JP6581444B2 - Work machine - Google Patents
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Description
本発明は、作業機械に係り、更に詳しくは油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置の制御装置を備えた作業機械に関する。 The present invention relates to a work machine, and more particularly to a work machine including a control device for a hydraulic drive device that drives a hydraulic actuator.
油圧ショベル等の作業機械の分野では、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータからの戻り油をタンクに戻す油圧回路(以下、開回路という)を用いた作業機械が主流であるが、近年、燃料消費率低減のために、油圧アクチュエータの油圧回路の絞り要素を減らすと共に、片傾転油圧ポンプからの吐出流量制御で油圧アクチュエータの駆動速度を制御し、油圧アクチュエータからの戻り油をタンクへ排出する油圧回路が特許文献1に開示されている。(このような油圧回路を以下「開回路ポンプ直接制御回路」という)。
In the field of work machines such as hydraulic excavators, work machines using a hydraulic circuit (hereinafter referred to as an open circuit) for returning return oil from a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder or a hydraulic motor to a tank are mainly used. In order to reduce the consumption rate, the number of throttle elements in the hydraulic circuit of the hydraulic actuator is reduced, and the drive speed of the hydraulic actuator is controlled by controlling the discharge flow rate from the unidirectional hydraulic pump, and the return oil from the hydraulic actuator is discharged to the tank. A hydraulic circuit is disclosed in
また、両傾転油圧ポンプと油圧アクチュエータとを閉回路状に接続し、油圧ポンプからの吐出流量制御で油圧アクチュエータの駆動速度を制御して、油圧アクチュエータからの戻り油を両傾転油圧ポンプに戻す閉回路の開発が進められている。このような閉回路に開回路ポンプを追加併設した油圧回路が特許文献2に開示されている。(このような油圧回路を以下「開回路/閉回路ポンプ直接制御回路」という)。
In addition, the double tilt hydraulic pump and the hydraulic actuator are connected in a closed circuit, and the drive speed of the hydraulic actuator is controlled by controlling the discharge flow rate from the hydraulic pump, and the return oil from the hydraulic actuator is transferred to the double tilt hydraulic pump. Development of a closed circuit to return is underway. A hydraulic circuit in which an open circuit pump is additionally provided in such a closed circuit is disclosed in
上述した開回路ポンプ直接制御回路及び開回路/閉回路ポンプ直接制御回路では、片傾転ポンプもしくは両傾転ポンプである油圧ポンプと油圧アクチュエータを流路で直接接続して構成している。このような構成の場合、油圧ポンプの吐出流量の大きさには搭載性やコストの面で限界があるため、油圧ポンプの吐出流量が不足すると、油圧アクチュエータを十分な速度で駆動できないという問題が生じる。このため、油圧ポンプと油圧アクチュエータを接続する流路上に、流路切換回路を設け、複数台の油圧ポンプの吐出した作動油を選択的に合流させて油圧アクチュエータを高速で駆動させる構成が特許文献1及び2に開示されている。 The above-described open circuit pump direct control circuit and open circuit / closed circuit pump direct control circuit are configured by directly connecting a hydraulic pump, which is a single tilt pump or both tilt pumps, and a hydraulic actuator through a flow path. In such a configuration, the magnitude of the discharge flow rate of the hydraulic pump is limited in terms of mountability and cost, so that the hydraulic actuator cannot be driven at a sufficient speed if the discharge flow rate of the hydraulic pump is insufficient. Arise. For this reason, there is a configuration in which a flow path switching circuit is provided on a flow path connecting a hydraulic pump and a hydraulic actuator, and hydraulic oil discharged from a plurality of hydraulic pumps is selectively merged to drive the hydraulic actuator at high speed. 1 and 2.
特許文献1及び2に記載されている流路切換回路は、複数台の切換弁で構成され、制御装置からの制御信号線を介した電気的な制御信号で制御されている。流路切換回路は、全ての油圧ポンプと油圧アクチュエータを接続する流路の組み合わせを切換弁で実現させるため、通常の油圧ショベルに比べると電子制御する切換弁の搭載数が多くなる。このため、切換弁の制御に必要である長い制御信号線の本数が増え、制御信号線のコスト増加と信頼性低下が問題となる。
The flow path switching circuits described in
制御信号線の長さを短くするために、制御装置を分散配置し、制御対象をとなる切換弁の近くに機器制御用の制御装置(以下、「機器制御装置」という)を設置する方法が考えられる。しかし、このようにした場合でも、機器制御装置が故障すると、流路切換回路は全て動作不能となり、油圧ポンプからの圧油を油圧アクチュエータに供給できなくなる。その結果、油圧ショベルは動作不能となり、製品の稼働率が低下してしまう。 In order to shorten the length of the control signal line, there is a method in which the control devices are arranged in a distributed manner, and control devices for device control (hereinafter referred to as “device control devices”) are installed near the switching valve to be controlled. Conceivable. However, even in this case, if the device control device fails, all the flow path switching circuits become inoperable and pressure oil from the hydraulic pump cannot be supplied to the hydraulic actuator. As a result, the hydraulic excavator becomes inoperable and the operating rate of the product decreases.
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、流路切換回路を有する開回路/閉回路ポンプ直接制御回路又は開回路ポンプ直接制御回路を備える作業機械において、機器制御装置故障時の油圧ショベルの動作不能を防ぎ、作業を継続できる稼働率の高い作業機械を提供するものである。 The present invention has been made based on the above-described matters, and an object of the present invention is to provide an apparatus control device in an open circuit / closed circuit pump direct control circuit having a flow path switching circuit or an open circuit pump direct control circuit. It is an object of the present invention to provide a work machine with a high operating rate that can prevent operation of a hydraulic excavator at the time of failure and can continue work.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとを接続する流路で構成された複数の油圧回路と、前記複数の油圧ポンプのそれぞれを前記複数の油圧アクチュエータのいずれか1つに選択的に接続する複数の切換弁と、前記複数の油圧アクチュエータを操作するための操作装置とを備えた作業機械において、前記操作装置の操作指令値と前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータと前記複数の切換弁との予め設定された関係に基づき、前記操作装置の操作指令値に応じて、前記複数の切換弁のうち流通状態とする切換弁を選択し、選択された切換弁が流通状態となり、かつ選択されなかった切換弁が遮断状態となるように流路切換回路制御信号を設定する流路選択部と、前記流路選択部で設定した前記流路切換回路制御信号を通信線を介して送信する信号送信部とを有する上位制御装置と、前記複数の切換弁のうち同一の油圧ポンプに接続された切換弁毎に設けられ、前記複数の切換弁とは制御信号線で接続され、前記上位制御装置とは前記通信線を介して接続された複数の機器制御装置とを備え、前記機器制御装置は、前記上位制御装置からの前記流路切換回路制御信号を前記通信線を介して受信する信号受信部と、前記流路切換回路制御信号を基に前記複数の切換弁を駆動させる指令信号を生成し、前記制御信号線を介して出力する流路制御部を備え、前記上位制御装置は、前記複数の機器制御装置が故障しているか否かを判定する故障判定部を更に備え、前記流路選択部は、前記故障判定部が前記複数の機器制御装置のうち一の機器制御装置を故障と判定した場合に、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記一の機器制御装置に接続された一の切換弁を介して作動油が供給されていた油圧アクチュエータに、前記一の切換弁に代えて、前記一の機器制御装置とは異なる他の機器制御装置に接続された他の切換弁を介して作動油が供給されるように前記流路切換回路制御信号を再設定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, a plurality of hydraulic pumps, a plurality of hydraulic actuators, and the plurality of hydraulic pumps and the plurality of hydraulic actuators are connected. operations and a plurality of hydraulic circuits consists of the flow path, and a plurality of switching valves for selectively connecting each of the plurality of hydraulic pumps to one of said plurality of hydraulic actuators, a plurality of hydraulic actuators In the work machine having an operation device for performing the operation, based on a preset relationship among the operation command value of the operation device, the plurality of hydraulic pumps, the plurality of hydraulic actuators, and the plurality of switching valves, the operation According to the operation command value of the apparatus, a switching valve to be in a circulation state is selected from the plurality of switching valves, and the selected switching valve is in a circulation state and is not selected. And the channel selection section Tsu has switching valve to set the channel switching circuit control signal so that the cut-off state, the signal for transmitting the channel switching circuit control signal set by the channel selection unit via the communication line A high-order control device having a transmission unit, and provided for each switching valve connected to the same hydraulic pump among the plurality of switching valves, and connected to the plurality of switching valves by a control signal line, the high-order control device And a plurality of device control devices connected via the communication line, wherein the device control device receives the flow path switching circuit control signal from the host control device via the communication line. And a flow path control unit that generates a command signal for driving the plurality of switching valves based on the flow path switching circuit control signal, and outputs the command signal through the control signal line. whether the plurality of device control apparatus is malfunctioning Further comprising determining failure determination section, the channel selection section, when the failure determination section determines that the failure of one device control apparatus among the plurality of device control apparatus, among the plurality of hydraulic actuators In place of the one switching valve, another device control different from the one device control device is applied to the hydraulic actuator that has been supplied with hydraulic oil via the one switching valve connected to the one device control device. The flow path switching circuit control signal is reset so that hydraulic fluid is supplied through another switching valve connected to the apparatus .
