JP6860521B2 - Construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ポンプにより直接に油圧アクチュエータを駆動する油圧閉回路を用いた油圧システムを備えた油圧ショベル等の建設機械に係わり、特に油圧シリンダを油圧閉回路で駆動する油圧システムを備えた建設機械に関する。 The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator equipped with a hydraulic system using a hydraulic closing circuit for directly driving a hydraulic actuator by a hydraulic pump, and particularly for construction equipped with a hydraulic system for driving a hydraulic cylinder with a hydraulic closing circuit. Regarding machinery.
近年、油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械において、省エネルギー化が重要な開発項目になっている。建設機械の省エネルギー化には油圧システム自体の省エネルギー化が重要であり、油圧ポンプにより油圧アクチュエータを閉回路接続して直接に油圧アクチュエータを駆動する油圧閉回路を備えた油圧システムの適用が検討されている。この油圧システムは、制御弁による圧損がなく、必要な流量のみをポンプが吐出するため流量損失もない。また、アクチュエータの位置エネルギーや減速時のエネルギーを回生することもできる。このため省エネルギー化が可能となる。 In recent years, energy saving has become an important development item in construction machinery such as hydraulic excavators and wheel loaders. Energy saving of the hydraulic system itself is important for energy saving of construction machinery, and the application of a hydraulic system equipped with a hydraulic closing circuit that directly drives the hydraulic actuator by connecting the hydraulic actuator with a closed circuit by a hydraulic pump is being considered. There is. In this hydraulic system, there is no pressure loss due to the control valve, and there is no flow loss because the pump discharges only the required flow rate. It is also possible to regenerate the potential energy of the actuator and the energy during deceleration. Therefore, energy saving is possible.
油圧閉回路を組み合わせた建設機械の従来技術として、特許文献1及び特許文献2に記載されたものがある。
As a conventional technique of a construction machine combined with a hydraulically closed circuit, there are those described in
特許文献1には、両傾転ポンプと油圧シリンダを閉回路接続し、片傾転ポンプを油圧シリンダのキャップ室に切換弁を介して接続する油圧システムが記載されている。閉回路には、閉回路の漏れ油を補充するためのチャージポンプがチャージ流路を介して接続され、チャージ流路にチャージ圧力を規定するためのチャージリリーフ弁が配置されている。また、閉回路には余剰油をタンクに排出するフラッシング弁が設けられ、フラッシング弁の排出側はチャージ流路及びチャージリリーフ弁を介してタンクに接続されている。
特許文献2には、両傾転ポンプと油圧シリンダを閉回路接続し、両傾転ポンプとは別に設けた片傾転ポンプを当該油圧シリンダのキャップ室とロッド室の両方に切換弁を介して接続可能とした油圧システムが記載されている。閉回路には余剰油をタンクに排出するフラッシング弁が設けられ、フラッシング弁の排出側は低圧リリーフ弁を介してタンクに接続されている。 In Patent Document 2, a double tilting pump and a hydraulic cylinder are connected in a closed circuit, and a single tilting pump provided separately from the double tilting pump is connected to both the cap chamber and the rod chamber of the hydraulic cylinder via a switching valve. The hydraulic system that can be connected is described. The closed circuit is provided with a flushing valve for discharging excess oil to the tank, and the discharge side of the flushing valve is connected to the tank via a low-pressure relief valve.
特許文献1に記載の油圧システムでは、片傾転ポンプを油圧シリンダのキャップ室に接続可能となっており、これにより油圧シリンダの伸び動作を行うときに、油圧シリンダを両傾転ポンプのみで駆動させる場合よりもシリンダ速度を増速することができる。
In the hydraulic system described in
特許文献2に記載の油圧システムでは、片傾転ポンプを油圧シリンダのキャップ室とロッド室の両方に切換弁を介して接続しているため、油圧シリンダの縮み動作を行うとき、片傾転ポンプを油圧シリンダのロッド室に接続することにより、シリンダ速度を増速することができる。 In the hydraulic system described in Patent Document 2, since the unilateral tilting pump is connected to both the cap chamber and the rod chamber of the hydraulic cylinder via a switching valve, the unilateral tilting pump is used when the hydraulic cylinder is contracted. Can be increased in cylinder speed by connecting the above to the rod chamber of the hydraulic cylinder.
特許文献1においても、特許文献2に記載のように、油圧シリンダのキャップ室とロッド室の両方に切換弁を介して接続することのできる構成にすれば、油圧シリンダの縮み動作を行うときにもシリンダ速度を増速させることができる。しかし、この場合は、片傾転ポンプを油圧シリンダのロッド室に接続した際に生じるキャップ室から吐出される余剰油の増加によるチャージ圧力の上昇が問題となる。
Also in
すなわち、特許文献1において、片傾転ポンプを油圧シリンダのロッド室に接続した場合、油圧シリンダの縮み動作を両傾転ポンプのみで油圧シリンダを駆動した場合よりも増速することができるが、一方で、キャップ室から排出される余剰油がフラッシング弁を介して大量にチャージ流路に流入し、チャージリリーフ弁を通過するため、チャージリリーフ弁の圧損によりチャージ圧力が上昇してしまう。このチャージ圧力の上昇は、閉回路の低圧側の圧力(油圧シリンダのキャップ室からの排出側の圧力)を上昇させる。油圧シリンダの背圧が上昇すると油圧シリンダの押し込み圧力が上昇し、片傾転ポンプやチャージポンプの負荷が増え、片傾転ポンプを駆動するエンジンの燃費に悪影響を及ぼす。また、油圧シリンダの最大圧力はメインリリーフ圧力で規定されるので、油圧シリンダのキャップ室とロッド室の圧力差が減少するため油圧シリンダの推力が低下し、操作性も悪化してしまう。
That is, in
大流量が流れる際のチャージ圧力の上昇を抑制するためにチャージリリーフ弁を大流量のものに変更することも考えられるが、油圧シリンダの駆動速度に応じてチャージリリーフ弁を通過する流量が大きく変動することには変わりはなく、チャージ圧力の変化を抑えようとしても、チャージリリーフ弁の圧力オーバーライド特性によりチャージ圧力の変動は避けられない。 It is conceivable to change the charge relief valve to one with a large flow rate in order to suppress the rise in charge pressure when a large flow rate flows, but the flow rate passing through the charge relief valve fluctuates greatly depending on the drive speed of the hydraulic cylinder. There is no change in what is done, and even if an attempt is made to suppress a change in charge pressure, fluctuations in charge pressure are unavoidable due to the pressure override characteristics of the charge relief valve.
また、チャージ圧力が上昇した際の燃費や操作性への影響を抑えるために、チャージリリーフ圧力を低く設定することも考えられるが、チャージリリーフ弁を通過する流量が少ないときにはチャージ圧が低くなるため、キャビテーションが発生し機器にダメージを与えるなど、信頼性が低下してしまう可能性がある。また、低圧側の作動油の体積弾性係数が低下するため、負荷反転時の動作において応答性が悪化してしまう。 It is also conceivable to set the charge relief pressure low in order to suppress the influence on fuel efficiency and operability when the charge pressure rises, but the charge pressure becomes low when the flow rate passing through the charge relief valve is small. , Cavitation may occur and damage the equipment, resulting in reduced reliability. Further, since the volume elastic modulus of the hydraulic oil on the low pressure side decreases, the responsiveness deteriorates in the operation at the time of load reversal.
特許文献2においても、フラッシング弁の排出圧は低圧リリーフ弁によって制限されるため、油圧シリンダの縮み動作において特許文献1のチャージリリーフ弁と同様の問題がある。
Also in Patent Document 2, since the discharge pressure of the flushing valve is limited by the low-pressure relief valve, there is a problem similar to that of the charge relief valve of
なお、特許文献1の油圧システムにおいて、油圧シリンダのキャップ室に両傾転ポンプと片傾転ポンプに加えて、追加の片傾転ポンプを接続可能とすることで、油圧シリンダの伸び動作を増速することができる。上述した問題はこのような油圧システムにおいて油圧シリンダの伸び動作を増速させて場合にも発生する。
In the hydraulic system of
本発明は以上問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、閉回路ポンプと開回路ポンプにより油圧シリンダの動作を増速させた場合に、チャージリリーフ弁の通過流量の変化によるチャージ圧力の変動を抑制し、燃費の悪化を防ぎかつ良好な操作性を得ることのできる建設機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to charge by changing the flow rate of the charge relief valve when the operation of the hydraulic cylinder is accelerated by a closed circuit pump and an open circuit pump. The purpose of the present invention is to provide a construction machine capable of suppressing pressure fluctuations, preventing deterioration of fuel efficiency, and obtaining good operability.
