JP6782851B2 - 建設機械 - Google Patents

建設機械 Download PDF

Info

Publication number
JP6782851B2
JP6782851B2 JP2019546406A JP2019546406A JP6782851B2 JP 6782851 B2 JP6782851 B2 JP 6782851B2 JP 2019546406 A JP2019546406 A JP 2019546406A JP 2019546406 A JP2019546406 A JP 2019546406A JP 6782851 B2 JP6782851 B2 JP 6782851B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydraulic pump
operation amount
out volume
push
boom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019546406A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2019180798A1 (ja
Inventor
亮平 山下
亮平 山下
和繁 森
和繁 森
井村　進也
進也 井村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Publication of JPWO2019180798A1 publication Critical patent/JPWO2019180798A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6782851B2 publication Critical patent/JP6782851B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/436—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like for keeping the dipper in the horizontal position, e.g. self-levelling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2239—Control of flow rate; Load sensing arrangements using two or more pumps with cross-assistance
    • E02F9/2242—Control of flow rate; Load sensing arrangements using two or more pumps with cross-assistance including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/226—Safety arrangements, e.g. hydraulic driven fans, preventing cavitation, leakage, overheating
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2267—Valves or distributors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2282—Systems using center bypass type changeover valves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2292—Systems with two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/161—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors with sensing of servomotor demand or load
    • F15B11/167—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors with sensing of servomotor demand or load using pilot pressure to sense the demand
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/17—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors using two or more pumps
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20576—Systems with pumps with multiple pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/3059—Assemblies of multiple valves having multiple valves for multiple output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3105—Neutral or centre positions
    • F15B2211/3116—Neutral or centre positions the pump port being open in the centre position, e.g. so-called open centre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6652—Control of the pressure source, e.g. control of the swash plate angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6654—Flow rate control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/78—Control of multiple output members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関し、特に、可変容量型の油圧ポンプで複数の油圧アクチュエータを駆動する建設機械に関する。
油圧ショベル等の建設機械は、一般に、油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータに対する圧油の給排を制御する流量制御弁とを備えている。複数の油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプの流量制御を行う油圧ポンプ制御装置の従来技術を開示するものとして、例えば特許文献１がある。