本発明によれば、油圧ポンプと油圧アクチュエータを流路で接続して構成した複数の油圧回路を備えた作業機械において、いずれかの機器制御装置が故障しても、一部の流路切換回路のみを停止するだけで作業を継続できる稼働率の高い作業機械を提供できる。 According to the present invention, in a work machine including a plurality of hydraulic circuits configured by connecting a hydraulic pump and a hydraulic actuator through flow paths, even if any device control device fails, some of the flow path switching circuits It is possible to provide a work machine with a high operating rate that can continue work only by stopping the operation.
以下本発明の作業機械の実施の形態を図面を用いて説明する。 Embodiments of a working machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の作業機械の第1の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図、図2は本発明の作業機械の第1の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。 FIG. 1 is a side view showing a hydraulic excavator which is a first embodiment of the working machine of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a hydraulic drive device constituting the first embodiment of the working machine of the present invention. is there.
従来技術の流路切換回路を備えた開回路ポンプ直接制御回路においては、流路切換回路を駆動する制御装置が故障した場合、流路切換回路は動作不能となるため、油圧ポンプからの圧油を油圧アクチュエータに供給できず、油圧ショベルは動作不能になる。そこで、本発明の作業機械の第1の実施の形態においては、開回路ポンプ直接制御回路を複数備えた油圧回路と、オペレータの操作装置の操作量に応じた流路切換回路への制御指令を演算し送信する上位制御装置と、開回路ポンプ直接制御回路毎に設けた複数の機器制御装置とを備え、各機器制御装置と上位制御装置とを通信線で接続した構成とした。このことにより、いずれかの機器制御装置が故障して停止しても、一部の流路切換回路のみが停止するだけであり、他の機器制御装置により、油圧アクチュエータへ圧油を供給できる。この結果、動作を停止することなく作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。 In the open circuit pump direct control circuit having the flow path switching circuit of the prior art, the flow path switching circuit becomes inoperable when the control device that drives the flow path switching circuit fails. Cannot be supplied to the hydraulic actuator, and the excavator becomes inoperable. Therefore, in the first embodiment of the work machine of the present invention, control commands to the hydraulic circuit having a plurality of open circuit pump direct control circuits and the flow path switching circuit according to the operation amount of the operator's operating device are sent. A host control device that performs calculation and transmission and a plurality of device control devices provided for each open circuit pump direct control circuit are provided, and each device control device and the host control device are connected by a communication line. As a result, even if one of the device control devices fails and stops, only a part of the flow path switching circuits stops, and the pressure oil can be supplied to the hydraulic actuator by another device control device. As a result, it is possible to provide a hydraulic excavator with a high operating rate that can continue work without stopping operation.
図1において、油圧ショベル100は、左右方向の両側にクローラ式の走行装置8a,8bを備えた下部走行体103と、下部走行体103の上に旋回可能に取付けられた本体としての上部旋回体102とを備えている。上部旋回体102上にはオペレータが搭乗する操作室としてキャブ101が設けられている。下部走行体103と上部旋回体102とは、旋回油圧モータ7を介して旋回可能とされている。
In FIG. 1, a
上部旋回体102の前側には、例えば掘削作業等を行うための作動装置であるフロント作業機104の基端部が回動可能に取り付けられている。ここで、前側とは、キャブ101に搭乗するオペレータが向く方向(図1中の左方向)をいう。
On the front side of the
フロント作業機104は、上部旋回体102の前側に基端部が俯仰動可能に連結されたブーム2を備えている。ブーム2は、供給される流体としての作動油(圧油)にて駆動する片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ1を介して動作する。ブームシリンダ1は、ブームロッド1bの先端部が上部旋回体102に連結され、ブームヘッド1aの基端部がブーム2に連結されている。
The
ブーム2の先端部には、アーム4の基端部が俯仰動可能に連結されている。アーム4は、片ロッド式油圧シリンダであるアームシリンダ3を介して動作する。アームシリンダ3は、アームロッド3bの先端部がアーム4に連結され、アームシリンダ3のアームヘッド3aがブーム2に連結されている。
The base end portion of the arm 4 is connected to the tip end portion of the
アーム4の先端部には、バケット6の基端部が俯仰動可能に連結されている。バケット6は、供給される作動油にて駆動する油圧アクチュエータとしての片ロッド式油圧シリンダであるバケットシリンダ5を介して動作する。バケットシリンダ5は、バケットロッド5bの先端部がバケット6に連結され、バケットシリンダ5のバケットヘッド5aの基端がアーム4に連結されている。 The base end portion of the bucket 6 is connected to the tip end portion of the arm 4 so as to be able to move up and down. The bucket 6 operates via a bucket cylinder 5 that is a single rod hydraulic cylinder as a hydraulic actuator that is driven by supplied hydraulic oil. In the bucket cylinder 5, the tip end of the bucket rod 5 b is connected to the bucket 6, and the base end of the bucket head 5 a of the bucket cylinder 5 is connected to the arm 4.
次に、図2に示す概略図における油圧駆動装置のシステム構成を説明する。
図2において、動力源であるエンジン9の駆動軸は、動力を配分する動力伝達装置10に接続されている。動力伝達装置10には、開回路ポンプである第1片傾転ポンプ11と第2片傾転ポンプ12とが接続されている。
Next, the system configuration of the hydraulic drive apparatus in the schematic diagram shown in FIG. 2 will be described.
