JP6915436B2 - Swivel type hydraulic work machine - Google Patents
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本発明は、油圧ショベル等の旋回式油圧作業機械に関する。 The present invention relates to a swivel type hydraulic work machine such as a hydraulic excavator.
旋回式油圧作業機械は、一般に、下部走行体と、当該下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、上部旋回体に装着される作業装置と、前記上部旋回体を旋回させる油圧モータである旋回モータと、当該旋回モータに供給されるべき作動油を吐出する油圧ポンプと、当該油圧ポンプと前記旋回モータとの間に介在する旋回制御弁と、を備える。前記旋回制御弁は、オペレータによる旋回レバーの操作に応じて開閉作動し、前記油圧ポンプから吐出される作動油のうち前記旋回モータに供給される作動油の流量を変化させる。 The swivel hydraulic work machine generally includes a lower traveling body, an upper swivel body rotatably mounted on the lower traveling body, a work device mounted on the upper swivel body, and a hydraulic motor that swivels the upper swivel body. A swivel motor, a hydraulic pump for discharging hydraulic oil to be supplied to the swivel motor, and a swivel control valve interposed between the hydraulic pump and the swivel motor are provided. The swivel control valve opens and closes according to the operation of the swivel lever by the operator, and changes the flow rate of the hydraulic oil supplied to the swivel motor among the hydraulic oils discharged from the hydraulic pump.
前記油圧ポンプが吐出する作動油は、前記旋回モータだけでなくそれ以外の他の油圧アクチュエータ(例えばブームシリンダ)にも用いられる場合が多い。この場合、当該他の油圧アクチュエータは前記旋回制御弁とは別の制御弁を介して前記油圧ポンプに接続される。すなわち、前記油圧ポンプは前記旋回モータへの作動油の供給と前記他の油圧アクチュエータへの作動油の供給とに兼用される。 The hydraulic oil discharged by the hydraulic pump is often used not only for the swivel motor but also for other hydraulic actuators (for example, a boom cylinder). In this case, the other hydraulic actuator is connected to the hydraulic pump via a control valve different from the swivel control valve. That is, the hydraulic pump is also used for supplying hydraulic oil to the swivel motor and supplying hydraulic oil to the other hydraulic actuators.
さらに、特許文献1は、前記油圧ポンプと前記他の油圧アクチュエータとの間に介在する旋回優先弁と、当該旋回優先弁の開度を変化させる電磁比例圧力制御弁と、コントローラと、をさらに備えたものを開示する。前記コントローラは、前記旋回レバーの操作量の増大に伴って前記旋回優先弁の開度を減少させるような指令を前記電磁比例圧力制御弁に入力する。この装置によれば、前記旋回レバーの操作量が小さいときは前記旋回優先弁が大きく開かれてアームシリンダに供給される作動油の流量が確保される一方、旋回レバーの操作量が大きいときは前記旋回優先弁の開度が絞られることにより旋回モータの作動圧が高く保持される。 Further, Patent Document 1 further includes a swivel priority valve interposed between the hydraulic pump and the other hydraulic actuator, an electromagnetic proportional pressure control valve for changing the opening degree of the swivel priority valve, and a controller. Disclose what you have. The controller inputs a command to the electromagnetic proportional pressure control valve to reduce the opening degree of the swivel priority valve as the operation amount of the swivel lever increases. According to this device, when the operating amount of the swivel lever is small, the swivel priority valve is wide open to secure the flow rate of the hydraulic oil supplied to the arm cylinder, while when the operating amount of the swivel lever is large, the flow rate is secured. By narrowing the opening degree of the swivel priority valve, the operating pressure of the swivel motor is maintained high.