特許文献１には、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプのおしのけ容積可変機構と、このおしのけ容積可変機構の傾転量を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプにより駆動される複数の油圧アクチュエータと、これら各油圧アクチュエータの駆動を制御する各制御弁とを備えたものにおいて、前記各制御弁の操作量を検出する各操作量検出器と、これら各操作量検出器で検出される各操作量のそれぞれに応じた前記おしのけ容積可変機構の各傾転量およびこれら傾転量のそれぞれについて対応する油圧アクチュエータに最適な最大傾転量が設定されるとともに前記各操作量検出器の検出値を入力しこれら各検出値に応じた前記傾転量を出力して前記レギュレータを制御するコントローラとを設け、前記コントローラは、前記各油圧アクチュエータ毎に設けられ対応する前記操作量検出器の検出値に応じた前記傾転量を抽出する抽出手段と、これら各抽出手段で抽出された傾転量のうちの最大値を選択する最大値選択手段とを備えていることを特徴とする油圧ポンプ制御装置が記載されている。
特開平７−１１９７０９号公報
油圧ショベル等の建設機械には、２ポンプ式の油圧駆動装置を搭載したものがある。この２ポンプ式の油圧駆動装置では、アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行う水平引き操作において、一方の油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）が主にブームシリンダに圧油を供給し、他方の油圧ポンプ（第２油圧ポンプ）が主にアームシリンダに圧油を供給する。このような油圧駆動装置に特許文献１に記載の油圧ポンプ制御装置を適用した場合、以下のような課題が生じる。
水平引き操作では、操作開始から操作終了にかけてアーム引き操作量が最大に保たれる一方で、ブーム上げ操作量は操作前半で最大に保たれ、操作後半で徐々に低下する。ここで、第１油圧ポンプの押しのけ容積（傾転量）は、ブーム上げ操作量に基づく第１油圧ポンプの目標押しのけ容積とアーム引き操作量に基づく第１油圧ポンプの目標押しのけ容積のうちの最大値に応じて制御され、第２油圧ポンプの押しのけ容積は、ブーム上げ操作量に基づく第２油圧ポンプの目標押しのけ容積とアーム引き操作量に基づく第２油圧ポンプの目標押しのけ容積のうちの最大値に応じて制御される。
従って、第２油圧ポンプの押しのけ容積は、水平引き操作の前半では、ブーム上げ操作量に基づく第２油圧ポンプの最大押しのけ容積とアーム引き操作量に基づく第２油圧ポンプの最大押しのけ容積の最大値となり、水平引き操作の後半では、ブーム上げ操作量が低下することにより、アーム引き操作量に基づく第２油圧ポンプの最大押しのけ容積となる。
一方、第１油圧ポンプの押しのけ容積は、水平引き操作の前半では、ブーム上げ操作量に基づく第１油圧ポンプの最大押しのけ容積とアーム引き操作量に基づく第１油圧ポンプの最大押しのけ容積の最大値となり、水平引き操作の後半では、ブーム上げ操作量が低下することにより、アーム引き操作量に基づく第１油圧ポンプの最大押しのけ容積となる。その結果、水平引き操作の後半では、ブーム上げ操作量が低下しているにも関わらず、主にブームシリンダに圧油を供給する第１油圧ポンプの傾転量が過大となり、第１油圧ポンプの吐出圧が過度に上昇することにより、エネルギー効率が低下する恐れがある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行う水平引き操作において、エネルギー効率を向上することができる建設機械を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に上下方向に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端部に上下または前後方向に回動可能に取り付けられたアームと、可変容量型の第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプの押しのけ容積を調整する第１レギュレータおよび第２レギュレータと、前記第１油圧ポンプおよび前記第２油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて前記ブームを駆動するブームシリンダと、前記第１油圧ポンプおよび前記第２油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて前記アームを駆動するアームシリンダと、前記ブームの動作を指示するブーム操作装置と、前記アームの動作を指示するアーム操作装置と、前記ブーム操作装置および前記アーム操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、前記ブーム操作装置および前記アーム操作装置の操作量に応じて前記第１レギュレータおよび第２レギュレータを制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記第２油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出装置を備え、前記コントローラは、前記ブーム操作装置のブーム上げ操作量に基づく前記第２油圧ポンプの目標押しのけ容積と前記アーム操作装置のアーム引き操作量に基づく前記第２油圧ポンプの目標押しのけ容積のうちの最大値に応じて前記第２レギュレータを制御し、前記ブーム上げ操作量が所定の操作量未満である場合、または前記第２油圧ポンプの吐出圧が所定の圧力以上である場合は、前記ブーム上げ操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積と前記アーム引き操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積のうちの最大値に応じて前記第１レギュレータを制御し、前記ブーム上げ操作量が前記所定の操作量以上でかつ前記第２油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力未満である場合は、前記ブーム上げ操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積のみに応じて前記第１レギュレータを制御するものとする。
以上のように構成した本発明によれば、アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行う水平引き操作において、主にブームシリンダに圧油を供給する第１油圧ポンプの押しのけ容積がブーム上げ操作量の低下に応じて減少する。これにより、第１油圧ポンプの吐出圧が過度に上昇することが無くなるため、エネルギー効率を向上することが可能となる。