In FIG. 2, the drive shaft of the engine 9 as a power source is connected to a
第1片傾転ポンプ11と第2片傾転ポンプ12は、それぞれ流量調整手段として一対の入出力ポートを持つ傾転斜板機構と、斜板の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整するするレギュレータ11a,12aを備えている。レギュレータ11a,12aは、上位制御装置33から通信線を介して受信したポンプ吐出流量指令値に従って、第1片傾転ポンプ11と第2片傾転ポンプ12の吐出流量を制御する。
The first half-
第1片傾転ポンプ11の吐出ポートは、流路20を介して流路切換回路としての切換弁14,15に接続されている。切換弁14,15は第1機器制御装置18からの制御信号線を介した信号により、流路の流通及び切換方向が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第1片傾転ポンプ11の吸入ポートは、流路22を介して切換弁14,15及びタンク32に接続されている。
The discharge port of the first one-
切換弁14は、流路21,23を介してブームシリンダ1に接続されていて、切換弁14が流通状態になると、第1片傾転ポンプ11はブームシリンダ1と流路20,21,23,22を介して接続されている。
The switching valve 14 is connected to the
切換弁15は、流路28,29,25,27を介してアームシリンダ3に接続されていて、切換弁15が流通状態になると、第1片傾転ポンプ11はアームシリンダ3と流路20,22,28,29,25,27を介して接続されている。
The switching valve 15 is connected to the
同様に、第2片傾転ポンプ12の吐出ポートは、流路24を介して流路切換回路としての切換弁16,17に接続されている。切換弁16,17は第2機器制御装置19からの制御信号線を介した信号により、流路の流通及び切換方向が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第2片傾転ポンプ12の吸入ポートは、流路26を介して切換弁16,17およびタンク32に接続されている。
Similarly, the discharge port of the
切換弁16は、流路30,31,21,23を介してブームシリンダ1に接続されていて、切換弁16が流通状態になると、第2片傾転ポンプ12はブームシリンダ1と流路24,26,30,31,21,23を介して接続されている。
The switching valve 16 is connected to the
切換弁17は、流路25,27を介してアームシリンダ3に接続されていて、切換弁17が流通状態になると、第2片傾転ポンプ12はアームシリンダ3と流路24,25,27,26を介して接続されている。
The switching valve 17 is connected to the
また、本実施の形態における油圧駆動装置は、操作系統として、上位制御装置33に接続された操作レバー式の操作装置34a,34bを備えている。操作装置34aの上下操作がブームシリンダ1の操作に対応し、操作装置34aの左右操作が旋回油圧モータ7の操作に対応し、操作装置34bの上下操作がアームシリンダ3の操作に対応し、操作装置34bの左右操作がバケットシリンダ5の操作に対応する。なお、操作装置34a,34bの操作方向と各油圧アクチュエータの操作との対応は他の方式であっても良い。
The hydraulic drive apparatus according to the present embodiment includes operation lever type operation devices 34 a and 34 b connected to the
上位制御装置33は、流路選択部33aと、故障判定部33bと、信号送信部33cとを備えている。上位制御装置33は、操作装置34a,34bから制御信号線を介して入力された操作指令値を演算処理し、演算処理後の制御信号を第1/第2機器制御装置18,19、レギュレータ11a,12aに通信線を介して出力してこれらを制御する。
The
流路選択部33aは、オペレータが操作装置34a,34aを操作した際の操作指令値に基づいて、第1/第2片傾転ポンプ11,12、切換弁14〜17の制御量であるポンプ吐出流量指令値と流路切換回路制御信号を演算する。演算方法は、例えば、操作指令値と操作対象である第1/第2片傾転ポンプ11,12と切換弁14〜17との関係を予め設定した表に基づいてポンプ吐出流量指令値と流路切換回路制御信号を決定する。
The flow
故障判定部33bは、上位制御装置33と通信線を介して接続された機器制御装置18,19の故障による誤作動、および停止を検知する。第1/第2機器制御装置18,19の故障検知手段としては、例えば、第1/第2機器制御装置18,19から一定時間間隔で上位制御装置33へ稼働状態信号を送信させるように構成し、故障判定部33bがこの稼働状態信号を受信できたかどうかを判定するようにしても良い。
The failure determination unit 33b detects malfunction and stop due to failure of the
上位制御装置33が稼働状態信号を受信できた場合、故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19が正常な稼動状態である判定する。上位制御装置33が稼働状態信号を受信できなかった場合、故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19のいずれか又は全てが故障状態であると判定する。具体的には、第1/第2機器制御装置18,19のいずれか又は全てが停止した場合や、通信線が断線した場合等が考えられる。
When the
信号送信部33cは、流路選択部33aが演算した第1/第2片傾転ポンプ11,12のポンプ吐出流量指令値と切換弁14〜17の流路切換方向である流路切換回路制御信号を、レギュレータ11a,12aと第1/第2機器制御装置18,19に通信線を介して送信する。
The signal transmission unit 33c controls the flow path switching circuit which is the flow rate switching direction of the pump discharge flow rate command values of the first / second half tilt pumps 11 and 12 calculated by the flow
第1機器制御装置18は、信号受信部18aと流路制御部18bとを備え、第2機器制御装置19は、信号受信部19aと流路制御部19bとをそれぞれ備えている。
The first
第1機器制御装置18において、信号受信部18aは通信線を介して上位制御装置33から流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部18bは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、制御信号線を介して切換弁14,15を制御し、流路20と流路21,23,28,29との間を、遮断状態もしくは流通状態にする。同様に、第2機器制御装置19は切換弁16,17を制御し、流路24と流路25,27,30,31との間を、遮断状態もしくは流通状態にする。
In the
以上のように構成した油圧駆動装置における、油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。
まず、ブームシリンダ1とアームシリンダ3の停止状態について説明する。
A series of operations for driving the hydraulic actuator in the hydraulic drive apparatus configured as described above will be described.
First, the stop state of the
操作装置34a,34bが非操作の場合、上位制御装置33の流路選択部33aは、制御信号線を介して操作装置34a,34bの各操作量(操作量ゼロ)を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、操作量に応じた第1/第2片傾転ポンプ11,12のポンプ吐出流量指令値を0に決定し、切換弁14〜17の流路切換方向である流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。
When the operation devices 34a and 34b are not operated, the flow
故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部33cは、通信線を介してポンプ吐出流量指令値をレギュレータ11a,12aに送信し、レギュレータ11a,12aは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第1/第2片傾転ポンプ11,12の吐出流量を制御する。
The failure determination unit 33b determines the operation or failure state of the first / second
また、信号送信部33cは、流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19に通信線を介して送信し、第1/第2機器制御装置18,19の信号受信部18a,19aは流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部18bは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁14,15を遮断状態に制御する。また、流路制御部19bは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁16,17を遮断状態に制御する。
The signal transmission unit 33c transmits the flow path switching circuit control signal to the first / second
第1/第2片傾転ポンプ11,12の吐出流量が0であり、かつ、切換弁14〜17も遮断状態に制御されているため、ブームシリンダ1とアームシリンダ3は停止する。
Since the discharge flow rates of the first / second half-tilt pumps 11 and 12 are 0 and the switching valves 14 to 17 are also controlled to be shut off, the
次に、ブームシリンダ1を伸展動作させる場合について説明する。
Next, the case where the
操作装置34aがブームシリンダ1を進展させる方向に操作され、操作装置34bが非操作の場合、上位制御装置33の流路選択部33aは、制御信号線を介して操作装置34a,34bの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第1片傾転ポンプ11のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第2片傾転ポンプ12のポンプ吐出流量指令値を0に決定する。
また、切換弁14の流路切換回路制御信号を流路20と流路21が流通状態になるように決定し、切換弁15〜17の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。
When the operation device 34a is operated in the direction in which the
Further, the flow path switching circuit control signal of the switching valve 14 is determined so that the
故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部33cは、ポンプ吐出流量指令値を通信線を介してレギュレータ11a,12aに送信し、レギュレータ11a,12aは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第1片傾転ポンプ11の吐出流量をある正の値にして、流路20側に作動油を吐出するよう制御し、第2片傾転ポンプ12の吐出流量を0に制御する。
The failure determination unit 33b determines the operation or failure state of the first / second
また、信号送信部33cは、流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19に通信線を介して送信し、第1/第2機器制御装置18,19の信号受信部18a,19aは、流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。流路制御部18bは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁14を流路20と流路21が流通状態になるよう制御し、切換弁15を遮断状態に制御する。また、流路制御部19bは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁16,17を遮断状態に制御する。
The signal transmission unit 33c transmits the flow path switching circuit control signal to the first / second
第1片傾転ポンプ11が作動油を吐出し、かつ、切換弁14が流通状態であるため、第1片傾転ポンプ11が吐出した作動油は流路20、切換弁14、流路21を介して、ブームヘッド1a側の油室に流入し、ブームシリンダ1は伸展する。ブームシリンダ1が伸展すると、ブームロッド1b側の油室から作動油が流路23、切換弁14、流路22を介してタンク32と第1片傾転ポンプ11へと流出する。この際、アームシリンダ3は停止している。
Since the first
次に、第1機器制御装置18が故障して停止したときに、ブームシリンダ1を伸展動作させる場合について説明する。
Next, the case where the
操作装置34aがブームシリンダ1を進展させる方向に操作され、操作装置34bが非操作の場合、上位制御装置33の流路選択部33aは、制御信号線を介して操作装置34a,34bの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第1片傾転ポンプ11のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第2片傾転ポンプ12のポンプ吐出流量指令値を0に決定する。また、切換弁14の流路切換回路制御信号を流路20と流路21が流通状態になるように決定し、切換弁15〜17の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。