前記旋回優先弁は前記油圧ポンプから前記他の油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を絞るものであって圧力損失を生じさせるものであるため、当該旋回優先弁の開度の減少による絞りはなるべく適正な範囲に制限されて実行されることが好ましい。しかしながら、前記のように単純に旋回レバーの操作量の大小によって前記旋回優先弁の開度を変化させるものでは、旋回モータが高い作動圧を要求していない場合にも旋回優先弁が絞られる可能性や、旋回モータが高い作動圧を要求している場合であるにもかかわらず旋回優先弁が絞られない可能性が少なからず存在する。 Since the swivel priority valve throttles the flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the other hydraulic actuator and causes a pressure loss, the throttle due to the decrease in the opening degree of the swivel priority valve is It is preferable that the execution is limited to an appropriate range as much as possible. However, if the opening degree of the swivel priority valve is simply changed depending on the amount of operation of the swivel lever as described above, the swivel priority valve can be throttled even when the swivel motor does not require a high operating pressure. There is a considerable possibility that the swivel priority valve will not be throttled even though the swivel motor requires a high operating pressure.
本発明は、上部旋回体を旋回させる旋回モータ及びそれ以外の特定の油圧アクチュエータが共通の油圧ポンプに接続される旋回式油圧作業機械であって、前記旋回モータ及び前記他の油圧アクチュエータへの作動油の適正な分配を行うことが可能なものを提供することを目的とする。 The present invention is a swivel hydraulic work machine in which a swivel motor that swivels an upper swivel body and other specific hydraulic actuators are connected to a common hydraulic pump, and operates on the swivel motor and the other hydraulic actuators. The purpose is to provide a product capable of proper distribution of oil.
本発明者らは、当該目的を達成するために、上部旋回体の旋回速度に着目した。すなわち、大きな旋回トルクを生成するために旋回モータの高い作動圧が必要なのは、慣性モーメントの大きい上部旋回体の旋回速度を低速から増加させる時であり、当該上部旋回体の旋回速度がある程度立ち上がってしまえば、その旋回を維持するのにさほど高いトルクは要しない。 The present inventors have focused on the turning speed of the upper turning body in order to achieve the object. That is, a high operating pressure of the swivel motor is required to generate a large swivel torque when the swivel speed of the upper swivel body having a large moment of inertia is increased from a low speed, and the swivel speed of the upper swivel body rises to some extent. Once you do, you don't need a lot of torque to maintain that turn.
本発明は、このような観点からなされたものである。すなわち、本発明により提供される旋回式油圧作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される作業装置と、作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する油圧モータからなり、当該作動油の供給に応じて前記上部旋回体を旋回させることが可能な旋回モータと、前記油圧ポンプと前記旋回モータとの間に介在し、当該油圧ポンプから当該旋回モータに供給される作動油の流量である旋回流量を変化させるように開閉作動する旋回制御弁と、前記旋回モータとは別の特定の油圧アクチュエータであって前記油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する特定アクチュエータと、前記油圧ポンプと前記特定アクチュエータとの間に介在し、当該油圧ポンプから当該特定アクチュエータに供給される作動油の流量であるアクチュエータ流量を制限するとともにその制限度を変化させるように開閉作動するアクチュエータ流量制限弁と、前記旋回モータの作動を指令するための旋回操作が与えられる旋回操作部材と、前記上部旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出部と、前記旋回操作部材に前記旋回操作が与えられた旋回操作時に前記旋回速度検出部が検出する旋回速度が小さいほど大きな制限度で前記アクチュエータ流量を制限するように前記アクチュエータ流量制限弁を作動させるアクチュエータ流量制限部と、を備える。 The present invention has been made from this point of view. That is, the swivel hydraulic work machine provided by the present invention operates with a lower traveling body, an upper swivel body rotatably mounted on the lower traveling body, and a working device mounted on the upper swivel body. A swivel motor consisting of a hydraulic pump that discharges oil and a hydraulic motor that operates by receiving the supply of hydraulic oil discharged by the hydraulic pump, and capable of swiveling the upper swivel body according to the supply of the hydraulic oil. A swivel control valve that is interposed between the hydraulic pump and the swivel motor and opens and closes so as to change the swivel flow rate, which is the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the swivel motor, and the swivel control valve. A specific actuator other than the motor, which operates by receiving the supply of hydraulic oil discharged by the hydraulic pump, is interposed between the hydraulic pump and the specific actuator, and is provided from the hydraulic pump. An actuator flow limit valve that limits the actuator flow rate, which is the flow rate of hydraulic oil supplied to the specific actuator, and opens and closes to change the limit, and a swivel operation for commanding the operation of the swivel motor. The smaller the swivel speed detection unit that detects the swivel speed of the upper swivel body and the swivel speed detection unit that detects the swivel speed of the upper swivel body, and the swivel speed detection unit that detects the swivel speed when the swivel operation is given to the swivel operation member. It is provided with an actuator flow rate limiting unit that operates the actuator flow rate limiting valve so as to limit the actuator flow rate with a large degree of limitation.