本発明によれば、アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行う水平引き操作において、主にブームシリンダに圧油を供給する油圧ポンプの吐出圧が過度に上昇することが無くなるため、エネルギー効率を向上することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る建設機械の一例としての油圧ショベルの側面図である。 図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置の概略構成図である。 図２に示す流量制御弁のスプールストローク（パイロット圧）と各絞りの開口面積との関係を模式的に示す図である。 水平引き操作を行った場合のアーム引き操作量とブーム上げ操作量の変化を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施例におけるコントローラの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例におけるコントローラが有する第１レギュレータ制御部の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例におけるコントローラが有する第２レギュレータ制御部の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例において水平引き操作を行った場合の第１および第２油圧ポンプの押しのけ容積の変化を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施例におけるコントローラが有する第１レギュレータ制御部の機能ブロック図である。 本発明の第２の実施例において水平引き操作を行った場合の第１および第２油圧ポンプの押しのけ容積の変化を模式的に示す図である。
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。
図１において、油圧ショベル２００は、下部走行体２０１と、下部走行体２０１と共に車体を構成する上部旋回体２０２と、フロント作業装置２０３とを備えている。下部走行体２０１は左右のクローラ式走行装置２０４，２０５（片側のみ図示）を有し、左右の走行モータ７，８（片側のみ図示）により駆動される。上部旋回体２０２は下部走行体２０１上に旋回可能に搭載され、旋回モータ６により旋回駆動される。フロント作業装置２０３は上部旋回体２０２の前部に上下方向に回動可能に取り付けられている。上部旋回体２０２にはキャビン（運転室）２０６が備えられ、キャビン２０６内には後述する操作レバー装置１７，１８（図２参照）や図示しない走行用の操作ペダル装置等の操作装置が配置されている。
フロント作業装置２０３は、上部旋回体２０２の前部に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム２０７と、このブーム２０７の先端部に上下または前後方向に回動可能に連結されたアーム２０８と、このアーム２０８の先端部に上下または前後方向に回動可能に連結されたバケット２０９と、ブーム２０７を駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ３と、アーム２０８を駆動する油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ４と、バケット２０９を駆動する油圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ５とを備えている。ブーム２０７はブームシリンダ３の伸縮により上部旋回体２０２に対して上下方向に回動し、アーム２０８はアームシリンダ４の伸縮によりブーム２０７に対して上下、前後方向に回動し、バケット２０９はバケットシリンダ５の伸縮によりアーム２０８に対して上下、前後方向に回動する。
図２は、図１に示す油圧ショベル２００に搭載された油圧駆動装置の概略構成図である。なお、説明の簡略化のため、ブームシリンダ３およびアームシリンダ４以外の油圧アクチュエータの操作に関わる部分の図示を一部省略している。
図２において、油圧駆動装置３００は、原動機としてのエンジン５０と、エンジン５０によって駆動される可変用容量型の第１および第２油圧ポンプ１，２と、ブームシリンダ３と、アームシリンダ４と、バケットシリンダ５と、旋回モータ６と、左右の走行モータ７，８と、ブームシリンダ３の圧油を給排するブーム流量制御弁９，１０と、アームシリンダ４の圧油の給排を制御するアーム流量制御弁１１，１２と、ブームシリンダ３またはアームシリンダ４以外の油圧アクチュエータの圧油の給排を制御する他の流量制御弁と、ブームシリンダ３の操作を指示するパイロット式のブーム操作レバー装置１７と、アームシリンダ４の操作を指示するパイロット式のアーム操作レバー装置１８と、第１および第２油圧ポンプ１，２がそれぞれ有する押しのけ容積可変部材（斜板）１ａ，２ａの傾転量（押しのけ容積）をそれぞれ調整する第１および第２レギュレータ６０ａ，６０ｂと、第１および第２レギュレータ６０ａ，６０ｂを制御するコントローラ３０とを備えている。
第１油圧ポンプ１には、上流側から走行モータ７への圧油の給排を制御するための流量制御弁、バケットシリンダ５への圧油の給排を制御するための流量制御弁、ブームシリンダ３への圧油の給排を制御するためのブーム流量制御弁９、アームシリンダ４への圧油の給排を制御するためのアーム流量制御弁１２が順に接続されていて、バケットシリンダ５への圧油の給排を制御するための流量制御弁以降はタンデム・パラレル接続されている。
また、第２油圧ポンプ２には、上流側から旋回モータ６への圧油の給排を制御するための流量制御弁、アームシリンダ４への圧油の給排を制御するためのアーム流量制御弁１１、ブームシリンダ３への圧油の給排を制御するためのブーム流量制御弁１０、アタッチメントへの圧油の給排を制御するための流量制御弁、走行モータ８への圧油の給排を制御するための流量制御弁が順にタンデム・パラレル接続されている。
第１レギュレータ６０ａは、押しのけ容積可変部材１ａを駆動する傾転制御ピストン６１ａと、コントローラ３０から入力される指令電流に応じて傾転制御ピストン６１ａの操作圧を生成する比例電磁弁６２ａとを有する。同様に、第２レギュレータ６０ｂは、押しのけ容積可変部材２ａを駆動する傾転制御ピストン６１ｂと、コントローラ６０から入力される指令電流に応じて傾転制御ピストン６１ｂの操作圧を生成する比例電磁弁６２ｂとを有する。
ブーム流量制御弁９，１０は、ブーム操作レバー装置１７の操作レバー（ブーム操作レバー）１７ａがブーム上げ側に操作されたときにブーム操作レバー装置１７から出力されるパイロット圧（ブーム上げパイロット圧ＢＭＵ）によって図示左方向に駆動される。これにより、第１および第２油圧ポンプ１，２の吐出油がブームシリンダ３のボトム側に供給されると共に、ブームシリンダ３のロッド側から排出される油がタンクに戻され、ブームシリンダ３が伸長動作する。
また、ブーム流量制御弁９，１０は、ブーム操作レバー１７ａがブーム下げ側に操作されたときにブーム操作レバー装置１７から出力されるパイロット圧（ブーム下げパイロット圧ＢＭＤ）によって図示右方向に駆動される。これにより、第１および第２油圧ポンプ１，２の吐出油がブームシリンダ３のロッド側に供給されると共に、ブームシリンダ３のボトム側から排出される油がタンクに戻され、ブームシリンダ３が縮退動作する。
アーム流量制御弁１１，１２は、アーム操作レバー装置１８の操作レバー（アーム操作レバー）１８ａがブーム引き側に操作されたときにアーム操作レバー装置１８から出力されるパイロット圧（アーム引きパイロット圧ＡＭＣ）によって図示右方向に駆動される。これにより、第１および第２油圧ポンプ１，２の吐出油がアームシリンダ４のボトム側に供給されると共に、アームシリンダ４のロッド側から排出される油がタンクに戻され、アームシリンダ４が伸長動作する。
また、アーム流量制御弁１１，１２は、アーム操作レバー１８ａがアーム押し側に操作されたときにアーム操作レバー装置１８から出力されるパイロット圧（アーム押しパイロット圧ＡＭＤ）によって図示左方向に駆動される。これにより、第１および第２油圧ポンプ１，２の吐出油がアームシリンダ４のロッド側に供給されると共に、アームシリンダ４のボトム側から排出される油がタンクに戻され、アームシリンダ４が縮退動作する。