When the operation device 34a is operated in the direction in which the
故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第1機器制御装置18から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部33bに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第1機器制御装置18は故障状態と判定する。第1機器制御装置18が故障して停止すると、故障判定部33bは第1機器制御装置18を故障状態と判定する。
The failure determination unit 33b determines the operation or failure state of the first / second
第1機器制御装置18を故障状態と判定した故障判定部33bは、操作装置34aの操作量に応じた第1片傾転ポンプ11のポンプ吐出流量指令値を0に、第2片傾転ポンプ12のポンプ吐出流量指令値をある正の値に再設定する。また、切換弁16の流路切換回路制御信号を流路24と流路31が流通状態になるように再設定し、切換弁14,15,17の流路切換回路制御信号を全て遮断と再設定する。
The failure determination unit 33b that has determined that the first
信号送信部33cは、通信線を介してレギュレータ11a,12aにポンプ吐出流量指令値を送信し、レギュレータ11a,12aは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第2片傾転ポンプ12の吐出流量をある正の値にし、流路24側に作動油を吐出するよう制御し、第1片傾転ポンプ11の吐出流量を0に制御する。また、信号送信部33cは、流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19に通信線を介して送信する。
The signal transmission unit 33c transmits the pump discharge flow rate command value to the
第1/第2機器制御装置18,19の信号受信部18a,19aは、通信線を介して流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部19bは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁16を流路24と流路31が流通状態、切換弁17を遮断状態にそれぞれ制御する。このとき、流路制御部18bは、故障しているため、流路切換回路制御信号を受信できず、切換弁14,15は制御されずに、初期状態である遮断状態となる。
The
第2片傾転ポンプ12が作動油を吐出し、かつ、切換弁16が流通状態であるため、第2片傾転ポンプ12が吐出した作動油は流路24、切換弁16、流路31、21を介して、ブームヘッド1a側の油室に流入し、ブームシリンダ1は伸展する。ブームシリンダ1が伸展すると、ブームロッド1b側の油室から作動油が流路23、30、切換弁16、流路26を介してタンク32と第2片傾転ポンプ12へと流出する。この際、アームシリンダ3は停止している。
Since the second
ところで、図2に示す概略図において、例えば、第1機器制御装置18と第2機器制御装置19の機能が1台の制御装置で構成され、この制御装置から制御信号線を介して切換弁14〜18が接続されていた場合には、この制御装置が故障すると、切換弁14〜18を制御することができなくなり、切換弁14〜18は全て初期状態である遮断状態となる。そのため、第1/第2片傾転ポンプ11,12の吐出した作動油は、ブームシリンダ1,アームシリンダ3のいずれにも流入させることができず、ブームシリンダ1,アームシリンダ3は停止状態となり、油圧ショベルは稼働不能となってしまう。
In the schematic diagram shown in FIG. 2, for example, the functions of the first
本実施の形態では、第1/第2機器制御装置18,19のいずれが故障して停止すると、流路切換回路である切換弁14〜17の内の数台が制御不能となる。しかし、制御可能である機器制御装置と切換弁とを用いて、第1/第2片傾転ポンプ11,12のいずれかの吐出作動油を、対象となる油圧シリンダであるブームシリンダ1もしくはアームシリンダ3に流入させることができる。したがって、いずれかの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。
In the present embodiment, when any of the first / second
上述した本発明の作業機械の第1の実施の形態によれば、油圧ポンプ11,12と油圧アクチュエータ1,3を流路で接続して構成した複数の油圧回路を備えた作業機械100において、いずれかの機器制御装置18,19が故障しても、一部の流路切換回路のみを停止するだけで作業を継続できる稼働率の高い作業機械を提供できる。
According to the above-described first embodiment of the work machine of the present invention, in the
また、上述した本発明の作業機械の第1の実施の形態によれば、例えば、開回路ポンプ直接制御回路を備えた油圧ショベルにおいて、いずれかの機器制御装置18,19が故障して停止しても、一部の流路切換回路のみが停止するだけであり、油圧ショベルの停止を必要としないので、稼働率の高い油圧ショベルを提供することができる。
Further, according to the first embodiment of the working machine of the present invention described above, for example, in the hydraulic excavator provided with the open circuit pump direct control circuit, one of the
なお、本実施の形態においては、ブームシリンダ1とアームシリンダ3の油圧駆動装置を例に説明したが、これに限るものではない。ブーム,アーム,バケット,油圧モータのいずれの開回路に適用しても良く、油圧アクチュエータの種類は問わない。
In the present embodiment, the hydraulic drive device for the
また,本実施の形態においては、第1機器制御装置18が故障した場合に、ブームシリンダ1を駆動させるパターンについて述べたが、これに限るものではない。アームシリンダ3を伸長、縮退させる場合も同様に、正常動作する機器制御装置に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された片傾転ポンプの吐出流量を制御することで、アームシリンダ3を駆動することができる。
Moreover, in this Embodiment, although the pattern which drives the
また、第2機器制御装置19が故障して停止し、第1機器制御装置18が稼働している場合も、正常動作する第1機器制御装置18に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された第1片傾転ポンプ11の吐出流量を制御することで、アームシリンダ3を駆動することができる。
In addition, when the second device control device 19 fails and stops and the first
以下、本発明の作業機械の第2の実施の形態を図面を用いて説明する。図3は本発明の作業機械の第2の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。図3において、図1及び図2に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 Hereinafter, a second embodiment of the work machine of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic view showing a hydraulic drive device constituting a second embodiment of the work machine of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態においては、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ1、アームシリンダ3と、第1/第2両傾転ポンプ35,36とをそれぞれ油圧閉回路で接続した回路に、第1/第2片傾転ポンプ11,12を油圧閉回路のシリンダヘッド側の流路に接続して、両傾転ポンプと片傾転ポンプを連動させて油圧アクチュエータを駆動する複数の開回路/閉回路ポンプ直接制御回路を設けたことと、開回路/閉回路ポンプ直接制御回路ごとに機器制御装置を複数備えたことを特徴とする。
In the present embodiment, the first and second pieces are connected to a circuit in which the
図3に示す本発明の作業機械の第2の実施の形態は、大略第1の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、油圧アクチュエータとしてブームシリンダ1、アームシリンダ3を第1/第2両傾転ポンプ35,36とそれぞれ油圧閉回路で接続した回路を備える。第1/第2両傾転ポンプ35,36は、動力伝達装置10に接続されていて、それぞれ流量調整手段として一対の入出力ポートを持つ両傾転斜板機構、および斜板の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整するレギュレータ35a,36aを備えている。レギュレータ35a,36aは、上位制御装置33から通信線を介して受信したポンプ吐出流量指令値に従って、第1/第2両傾転ポンプ35,36の吐出流量を制御する。
The second embodiment of the work machine according to the present invention shown in FIG. 3 is configured with almost the same equipment as the first embodiment, but the following configuration is different.
In the present embodiment, there are provided circuits in which the
流路切換回路としては、切換弁37,38,39,40,41,43を備えている。切換弁37は流路20〜23に接続され、切換弁38は流路20,22,28,29に接続されている。切換弁37,38は第1機器制御装置18からの制御信号線を介した信号により、流路の流通/遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。また、切換弁39は流路24,26,30,31に接続され、切換弁40は流路24〜27に接続されている。切換弁39,40は第2機器制御装置19からの制御信号線を介した信号により、流路の流通/遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。
As the flow path switching circuit, switching
切換弁37は、流路21,23を介してブームシリンダ1に接続されていて、切換弁37が流通状態になると、第1両傾転ポンプ35はブームシリンダ1と流路20,21,23,22を介して接続されている。
The switching
切換弁38は、流路28,29,25,27を介してアームシリンダ3に接続されていて、切換弁38が流通状態になると、第1両傾転ポンプ35はアームシリンダ3と流路20,22,28,29,25,27を介して接続されている。
The switching
切換弁39は、流路30,31,21,23を介してブームシリンダ1に接続されていて、切換弁39が流通状態になると、第2両傾転ポンプ36はブームシリンダ1と流路24,26,30,31,21,23を介して接続されている。
The switching
切換弁40は、流路25,27を介してアームシリンダ3に接続されていて、切換弁40が流通状態になると、第2両傾転ポンプ36はアームシリンダ3と流路24,25,27,26を介して接続されている。
The switching
また、第1片傾転ポンプ11の吐出ポートは、切換弁41と流路42を介して流路20へと接続されている。切換弁41は第1機器制御装置18からの制御信号線を介した信号により、流路の流通/遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第1片傾転ポンプ11の吸入ポートは、流路を介してタンク32に接続されている。同様に、第2片傾転ポンプ12の吐出ポートは、切換弁43と流路44を介して流路24へと接続されている。切換弁43は第2機器制御装置19からの制御信号線を介した信号により、流路の流通/遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第2片傾転ポンプ12の吸入ポートは、流路を介してタンク32に接続されている。
Further, the discharge port of the first one-
なお、本実施の形態においては、第1/第2片傾転ポンプ11,12の吐出ポートは、流路20,24へと接続されているが、これに限るものではなく、流路22,26へそれぞれ接続されていても良い。
In the present embodiment, the discharge ports of the first / second decanter pumps 11 and 12 are connected to the
流路21と流路23には、チェック弁45aとフラッシング弁46aとが接続されていて、流路25と流路27には、チェック弁45bとフラッシング弁46bとが接続されている。チェック弁45aは、流路21,23の圧力がタンク32の圧力以下まで下がると、タンク32の作動油を回路に吸い込み、回路のキャビテーションを防止する。同様にチェック弁45bは、流路25,27の圧力に応じて動作する。フラッシング弁46a,46bは、流路21と23、もしくは流路25と27の圧力の低い流路をタンク32に接続し、閉回路内の余剰作動油を排出する。
A
また、第1機器制御装置18は、制御信号線を介して切換弁37,38,41に接続されていて、通信線を介して上位制御装置33に接続されている。第2機器制御装置19も同様に、制御信号線を介して切換弁39,40,43に接続されていて、通信線を介して上位制御装置33に接続されている。
Moreover, the 1st
次に、本実施の形態における、油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。
まず、ブームシリンダ1とアームシリンダ3の停止状態について説明する。
Next, a series of operations for driving the hydraulic actuator in the present embodiment will be described.