この旋回式油圧作業機械では、旋回操作時であって上部旋回体の旋回速度が小さいとき、すなわち、当該上部旋回体の旋回の加速が要求される可能性の高いとき、には大きな制限度でアクチュエータ流量を制限して旋回モータの作動圧を高く保持することにより、前記加速に必要な旋回トルクを確保する一方、前記旋回速度が既に大きくて前記加速の要求が小さいときには前記アクチュエータ流量の制限度を抑える(当該制限を解除する場合も含む。)ことにより、当該アクチュエータ流量の制限による圧力損失を減らして効率の高い運転を行うことが可能である。 In this swivel type hydraulic work machine, when the swivel speed of the upper swivel body is small during the swivel operation, that is, when there is a high possibility that acceleration of the swivel of the upper swivel body is required, the degree of limitation is large. By limiting the actuator flow rate and keeping the operating pressure of the swivel motor high, the swivel torque required for the acceleration is secured, while when the swivel speed is already high and the demand for acceleration is small, the limit degree of the actuator flow rate is reached. By suppressing (including the case where the limitation is released), it is possible to reduce the pressure loss due to the limitation of the actuator flow rate and perform highly efficient operation.
なお、前記アクチュエータ流量の制限の概念は、前記特定アクチュエータを駆動する必要がなくて本来的に当該特定アクチュエータに対して作動油が供給されない場合にその非供給状態を維持することを除外しない。換言すれば、本来的に特定アクチュエータに作動油が供給されない状態がそのまま保持されることはアクチュエータ流量を0に制限することに相当する。 The concept of limiting the flow rate of the actuator does not exclude maintaining the non-supply state when the specific actuator does not need to be driven and the hydraulic oil is not originally supplied to the specific actuator. In other words, maintaining the state in which the hydraulic oil is not originally supplied to the specific actuator corresponds to limiting the actuator flow rate to zero.
前記アクチュエータ流量制限部は、前記旋回操作部材に与えられる旋回操作が大きいほど、前記旋回速度に対応する前記アクチュエータ流量の流量制限度を大きくするものであることが、好ましい。このことは、旋回速度だけでなく、実際のオペレータの旋回加速の意志も考慮に入れたより適正な流量の分配を可能にする。 It is preferable that the actuator flow rate limiting unit increases the flow rate limiting degree of the actuator flow rate corresponding to the turning speed as the turning operation given to the turning operation member is larger. This allows for more appropriate flow rate distribution that takes into account not only the turning speed but also the actual operator's willingness to accelerate turning.
具体的に、当該アクチュエータ流量制限部は、例えば、前記制限度の最大値である最大制限度を設定する最大制限度設定部であって前記旋回操作が大きいほど大きな最大制限度を設定するものと、当該最大制限度設定部により設定された最大制限度に基いて、当該最大制限度から前記旋回速度の増大に伴い前記制限度が減少するような制限度特性を決定し、当該制限度特性に基いて前記旋回速度に対応する前記アクチュエータ流量の制限度を決定する制限度決定部と、当該制限度決定部により決定された制限度に基いて前記アクチュエータ流量制限弁の開度を調節する制限操作部と、を有するものが、好適である。これにより、簡単な構成で前記旋回速度と前記旋回操作の大きさとの双方を加味した好ましい流量分配制御が実現される。 Specifically, the actuator flow rate limiting unit is, for example, a maximum limiting degree setting unit that sets the maximum limiting degree that is the maximum value of the limiting degree, and the larger the turning operation is, the larger the maximum limiting degree is set. Based on the maximum limit set by the maximum limit setting unit, the limit characteristic is determined so that the limit decreases as the turning speed increases from the maximum limit, and the limit characteristic is set to the limit characteristic. A limit determination unit that determines the limit of the actuator flow rate corresponding to the turning speed, and a restriction operation that adjusts the opening degree of the actuator flow rate limiting valve based on the limit determined by the limit determination unit. Those having a portion and a portion are preferable. As a result, a preferable flow rate distribution control that takes into consideration both the turning speed and the magnitude of the turning operation is realized with a simple configuration.