この課題を解決するために、本発明は、キャップ室とロッド室を有する片ロッド式の油圧シリンダと、両方向吐出が可能な2つの吐出ポートを有し、前記2つの吐出ポートを前記油圧シリンダのキャップ室及びロッド室にそれぞれ閉回路を構成するよう接続した閉回路ポンプと、油タンクから作動油を吸入する吸入ポートと作動油を吐出する吐出ポートを有し、前記吐出ポートを前記油圧シリンダのキャップ室及びロッド室の少なくとも一方に切換弁を介して接続した開回路ポンプと、前記閉回路に補給チェック弁及びチャージ流路を介して接続されたチャージポンプと、前記チャージ流路の圧力を調整するチャージリリーフ弁と、前記閉回路に接続され、前記閉回路内の余剰油を前記チャージ流路に排出するフラッシング弁と、前記油圧シリンダの動作を指令する操作レバー装置と、前記操作レバー装置のレバー操作量に応じて前記閉回路ポンプ、前記開回路ポンプ及び前記切換弁を制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記チャージリリーフ弁は設定圧力を変更可能な可変リリーフ弁であり、前記コントローラは、前記チャージリリーフ弁の通過流量が増大するに従い、前記チャージリリーフ弁の設定圧力が減少するように前記チャージリリーフ弁の開度を調整するチャージリリーフ弁制御部を有し、前記チャージ流路の圧力を検出する圧力センサを更に備え、前記チャージリリーフ弁制御部は、前記チャージ流路の目標圧力の許容範囲の閾値である上限値と下限値を記憶した設定情報記憶部と、前記圧力センサで検出された前記チャージ流路の圧力と前記設定情報記憶部に記憶された前記目標圧力の許容範囲の閾値とに基づいて前記チャージ流路の圧力を前記目標圧力に保持するための前記チャージリリーフ弁の指令電流を演算し、この指令電流により前記チャージリリーフ弁の開度を調整し前記チャージリリーフ弁の設定圧力を変更するリリーフ弁指令演算部とを有するものとする。
また、本発明は、前記チャージリリーフ弁制御部は、前記操作レバー装置のレバー操作量に基づいて前記チャージ流路に流入するチャージ流量を演算するチャージ流量演算部と、前記チャージ流量演算部で演算された前記チャージ流量に対して前記チャージ流路の圧力を目標圧力に保持するための、前記チャージリリーフ弁の指令電流の演算に用いる少なくとも1つのマップ、及び前記チャージ流路の目標圧力の許容範囲の閾値である上限値と下限値を記憶した設定情報記憶部と、前記チャージ流量演算部で演算された前記チャージ流量と前記設定情報記憶部に記憶された前記マップに基づいて前記チャージ流路の圧力を前記目標圧力に保持するための前記チャージリリーフ弁の設定圧力又は指令電流を演算するとともに、前記圧力センサで検出された前記チャージ流路の圧力と前記設定情報記憶部に記憶された前記目標圧力の許容範囲の閾値とに基づいて前記チャージ流路の圧力を前記目標圧力に保持するための前記チャージリリーフ弁の設定圧力又は指令電流の補正値を演算し、前記チャージリリーフ弁の設定圧力又は指令電流を前記補正値で補正して前記チャージリリーフ弁の指令電流を演算し、この指令電流により前記チャージリリーフ弁の開度を調整し前記チャージリリーフ弁の設定圧力を変更するリリーフ弁指令演算部とを有するものとする。
In order to solve this problem, the present invention has a single-rod type hydraulic cylinder having a cap chamber and a rod chamber, and two discharge ports capable of discharging in both directions, and the two discharge ports are of the hydraulic cylinder. It has a closed circuit pump connected to each of the cap chamber and the rod chamber so as to form a closed circuit, a suction port for sucking hydraulic oil from an oil tank, and a discharge port for discharging hydraulic oil. The pressure of the charge flow path is adjusted with an open circuit pump connected to at least one of the cap chamber and the rod chamber via a switching valve, a charge pump connected to the closed circuit via a supply check valve and a charge flow path. A charge relief valve, a flushing valve connected to the closed circuit and discharging excess oil in the closed circuit to the charge flow path, an operation lever device for instructing the operation of the hydraulic cylinder, and the operation lever device. In a construction machine including the closed circuit pump, the open circuit pump, and a controller that controls the switching valve according to the lever operation amount, the charge relief valve is a variable relief valve that can change the set pressure, and the controller. , the accordance passing flow of charge relief valve is increased, have a charge relief valve control unit that adjusts an opening degree of the charge relief valve as set pressure of the charge relief valve is reduced, the charge flowpath The charge relief valve control unit further includes a pressure sensor for detecting pressure, and the charge relief valve control unit includes a setting information storage unit that stores upper and lower limit values that are thresholds of a permissible range of the target pressure of the charge flow path, and the pressure sensor. The charge relief valve for holding the pressure of the charge flow path at the target pressure based on the detected pressure of the charge flow path and the threshold value of the allowable range of the target pressure stored in the setting information storage unit. It calculates a command current shall have a a relief valve command calculating unit for changing the set pressure of the by command current by adjusting an opening degree of the charge relief valve the charge relief valve.
Further, in the present invention, the charge relief valve control unit is calculated by the charge flow rate calculation unit that calculates the charge flow rate flowing into the charge flow path based on the lever operation amount of the operation lever device, and the charge flow rate calculation unit. At least one map used in the calculation of the command current of the charge relief valve for holding the pressure of the charge flow path at the target pressure with respect to the charged flow rate, and the allowable range of the target pressure of the charge flow path. The charge flow path of the charge flow path is based on the setting information storage unit that stores the upper limit value and the lower limit value, which are the threshold values of the above, and the charge flow rate calculated by the charge flow rate calculation unit and the map stored in the setting information storage unit. The set pressure or command current of the charge relief valve for holding the pressure at the target pressure is calculated, and the pressure of the charge flow path detected by the pressure sensor and the target stored in the setting information storage unit. The set pressure of the charge relief valve or the correction value of the command current for holding the pressure of the charge flow path at the target pressure is calculated based on the threshold value of the allowable pressure range, and the set pressure of the charge relief valve or the set pressure of the charge relief valve is calculated. A relief valve command calculation unit that corrects the command current with the correction value, calculates the command current of the charge relief valve, adjusts the opening degree of the charge relief valve by this command current, and changes the set pressure of the charge relief valve. And shall have.
このようにチャージリリーフ弁の設定圧力を変更することにより、閉回路ポンプと開回路ポンプにより油圧シリンダの動作を増速させた場合に、チャージリリーフ弁の通過流量の変化によるチャージ圧力の変動を抑制し、燃費の悪化を防ぎかつ良好な操作性を得ることができる。 By changing the set pressure of the charge relief valve in this way, when the operation of the hydraulic cylinder is accelerated by the closed circuit pump and the open circuit pump, the fluctuation of the charge pressure due to the change in the passing flow rate of the charge relief valve is suppressed. However, deterioration of fuel efficiency can be prevented and good operability can be obtained.
本発明によれば、閉回路ポンプと開回路ポンプにより油圧シリンダの動作を増速させた場合に、チャージリリーフ弁の通過流量の変化によるチャージ圧力の変動を抑制し、燃費の悪化を防ぎかつ良好な操作性を得ることができる。 According to the present invention, when the operation of the hydraulic cylinder is accelerated by the closed circuit pump and the open circuit pump, the fluctuation of the charge pressure due to the change of the passing flow rate of the charge relief valve is suppressed, and the deterioration of fuel efficiency is prevented and good. Operability can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<基本形態>
本発明の基本形態について説明する。
< Basic form >
The basic embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明が適用される建設機械である油圧ショベルの外観を示す側面図である。 FIG. 1 is a side view showing the appearance of a hydraulic excavator, which is a construction machine to which the present invention is applied.