First, the stop state of the
操作装置34a,34bが非操作の場合、上位制御装置33の流路選択部33aは、制御信号線を介して操作装置34a,34bの各操作量(操作量ゼロ)を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、操作量に応じた第1/第2両傾転ポンプ35,36、及び第1/第2片傾転ポンプ11,12のポンプ吐出流量指令値を0に決定し、切換弁37〜41,43の流路切換方向である流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。
When the operation devices 34a and 34b are not operated, the flow
故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部33cは、通信線を介してポンプ吐出流量指令値をレギュレータ35a,36a,11a,12aに送信し、レギュレータ35a,36a,11a,12aは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第1/第2両傾転ポンプ35,36、及び第1/第2片傾転ポンプ11,12の吐出流量を制御する。
The failure determination unit 33b determines the operation or failure state of the first / second
また、信号送信部33cは、流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19に通信線を介して送信し、第1/第2機器制御装置18,19の信号受信部18a,19aは流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部18bは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁37,38,41を遮断状態に制御する。また、流路制御部19bは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁39,40,43を遮断状態に制御する。
The signal transmission unit 33c transmits the flow path switching circuit control signal to the first / second
第1/第2両傾転ポンプ35,36、及び第1/第2片傾転ポンプ11,12の吐出流量が0であり、かつ、切換弁37〜41,43も遮断状態に制御されているため、ブームシリンダ1とアームシリンダ3は停止する。
The discharge flow rates of the first / second bi-directional tilt pumps 35, 36 and the first / second half-tilt pumps 11, 12 are 0, and the switching
次に、ブームシリンダ1を伸展動作させる場合について説明する。
Next, the case where the
操作装置34aがブームシリンダ1を進展させる方向に操作され、操作装置34bが非操作の場合、上位制御装置33の流路選択部33aは、制御信号線を介して操作装置34a,34bの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第1両傾転ポンプ35のポンプ吐出流量指令値を流路20側に吐出する操作量に応じた値に、第1片傾転ポンプ11のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12のポンプ吐出流量指令値を0に決定する。また、流路選択部33aは、切換弁37の流路切換回路制御信号を流路20と流路21が流通状態になるように決定し、切換弁41の流路切換回路制御信号を流路42と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁38〜40,43の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。
When the operation device 34a is operated in the direction in which the
故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部33cは、ポンプ吐出流量指令値を通信線を介してレギュレータ35a,36a,11a,12aに送信し、レギュレータ35a,36a,11a,12aは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第1両傾転ポンプ35の吐出流量を流路20側に吐出する様に制御し、第1片傾転ポンプ11の吐出流量をある正の値にして、流路42側に作動油を吐出するよう制御する。また、第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12の吐出流量を0に制御する。
The failure determination unit 33b determines the operation or failure state of the first / second
また、信号送信部33cは、流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19に通信線を介して送信し、第1/第2機器制御装置18,19の信号受信部18a,19aは、流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。流路制御部18bは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁37を流路20と流路21が流通状態になるよう制御し、切換弁41を流路42と流通状態になるように制御し、切換弁38を遮断状態に制御する。また、流路制御部19bは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁39,40,43を遮断状態に制御する。
The signal transmission unit 33c transmits the flow path switching circuit control signal to the first / second
第1両傾転ポンプ35が作動油を流路20側に吐出し、かつ、切換弁37が流通状態であるため、第1両傾転ポンプ35が吐出した作動油は流路20、切換弁37、流路21を介して、ブームヘッド1a側の油室に流入する。また、第1片傾転ポンプ11が流路42側へ作動油を吐出し、かつ、切換弁41が流通状態であるため、第1両傾転ポンプ11が吐出した作動油は流路42を介して流路20へ合流し、ブームヘッド1a側の油室に流入する。このことにより、ブームシリンダ1は伸展する。ブームシリンダ1が伸展すると、ブームロッド1b側の油室から作動油が流路23、切換弁37、流路22を介して第1両傾転ポンプ35へと流入する。この際、アームシリンダ3は停止している。
Since the first
次に、第1機器制御装置18が故障して停止したときに、ブームシリンダ1を伸展動作させる場合について説明する。
Next, the case where the
操作装置34aがブームシリンダ1を進展させる方向に操作され、操作装置34bが非操作の場合、上位制御装置33の流路選択部33aは、制御信号線を介して操作装置34a,34bの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第1両傾転ポンプ35のポンプ吐出流量指令値を流路20側に吐出する操作量に応じた値に、第1片傾転ポンプ11のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12のポンプ吐出流量指令値を0に決定する。また、切換弁37の流路切換回路制御信号を流路20と流路21が流通状態になるように決定し、切換弁41の流路切換回路制御信号を流路42と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁38〜40,43の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。
When the operation device 34a is operated in the direction in which the
故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第1機器制御装置18から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部33bに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第1機器制御装置18は故障状態と判定する。第1機器制御装置18が故障して停止すると、故障判定部33bは第1機器制御装置18を故障状態と判定する。
The failure determination unit 33b determines the operation or failure state of the first / second
第1機器制御装置18を故障状態と判定した故障判定部33bは、第1両傾転ポンプ35と第1片傾転ポンプ11のポンプ吐出流量指令値を0に再設定し、第2両傾転ポンプ36のポンプ吐出流量指令値を流路24側に吐出する操作量に応じた値に、第2片傾転ポンプ12のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に再設定する。また、切換弁39の流路切換回路制御信号を流路24と流路31が流通状態になるように再設定し、切換弁43の流路切換回路制御信号を流路44と流通状態になるように再設定し、切換弁37,38,40,41の流路切換回路制御信号を全て遮断と再設定する。
The failure determination unit 33b that has determined that the first
信号送信部33cは、通信線を介してレギュレータ35a,36a,11a,12aにポンプ吐出流量指令値を送信し、レギュレータ35a,36a,11a,12aは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第2両傾転ポンプ36の吐出流量を流路24側に吐出する様に制御し、第2片傾転ポンプ12の吐出流量をある正の値にして、流路44側に作動油を吐出するよう制御する。また、第1両傾転ポンプ35と第1片傾転ポンプ11の吐出流量を0に制御する。
The signal transmission unit 33c transmits the pump discharge flow rate command value to the