本発明に係るアクチュエータ流量制限弁は、前記アクチュエータ流量の制限のための専用の弁でもよいが、オペレータの操作に応じて前記アクチュエータ流量を変化させるための制御弁であってもよい。具体的には、前記特定アクチュエータの作動を指令するための特定アクチュエータ操作を受ける特定アクチュエータ操作部材と、当該特定アクチュエータ操作部材に与えられる前記特定アクチュエータ操作が大きいほど前記アクチュエータ流量を大きくするように前記アクチュエータ流量制限弁を開弁させるアクチュエータ流量操作部と、をさらに備えることが、好ましい。これにより、前記アクチュエータ流量制限弁を前記制御弁として利用する簡素な構成で前記特定アクチュエータの作動についてのオペレータの意志も考慮したより適正な流量分配制御が可能である。 The actuator flow rate limiting valve according to the present invention may be a dedicated valve for limiting the actuator flow rate, or may be a control valve for changing the actuator flow rate according to an operator's operation. Specifically, the specific actuator operating member that receives the specific actuator operation for commanding the operation of the specific actuator and the actuator flow rate are increased as the specific actuator operation given to the specific actuator operating member is larger. It is preferable to further include an actuator flow rate operating unit for opening the actuator flow rate limiting valve. As a result, it is possible to perform more appropriate flow rate distribution control in consideration of the operator's intention regarding the operation of the specific actuator with a simple configuration in which the actuator flow rate limiting valve is used as the control valve.
例えば、前記アクチュエータ流量制限弁がパイロット圧の入力を受けて開弁動作をするパイロット操作式制御弁により構成される場合、前記アクチュエータ流量操作部は、前記特定アクチュエータ操作部材に与えられる前記特定アクチュエータ操作が大きいほど前記アクチュエータ流量制限弁に入力される前記パイロット圧を大きくする特定アクチュエータパイロット弁を含むものが、よい。そして、この場合、前記アクチュエータ流量制限部は、前記特定アクチュエータパイロット弁と前記アクチュエータ流量制限弁との間に介在する電磁弁であって当該特定アクチュエータパイロット弁から前記アクチュエータ流量制限弁に入力されるパイロット圧を減圧するように作動することが可能なパイロット減圧弁と、前記旋回速度が小さいほど前記パイロット圧を減圧するような減圧指令信号を前記パイロット減圧弁に入力する減圧指令部と、を含むことにより、前記アクチュエータ流量制限弁に入力されるパイロット圧を利用した簡素な構成で前記アクチュエータ流量の制限の制御を行うことができる。 For example, when the actuator flow rate limiting valve is composed of a pilot-operated control valve that opens the valve in response to an input of pilot pressure, the actuator flow control unit operates the specific actuator given to the specific actuator operation member. It is preferable to include a specific actuator pilot valve that increases the pilot pressure input to the actuator flow rate limiting valve as the value increases. In this case, the actuator flow limiting unit is an electromagnetic valve interposed between the specific actuator pilot valve and the actuator flow limiting valve, and is a pilot input from the specific actuator pilot valve to the actuator flow limiting valve. It includes a pilot pressure reducing valve capable of operating to reduce the pressure, and a pressure reducing command unit for inputting a pressure reducing command signal to the pilot pressure reducing valve so that the pilot pressure is reduced as the turning speed is smaller. Therefore, it is possible to control the limiting of the actuator flow rate with a simple configuration using the pilot pressure input to the actuator flow rate limiting valve.