図1において、油圧ショベルは、フロント装置101A、上部旋回体101B、及び下部走行体101Cを備えている。フロント装置101Aはブーム102、アーム103、及びバケット104を備えている。また、ブーム102を動作させるためのブームシリンダ105、アーム103を動作させるためのアームシリンダ106、及びバケット104を動作させるためのバケットシリンダ107、上部旋回体101Bを旋回させるための図示しない旋回モータ、下部走行体101Cを走行させるための図示しない走行モータが備えられる。
In FIG. 1, the hydraulic excavator includes a
上部旋回体101Bには運転室を形成するキャビン110が設けられ、キャビン110内には、オペレータによって操作され、ブーム102、アーム103、バケット104及び上部旋回体101Bの動作を指令する電気レバー方式の操作レバー装置111,112(図2参照)が設けられている。
The
図2は、図1に示す油圧ショベルに備えられる油圧システムを示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic system provided in the hydraulic excavator shown in FIG.
本基本形態に係わる油圧システムは、両方向吐出が可能な2つの吐出ポートを有する両傾転可変容量ポンプである閉回路ポンプ7と、油タンク11から作動油を吸入する吸入ポートと作動油を吐出する吐出ポートを有する片傾転可変容量ポンプである開回路ポンプ8と、片傾転固定容量ポンプであるチャージポンプ9と、片ロッド式油圧シリンダ10とを備えている。閉回路ポンプ7と開回路ポンプ8とチャージポンプ9は図示しない原動機(例えばディーゼルエンジン)により駆動される。
The hydraulic system according to this basic embodiment includes a
閉回路ポンプ7は、油圧シリンダ10のキャップ室又はロッド室の一方から圧油を吸込み、他方に吐出するよう、2つの吐出ポートを油圧シリンダ10のキャップ室及びロッド室にそれぞれ接続され、油圧シリンダ10に対して閉回路を構成している。開回路ポンプ8は、油タンク11から圧油を吸込み、オンオフ動作を行う切換弁12a,12bを介して吸い込んだ圧油を油圧シリンダのキャップ室又はロッド室に吐出するよう、吐出ポートを油圧シリンダ10のキャップ室及びロッド室に切換弁12a,12bを介して接続され、油圧シリンダ10に対して開回路を構成している。
In the
本基本形態において、油圧シリンダ10は例えばアーム103を動作させるアームシリンダ106であり、アーム103の動作は操作レバー装置112によって指示される。
In the present basic embodiment , the
本基本形態に係わる油圧システムは、また、開回路ポンプ8の吐出流路から分岐した流路に設けられたブリードオフ弁13と、閉回路の圧油の過不足を調整するフラッシング弁14、補給弁としてのチェック弁(補給チェック弁)15a,15b、メインリリーフ弁16a,16b及びチャージリリーフ弁17を備えている。
The hydraulic system according to this basic embodiment also includes a bleed-off
ブリードオフ弁13は、操作レバー装置111のレバー操作量に応じて開口面積を連続的に変化させることで油圧シリンダ10の増速などを行う。チャージポンプ9はチャージ流路9aを介してフラッシング弁14、チェック弁15a,15b及びメインリリーフ弁16a,16bに接続されており、チャージリリーフ弁17はチャージ流路9aに接続されている。チャージポンプ9は油タンク11から油を吸込み、チャージ流路9a及びチェック弁15a,15bを介して閉回路に圧油を補充する。フラッシング弁14は閉回路に余剰油が発生した場合に、その余剰油をチャージ流路9a及びチャージリリーフ弁17を介して油タンク11に排出する。メインリリーフ弁16a、16bは閉回路の最大圧力を設定し、チャージリリーフ弁17はチャージ流路9aの圧力(チャージ圧力)、すなわちチャージポンプ9の最大吐出圧力を設定する。
The bleed-off
操作レバー装置111,112の操作信号(電気信号)はコントローラ22に入力される。コントローラ22は、操作レバー装置112の操作信号(操作量)に応じて閉回路ポンプ7のレギュレータ37、開回路ポンプ8のレギュレータ38、切換弁12a,12b及びブリードオフ弁13を制御する。
The operation signals (electrical signals) of the
閉回路ポンプ7及び開回路ポンプ8のレギュレータ37,38は、それぞれ、コントローラ22からの制御信号により動作し、レギュレータ37は閉回路ポンプ7の吐出方向と吐出流量を制御し、レギュレータ38は開回路ポンプ8の吐出流量を制御する。
The
切換弁12a,12b及びブリードオフ弁13は電磁弁であり、切換弁12a,12bはコントローラ22からの制御信号によりオンオフ動作(開閉動作)し、ブリードオフ弁13はコントローラ22からの制御信号により開口面積を変化させる。
The switching
図2に示す通り、待機状態において切換弁12a,12bは閉位置にあり、油圧シリンダ10のキャップ室及びロッド室の圧力を保持する。また、待機状態においてブリードオフ弁13は開位置にあり、開回路ポンプ8の待機流量を油タンク11に逃がして圧力の上昇を防止する。
As shown in FIG. 2, the switching
また、チャージリリーフ弁17は設定圧力を変更可能な可変リリーフ弁であり、設定圧力を変更するための設定調整部17aを有している。コントローラ22はチャージリリーフ弁17の設定調整部17aに指令電流を出力し、チャージリリーフ弁17の通過流量が増大するに従いチャージリリーフ弁17の設定圧力が減少するようにチャージリリーフ弁17の開度を調整する。
Further, the
次に、本基本形態に係わる油圧システムの動作を、アーム103を前方に向けて駆動し回動させるアームダンプ動作を例として説明する。
Next, the operation of the hydraulic system according to this basic embodiment will be described by taking as an example an arm dump operation in which the
アームダンプ動作は、操作レバー装置112の操作レバーをアームダンプ方向に操作し、アームシリンダ10(図1では106)を縮ませることによって行われる。また、アームダンプ動作を行うとき、閉回路ポンプ7が圧油をアームシリンダ10のキャップ室側の流路から吸込み、ロッド室側の流路へ吐出する。このとき、開回路ポンプ8とアームシリンダ10のキャップ室とを接続する切換弁12aを開き、開回路ポンプ8とロッド室とを接続する切換弁12bを閉じ、操作レバー装置112のレバー操作量に応じてブリードオフ弁13を開く。また、アームシリンダ10のキャップ室側の流路よりもロッド室側の流路の方が高圧になる場合、フラッシング弁14は図示左側の位置に切り換わり、チャージ流路9aはアームシリンダ10の低圧側の流路に接続される。これにより、図3で示す回路状態となり、閉回路ポンプ7の吐出流量をQcp、アームシリンダ10のロッド室の受圧面積をArとすると、アームシリンダ10のロッド室に流入する圧油の流量はQcpであり、ロッド室がキャップ室よりも高圧であるので、シリンダ速度v1は、v1=Qcp/Arとなる。このとき、アームシリンダ10のキャップ室から流出する圧油のうち閉回路ポンプ8が吸い込む分を除いた量がブリードオフ弁13を通って油タンク11に戻るため、フラッシング弁14を介してチャージリリーフ弁17を通過する流量はほとんどゼロである。
The arm dump operation is performed by operating the operation lever of the
次に、操作レバー装置112のレバー操作量を増やし、シリンダ速度を増速させる場合、開回路ポンプ8とアームシリンダ10のキャップ室とを接続する切換弁12aを閉じ、開回路ポンプ8とアームシリンダ10のロッド室とを接続する切換弁12bを開き、ブリードオフ弁13を閉じ、開回路ポンプ8は油タンク11から圧油を吸込み、アームシリンダ10のロッド室側の流路へ吐出する。これにより、図4で示す回路状態となり、開回路ポンプ8の吐出流量をQopとすると、アームシリンダ10のロッド室に流入する圧油の流量はQcp+Qopであり、シリンダ速度v2は、v2=(Qcp+Qop)/Arとなる。このとき、アームシリンダ10のキャップ室から流出する圧油は、閉回路ポンプ7に吸い込まれる圧油を除いて、フラッシング弁14を介してチャージリリーフ弁17を通過し、油タンク11へと戻る。アームシリンダ10のキャップ室から流出する圧油の流量はAc/Ar(Qcp+Qop)であるので、フラッシング弁14を介してチャージリリーフ弁17を通過する流量は(Ac-Ar)/Ar×Qcp+Ac/Ar×Qopとなる。なお、チャージポンプ9の吐出流量は微量であるので、ここでは無視できるものとした。チャージポンプ9の吐出流量を考慮する場合は、(Ac-Ar)/Ar×Qcp+Ac/Ar×Qopにその吐出流量を加算すればよい。
Next, when increasing the lever operation amount of the
このように、開回路ポンプ8をアームシリンダ10のロッド室に接続し、ブリードオフ弁13を閉じ、開回路ポンプ8の吐出流量を増やしていくと、シリンダ速度はv1からv2へと増速するが、フラッシング弁14を介してチャージリリーフ弁17を通過する流量も増大していく。このとき、図5Aに一点鎖線A1で示すようにチャージリリーフ弁17の設定圧力Psが一定値であると、チャージリリーフ弁17の圧力オーバーライド特性によりチャージリリーフ弁17の通過流量Qrの増加に伴い、チャージリリーフ弁17の上流圧力、すなわちチャージ流路9aの圧力(チャージ圧力)Pcは一点鎖線B1で示すように上昇していく。ここで、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psとは、ある決まった流量をチャージリリーフ弁17に流した場合におけるチャージリリーフ弁17の上流圧力とする。チャージ圧力Pcは閉回路ポンプ7及び開回路ポンプ8を駆動する図示しないエンジンの燃費や操作レバー装置112によるアーム103の操作性に悪影響を与えないために予め定めた目標圧力に保つ必要がある。しかし、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psが一定である場合は、上述のようにチャージリリーフ弁17の通過流量Qrが増加するとチャージ圧力Pcも上昇し、通過流量Qrの増加量が大きくなるとチャージ圧力Pcも大きく上昇してしまう。このため、燃費の悪化を生じることになる。また、アームシリンダ10の最大圧力はメインリリーフ弁16a,16bの設定圧力で規定されるので、チャージ圧力Pcが上昇すると、アームシリンダ10のキャップ室とロッド室の圧力差が減少し、これによりアームシリンダ10の推力が低下して、操作性も悪化してしまう。