また、信号送信部33cは、流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19に通信線を介して送信し、第1/第2機器制御装置18,19の信号受信部18a,19aは、流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。流路制御部19bは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁39を流路24と流路31が流通状態になるよう制御し、切換弁43を流路44と流通状態になるように制御し、切換弁40を遮断状態に制御する。一方、流路制御部18bは、故障しているため信号を受信できず、切換弁37,38,41は制御されずに、初期状態である遮断状態となる。
The signal transmission unit 33c transmits the flow path switching circuit control signal to the first / second
第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12が作動油を吐出し、かつ、切換弁39,43が流通状態であるため、第2両傾転ポンプ36が吐出した作動油は流路24、切換弁39、流路31、21を介して、第2片傾転ポンプ12が吐出した作動油は切換弁43、流路44を介してブームヘッド1a側の油室に流入し、ブームシリンダ1は伸展する。ブームシリンダ1が伸展すると、ブームロッド1b側の油室から作動油が流路23、30、切換弁39、流路26を介して第2両傾転ポンプ36へと流入する。この際、アームシリンダ3は停止している。
Since the second both-
ところで、図3に示す概略図において、例えば、第1機器制御装置18と第2機器制御装置19の機能が1台の制御装置で構成され、この制御装置から制御信号線を介して切換弁37〜41,43が接続されていた場合には、この制御装置が故障すると、切換弁37〜41,43を制御することができなくなり、切換弁37〜41,43は全て初期状態である遮断状態となる。そのため、第1/第2両傾転ポンプ35,36及び第1/第2片傾転ポンプ11,12の吐出した作動油は、ブームシリンダ1,アームシリンダ3のいずれにも流入させることができず、ブームシリンダ1,アームシリンダ3は停止状態となり、油圧ショベルは稼働不能となってしまう。
By the way, in the schematic diagram shown in FIG. 3, for example, the functions of the first
本実施の形態では、開回路/閉回路ポンプ直接制御回路毎に機器制御装置を設けたので、第1/第2機器制御装置18,19のいずれが故障して停止すると、流路切換回路である切換弁37〜41,43の内の数台が制御不能となる。しかし、制御可能である機器制御装置と切換弁とを用いて、第1/第2両傾転ポンプ35,36及び第1/第2片傾転ポンプ11,12のいずれかの吐出作動油を、対象となる油圧シリンダであるブームシリンダ1もしくはアームシリンダ3に流入させることができる。したがって、いずれかの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。
In the present embodiment, since the device control device is provided for each open circuit / closed circuit pump direct control circuit, if any of the first / second
さらに、本実施の形態においては、第1両傾転ポンプ35と連動する第1片傾転ポンプ11に接続された切換弁37,38,41で構成された流路切換回路を同一の第1機器制御装置18で制御し、第2両傾転ポンプ36と連動する第2片傾転ポンプ12に接続された切換弁39,40,43で構成された流路切換回路を同一の第2機器制御装置19で制御することで、機器制御装置の故障時における油圧アクチュエータの誤作動を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the flow path switching circuit constituted by the switching
例えば、図3に示す概略図において、閉回路/開回路ポンプ直接制御回路では、第1両傾転ポンプ35と第1片傾転ポンプ11の吐出流量の比を、接続する油圧シリンダの受圧面積比を合わせることで、油圧シリンダのシリンダヘッドとシリンダロッドとの入出力流量差を吸収して油圧シリンダの操作性を向上させている。このような状況で、切換弁37,38と切換弁41が別々の機器制御装置で制御されていたと仮定すると、切換弁41側の機器制御装置が故障しても、切換弁37,38は制御可能であるため、第1両傾転ポンプ35が作動油を吐出して、ブームシリンダ1を駆動することはできるが、切換弁41を制御することはできなくなる。このことにより、第1片傾転ポンプ11の作動油を第1両傾転ポンプ35側に合流させることができなくなる。この結果、第1両傾転ポンプ35は油圧シリンダの受圧面積比に合わせた入出力流量差を吸収できなくなり、油圧シリンダの挙動が不安定になり、操作性が低下してしまう。
For example, in the schematic diagram shown in FIG. 3, in the closed circuit / open circuit pump direct control circuit, the ratio of the discharge flow rates of the first
本実施の形態においては、第1機器制御装置18が故障して停止した場合、切換弁37,38,41は遮断状態となり、第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12によってブームシリンダ1を駆動できるため、ブームシリンダ1の受圧面積比に合わせた入出力流量差を第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12で吸収できる。この結果、第1機器制御装置18が故障しても油圧ショベルの操作性は低下しない。
In the present embodiment, when the first
上述した本発明の作業機械の第2の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment of the work machine of the present invention described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
また、上述した本発明の作業機械の第2の実施の形態によれば、開回路/閉回路ポンプ直接制御回路毎に機器制御装置を設けたので、機器制御装置の故障時における油圧アクチュエータの誤作動を抑制することができる。 Further, according to the second embodiment of the working machine of the present invention described above, the device control device is provided for each open circuit / closed circuit pump direct control circuit. The operation can be suppressed.
なお、本実施の形態においては、ブームシリンダ1とアームシリンダ3の油圧駆動装置を例に説明したが、これに限るものではない。ブーム,アーム,バケット,油圧モータのいずれの開回路に適用しても良く、油圧アクチュエータの種類は問わない。
In the present embodiment, the hydraulic drive device for the
また,本実施の形態においては、第1機器制御装置18が故障した場合に、ブームシリンダ1を駆動させるパターンについて述べたが、これに限るものではない。アームシリンダ3を伸長、縮退させる場合も同様に、正常動作する機器制御装置に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された両傾転ポンプと片傾転ポンプの吐出流量を制御することで、アームシリンダ3を駆動することができる。
Moreover, in this Embodiment, although the pattern which drives the
また、第2機器制御装置19が故障して停止し、第1機器制御装置18が稼働している場合も、正常動作する第1機器制御装置18に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された第1両傾転ポンプ35及び第1片傾転ポンプ11の吐出流量を制御することで、アームシリンダ3を駆動することができる。
In addition, when the second device control device 19 fails and stops and the first
以下、本発明の作業機械の第3の実施の形態を図面を用いて説明する。図4は本発明の作業機械の第3の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。図4において、図1乃至図3に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 Hereinafter, a third embodiment of the work machine of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic view showing a hydraulic drive device constituting a third embodiment of the work machine of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
図4に示す本発明の作業機械の第3の実施の形態は、大略第2の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、予備機器制御装置47を備えた点が異なる。予備機器制御装置47は通信線を介して上位制御装置33に接続されると共に、制御信号線を介して切換弁37〜41,43に接続されている。また予備機器制御装置47は、信号受信部47aと、制御切換部47bと、流路制御部47cを備えている。
The third embodiment of the work machine of the present invention shown in FIG. 4 is configured with devices that are substantially the same as those of the second embodiment, but the following configuration is different.