ブーム操作レバー装置１７から出力されるブーム上げパイロット圧ＢＭＵをブーム流量制御弁９，１０の図示左側の各受圧部に導くパイロットラインには、ブーム上げパイロット圧ＢＭＵを検出する圧力センサ１９が設けられ、ブーム操作レバー装置１７から出力されるブーム下げパイロット圧ＢＭＤをブーム流量制御弁９，１０の図示右側の各受圧部に導くパイロットラインには、ブーム下げパイロット圧ＢＭＤを検出する圧力センサ２０が設けられている。
アーム操作レバー装置１８から出力されるアーム引きパイロット圧ＡＭＣをアーム流量制御弁１１，１２の図示右側の各受圧部に導くパイロットラインには、アーム引きパイロット圧ＡＭＣを検出する圧力センサ２１が設けられ、アーム操作レバー装置１８から出力されるアーム押しパイロット圧ＡＭＤをアーム流量制御弁１１，１２の図示左側の各受圧部に導くパイロットラインには、アーム押しパイロット圧ＡＭＤを検出する圧力センサ２２が設けられている。
第２油圧ポンプ２の吐出油が供給される圧油供給ラインには、第２油圧ポンプ２の吐出圧を検出する圧力センサ２３が設けられている。
コントローラ３０は、圧力センサ１９，２０，２１，２２の検出信号（パイロット圧）および圧力センサ２３の検出信号（第２油圧ポンプ２の吐出圧）を入力して所定の演算処理を行い、第１および第２レギュレータ６０ａ，６０ｂの比例電磁弁６２ａ，６２ｂに指令電流を出力する。
図２に示す油圧回路は、オープンセンタ型と呼ばれる方式である。この方式では、流量制御弁９，１０，１１，１２のスプールのストロークと各絞りの開口面積の関係を図３のように設定することで、第１および第２油圧ポンプ１，２から油圧アクチュエータ３，４に供給される圧油の流量（以下、メータイン流量という）と、第１および第２油圧ポンプ１，２からセンタバイパス流路を介してタンクに戻される圧油の流量（以下、ブリードオフ流量という）をスプールのストローク、すなわち操作レバー１７ａ，１８ａの操作量（レバー操作量）に応じて制御する。
例えば、操作レバー１７ａ，１８ａが中立位置の場合にはセンタバイパス絞りのみが開いているため、すべての圧油がタンクに戻される。中間位置の場合にはセンタバイパス絞りとメータイン絞りの両方が開いているため、一部の圧油がタンクに戻される一方、残りの圧油が油圧アクチュエータ３，４に供給される。最大位置の場合にはメータイン絞りのみが開いているため、すべての圧油が油圧アクチュエータ３，４に供給される。
ここで、アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行う（以下、水平引き操作という）場合を想定する。水平引き操作におけるアーム引き操作量とブーム上げ操作量の変化を図４に示す。操作開始直後はアーム引き操作、ブーム上げ操作共に操作量は最大（Ａ区間）であるが、アームが引き込まれるにつれてバケットの爪先の高さを一定に保つため、アーム引き操作量は最大のままであるのに対し，ブーム上げ操作量は次第に減少する（Ｂ区間）。
Ａ区間では、アーム引き操作量、ブーム上げ操作量共に最大であるため、第１および第２油圧ポンプ１，２の目標押しのけ容積はいずれも最大値となる。第２油圧ポンプ２から吐出される圧油は、ブームシリンダ３の負荷圧よりもアームシリンダ４の負荷圧が低いので、全てアームシリンダ４に供給されるが、第１油圧ポンプ１から吐出される圧油は、パラレル流路１５に設けた絞り１６の作用により、大半がブームシリンダ３に供給され、一部がアームシリンダ４に供給される。
これに対し、Ｂ区間ではアーム引き操作量が最大のままであるため、Ａ区間と同様に第１および第２油圧ポンプ１，２の目標押しのけ容積はいずれも最大値となる。第２油圧ポンプ２から吐出される圧油が全てアームシリンダ４に供給されるのもＡ区間と同様であるが、第１油圧ポンプ１から吐出される圧油は、ブーム上げ操作量の減少に伴ってブーム流量制御弁９のセンタバイパス絞りが開くことにより、ブームシリンダ３に供給される流量は減少し、減少分の流量（すなわち、ブリードオフ流量）はセンタバイパス流路１３から分岐したタンデム流路１４を介してアームシリンダ４に供給される。
ブーム流量制御弁９のセンタバイパス絞りの開口面積が比較的大きく設定（図３中の破線）されている場合、中間位置におけるブリードオフ流量も比較的多いので、ブーム上げ操作量の減少に応じてアームシリンダ４の作動速度が増加し、作業効率を向上させることができる。
一方で、例えば水平引き以外の操作でのブリードオフ流量による損失を低減することを目的として、ブーム流量制御弁９のセンタバイパス絞りの開口面積が比較的小さく設定（図３中の実線）されている場合、水平引き操作において第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積は最大値のままであるので、第１油圧ポンプ１の吐出圧が上記の場合よりも上昇する。この結果、ブリードオフ流量による損失が増加して燃費が悪化する恐れがある。本実施の形態に係る油圧ショベル２００は、以下の実施例で説明するコントローラ３０を備えたことにより、水平引き操作におけるエネルギー効率を向上することができる。
図５は、本発明の第１の実施例におけるコントローラ３０の機能ブロック図である。
図５において、コントローラ３０は、第１レギュレータ６０ａを制御する第１レギュレータ制御部３０ａと、第２レギュレータ６０ｂを制御する第２レギュレータ制御部３０ｂとを有する。第１レギュレータ制御部３０ａは、操作レバー装置１７，１８を含む操作装置から入力されるパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２，・・・，Ｐｉｎおよび第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２を入力して所定の演算処理を行い、第１レギュレータ６０ａの比例電磁弁６２ａに指令電流Ｉａを出力する。一方、第２レギュレータ制御部３０ｂは、操作レバー装置１７，１８を含む操作装置から入力されるパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２，・・・，Ｐｉｎを入力して所定の演算処理を行い、第２レギュレータ６０ｂの比例電磁弁６２ｂに指令電流Ｉｂを出力する。
図６は、第１レギュレータ制御部３０ａの詳細を示す機能ブロック図である。
図６において、第１レギュレータ制御部３０ａは、押しのけ容積変換部３１１，３１２，・・・，３１ｎと、押しのけ容積制限部７０と、最大値選択部３６ａと、指令電流変換部３７ａとを有する。押しのけ容積制限部７０は、操作判定部３２と、圧力判定部３３と、最大値選択部３４と、乗算部３５とを有する。
押しのけ容積変換部３１１は、パイロット圧Ｐｉ１に対する第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積特性を記憶しており、入力されたパイロット圧Ｐｉ１を目標押しのけ容積Ｑａ１に変換して出力する。押しのけ容積変換部３１２は、パイロット圧Ｐｉ２に対する第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積特性を記憶しており、入力されたパイロット圧Ｐｉ２を目標押しのけ容積Ｑａ２に変換して出力する。押しのけ容積変換部３１ｎは、その他のパイロット圧Ｐｉｎに対する第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積特性を記憶しており、入力されたパイロット圧Ｐｉｎを押しのけ容積Ｑａｎに変換して出力する。以下、パイロット圧Ｐｉ１をブーム上げパイロット圧ＢＭＵとし、パイロット圧Ｐｉ２をアーム引きパイロット圧ＡＭＣとして説明する。