In this way, when the
本基本形態は、このような課題を解決するため、チャージリリーフ弁17を設定圧力が変更可能な可変リリーフ弁とし、コントローラ22によってチャージリリーフ弁17の開度を調整し設定圧力Psを変更することで、チャージ流路9aの圧力Pcが予め定められた目標圧力を超えないよう制御するものである。
In this basic embodiment , in order to solve such a problem, the
図6は、本基本形態に係わるコントローラ22の処理内容を示す機能ブロック図である。図7はコントローラ22の処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 6 is a functional block diagram showing the processing contents of the
コントローラ22は、バルブ/ポンプ指令生成部22aとチャージリリーフ弁制御部22Aの機能を有している。チャージリリーフ弁制御部22Aはチャージ流路9aの圧力Pcが目標圧力を超えないよう、すなわちチャージリリーフ弁17の通過流量Qrが増大するに従い、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psが減少するように、チャージリリーフ弁17の開度を調整しチャージリリーフ弁17の設定圧力を変更するものであり、チャージ流量演算部22bと、設定情報記憶部22cと、リリーフ弁指令演算部22dの機能を有している。また、本基本形態において、チャージリリーフ弁制御部22Aは、フィードフォワード制御によりチャージ流路9aの圧力Pcが目標圧力を超えないようチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを調整する。
The
設定情報記憶部22cには、チャージリリーフ弁17の通過流量Qrの変動に対してチャージ流路9aの圧力を目標圧力に保持するためのチャージリリーフ弁17の通過流量Qrとチャージリリーフ弁17の設定圧力Psのマップ(テーブル)と、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psとチャージリリーフ弁17の指令電流(リリーフ弁指令電流)iのマップ(テーブル)が記憶されている。リリーフ弁指令演算部22dはそれらのマップを用いて、フィードフォワード制御によりチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを調整する。
The setting
以下に、コントローラ22の機能の詳細を、図7を用いて説明する。
The details of the function of the
コントローラ22において、バルブ/ポンプ指令生成部22aは操作レバー装置112の操作信号(電気信号)を入力し、レバー操作量に応じてバルブ指令とポンプ指令を生成する(図7のステップF1)。生成されたバルブ指令は切換弁12a,12bとブリードオフ弁13に出力され、ポンプ指令は閉回路ポンプ7及び開回路ポンプ8のレギュレータ37,38に出力される。これによりレバー操作量に応じた動作が得られるよう切換弁12a,12bと閉回路ポンプ7及び開回路ポンプ8を制御する。
In the
チャージ流量演算部22bは、バルブ/ポンプ指令生成部22aの処理結果を基に、フラッシング弁14を介してチャージ流路9aに流入し、チャージリリーフ弁17を通過する圧油の流量(チャージ流量)Qrを演算する(図7のステップF2)。チャージリリーフ弁17の通過流量Qrは、前述した如く、(Ac-Ar)/Ar×Qcp+Ac/Ar×Qopで表される値であり、バルブ/ポンプ指令生成部22aにおいて演算したポンプ指令から閉回路ポンプ7の吐出流量Qcpと開回路ポンプ8の吐出流量Qopを求めることで、チャージリリーフ弁17の通過流量Qrを算出することができる。
The charge flow
リリーフ弁指令演算部22dは、まず、設定情報記憶部22cに記憶されているチャージリリーフ弁17の通過流量Qrとチャージリリーフ弁17の設定圧力Psのマップを読み込み、そのマップに基づいてチャージ流量演算部22bにて演算されたチャージリリーフ弁17の通過流量に対応するチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを演算する(図7のステップF3)。
The relief valve
図8Aは、設定情報記憶部22cに記憶されたチャージリリーフ弁17の通過流量(リリーフ弁通過流量)Qrとチャージリリーフ弁17の設定圧力(リリーフ弁設定圧力)Psのマップを示す図である。このマップにおいて、チャージリリーフ弁17の通過流量Qrと設定圧力Psの関係は、チャージリリーフ弁17の通過流量Qrが増加するにしたがって設定圧力Psが減少する(チャージリリーフ弁17の開度が増加する)ように設定されている。
FIG. 8A is a diagram showing a map of the passing flow rate (relief valve passing flow rate) Qr of the
次いで、リリーフ弁指令演算部22dは、設定情報記憶部22cに記憶されているチャージリリーフ弁17の設定圧力Psとチャージリリーフ弁17の指令電流(リリーフ弁指令電流)iのマップを読み込み、そのマップに基づいてステップF3で演算されたチャージリリーフ弁17の設定圧力Psに対応するリリーフ弁指令電流iを演算し、このリリーフ弁指令電流iをチャージリリーフ弁17の設定調整部17aに出力する(図7のステップF4)。
Next, the relief valve
図8Bは、設定情報記憶部22cに記憶されたチャージリリーフ弁17の設定圧力Psとチャージリリーフ弁17の指令電流(リリーフ弁指令電流)iのマップを示す図である。このマップにおいて、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psとリリーフ弁指令電流iの関係は、設定圧力が増加するにしたがってリリーフ弁指令電流iが増加するよう設定されている。
FIG. 8B is a diagram showing a map of the set pressure Ps of the
このように図8A及び図8Bに示すマップを用い、チャージリリーフ弁17を制御することにより、図5Aの実線A2で示すようにチャージリリーフ弁17の通過流量Qrが増加するにしたがってチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを下げ(チャージリリーフ弁17の開度を増加させ)、図5Aの実線B2で示すようにチャージ流路9aの圧力(チャージ圧力)Pcをほぼ一定となるように制御し、チャージ圧力Pcの上昇を抑制することができる。
By controlling the
また、アームシリンダ10が増速した状態から操作レバー装置112の操作を止めた場合、閉回路ポンプ7と開回路ポンプ8の吐出流量は徐々に減少しゼロとなる。このとき、図5Bに一点鎖線C1で示すように、チャージ圧力Pcの上昇を抑制するためにリリーフ弁の設定圧力Psを下げた状態のままであると、図5Bに一点鎖線D1で示すようにチャージリリーフ弁17の通過流量Qrの減少に伴いチャージ圧力Pcが低下してしまう。
Further, when the operation of the
本基本形態では、図8A及び図8Bに示すマップを用いてチャージリリーフ弁17を制御するため、図5Bの実線C2で示すようにチャージリリーフ弁17の通過流量Qrが減少するにしたがってチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを上げ(チャージリリーフ弁17の開度を減少させ)、図5Bの実線D2で示すようにチャージ流路9aの圧力(チャージ圧力)Pcをほぼ一定となるように制御し、チャージ圧力Pcの低下を抑制することができる。
In this basic embodiment , since the
以上のように本基本形態によれば、アームダンプ動作時に、閉回路ポンプ7が吐出する圧油だけでなく、開回路ポンプ8が吐出する圧油もアームシリンダ10のロッド室に供給することができ、アームシリンダ10(油圧シリンダ)の伸び動作だけでなく縮み動作をも増速することができる。また、そのときチャージリリーフ弁17の通過流量Qrの増加によるチャージ圧力の上昇を抑制することができ、これにより燃費の悪化を防ぎかつアームシリンダ10の推力を低下させずに良好な操作性を得ることができる。また、チャージリリーフ弁17の通過流量Qrが減少する動作の場合には、チャージリリーフ弁17の開度が減少し設定圧力が高くなるように制御されるので、チャージ圧力の低下が抑制され、チャージ圧力が低下することによる信頼性の低下や応答性の悪化を抑えることができる。
As described above , according to the present basic embodiment , not only the pressure oil discharged by the
なお、上記実施の形態では、2つのマップを用いてチャージリリーフ弁17の指令電流iを算出したが、2つのマップを1つにまとめ、そのマップを用いてチャージリリーフ弁17の指令電流iを算出してもよい。図9Aはそのマップを示す図であり、このマップにおいて、チャージ流量Qrとリリーフ弁指令電流iの関係は、チャージ流量Qrが増加するにしたがってリリーフ弁指令電流iが減少する(チャージリリーフ弁17の開度が増加する)ように設定されている。図9Bはその場合のコントローラ22の処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ22において、リリーフ弁指令演算部22dは図9Aに示すマップを用い、チャージ流量演算部22bにて演算されたチャージリリーフ弁17の通過流量Qrからその流量Qrに対応するチャージリリーフ弁17の指令電流iをダイレクトに演算し、この指令電流iをチャージリリーフ弁17の設定調整部17aに出力する(図9BのステップF34)。このような構成においても、上述した実施の形態と同様の作用と効果が得られる。
In the above embodiment, the command current i of the
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態について説明する。
< First Embodiment >
The first embodiment of the present invention will be described.
