧ポンプ、前記第2の弁手段、前記第2の容量変更手段、および、前記第2の指令圧出力手段は、前記第2のポンプブロック内に設けられ、
前記第1のポンプブロックの内部と前記第2のポンプブロックの内部とを接続する接続部をさらに備え、
前記吐出圧検出手段は、前記第1の油圧ポンプの吐出圧を検出する第1の吐出圧検出手段と、前記第2の油圧ポンプの吐出圧を検出する第2の吐出圧検出手段とを備え、
前記指令圧検出手段は、第1の指令圧検出手段と第2の指令圧検出手段とを備え、
前記第1の指令圧検出手段は、前記第1の指令圧出力手段から出力される前記第1の指令圧をフィードバック制御するために前記第1の指令圧を検出するとともに、前記第1の指令圧出力手段から前記第1の指示信号が印加されていないときには前記第2の指令圧に対抗して前記第2の弁手段に作用する第2の背圧を検出し、
前記第2の指令圧検出手段は、前記第2の指令圧出力手段から出力される前記第2の指令圧をフィードバック制御するために前記第2の指令圧を検出するとともに、前記第2の指令圧出力手段から前記第2の指示信号が印加されていないときには前記第1の指令圧に対抗して前記第1の弁手段に作用する第1の背圧を検出し、
前記背圧特性取得手段は、前記第1の吐出圧検出手段で検出した前記第1の油圧ポンプの吐出圧と、前記第2の指令圧検出手段で検出した前記第1の背圧とに基づいて前記第1の油圧ポンプの吐出圧と前記第1の背圧と関係である第1の背圧特性を取得し、前記第2の吐出圧検出手段で検出した前記第2の油圧ポンプの吐出圧と、前記第1の指令圧検出手段で検出した前記第2の背圧とに基づいて前記第2の油圧ポンプの吐出圧と前記第2の背圧と関係である第2の背圧特性を取得し、
前記記憶手段は、前記第1および第2の背圧特性を記憶し、
前記背圧演算手段は、前記第1の吐出圧検出手段で検出した前記第1の油圧ポンプの吐出圧と、前記記憶手段が記憶する前記第1の背圧特性とに基づいて前記第1の背圧を演算し、前記第2の吐出圧検出手段で検出した前記第2の油圧ポンプの吐出圧と、前記記憶手段が記憶する前記第2の背圧特性とに基づいて前記第2の背圧を演算し、
前記補正手段は、前記背圧演算手段により演算した前記第1の背圧に応じて前記第1の指令圧を補正し、前記背圧演算手段により演算した前記第2の背圧に応じて前記第2の指令圧を補正することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
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