操作判定部３２は、パイロット圧Ｐｉ１（ブーム上げ操作量）がブーム上げ操作が行われていると判定される閾値（所定の操作量）未満では１を出力し、閾値以上では０を出力する。圧力判定部３３は、第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２が掘削等の負荷が高い作業が行われていると判定される閾値（所定の圧力）未満では０を出力し、閾値以上では１を出力する。最大値選択部３４は、操作判定部３２の出力値と圧力判定部３３の出力値のうちの最大値を選択し、乗算部３５に出力する。乗算部３５は、最大値選択部３４の出力値と押しのけ容積変換部３１２の出力値とを乗算し、最大値選択部３６ａに出力する。これにより、ブーム上げ操作量Ｐｉ１が所定の操作量以上でかつ第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２が所定の圧力未満である場合は、アーム引き操作量Ｐｉ２に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ２が最大値選択部３６ａに入力されないため、ブーム上げ操作量Ｐｉ１に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ１のみに応じて第１レギュレータ６０ｂが制御される。
最大値選択部３６ａは、押しのけ容積変換部３１１，３１２，・・・，３１ｎの各出力値Ｑａ１，Ｑａ２，・・・，Ｑａｎと乗算部３５の出力値のうちの最大値を選択し、指令電流変換部３７ａに出力する。指令電流変換部３７ａは、最大値選択部３６ａの出力値に応じた指令電流Ｉａを第１レギュレータ６０ａの比例電磁弁６２ａに出力する。
図７は、第２レギュレータ制御部３０ｂの詳細を示す機能ブロック図である。
図７において、第２レギュレータ制御部３０ｂは、押しのけ容積変換部３８１，３８２，・・・，３８ｎと、最大値選択部３６ｂと、指令電流変換部３７ｂとを有する。
押しのけ容積変換部３８１は、パイロット圧Ｐｉ１に対する第２油圧ポンプ２の目標押しのけ容積特性を記憶しており、入力されたパイロット圧Ｐｉ１を押しのけ容積Ｑｂ１に変換して出力する。押しのけ容積変換部３８２は、パイロット圧Ｐｉ２に対する第２油圧ポンプ２の目標押しのけ容積特性を記憶しており、入力されたパイロット圧Ｐｉ２を押しのけ容積Ｑｂ２に変換して出力する。押しのけ容積変換部３８ｎは、その他のパイロット圧Ｐｉｎに対する第２油圧ポンプ２の目標押しのけ容積特性を記憶しており、入力されたパイロット圧Ｐｉｎを押しのけ容積Ｑｂｎに変換して出力する。
最大値選択部３６ｂは、押しのけ容積変換部３８１，３８２，・・・，３８ｎの各出力値Ｑｂ１，Ｑｂ２，・・・，Ｑｂｎのうちの最大値を選択し、指令電流変換部３７ｂに出力する。指令電流変換部３７ｂは、最大値選択部３６ｂの出力値に応じた指令電流Ｉｂを第２レギュレータ６０ｂの比例電磁弁６２ｂに出力する。
次に、本実施例における油圧駆動装置３００（図２参照）の動作について説明する。
油圧ショベル２００のオペレータがブーム操作レバー１７ａをブーム上げ方向に操作し、かつアーム操作レバー１８ａをアーム引き方向に操作すると、ブーム流量制御弁９，１０の図示左側の受圧部にブーム上げパイロット圧ＢＭＵが作用し、アーム流量制御弁１１，１２の図示左側の受圧部にアーム引きパイロット圧ＡＭＣが作用する。このときパイロット圧は圧力センサ１９，２１で検出され、検出信号がＰｉ１，Ｐｉ２としてコントローラ３０に入力される。また、第２油圧ポンプ２の吐出圧も圧力センサ２３の検出信号Ｐ２としてコントローラ３０に入力される。
コントローラ３０では、パイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２に応じた第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ１，Ｑａ２が押しのけ容積変換部３１１，３１２からそれぞれ出力される一方、ブームシリンダ３およびアームシリンダ４以外の油圧アクチュエータが操作されていないため、押しのけ容積変換部３１ｎからは目標押しのけ容積の最小値が出力される。ブーム上げ操作が行われており、ブーム上げパイロット圧Ｐｉ１は閾値を上回るため、操作判定部３２の出力値は０となる。また、掘削等の負荷が高い作業が行われておらず、第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２は閾値を下回るため、圧力判定部３３の出力値は０となる。その結果、最大値選択部３４の出力値も０となるので、乗算部３５では目標押しのけ容積Ｑａ２に０が乗算される。従って、最大値選択部３６からはパイロット圧Ｐｉ１に応じた目標押しのけ容積Ｑａ１が出力される。
本実施例において水平引き操作を行った場合の第１および第２油圧ポンプ１，２の押しのけ容積の変化を図８に示す。操作開始直後のＡ区間において、第１および第２油圧ポンプ１，２共に押しのけ容積が最大値となるのは従来技術と同様である。これに対し、Ｂ区間では第２油圧ポンプ２の押しのけ容積は最大値のままである一方、第１油圧ポンプ１の押しのけ容積はパイロット圧Ｐｉ１に応じて減少する（図中の実線）。これは、第１レギュレータ制御部３０ａ（図６参照）において、アーム引き操作量Ｐｉ２に基づく目標押しのけ容積Ｑａ２の最大値選択部３６ａへの入力が押しのけ容積制限部７０によって制限されるためである。
本実施例に係る油圧ショベル２００は、車体２０１，２０２と、車体２０１，２０２に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム２０７と、ブーム２０７の先端部に上下または前後方向に回動可能に取り付けられたアーム２０８と、可変容量型の第１および第２油圧ポンプ１，２と、第１および第２油圧ポンプ１，２の各押しのけ容積を調整する第１および第２レギュレータ６０ａ，６０ｂと、少なくとも第１油圧ポンプ１の吐出油が供給されてブーム２０７を駆動するブームシリンダ３と、少なくとも第２油圧ポンプ２の吐出油が供給されてアーム２０８を駆動するアームシリンダ４と、ブーム２０７の動作を指示するブーム操作装置１７と、アーム２０８の動作を指示するアーム操作装置１８と、ブーム操作装置１７およびアーム操作装置１８の操作量を検出する操作量検出装置１９，２０，２１，２２と、ブーム操作装置１７およびアーム操作装置１８の操作量に応じて第１および第２レギュレータ６０ａ，６０ｂを制御するコントローラ３０と、第２油圧ポンプ２の吐出圧を検出する圧力検出装置２３とを備え、コントローラ３０は、ブーム操作装置１７のブーム上げ操作量Ｐｉ１に基づく第２油圧ポンプ２の目標押しのけ容積Ｑｂ１とアーム操作装置１８のアーム引き操作量Ｐｉ２に基づく第２油圧ポンプ２の目標押しのけ容積Ｑｂ２のうちの最大値に応じて第２レギュレータ６０ｂを制御し、ブーム上げ操作量Ｐｉ１が所定の操作量未満である場合、または第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２が所定の圧力以上である場合は、ブーム上げ操作量Ｐｉ１に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ１とアーム引き操作量Ｐｉ２に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ２のうちの最大値に応じて第１レギュレータ６０ａを制御し、ブーム上げ操作量Ｐｉ１が前記所定の操作量以上でかつ第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２が前記所定の圧力未満である場合は、ブーム上げ操作量Ｐｉ１に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ１のみに応じて第１レギュレータ６０ａを制御する。