図10は本発明の第1の実施の形態に係わる油圧システムを示す図である。図2に示す基本形態に係わる油圧システムとの相違は、チャージ流路9aにチャージ流路9aの圧力を検出する圧力センサ21が設けられ、この圧力センサ21の検出信号と操作レバー装置111,112の操作信号(電気信号)がコントローラ122に入力され、コントローラ122はその圧力センサ21の検出信号(圧力センサ情報)を用いチャージリリーフ弁17の設定圧力を調整する点である。
FIG. 10 is a diagram showing a hydraulic system according to the first embodiment of the present invention. The difference from the hydraulic system according to the basic form shown in FIG. 2 is that a
図11は、本実施の形態に係わるコントローラ122の処理内容を示す機能ブロック図である。図12はコントローラ122の処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 11 is a functional block diagram showing the processing contents of the
コントローラ122は、バルブ/ポンプ指令生成部22aとチャージリリーフ弁制御部122Aの機能を有している。チャージリリーフ弁制御部122Aは設定情報記憶部122cとリリーフ弁指令演算部122dの機能を有している。また、本実施の形態において、チャージリリーフ弁制御部122Aは、フィードバック制御によりチャージ流路9aの圧力が目標圧力を超えないよう、すなわちチャージリリーフ弁17の通過流量Qrが増大するに従い、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psが減少するように、チャージリリーフ弁17の開度を調整しチャージリリーフ弁17の設定圧力を変更する。
The
設定情報記憶部122cには、チャージ流路9aの目標圧力を例えば中央値とした目標圧力の許容範囲の閾値である上限値E1と下限値E2と、前述した図8Bに示す、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psとチャージリリーフ弁17の指令電流(リリーフ弁指令電流)iのマップ(テーブル)が記憶されている。リリーフ弁指令演算部122dはその目標圧力の上限値E1と下限値E2を用いて、フィードバック制御によりチャージリリーフ弁17の開度を調整し設定圧力を変更する。
In the setting information storage unit 122c, the upper limit value E1 and the lower limit value E2, which are the threshold values of the allowable range of the target pressure with the target pressure of the
以下に、コントローラ122の機能の詳細を、図12を用いて説明する。
The details of the function of the
コントローラ122において、バルブ/ポンプ指令生成部22aの機能は基本形態と同じであり、操作レバー装置112の操作信号(電気信号)を入力し、基本形態で説明したように、レバー操作量に応じてバルブ指令とポンプ指令を生成し、このバルブ指令とポンプ指令によりレバー操作量に応じた動作が得られるよう切換弁12a,12bと閉回路ポンプ7及び開回路ポンプ8を制御する。
In the
リリーフ弁指令演算部122dは圧力センサ21の検出信号(電気信号)を入力し、設定情報記憶部122cに記憶したチャージ流路9aの目標圧力の上限値E1と下限値E2を読み込み、圧力センサ21によって検出されたチャージ流路9aの圧力(チャージ圧力)Pcが目標圧力の上限値E1と下限値E2の範囲内に収まっているかどうかを判定する(図12のステップF10)。
The relief valve
リリーフ弁指令演算部122dは、チャージ圧力Pcが目標圧力の上限値E1と下限値E2の範囲内に収まっていなければ、チャージ圧力Pcを目標圧力の上限値E1と下限値E2の範囲内に収めるためのチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを演算する(図12のステップF11)。この演算は、例えば次のように行うことができる。チャージ圧力Pcの現在値と上限値E1或いは下限値E2との偏差ΔP(=チャージ圧力Pc(現在値)−上限値E1或いは下限値E2)を演算し、この圧力偏差ΔPをチャージリリーフ弁17の設定圧力Psの増分ΔPsに変換し、この増分を1制御サイクル前の設定圧力Psに加算して新たな設定圧力Psを算出する。次いで、リリーフ弁指令演算部122dは、設定情報記憶部122cに記憶されている図8Bに示したチャージリリーフ弁17の設定圧力Psとチャージリリーフ弁17の指令電流(リリーフ弁指令電流)iのマップを読み込み、そのマップに基づいてステップF11で演算されたチャージリリーフ弁17の設定圧力Psに対応するリリーフ弁指令電流iを演算し、このリリーフ弁指令電流iをチャージリリーフ弁17の設定調整部17aに出力する(図12のステップF12)。
If the charge pressure Pc is not within the range of the upper limit value E1 and the lower limit value E2 of the target pressure, the relief valve
このように構成することにより、閉回路ポンプ7と開回路ポンプ8の両方の吐出油をアームシリンダ10のロッド室に供給するアームシリンダ10の増速時に、チャージリリーフ弁17の通過流量Qrが増加してチャージ圧力Pcが目標圧力の上限値E1を超えようとする場合は、図5Aの実線A2で示すようにチャージリリーフ弁17の設定圧力Psが小さな値に補正され、図5Aの実線B2で示すようにチャージ圧力Pcが目標圧力の上限値E1を超えないように抑制することができる。
With this configuration, the passing flow rate Qr of the
また、シリンダ速度が増速した状態から操作レバー装置112の操作を止めた場合、閉回路ポンプ7と開回路ポンプ8の吐出流量は徐々に減少しゼロとなる。このとき、図5Bに一点鎖線C1で示すように、チャージ圧力Pcの上昇を抑制するためにリリーフ弁の設定圧力Psを下げた状態のままであると、図5Bに一点鎖線D1で示すようにチャージリリーフ弁17の通過流量Qrの減少に伴いチャージ圧力Pcが低下してしまう。そこで、チャージ圧力Pcの上昇を抑制するときと同じようにリリーフ弁指令演算部122dによる処理を行う。
Further, when the operation of the
すなわち、圧力センサ21の情報からチャージ圧力Pcが目標圧力の下限値E2を下回っていないか判断し、下回っていた場合は図5Bの実線C2で示すようにチャージリリーフ弁17の設定圧力Psが大きな値に補正され、図5Bの実線D2で示すようにチャージ圧力Pcが目標圧力の下限値E2を下回らないように抑制することができる。
That is, it is determined from the information of the
ここで、目標圧力の上下限値E1,E2は、以下の考えに基づいて定められる。 Here, the upper and lower limit values E1 and E2 of the target pressure are determined based on the following ideas.