The present embodiment is different in that a spare device control device 47 is provided. The spare device control device 47 is connected to the
次に、本実施の形態における、機器制御装置が故障した場合の油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。なお、機器制御装置が故障していない場合の停止時及びブームシリンダ1の駆動方法については、第2の実施の形態と同様なので省略する。
まず、第1機器制御装置18が故障して停止したときに、ブームシリンダ1を伸展動作させる場合について説明する。
Next, a series of operations for driving the hydraulic actuator in the case where the device control apparatus fails will be described. In addition, about the time of a stop when the apparatus control apparatus is not out of order and the drive method of the
First, the case where the
操作装置34aがブームシリンダ1を進展させる方向に操作され、操作装置34bが非操作の場合、上位制御装置33の流路選択部33aは、制御信号線を介して操作装置34a,34bの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第1両傾転ポンプ35のポンプ吐出流量指令値を流路20側に吐出する操作量に応じた値に、第1片傾転ポンプ11のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12のポンプ吐出流量指令値を0に決定する。また、切換弁37の流路切換回路制御信号を流路20と流路21が流通状態になるように決定し、切換弁41の流路切換回路制御信号を流路42と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁38〜40,43の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。
When the operation device 34a is operated in the direction in which the
故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第1機器制御装置18から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部33bに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第1機器制御装置18は故障状態と判定し、故障した第1機器制御装置18のIDを故障機器制御装置IDとして設定する。ここでIDは例えば機器制御装置の固有の製造番号等である。
The failure determination unit 33b determines the operation or failure state of the first / second
信号送信部33cは、通信線を介してレギュレータ35a,36a,11a,12aにポンプ吐出流量指令値を送信し、レギュレータ35a,36a,11a,12aは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第1両傾転ポンプ35の吐出流量を流路20側に吐出する様に制御し、第1片傾転ポンプ11の吐出流量をある正の値にして、流路42側に作動油を吐出するよう制御する。また、第2両傾転ポンプ36と第2片傾転ポンプ12の吐出流量を0に制御する。
The signal transmission unit 33c transmits the pump discharge flow rate command value to the
また、信号送信部33cは、故障機器制御装置IDと流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19と予備機器制御装置47に通信線を介して送信する。第1/第2機器制御装置18,19と予備機器制御装置47の信号受信部18a,19a,47aは、故障機器制御装置IDと流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。
The signal transmission unit 33c transmits the failed device control device ID and the flow path switching circuit control signal to the first / second
予備機器制御装置47の流路選択部47bは、受信した故障機器制御装置IDと流路切換回路制御信号に基づき、駆動制御対象を切換弁37,38,41と選択する。このとき、駆動制御対象への制御信号線の接続は、ソフトウエアによる切換えや、リレー回路を用いた電気回路による切換えでも、いずれの方法でも良い。流路制御部47cは、流路選択部47bが選択した駆動制御対象に基づいて、切換弁37と42を流通状態に、切換弁38を遮断状態に制御する。一方、流路制御部18bは、故障しているため信号を受信できず、切換弁37,38,41に対して制御信号を出力しない。
The flow path selection unit 47b of the spare device control device 47 selects the drive control target as the switching
第1両傾転ポンプ35と第1片傾転ポンプ11が作動油を吐出し、かつ、切換弁37,41が流通状態であるため、第1両傾転ポンプ35が吐出した作動油は流路20、切換弁37、流路21を介して、ブームヘッド1a側の油室に流入する。また、第1片傾転ポンプ11が流路42側へ作動油を吐出し、かつ、切換弁41が流通状態であるため、第1両傾転ポンプ11が吐出した作動油は流路42を介して流路20へ合流し、ブームヘッド1a側の油室に流入する。このことにより、ブームシリンダ1は伸展する。ブームシリンダ1が伸展すると、ブームロッド1b側の油室から作動油が流路23、切換弁37、流路22を介して第1両傾転ポンプ35へと流入する。この際、アームシリンダ3は停止している。
Since the first
ところで、第2の実施の形態においては、いずれかの機器制御装置が故障した場合に、正常動作している機器制御装置を用いて、油圧アクチュエータを駆動させるが、ブームシリンダ1とアームシリンダ3の同時駆動操作は、考慮されていなかった。このため、正常動作している油圧ショベルに比べると操作性が低下するという課題があった。
By the way, in the second embodiment, when one of the device control devices breaks down, the hydraulic actuator is driven using the device control device operating normally, but the
本実施の形態では、予備機器制御装置47を設けたので、第1/第2機器制御装置18,19のいずれが故障して停止しても、故障した機器制御装置の代わりに予備機器制御装置47を用いて、該当の流路切換回路を制御することができる。このため、機器制御装置が故障した場合でも、ブームシリンダ1とアームシリンダ3の同時操作が可能になる。したがって、いずれの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、機器制御装置の故障前の操作性を維持したまま作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。
In this embodiment, since the spare device control device 47 is provided, even if one of the first / second
上述した本発明の作業機械の第3の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 According to the third embodiment of the work machine of the present invention described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
また、上述した本発明の作業機械の第3の実施の形態によれば、予備機器制御装置47を設けたので、いずれの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、機器制御装置の故障前の操作性を維持したまま作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。 Further, according to the third embodiment of the work machine of the present invention described above, since the spare device control device 47 is provided, the device control can be performed without stopping the operation even if any device control device fails. It is possible to provide a hydraulic excavator with a high operating rate that can continue the operation while maintaining the operability before the failure of the apparatus.
以下、本発明の作業機械の第4の実施の形態を図面を用いて説明する。図5は本発明の作業機械の第4の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。図5において、図1乃至図4に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 Hereinafter, a fourth embodiment of the work machine of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic view showing a hydraulic drive device constituting a fourth embodiment of the work machine of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 4 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
図5に示す本発明の作業機械の第4の実施の形態は、大略第2の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、表示装置48を備えた点が異なる。表示装置48は通信線を介して上位制御装置33に接続されていて、信号受信部48aと、表示部48bとを備えている。
The fourth embodiment of the work machine according to the present invention shown in FIG. 5 is configured with the same devices as the second embodiment, but the following configurations are different.
The present embodiment is different in that the display device 48 is provided. The display device 48 is connected to the
次に、本実施の形態における、機器制御装置が故障した場合の油圧アクチュエータを駆動させる動作について説明する。なお、機器制御装置が故障していない場合の停止時及びブームシリンダ1の駆動方法、及び機器制御装置が故障した場合のブームシリンダ1の駆動方法については、第2の実施の形態と同様なので省略する。
まず、第1機器制御装置18が故障して停止したときに、ブームシリンダ1を伸展動作させる場合について説明する。
Next, the operation of driving the hydraulic actuator when the device control apparatus fails in the present embodiment will be described. It should be noted that the stop method when the device control device is not broken and the method of driving the
First, the case where the
上位制御装置33の故障判定部33bは、第1/第2機器制御装置18,19の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第1機器制御装置18から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部33bに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第1機器制御装置18は故障状態と判定し、故障した第1機器制御装置18のIDを故障機器制御装置IDとして設定する。ここでIDは例えば機器制御装置の固有の製造番号等である。
The failure determination unit 33b of the
上位制御装置33の信号送信部33cは、故障機器制御装置IDと流路切換回路制御信号を第1/第2機器制御装置18,19と表示装置48に通信線を介して送信する。第1/第2機器制御装置18,19と表示装置48の信号受信部18a,19a,48aは、故障機器制御装置IDと流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。
The signal transmission unit 33c of the
表示装置48の表示部48bは、受信した故障機器制御装置IDを画面に表示する。表示部48bは、ディスプレイやLCDなどの表示器であり、故障機器制御装置IDをオペレータが認識できるものであれば良い。 The display unit 48b of the display device 48 displays the received failed device control device ID on the screen. The display unit 48b is a display device such as a display or an LCD, and may be any device that can recognize the malfunction device control device ID.
ところで、第2の実施の形態においては、いずれかの機器制御装置が故障した場合に、オペレータもしくはメンテナンス実施作業者では、故障した機器制御装置の特定は困難であった。このため、別途、故障機器制御装置の特定作業と、故障機器制御装置の交換作業など、時間のかかるメンテナンス作業が発生するという課題があった。 By the way, in the second embodiment, when any device control device fails, it is difficult for an operator or a maintenance operator to identify the failed device control device. For this reason, there has been a problem that time-consuming maintenance work such as a specific operation of the failed device control device and a replacement operation of the failed device control device occurs.
本実施の形態では、表示装置48を設けたので、第1/第2機器制御装置18,19のいずれが故障して停止しても、故障した機器制御装置を特定することが容易となり、故障機器制御装置の交換等のメンテナンスを早急に実施することができる。このため、機器制御装置が故障した場合でも、ブームシリンダ1とアームシリンダ3の同時操作が可能になる。したがって、いずれの機器制御装置が故障しても、早急にメンテナンスを実施し、正常な機器制御装置に交換することで、油圧ショベルの動作をすぐに正常に復帰することができる。このことにより、油圧ショベルの作業量の低下時間を抑制でき稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。
In the present embodiment, since the display device 48 is provided, it becomes easy to identify the failed device control device regardless of which one of the first / second
上述した本発明の作業機械の第4の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 According to the fourth embodiment of the work machine of the present invention described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
また、以上の実施の形態では、ブームシリンダ1とアームシリンダ3を駆動させる油圧回路を中心に述べているが、この技術思想は旋回油圧モータ7とバケットシリンダ5の閉回路および開回路にも適用可能である。例えば、ブーム,アーム、バケット、旋回を駆動する4つの閉回路と流路切換回路を備えた開閉ポンプ直接制御回路に本発明を適用して、4台の機器制御装置を備えても有効である。
In the above embodiment, the hydraulic circuit for driving the
なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施の形態では、本発明を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は油圧ショベル以外の建設機械にも適用可能である。例えば、油圧式クレーン等、作業装置で複数の油圧アクチュエータを閉回路によって駆動する油圧装置を備えた作業機械の全般に本発明は適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications within the scope not departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a hydraulic excavator has been described as an example, but the present invention can also be applied to construction machines other than the hydraulic excavator. For example, the present invention can be applied to all work machines including a hydraulic device that drives a plurality of hydraulic actuators by a closed circuit in a work device such as a hydraulic crane.