この場合、前記パイロット減圧弁を構成する電磁弁は、当該電磁弁に入力される減圧指令信号が大きいほど前記パイロット圧の減圧度合いを大きくする特性を有するもの、例えば電磁逆比例弁、であることが好ましい。この特性は、仮に前記指令信号入力部の故障や断線が生じて前記指令信号の入力が不能になった場合にも、最低限、前記特定アクチュエータ操作部材による前記特定アクチュエータの操作が可能な状態を保証する。 In this case, the solenoid valve constituting the pilot pressure reducing valve has a characteristic that the degree of pressure reduction of the pilot pressure increases as the pressure reducing command signal input to the solenoid valve increases, for example, an electromagnetic inverse proportional valve. Is preferable. This characteristic provides a state in which the specific actuator can be operated by the specific actuator operating member at a minimum even if the command signal input unit fails or the wire is disconnected and the command signal cannot be input. Guarantee.
以上のように、本発明によれば、上部旋回体を旋回させる旋回モータ及びそれ以外の特定の油圧アクチュエータが共通の油圧ポンプに接続される旋回式油圧作業機械であって、前記旋回モータ及び前記他の油圧アクチュエータへの作動油の適正な分配を行うことが可能なものが、提供される。 As described above, according to the present invention, a swivel type hydraulic work machine in which a swivel motor for swiveling an upper swivel body and other specific hydraulic actuators are connected to a common hydraulic pump, the swivel motor and the swivel motor and the above. Those capable of properly distributing the hydraulic oil to other hydraulic actuators are provided.
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、前記実施の形態に係る油圧ショベルを示す。なお、本発明は、油圧ショベルに限らず、油圧による旋回駆動が行われる作業機械に広く適用され得るものである。 FIG. 1 shows a hydraulic excavator according to the embodiment. It should be noted that the present invention can be widely applied not only to hydraulic excavators but also to work machines in which swivel drive is performed by flood control.
前記油圧ショベルは、地盤G上を走行可能な下部走行体10と、前記下部走行体10に縦軸Z回りに旋回可能となるように搭載される上部旋回体12と、上部旋回体12に搭載される作業装置14と、を備える。前記上部旋回体12には、旋回体基準方向として旋回体前後方向が設定され、その旋回体前後方向の前側部分に運転室であるキャブ16が設けられるとともに前記作業装置14が搭載され、後側部分にエンジンルーム18が設けられている。
The hydraulic excavator is mounted on the lower traveling
前記作業装置14は、ブーム20、アーム22、バケット24、及びこれらの駆動のためにそれぞれ設けられた複数の伸縮可能な油圧シリンダ、すなわちブームシリンダ26、アームシリンダ27及びバケットシリンダ28を含む。この実施の形態では、前記複数の油圧シリンダのうち前記ブーム20を起伏させる前記ブームシリンダ26が、本発明にいう「特定アクチュエータ」に相当する。
The working