チャージ圧力つまり閉回路の低圧側の圧力が上昇した場合、開回路ポンプ8やチャージポンプ9の負荷が増え、燃費に悪影響を及ぼす。また、油圧シリンダ10の最大圧力はメインリリーフ弁16a又は16bのリリーフ圧力で規定されるので、油圧シリンダ10のキャップ室とロッド室の圧力差が減少するため油圧シリンダ10の推力が低下し、操作性も悪化してしまう。目標圧力の上限値E1は上記の燃費や操作性への影響が出ない範囲で定められる。また、チャージ圧力Pcが低くなると、キャビテーションが発生し機器にダメージを与えるなど、信頼性が低下してしまう。また、閉回路の低圧側の作動油の体積弾性係数が低下するため、負荷反転時の動作において応答性が悪化してしまう。目標圧力の下限値E2は上記の信頼性や操作性への影響を最小限にする範囲で予め定められメモリに記憶されている。例えば、上限値E1は3MPa、下限値E2は1MPaである。
When the charge pressure, that is, the pressure on the low pressure side of the closed circuit rises, the load on the
以上のように構成した本実施の形態においても基本形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態においては、フィードバック制御によりチャージ流路9aの圧力が目標圧力を超えないよう制御するので、チャージ圧力をより精度良く制御することができる。
The same effect as that of the basic embodiment can be obtained in the present embodiment configured as described above. Further, in the present embodiment, since the pressure of the
なお、上記実施の形態では、2つのステップF11,F12を用いてチャージリリーフ弁17の指令電流iを算出したが、2つのステップF11,F12を1つにまとめ、チャージリリーフ弁17の指令電流iを算出してもよい。図13はその場合のコントローラ122の処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ122において、リリーフ弁指令演算部122dは、チャージ圧力Pcの現在値と上限値E1或いは下限値E2との偏差ΔP(=チャージ圧力Pc(現在値)−上限値E1或いは下限値E2)を演算し、この圧力偏差ΔPをチャージリリーフ弁17の指令電流iの増分Δiに直接変換し、この増分Δiを1制御サイクル前の指令電流iに加算して新たな指令電流iを算出し、この指令電流iをチャージリリーフ弁17の設定調整部17aに出力する(図13のステップF112)。このように構成しても、上述した実施の形態と同様の作用と効果が得られる。
In the above embodiment, the command current i of the
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態について説明する。
< Second embodiment >
A second embodiment of the present invention will be described.
本発明の第2の実施の形態に係わる油圧システムの構成は、図10においてコントローラ22がコントローラ222に置き換わった点を除いて、図10に示した第1の実施の形態に係わる油圧システムと同じである。
The configuration of the hydraulic system according to the second embodiment of the present invention is the same as the hydraulic system according to the first embodiment shown in FIG. 10, except that the
図14は、本実施の形態に係わるコントローラ222の処理内容を示す機能ブロック図である。図15はコントローラ222の処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 14 is a functional block diagram showing the processing contents of the
コントローラ222は、バルブ/ポンプ指令生成部22aとチャージリリーフ弁制御部222Aの機能を有している。チャージリリーフ弁制御部222Aは、チャージ流量演算部22bと、設定情報記憶部222cと、リリーフ弁指令演算部222dの機能を有している。また、本実施の形態において、チャージリリーフ弁制御部222Aは、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組み合わせによりチャージ流路9aの圧力が目標圧力を超えないよう、すなわちチャージリリーフ弁17の通過流量Qrが増大するに従い、チャージリリーフ弁17の設定圧力Psが減少するように、チャージリリーフ弁17の開度を調整しチャージリリーフ弁17の設定圧力を変更する。バルブ/ポンプ指令生成部22aの機能は基本形態と同じである。
The
以下に、コントローラ222のチャージリリーフ弁制御部222Aの機能の詳細を、図15を用いて説明する。
The details of the function of the charge relief
チャージリリーフ弁制御部222Aにおいて、チャージ流量演算部22bは図15におけるステップF2の処理を行い、リリーフ弁指令演算部222dは図15におけるステップF3,F10,F20,F21,F22の処理を行う。ステップF2,F3の処理は図7に示した基本形態におけるステップF2,F3の処理と同じであり、ステップF10の処理は図12に示したステップF10の処理と同じである。設定情報記憶部222cには、基本形態の設定情報記憶部22c(図6)に記憶した設定情報と第1の実施の形態の設定情報記憶部122c(図11)に記憶した設定情報が記憶されている。
In the charge relief
リリーフ弁指令演算部222dは、チャージ圧力Pcが目標圧力の上限値E1と下限値E2の範囲内に収まっている場合は、ステップF10の処理を繰り返す。リリーフ弁指令演算部222dは、チャージ圧力Pcが目標圧力の上限値E1と下限値E2の範囲内に収まっていなければ、チャージ圧力Pcの現在値と上限値E1或いは下限値E2との偏差ΔP(=チャージ圧力Pc(現在値)−上限値E1或いは下限値E2)を演算し、この圧力偏差ΔPをチャージリリーフ弁17の設定圧力Psの増分ΔPsに変換する(図15のステップF21)。 The relief valve command calculation unit 222d repeats the process of step F10 when the charge pressure Pc is within the range of the upper limit value E1 and the lower limit value E2 of the target pressure. If the charge pressure Pc is not within the range of the upper limit value E1 and the lower limit value E2 of the target pressure, the relief valve command calculation unit 222d determines that the deviation ΔP between the current value of the charge pressure Pc and the upper limit value E1 or the lower limit value E2 ( = Charge pressure Pc (current value) -upper limit value E1 or lower limit value E2) is calculated, and this pressure deviation ΔP is converted into an increment ΔPs of the set pressure Ps of the charge relief valve 17 (step F21 in FIG. 15).
また、リリーフ弁指令演算部222dは、ステップF21で求めたフィードバック制御のチャージリリーフ弁17の設定圧力Psの増分ΔPsを補正値として用い、ステップF3で求めたフィードフォワード制御のチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを補正し、制御用の設定圧力Psを算出する。この補正は例えば設定圧力Psに増分ΔPsを加算することにより行うことができる。
Further, the relief valve command calculation unit 222d uses the increment ΔPs of the set pressure Ps of the feedback control
なお、ステップF21においてフィードバック制御の設定圧力Psの増分ΔPsを求める代わりに、第1の実施の形態における図12に示すステップF11のようにチャージ圧力Pcを目標圧力の上限値E1と下限値E2の範囲内に収めるためのチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを演算し、この設定圧力PsとステップF3で求めたフィードフォワード制御のチャージリリーフ弁17の設定圧力Psを合成して制御用の設定圧力Psを算出してもよい。この合成は、例えば、フィードフォワード制御の設定圧力Psとフィードバック制御の設定圧力Psの平均値((フィードフォワード制御の設定圧力Ps+フィードバック制御の設定圧力Ps)/2)を求めることによって行うことができる。
In addition, instead of obtaining the increment ΔPs of the set pressure Ps of the feedback control in step F21, the charge pressure Pc is set to the upper limit value E1 and the lower limit value E2 of the target pressure as in step F11 shown in FIG. 12 in the first embodiment. The set pressure Ps of the
次いで、リリーフ弁指令演算部222dは、設定情報記憶部222cから読み込んだ図8Bに示したマップを用い、ステップF20で演算されたチャージリリーフ弁17の制御用の設定圧力Psに対応するリリーフ弁指令電流iを演算し、このリリーフ弁指令電流iをチャージリリーフ弁17の設定調整部17aに出力する(図15のステップF22)。
Next, the relief valve command calculation unit 222d uses the map shown in FIG. 8B read from the setting information storage unit 222c, and the relief valve command corresponding to the set pressure Ps for control of the
このように構成した本実施の形態によれば、フィードフォワード制御の応答性の良さとフィードバック制御の制御精度の向上の両方の効果が得られる。 According to the present embodiment configured in this way, the effects of both good responsiveness of feedforward control and improvement of control accuracy of feedback control can be obtained.