また、第１レギュレータ６０ａは、第１油圧ポンプ１の押しのけ容積可変部材１ａを駆動する傾転制御ピストン６１ａと、コントローラ３０から入力される指令電流Ｉａに応じて傾転制御ピストン６１ａの操作圧を生成する比例電磁弁６２ａとを有し、コントローラ３０は、ブーム上げ操作量Ｐｉ１を第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ１に変換して出力する第１押しのけ容積変換部３１１と、アーム引き操作量Ｐｉ２を第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ２に変換して出力する第２押しのけ容積変換部３１２と、ブーム上げ操作量Ｐｉ１が前記所定の操作量未満である場合、または第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２が前記所定の圧力以上である場合は、第２押しのけ容積変換部３１２の出力値Ｑａ２をそのまま出力し、ブーム上げ操作量Ｐｉ１が前記所定の操作量以上でかつ第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２が前記所定の圧力未満である場合は０を出力する押しのけ容積制限部７０と、第１押しのけ容積変換部３１１の出力値Ｑａ１と押しのけ容積制限部７０の出力値のうちの最大値を選択して出力する最大値選択部３６ａと、最大値選択部３６ａの出力値に基づく指令電流Ｉａを比例電磁弁６２ａに出力する指令電流変換部３７ａとを有する。
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル２００によれば、アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行う水平引き操作において、主にブームシリンダ３に圧油を供給する第１油圧ポンプ１の押しのけ容積がブーム上げ操作量Ｐｉ１の低下に応じて減少する。これにより、第１油圧ポンプ１の吐出圧が過度に上昇することが無くなるため、エネルギー効率を向上することが可能となる。
図９は、本発明の第２の実施例におけるコントローラ３０が有する第１レギュレータ制御部３０ａの機能ブロック図である。図９において、第１の実施例（図６参照）との相違点は、第１レギュレータ制御部３０ａがゲイン生成部３８と、減算部３９と、比較部４０と、乗算部４１と、加算部４２とを更に有している点である。
ゲイン生成部３８はブーム上げ操作量Ｐｉ１に応じて０から１の範囲の数値を出力する。なお、本実施例におけるゲイン生成部３８は、ブーム上げ操作量Ｐｉ１に比例したゲインを出力するように構成されている。減算部３９はアーム引き操作量Ｐｉ２に応じた目標押しのけ容積Ｑａ２からブーム上げ操作量に応じた目標押しのけ容積Ｑａ１を減算した差分値ΔＱを出力する。比較部４０は差分値ΔＱと所定の閾値とを比較し、差分値ΔＱが閾値以上のときは差分値ΔＱをそのまま出力し、差分値ΔＱが閾値未満のときは０を出力する。乗算部４１はゲイン生成部３８の出力値と比較部４０の出力値とを乗算し、加算部４２は目標押しのけ容積Ｑａ１に乗算部４１の出力値を加算し、最大値選択部３６ａに出力する。
以下、本実施例における油圧駆動装置３００（図２参照）の動作について説明する。
油圧ショベル２００のオペレータがブーム操作レバー１７ａをブーム上げ方向に操作し、かつアーム操作レバー１８ａをアーム引き方向に操作すると、押しのけ容積変換部３１１，３１２からブーム上げ操作量とアーム引き操作量に応じた目標押しのけ容積Ｑａ１，Ｑａ２がそれぞれ出力され、ゲイン生成部３８からはパイロット圧Ｐｉ１に応じた数値が出力される。
図８中のＡ区間では減算部３９の出力値は０となるので、比較部４０および乗算部４１の出力値も０となり、加算部４２からは目標押しのけ容積Ｑａ１がそのまま出力される。一方で、Ｂ区間では減算部３９の出力値ΔＱは０よりも大きくなり、閾値を上回ると比較部４０から差分値ΔＱが出力されるので、加算部４２からは目標押しのけ容積Ｑａ１に差分値ΔＱとゲイン生成部３８の出力値との積を加算した値が出力される。
本実施例において水平引き操作を行った場合の第１および第２油圧ポンプ１，２の押しのけ容積の変化を図１０に示す。操作開始直後のＡ区間において、第１および第２油圧ポンプ１，２共に押しのけ容積が最大値となるのは、第１の実施例（図８参照）と同様である。これに対し、Ｂ区間では第２油圧ポンプ２の押しのけ容積は最大値のままである一方、第１油圧ポンプ１の押しのけ容積は第１の実施例（図中の破線）よりも増加する。
ここで、ブーム上げ操作に対応した押しのけ容積変換部３１１の特性は水平引き操作以外の操作も考慮して設定されるのが一般的である。そのため、第１の実施例では、ブーム上げ操作とアーム引き操作を同時に行った場合に、ブーム上げ操作を単独で行った場合よりもブーム上げ速度が低下する恐れがある。一方、本実施例では、アーム引き操作量に応じた目標押しのけ容積Ｑａ２からブーム上げ操作量に応じた目標押しのけ容積Ｑａ１を減算した差分値ΔＱとブーム上げ操作量に応じたゲインの乗算値を目標押しのけ容積Ｑａ１に加算することにより、ブーム上げ操作量に対するブームシリンダ３の作動速度の特性をアーム引き操作が行われた場合とそうでない場合とで均一にすることができる。
本実施例では、コントローラ３０は、アーム引き操作量Ｐｉ２に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ２からブーム上げ操作量Ｐｉ１に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ１を減算した差分値ΔＱが所定の閾値以上である場合に、ブーム上げ操作量Ｐｉ１に基づくゲインと差分値ΔＱとの乗算値をブーム上げ操作量Ｐｉ１に基づく第１油圧ポンプ１の目標押しのけ容積Ｑａ１に加算する。
また、コントローラ３０は、ブーム上げ操作量Ｐｉ１に応じたゲインを算出して出力するゲイン生成部３８と、第２押しのけ容積変換部３１２の出力値Ｑａ２から第１押しのけ容積変換部３１１の出力値Ｑａ１を減算した差分値ΔＱを出力する減算部３９と、差分値ΔＱが所定の閾値以上である場合に差分値ΔＱをそのまま出力し、差分値ΔＱが前記所定の閾値値未満である場合に０を出力する比較部４０と、ゲイン生成部３８の出力値と比較部４０の出力値とを乗算して出力する乗算部４１と、第１押しのけ容積変換部３１１の出力値Ｑａ１に乗算部４１の出力値を加算する加算部４２とを有する。
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル２００によれば、アーム引き操作量に応じた目標押しのけ容積Ｑａ２からブーム上げ操作量に応じた目標押しのけ容積Ｑａ１を減算した差分値ΔＱとブーム上げ操作量に応じたゲインの乗算値を目標押しのけ容積Ｑａ１に加算することにより、ブーム上げ操作量に対するブームシリンダ３の作動速度の特性をアーム引き操作が行われた場合とそうでない場合とで均一にすることができる。これにより、水平引き操作においてエネルギー効率の低下を防ぎつつ、作業効率を向上することができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