前記ブーム20は、上部旋回体12の前端に起伏可能すなわち水平軸回りに回動可能に支持される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記アーム22は、前記ブーム20の先端部に水平軸回りに回動可能に取付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有し、当該先端部に前記バケット24が回動可能に取付けられる。前記各シリンダ26〜28は作動油の供給を受けて伸縮方向に作動し、当該シリンダ26に対応する駆動対象を回動させる。例えば前記ブームシリンダ26は、その伸長及び収縮により前記ブーム20を上げ方向及び下げ方向にそれぞれ動かすように当該ブーム20と上部旋回体12との間に介在する。
The
図2は、前記油圧ショベルに搭載される油圧回路のうち前記上部旋回体12の旋回動作及び前記ブーム20の上向きの動作(ブーム上げ動作)を行わせるための部分を示す。図2に示されるように、当該油圧回路は、前記のように「特定アクチュエータ」に相当する前記ブームシリンダ26の他、エンジン30の出力軸に連結される油圧ポンプである第1メインポンプ31及び第2メインポンプ32と、前記上部旋回体12の旋回駆動のための油圧モータである旋回モータ36と、ブーム1速制御弁38と、ブーム2速制御弁40と、旋回制御弁42と、ブーム上げ操作装置50と、図示されないブーム下げ操作装置と、左旋回操作装置52Aと、右旋回操作装置52Bと、を含む。
FIG. 2 shows a portion of the hydraulic circuit mounted on the hydraulic excavator for causing the
前記各ポンプ31,32,34は、いずれも前記エンジン30によって駆動され、これによりタンク内の油を吐出する。前記第1及び第2メインポンプ31,32は、駆動対象となる油圧アクチュエータを直接動かすための作動油を吐出する。前記パイロットポンプ34は、前記各制御弁38,40,42にこれらを開閉作動させるためのパイロット圧を供給するためのパイロット油を吐出する。
Each of the
前記旋回モータ36は、前記作動油の供給を受けて回転する出力軸を有し、当該出力軸は前記上部旋回体12を左右双方向に旋回させるように当該上部旋回体12に連結されている。具体的に、当該旋回モータ36は、一対のポート36a,36bを有し、そのうちの一方のポートへの作動油の供給を受けることにより当該一方のポートに対応する方向に前記出力軸が回転するとともに他方のポートから前記作動油を排出する。
The
前記制御弁38,40,42のそれぞれは、油圧パイロット操作式制御弁からなり、前記パイロットポンプ34からのパイロット圧の供給を受けることによりそのパイロット圧の大きさに応じたストロークで開弁方向に作動し、これにより、当該パイロット圧に対応した流量で対応する油圧アクチュエータに作動油が供給されることを許容する。従って、当該パイロット圧を変えることによって前記流量の制御が可能である。
Each of the
前記ブーム1速制御弁38は、前記第1メインポンプ31から吐出される作動油を前記ブームシリンダ26の伸縮駆動のための主たる作動油として当該ブームシリンダ26に導く弁であって、前記第1メインポンプ31と前記ブームシリンダ26との間に介在する。前記ブーム1速制御弁38は、一対のパイロットポート39A,39Bを有する3位置のパイロット操作式制御弁からなり、パイロットポート39A,39Bに供給されるパイロット圧が0または微小である場合は中立位置38nに保たれ、前記第1メインポンプ31と前記ブームシリンダ26との間を遮断する。前記ブーム1速制御弁38は、前記パイロットポート39Aに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置38nからブーム上げ位置38aにシフトし、このブーム上げ位置38aでは前記第1メインポンプ31からの作動油が前記ストロークに対応した流量で前記ブームシリンダ26のへッド側室27Aに供給されるのを許容するように前記第1メインポンプ31につながる第1ポンプライン35と前記へッド側室27Aにつながるヘッド側室ライン37Aとを接続するとともに当該ブームシリンダ26のロッド側室27Bから排出される作動油をタンクに逃がすように当該ロッド側室27Bにつながるロッド側室ライン37Bをタンクに接続し、これにより、前記ブームシリンダ26を前記ストロークに対応する速度で伸長方向すなわちブーム上げ方向に作動させる。ブーム1速制御弁38は、逆に、前記パイロットポート39Bに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置38nからブーム下げ位置38bにシフトし、このブーム下げ位置38bでは前記第1メインポンプ31からの作動油が前記ストロークに対応した流量で前記ブームシリンダ26のロッド側室27Bに供給されるのを許容するように前記第1ポンプライン35と前記ロッド側室ライン37Bとを接続するとともに当該ブームシリンダ26のへッド側室27Aから排出される作動油をタンクに逃がすように前記へッド側室ライン37Aをタンクに接続し、これにより、前記ブームシリンダ26を前記ストロークに対応する速度で収縮方向すなわちブーム下げ方向に作動させる。