なお、本実施の形態においても、基本形態及び第1の実施の形態の図9A、図9B及び図17に示す変形例と同様、チャージリリーフ弁17の設定圧力Ps或いは設定圧力Psの増分ΔPsを求めずに、チャージリリーフ弁17の指令電流i或いは指令電流iの増分Δiを直接演算し、チャージリリーフ弁17の指令電流iを算出してもよい。このように構成しても、上述した実施の形態と同様の作用と効果が得られる。
Also in the present embodiment, the set pressure Ps of the
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態について説明する。
< Third embodiment >
A third embodiment of the present invention will be described.
図16は本発明の第3の実施の形態に係わる油圧システムを示す図である。図中、図2及び図10に示す基本形態〜第2の実施の形態に係わる要素と同じものには同じ符号を付している。 FIG. 16 is a diagram showing a hydraulic system according to a third embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those related to the basic embodiment to the second embodiment shown in FIGS. 2 and 10 are designated by the same reference numerals.
本実施の形態に係わる油圧システムは、それぞれレギュレータ37,57を備えた2台の閉回路ポンプ7,47と、それぞれレギュレータ38,58を備えた2台の開回路ポンプ8,48を有し、これらポンプ7,47,8,48がそれぞれ切換弁12a〜12lを介して2台の油圧シリンダ10,50に接続されている。
The hydraulic system according to the present embodiment has two closed circuit pumps 7 and 47 equipped with
本実施の形態において、油圧シリンダ10は例えばアーム103(図1参照)を動作させるアームシリンダ106であり、油圧シリンダ50は例えばブーム102(図1参照)を動作させるブームシリンダである。アーム103の動作は操作レバー装置112(図2参照)によって指示され、ブーム102の動作は操作レバー装置111(図2参照)によって指示される。図16においては、操作レバー装置111,112、コントローラを含む制御系は図示を省略している。
In the present embodiment, the
本実施の形態に係わる油圧システムは、また、開回路ポンプ8,48の吐出流路から分岐した流路に設けられたブリードオフ弁13,53と、閉回路の圧油の過不足を調整するフラッシング弁14,54、補給弁としてのチェック弁15a,15b,15c,15d、メインリリーフ弁16a,16b,16c,16dと、1台のチャージポンプ9及び1台のチャージリリーフ弁17(可変リリーフ弁)を備えている。チャージポンプ9はチェック弁15a〜15dを介して2台の油圧シリンダ10,50のいずれにも接続され、1台のチャージリリーフ弁17によりチャージ流路9aの圧力(チャージ圧力)が保たれている。
The hydraulic system according to the present embodiment also adjusts the excess and deficiency of the pressure oil in the closed circuit with the bleed-off
このような構成において、操作レバー装置112の操作レバーをアームクラウド方向に操作し、2台の油圧シリンダ10,50のうち一方の油圧シリンダ10のキャップ室に圧油を供給して油圧シリンダ10を伸ばすアームクラウド動作がなされたとする。このとき、閉回路ポンプ7と油圧シリンダ10とを接続する切換弁12iと、開回路ポンプ8と油圧シリンダ10のキャップ室とを接続する切換弁12aが開き、その他の切換弁は閉じる。閉回路ポンプ7の吐出流量をQcp1とすると、開回路ポンプ8の吐出流量を油圧シリンダ10のロッド室とキャップ室の受圧面積差を補償する流量Qop1とすることにより閉回路内の流量収支がとれ、フラッシング弁14を介してチャージリリーフ弁17を通過する流量はゼロとなる。
In such a configuration, the operation lever of the
ここで、油圧シリンダ10のロッド室の受圧面積をAr1、キャップ室の受圧面積をAc1とすると、キャップ室が高圧である場合、シリンダ速度v1はv1=(Qcpl+Qop1)/Ac1となる。
Here, assuming that the pressure receiving area of the rod chamber of the
次に、操作レバーの操作量を増やし、シリンダ速度を増速させるとき、図17に示すように、開回路ポンプ48と油圧シリンダ10のキャップ室とを接続する切換弁12hも開く動作パターンがある。このとき、閉回路ポンプ7の吐出流量をQcpl、開回路ポンプ8の吐出流量をQop1、開回路ポンプ48の吐出流量をQop2とすると、油圧シリンダ10のキャップ室の流入流量がQcp1+Qop1+Qop2、油圧シリンダ10のロッド室からの流出流量がAr1/Ac1×(Qcp1+Qop1+Qop2)となり、余剰流量(Ar1/Ac1−1)×Qcp1+Ar1/Ac1×Qop1+Ar1/Ac1×Qop2がフラッシング弁14を介してチャージリリーフ弁17から排出される。このとき、シリンダ速度v2はv2=(Qcp1+Qop1+Qop2)/Ac1となる。
Next, when the operating amount of the operating lever is increased and the cylinder speed is increased, as shown in FIG. 17, there is an operation pattern in which the switching
このように、1台の閉回路ポンプ7と2台の開回路ポンプ8,48を油圧シリンダ10のキャップ室に接続し、吐出流量を増やしていくと、シリンダ速度はv1からv2へと増速するが、フラッシング弁14を介してチャージリリーフ弁17を通過する流量も増大していく。このとき、基本形態と同じく、図5Aで示すように、チャージリリーフ弁17の設定圧力が一定18であると、チャージリリーフ弁17の圧力オーバーライド特性により通過流量の増加に伴い、チャージ圧力20は上昇していく。
In this way, when one
そこで、本実施の形態においても、基本形態〜第2の実施の形態と同様にリリーフ弁指令演算部22d、122d,222dによる処理を行うことで、チャージ圧力の上昇を抑制することができる。
Therefore, also in the present embodiment, the increase in the charge pressure can be suppressed by performing the processing by the relief valve
また、操作レバーの操作を止めた場合においても、基本形態〜第2の実施の形態と同様にリリーフ弁指令演算部22d、122d,222dによる処理を行うことで、チャージ圧力の低下を抑制することができる。
Further, even when the operation of the operation lever is stopped, the decrease in the charge pressure is suppressed by performing the processing by the relief valve
なお、基本形態〜第3の実施の形態で示した動作例以外においても、チャージリリーフ弁17を通過する流量の変化に伴うチャージ圧力の変動による燃費、操作性、信頼性への悪影響に対して、本発明を同様に適用することで、それらを改善する効果を得ることができる。
In addition to the operation examples shown in the basic embodiment to the third embodiment , the adverse effects on fuel efficiency, operability, and reliability due to the fluctuation of the charge pressure due to the change in the flow rate passing through the
101A…フロント装置
101B…上部旋回体
101C…下部走行体
102…ブーム
103…アーム
104…バケット
105…ブームシリンダ
106…アームシリンダ
107…バケットシリンダ
111,112…操作レバー装置
7,47…閉回路ポンプ
8,48…開回路ポンプ
9…チャージポンプ
9a…チャージ流路
10,50…油圧シリンダ
11…油タンク
12a,12b,12c〜12l…切換弁
13,53…ブリードオフ弁
14,54…フラッシング弁
15a,15b,15c,15d,…チェック弁(補給チェック弁)
16a,16b,16c,16d…メインリリーフ弁
17…チャージリリーフ弁
17a…設定調整部
21…圧力センサ
22,122,222…コントローラ
22a…バルブ/ポンプ指令生成部
22A,122A,222A…チャージリリーフ弁制御部
22b…チャージ流量演算部
22c,122c,222c…設定情報記憶部
22d,122d,222d…リリーフ弁指令演算部
101A ...
16a, 16b, 16c, 16d ...