1:ブームシリンダ、1a:ブームヘッド、1b:ブームロッド、2:ブーム、3:アームシリンダ、3a:アームヘッド、3b:アームロッド、4:アーム、5:バケットシリンダ、6:バケット、7:旋回油圧モータ、9:エンジン、10:動力伝達装置、11:第1片傾転ポンプ、12:第2片傾転ポンプ、11a,12a:レギュレータ、14〜17:切換弁(流路切換回路)、18:第1機器制御装置、19:第2機器制御装置、18a,19a:信号受信部、18b,19b:流路制御部、20〜31:流路、32:タンク、33:上位制御装置、33a:流路選択部、33b:故障判定部、33c:信号送信部、34a,34b:操作装置、35:第1両傾転ポンプ、36:第2両傾転ポンプ、35a,36a:レギュレータ、37〜41,43:切換弁(流路切換回路)、42,44:流路、45:チェック弁、46:フラッシング弁、47:予備機器制御装置、47a:信号受信部、47b:制御切換部、47c:流路制御部、48:表示装置、48a:信号受信部、48b:表示部、100:油圧ショベル、101:キャブ、102:上部旋回体、104:フロント作業機 1: Boom cylinder, 1a: Boom head, 1b: Boom rod, 2: Boom, 3: Arm cylinder, 3a: Arm head, 3b: Arm rod, 4: Arm, 5: Bucket cylinder, 6: Bucket, 7: Swivel Hydraulic motor, 9: engine, 10: power transmission device, 11: first half tilt pump, 12: second half tilt pump, 11a, 12a: regulator, 14-17: switching valve (flow path switching circuit), 18: 1st apparatus control apparatus, 19: 2nd apparatus control apparatus, 18a, 19a: Signal receiving part, 18b, 19b: Flow path control part, 20-31: Flow path, 32: Tank, 33: High-order control apparatus, 33a: flow path selection unit, 33b: failure determination unit, 33c: signal transmission unit, 34a, 34b: operating device, 35: first bilateral tilt pump, 36: second bilateral tilt pump, 35a, 36a: regulator 37 to 41, 43: switching valve (flow path switching circuit), 42, 44: flow path, 45: check valve, 46: flushing valve, 47: spare device control device, 47a: signal receiving section, 47b: control switching section 47c: flow path control unit, 48: display device, 48a: signal receiving unit, 48b: display unit, 100: hydraulic excavator, 101: cab, 102: upper turning body, 104: front work machine
Claims (3)
複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとを接続する流路で構成された複数の油圧回路と、
前記複数の油圧ポンプのそれぞれを前記複数の油圧アクチュエータのいずれか1つに選択的に接続する複数の切換弁と、
前記複数の油圧アクチュエータを操作するための操作装置とを備えた作業機械において、
前記操作装置の操作指令値と前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータと前記複数の切換弁との予め設定された関係に基づき、前記操作装置の操作指令値に応じて、前記複数の切換弁のうち流通状態とする切換弁を選択し、選択された切換弁が流通状態となり、かつ選択されなかった切換弁が遮断状態となるように流路切換回路制御信号を設定する流路選択部と、
前記流路選択部で設定した前記流路切換回路制御信号を通信線を介して送信する信号送信部とを有する上位制御装置と、
前記複数の切換弁のうち同一の油圧ポンプに接続された切換弁毎に設けられ、前記複数の切換弁とは制御信号線で接続され、前記上位制御装置とは前記通信線を介して接続された複数の機器制御装置とを備え、
前記機器制御装置は、前記上位制御装置からの前記流路切換回路制御信号を前記通信線を介して受信する信号受信部と、前記流路切換回路制御信号を基に前記複数の切換弁を駆動させる指令信号を生成し、前記制御信号線を介して出力する流路制御部を備え、
前記上位制御装置は、前記複数の機器制御装置が故障しているか否かを判定する故障判定部を更に備え、
前記流路選択部は、前記故障判定部が前記複数の機器制御装置のうち一の機器制御装置を故障と判定した場合に、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記一の機器制御装置に接続された一の切換弁を介して作動油が供給されていた油圧アクチュエータに、前記一の切換弁に代えて、前記一の機器制御装置とは異なる他の機器制御装置に接続された他の切換弁を介して作動油が供給されるように前記流路切換回路制御信号を再設定する
ことを特徴とする作業機械。 Multiple hydraulic pumps,
A plurality of hydraulic actuators;
A plurality of hydraulic circuits consists of the flow path for connecting the plurality of hydraulic actuators and the plurality of hydraulic pumps,
A plurality of switching valves for selectively connecting each of the plurality of hydraulic pumps to any one of the plurality of hydraulic actuators ;
In a work machine including an operation device for operating the plurality of hydraulic actuators,
Based on an operation command value of the operating device and a preset relationship among the plurality of hydraulic pumps, the plurality of hydraulic actuators, and the plurality of switching valves, the plurality of switching is performed according to the operation command value of the operating device. A flow path selection unit that selects a switching valve to be in a flow state among the valves, and sets a flow path switching circuit control signal so that the selected switch valve is in a flow state and a non-selected switch valve is in a shut-off state. When,
A host control device having a signal transmission unit that transmits the flow channel switching circuit control signal set by the flow channel selection unit via a communication line;
Provided for each switching valve connected to the same hydraulic pump among the plurality of switching valves, connected to the plurality of switching valves via a control signal line, and connected to the host control device via the communication line. A plurality of device control devices,
The device control device receives the flow path switching circuit control signal from the host control device via the communication line, and drives the plurality of switching valves based on the flow path switching circuit control signal. Including a flow path control unit that generates a command signal to be output and outputs the command signal via the control signal line,
The host control device further includes a failure determination unit that determines whether or not the plurality of device control devices have failed,
The flow path selection unit is connected to the one device control device among the plurality of hydraulic actuators when the failure determination unit determines that one device control device among the plurality of device control devices is failed. In place of the one switching valve, another switching valve connected to another device control device different from the one device control device is provided to the hydraulic actuator that has been supplied with hydraulic oil via the one switching valve. A work machine characterized in that the flow path switching circuit control signal is reset so that hydraulic fluid is supplied via the working fluid .
前記複数の油圧ポンプは、複数の両傾転油圧ポンプであり、
前記作業機械は、複数の片傾転油圧ポンプを更に備え、
前記複数の油圧回路は、前記複数の両傾転油圧ポンプのそれぞれと前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれとを閉回路状に接続する流路で構成された複数の閉回路と、前記複数の両傾転油圧ポンプのそれぞれと前記複数の閉回路を構成する流路とを接続する複数の合流流路とを有する
ことを特徴とする作業機械。 The work machine according to claim 1,
The plurality of hydraulic pumps are a plurality of both tilting hydraulic pumps,
The work machine further includes a plurality of one-side tilt hydraulic pumps,
The plurality of hydraulic circuits include a plurality of closed circuits configured by flow paths connecting each of the plurality of both tilting hydraulic pumps and each of the plurality of hydraulic actuators in a closed circuit shape, and the plurality of both tilting circuits. A work machine comprising a plurality of merging passages that connect each of the rotary hydraulic pumps and the passages constituting the plurality of closed circuits .
通信線を介して前記上位制御装置と接続され、表示部と信号受信部とを有する表示装置を備え、
前記故障判定部は、前記一の機器制御装置を故障と判定した場合に、前記一の機器制御装置の情報を取得し、
前記信号送信部は、前記故障判定部で取得した前記一の機器制御装置の情報を前記通信線を介して前記表示装置へ送信し、
前記表示装置の前記信号受信部は、前記一の機器制御装置の情報を受信し、前記表示部は、受信した前記一の機器制御装置の情報を表示する
ことを特徴とする作業機械。 The work machine according to claim 1,
A display device connected to the host controller via a communication line and having a display unit and a signal receiving unit;
When the failure determination unit determines that the one device control device is a failure, the failure determination unit acquires information on the one device control device ,
The signal transmission unit transmits the information of the one device control device acquired by the failure determination unit to the display device via the communication line,
The work machine characterized in that the signal receiving unit of the display device receives the information of the one device control device, and the display unit displays the received information of the one device control device.
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