１…第１油圧ポンプ、１ａ…押しのけ容積可変部材、２…第２油圧ポンプ、２ａ…押しのけ容積可変部材、３…ブームシリンダ、４…アームシリンダ、５…バケットシリンダ、６…旋回モータ、７，８…走行モータ、９，１０…ブーム流量制御弁、１１，１２…アーム流量制御弁、１３…センタバイパス流路、１４…タンデム流路、１５…パラレル流路、１６…絞り、１７…ブーム操作レバー装置（ブーム操作装置）、１７ａ…ブーム操作レバー、１８…アーム操作レバー装置（アーム操作装置）、１８ａ…アーム操作レバー、１９，２０，２１，２２…圧力センサ（操作量検出装置）、２３…圧力センサ（圧力検出装置）、３０…コントローラ、３０ａ…第１レギュレータ制御部、３０ｂ…第２レギュレータ制御部、３２…操作判定部、３３…圧力判定部、３４…最大値選択部、３５…乗算部、３６ａ，３６ｂ…最大値選択部、３７ａ，３７ｂ…指令電流変換部、３８…ゲイン生成部、３９…減算部、４０…比較部、５０…エンジン（原動機）、６０ａ…第１レギュレータ、６１ａ…傾転制御ピストン、６２ａ…比例電磁弁、６０ｂ…第２レギュレータ、６１ｂ…傾転制御ピストン、６２ｂ…比例電磁弁、７０…押しのけ容積制限部、２００…油圧ショベル（建設機械）、２０１…下部走行体（車体）、２０２…上部旋回体（車体）、２０３…フロント作業装置、２０４，２０５…クローラ式走行装置、２０６…キャビン、２０７…ブーム、２０８…アーム、２０９…バケット、３００…油圧駆動装置、３１１…押しのけ容積変換部（第１押しのけ容積変換部）、３１２…押しのけ容積変換部（第２押しのけ容積変換部）、３１ｎ…押しのけ容積変換部、３８１，３８２，３８ｎ…押しのけ容積変換部。

Claims (4)

  1. 車体と、
    前記車体に上下方向に回動可能に取り付けられたブームと、
    前記ブームの先端部に上下または前後方向に回動可能に取り付けられたアームと、
    可変容量型の第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、
    前記第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプの押しのけ容積を調整する第１レギュレータおよび第２レギュレータと、
    前記第１油圧ポンプおよび前記第２油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて前記ブームを駆動するブームシリンダと、
    前記第１油圧ポンプおよび前記第２油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて前記アームを駆動するアームシリンダと、
    前記ブームの動作を指示するブーム操作装置と、
    前記アームの動作を指示するアーム操作装置と、
    前記ブーム操作装置および前記アーム操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、
    前記ブーム操作装置および前記アーム操作装置の操作量に応じて前記第１レギュレータおよび第２レギュレータを制御するコントローラとを備えた建設機械において、
    前記第２油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出装置を備え、
    前記コントローラは、
    前記ブーム操作装置のブーム上げ操作量に基づく前記第２油圧ポンプの目標押しのけ容積と前記アーム操作装置のアーム引き操作量に基づく前記第２油圧ポンプの目標押しのけ容積のうちの最大値に応じて前記第２レギュレータを制御し、
    前記ブーム上げ操作量が所定の操作量未満である場合、または前記第２油圧ポンプの吐出圧が所定の圧力以上である場合は、前記ブーム上げ操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積と前記アーム引き操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積のうちの最大値に応じて前記第１レギュレータを制御し、
    前記ブーム上げ操作量が前記所定の操作量以上でかつ前記第２油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力未満である場合は、前記ブーム上げ操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積のみに応じて前記第１レギュレータを制御する
    ことを特徴とする建設機械。
  2. 請求項１に記載の建設機械において、
    前記コントローラは、前記アーム引き操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積から前記ブーム上げ操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積を減算した差分値が所定の閾値以上である場合に、前記ブーム上げ操作量に基づくゲインと前記差分値との乗算値を前記ブーム上げ操作量に基づく前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積に加算する
    ことを特徴とする建設機械。
  3. 請求項１に記載の建設機械において、
    前記第１レギュレータは、前記第１油圧ポンプの押しのけ容積可変部材を駆動する傾転制御ピストンと、前記コントローラから入力される指令電流に応じて前記傾転制御ピストンの操作圧を生成する比例電磁弁とを有し、
    前記コントローラは、
    前記ブーム上げ操作量を前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積に変換して出力する第１押しのけ容積変換部と、
    前記アーム引き操作量を前記第１油圧ポンプの目標押しのけ容積に変換して出力する第２押しのけ容積変換部と、
    前記ブーム上げ操作量が前記所定の操作量未満である場合、または前記第２油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力以上である場合は、前記第２押しのけ容積変換部の出力値をそのまま出力し、前記ブーム上げ操作量が前記所定の操作量以上でかつ前記第２油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力未満である場合は０を出力する押しのけ容積制限部と、
    前記第１押しのけ容積変換部の出力値と前記押しのけ容積制限部の出力値のうちの最大値を選択して出力する最大値選択部と、
    前記最大値選択部の出力値に基づく指令電流を前記比例電磁弁に出力する指令電流変換部とを有する
    ことを特徴とする建設機械。
  4. 請求項３に記載の建設機械において、
    前記コントローラは、
    前記ブーム上げ操作量に応じたゲインを算出して出力するゲイン生成部と、
    前記第２押しのけ容積変換部の出力値から前記第１押しのけ容積変換部の出力値を減算した差分値を出力する減算部と、
    前記差分値が所定の閾値以上である場合に前記差分値をそのまま出力し、前記差分値が前記所定の閾値値未満である場合に０を出力する比較部と、
    前記ゲイン生成部の出力値と前記比較部の出力値とを乗算して出力する乗算部と、