Claims (2)
両方向吐出が可能な2つの吐出ポートを有し、前記2つの吐出ポートを前記油圧シリンダのキャップ室及びロッド室にそれぞれ閉回路を構成するよう接続した閉回路ポンプと、
油タンクから作動油を吸入する吸入ポートと作動油を吐出する吐出ポートを有し、前記吐出ポートを前記油圧シリンダのキャップ室及びロッド室の少なくとも一方に切換弁を介して接続した開回路ポンプと、
前記閉回路に補給チェック弁及びチャージ流路を介して接続されたチャージポンプと、
前記チャージ流路の圧力を調整するチャージリリーフ弁と、
前記閉回路に接続され、前記閉回路内の余剰油を前記チャージ流路に排出するフラッシング弁と、
前記油圧シリンダの動作を指令する操作レバー装置と、
前記操作レバー装置のレバー操作量に応じて前記閉回路ポンプ、前記開回路ポンプ及び前記切換弁を制御するコントローラとを備えた建設機械において、
前記チャージリリーフ弁は設定圧力を変更可能な可変リリーフ弁であり、
前記コントローラは、前記チャージリリーフ弁の通過流量が増大するに従い、前記チャージリリーフ弁の設定圧力が減少するように前記チャージリリーフ弁の開度を調整するチャージリリーフ弁制御部を有し、
前記チャージ流路の圧力を検出する圧力センサを更に備え、
前記チャージリリーフ弁制御部は、
前記チャージ流路の目標圧力の許容範囲の閾値である上限値と下限値を記憶した設定情報記憶部と、
前記圧力センサで検出された前記チャージ流路の圧力と前記設定情報記憶部に記憶された前記目標圧力の許容範囲の閾値とに基づいて前記チャージ流路の圧力を前記目標圧力に保持するための前記チャージリリーフ弁の指令電流を演算し、この指令電流により前記チャージリリーフ弁の開度を調整し前記チャージリリーフ弁の設定圧力を変更するリリーフ弁指令演算部とを有することを特徴とする建設機械。 A single-rod type hydraulic cylinder with a cap chamber and a rod chamber,
A closed circuit pump having two discharge ports capable of discharging in both directions and connecting the two discharge ports to the cap chamber and the rod chamber of the hydraulic cylinder so as to form a closed circuit, respectively.
An open circuit pump having a suction port for sucking hydraulic oil from an oil tank and a discharge port for discharging hydraulic oil, and the discharge port connected to at least one of a cap chamber and a rod chamber of the hydraulic cylinder via a switching valve. ,
A charge pump connected to the closed circuit via a replenishment check valve and a charge flow path,
A charge relief valve that adjusts the pressure in the charge flow path and
A flushing valve connected to the closed circuit and discharging excess oil in the closed circuit to the charge flow path,
An operation lever device that commands the operation of the hydraulic cylinder, and
In a construction machine including the closed circuit pump, the open circuit pump, and a controller for controlling the switching valve according to the lever operating amount of the operating lever device.
The charge relief valve is a variable relief valve whose set pressure can be changed.
The controller has a charge relief valve control unit that adjusts the opening degree of the charge relief valve so that the set pressure of the charge relief valve decreases as the passing flow rate of the charge relief valve increases.
A pressure sensor for detecting the pressure in the charge flow path is further provided.
The charge relief valve control unit
A setting information storage unit that stores an upper limit value and a lower limit value, which are threshold values of an allowable range of the target pressure of the charge flow path, and
To hold the pressure of the charge flow path at the target pressure based on the pressure of the charge flow path detected by the pressure sensor and the threshold value of the allowable range of the target pressure stored in the setting information storage unit. A construction machine having a relief valve command calculation unit that calculates a command current of the charge relief valve, adjusts the opening degree of the charge relief valve by the command current, and changes the set pressure of the charge relief valve. ..
両方向吐出が可能な2つの吐出ポートを有し、前記2つの吐出ポートを前記油圧シリンダのキャップ室及びロッド室にそれぞれ閉回路を構成するよう接続した閉回路ポンプと、
油タンクから作動油を吸入する吸入ポートと作動油を吐出する吐出ポートを有し、前記吐出ポートを前記油圧シリンダのキャップ室及びロッド室の少なくとも一方に切換弁を介して接続した開回路ポンプと、
前記閉回路に補給チェック弁及びチャージ流路を介して接続されたチャージポンプと、
前記チャージ流路の圧力を調整するチャージリリーフ弁と、
前記閉回路に接続され、前記閉回路内の余剰油を前記チャージ流路に排出するフラッシング弁と、
前記油圧シリンダの動作を指令する操作レバー装置と、
前記操作レバー装置のレバー操作量に応じて前記閉回路ポンプ、前記開回路ポンプ及び前記切換弁を制御するコントローラとを備えた建設機械において、
前記チャージリリーフ弁は設定圧力を変更可能な可変リリーフ弁であり、
前記コントローラは、前記チャージリリーフ弁の通過流量が増大するに従い、前記チャージリリーフ弁の設定圧力が減少するように前記チャージリリーフ弁の開度を調整するチャージリリーフ弁制御部を有し、
前記チャージ流路の圧力を検出する圧力センサを更に備え、
前記チャージリリーフ弁制御部は、
前記操作レバー装置のレバー操作量に基づいて前記チャージ流路に流入するチャージ流量を演算するチャージ流量演算部と、
前記チャージ流量演算部で演算された前記チャージ流量に対して前記チャージ流路の圧力を目標圧力に保持するための、前記チャージリリーフ弁の指令電流の演算に用いる少なくとも1つのマップ、及び前記チャージ流路の目標圧力の許容範囲の閾値である上限値と下限値を記憶した設定情報記憶部と、
前記チャージ流量演算部で演算された前記チャージ流量と前記設定情報記憶部に記憶された前記マップに基づいて前記チャージ流路の圧力を前記目標圧力に保持するための前記チャージリリーフ弁の設定圧力又は指令電流を演算するとともに、前記圧力センサで検出された前記チャージ流路の圧力と前記設定情報記憶部に記憶された前記目標圧力の許容範囲の閾値とに基づいて前記チャージ流路の圧力を前記目標圧力に保持するための前記チャージリリーフ弁の設定圧力又は指令電流の補正値を演算し、前記チャージリリーフ弁の設定圧力又は指令電流を前記補正値で補正して前記チャージリリーフ弁の指令電流を演算し、この指令電流により前記チャージリリーフ弁の開度を調整し前記チャージリリーフ弁の設定圧力を変更するリリーフ弁指令演算部とを有することを特徴とする建設機械。 A single-rod type hydraulic cylinder with a cap chamber and a rod chamber,
A closed circuit pump having two discharge ports capable of discharging in both directions and connecting the two discharge ports to the cap chamber and the rod chamber of the hydraulic cylinder so as to form a closed circuit, respectively.
An open circuit pump having a suction port for sucking hydraulic oil from an oil tank and a discharge port for discharging hydraulic oil, and the discharge port connected to at least one of a cap chamber and a rod chamber of the hydraulic cylinder via a switching valve. ,
A charge pump connected to the closed circuit via a replenishment check valve and a charge flow path,
A charge relief valve that adjusts the pressure in the charge flow path and
A flushing valve connected to the closed circuit and discharging excess oil in the closed circuit to the charge flow path,
An operation lever device that commands the operation of the hydraulic cylinder, and
In a construction machine including the closed circuit pump, the open circuit pump, and a controller for controlling the switching valve according to the lever operating amount of the operating lever device.
The charge relief valve is a variable relief valve whose set pressure can be changed.
The controller has a charge relief valve control unit that adjusts the opening degree of the charge relief valve so that the set pressure of the charge relief valve decreases as the passing flow rate of the charge relief valve increases.
A pressure sensor for detecting the pressure in the charge flow path is further provided.
The charge relief valve control unit
A charge flow rate calculation unit that calculates the charge flow rate flowing into the charge flow path based on the lever operation amount of the operation lever device, and a charge flow rate calculation unit.
At least one map used for calculating the command current of the charge relief valve for holding the pressure of the charge flow path at the target pressure with respect to the charge flow rate calculated by the charge flow rate calculation unit , and the charge flow. A setting information storage unit that stores the upper and lower limits, which are the thresholds of the allowable range of the target pressure of the road, and
Based on the charge flow rate calculated by the charge flow rate calculation unit and the map stored in the setting information storage unit, the set pressure of the charge relief valve for holding the pressure of the charge flow path at the target pressure or While calculating the command current, the pressure of the charge flow path is calculated based on the pressure of the charge flow path detected by the pressure sensor and the threshold value of the allowable range of the target pressure stored in the setting information storage unit. The correction value of the set pressure or command current of the charge relief valve for holding at the target pressure is calculated, and the set pressure or command current of the charge relief valve is corrected by the correction value to obtain the command current of the charge relief valve. A construction machine having a relief valve command calculation unit that calculates and adjusts the opening degree of the charge relief valve by the command current to change the set pressure of the charge relief valve.
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