    前記第１押しのけ容積変換部の出力値に前記乗算部の出力値を加算する加算部とを有する
    ことを特徴とする建設機械。
JP2019546406A 2018-03-19 2018-03-19 建設機械 Active JP6782851B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/010908 WO2019180798A1 (ja) 2018-03-19 2018-03-19 建設機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019180798A1 JPWO2019180798A1 (ja) 2020-04-23
JP6782851B2 true JP6782851B2 (ja) 2020-11-11

Family

ID=67986053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019546406A Active JP6782851B2 (ja) 2018-03-19 2018-03-19 建設機械

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11230819B2 (ja)
EP (1) EP3608548B1 (ja)
JP (1) JP6782851B2 (ja)
KR (1) KR102171498B1 (ja)
CN (1) CN110506165B (ja)
WO (1) WO2019180798A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7149917B2 (ja) * 2019-09-30 2022-10-07 日立建機株式会社 作業機械

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2716607B2 (ja) * 1991-09-09 1998-02-18 日立建機株式会社 建設機械の油圧回路
JPH07119709A (ja) 1993-10-28 1995-05-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧ポンプ制御装置
JP5388787B2 (ja) * 2009-10-15 2014-01-15 日立建機株式会社 作業機械の油圧システム
JP2011226104A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Hitachi Constr Mach Co Ltd 長尺フロントの動力異常停止時降下装置と降下方法
CN102140807B (zh) * 2011-01-11 2012-05-23 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种提高挖掘机挖掘操纵特性和平整作业特性的方法
JP5572586B2 (ja) * 2011-05-19 2014-08-13 日立建機株式会社 作業機械の油圧駆動装置
JP5687150B2 (ja) * 2011-07-25 2015-03-18 日立建機株式会社 建設機械
JP5855496B2 (ja) 2012-02-29 2016-02-09 住友建機株式会社 建設機械
JP6053828B2 (ja) * 2013-01-08 2016-12-27 日立建機株式会社 作業機械の油圧システム
JP6220227B2 (ja) * 2013-10-31 2017-10-25 川崎重工業株式会社 油圧ショベル駆動システム
JP6434504B2 (ja) * 2014-05-19 2018-12-05 住友重機械工業株式会社 ショベル及びその制御方法
JP6212009B2 (ja) * 2014-09-12 2017-10-11 日立建機株式会社 作業機械の油圧制御装置
WO2016076288A1 (ja) * 2014-11-10 2016-05-19 住友建機株式会社 作業機械
JP6545609B2 (ja) * 2015-12-04 2019-07-17 日立建機株式会社 油圧建設機械の制御装置
JP6797015B2 (ja) * 2016-12-22 2020-12-09 川崎重工業株式会社 油圧ショベル駆動システム
JP6941517B2 (ja) * 2017-09-15 2021-09-29 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧駆動システム
CN107489671B (zh) * 2017-09-15 2019-06-25 太原理工大学 混合动力工程机械多执行器控制系统
JP6450487B1 (ja) * 2018-05-15 2019-01-09 川崎重工業株式会社 油圧ショベル駆動システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019180798A1 (ja) 2019-09-26
JPWO2019180798A1 (ja) 2020-04-23
EP3608548A4 (en) 2021-03-10
CN110506165A (zh) 2019-11-26
CN110506165B (zh) 2021-01-08
US20210324602A1 (en) 2021-10-21
KR20190111075A (ko) 2019-10-01
EP3608548A1 (en) 2020-02-12
US11230819B2 (en) 2022-01-25
EP3608548B1 (en) 2023-10-25
KR102171498B1 (ko) 2020-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9051712B2 (en) Hydraulic system for working machine
JP5296570B2 (ja) 作業機械の油圧制御装置及びこれを備えた作業機械
EP3203089B1 (en) Workmachine comprising a hydraulic drive system
JP6291394B2 (ja) 作業機械の油圧駆動システム
KR102062193B1 (ko) 작업 기계의 압유 에너지 회생 장치
CN107532409B (zh) 工程机械的控制装置
JP6453898B2 (ja) 作業機械の油圧駆動システム
JP6782851B2 (ja) 建設機械
JP6782852B2 (ja) 建設機械
KR102582557B1 (ko) 작업 기계
US11098462B2 (en) Construction machine
US10662618B2 (en) Construction machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190826

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201013

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201020

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6782851

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150