The boom 1-
前記ブーム2速制御弁40及び前記旋回制御弁42は前記第2メインポンプ32と前記ブームシリンダ26及び前記旋回モータ36との間にそれぞれ介在する。換言すれば、前記第2メインポンプ32から吐出される作動油は、前記ブーム2速制御弁40及び前記旋回制御弁42をそれぞれ通じて前記ブームシリンダ26のへッド側室27Aと前記旋回モータ36とに分配され、その分配比率は前記各制御弁40,42の開度に応じて変化する。具体的に、前記旋回制御弁42は、第2ポンプライン44を介して前記第2メインポンプ32の吐出口に接続され、前記ブーム2速制御弁40は前記第2ポンプライン44から分岐するブーム2速分岐ライン45に接続されている。
The boom 2-
前記ブーム2速制御弁40は、この実施の形態において、本発明にいう「アクチュエータ流量制限弁」に相当する弁である。具体的に、当該ブーム2速制御弁40は、前記ブーム1速制御弁38を通じて前記ブームシリンダ26に供給される作動油に加え、ブーム20の上げ方向の駆動に関してその増速のための作動油を前記第2メインポンプ32から特定アクチュエータに相当する前記ブームシリンダ26のへッド側室27Aに導くこと、さらには、当該作動油の流量であるブーム2速流量、本発明にいうアクチュエータ流量、を変化させる(制限する)ように開閉動作をすることが可能である。
The boom 2-
前記ブーム2速制御弁40は、2位置のパイロット操作式制御弁であり、単一のパイロットポート41を有する。ブーム2速制御弁40は、パイロットポート41に供給されるパイロット圧が0または微小である場合は中立位置40nに保たれ、前記第2メインポンプ32と前記ブームシリンダ26との間を遮断する。ブーム2速制御弁40は、前記パイロットポート41に一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置40nからブーム上げ増速位置40aにシフトする。このブーム上げ増速位置40aでは、当該ブーム2速制御弁40は、前記第2メインポンプ32からの作動油が前記ストロークに対応した流量で前記ブームシリンダ26のへッド側室27Aに供給されるのを許容する油路、具体的には、前記へッド側室ライン37Aに合流するブーム2速合流ライン46と前記ブーム2速分岐ライン45とを接続する油路、を形成し、これにより前記ブームシリンダ26の上げ方向の駆動を前記ストロークに対応する度合いで増速する。
The boom 2-
前記旋回制御弁42は、前記旋回モータ36を駆動するための作動油を前記第2メインポンプ32から前記旋回モータ36の第1及び第2ポート36a,36bに択一的に導くとともに、当該旋回モータ36に供給される作動油の流量である旋回流量を制御する弁である。
The
前記旋回制御弁42は、3位置のパイロット操作式制御弁であり、一対のパイロットポート43A,43Bを有する。旋回制御弁42は、両パイロットポート43A,43Bに供給されるパイロット圧がいずれも0または微小である場合は中立位置42nに保たれ、前記第2メインポンプ32と前記旋回モータ36との間を遮断する。前記旋回制御弁42は、前記パイロットポート43Aに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置42nから左旋回位置42aにシフトし、この左旋回位置42aでは前記第2メインポンプ32からの作動油が前記ストロークに対応した流量で前記旋回モータ36の第1ポート36aに供給されるのを許容するように、前記第2ポンプライン44と前記第1ポート36aにつながる第1モータライン48Aとを接続し、これにより前記旋回モータ36を前記ストロークに対応する速度で左旋回方向に作動させる。前記旋回制御弁42は、逆に、前記パイロットポート43Bに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置42nから右旋回位置42bにシフトし、この右旋回位置42bでは前記第2メインポンプ32からの作動油が前記ストロークに対応した流量で前記旋回モータ36の第2ポート36bに供給されるのを許容するように、前記旋回用供給ライン48と前記第2ポート36bにつながる第2モータライン48Bとを接続し、これにより前記旋回モータ36を前記ストロークに対応する速度で右旋回方向に作動させる。
The
前記ブーム上げ操作装置50は、オペレータが前記キャブ16内で前記ブームシリンダ26のブーム上げ動作を指令するために用いられる装置であって、ブーム上げレバー53と、ブーム上げパイロット弁54と、を有する。
The boom raising
前記ブーム上げレバー53は、特定アクチュエータ操作部材に相当する。当該ブーム上げレバー53には前記のように特定アクチュエータに相当する前記ブームシリンダ26の動作(この実施の形態ではブーム上げ動作)を指令するための操作であるブーム上げ操作(特定アクチュエータ操作)、例えば回動操作、がオペレータにより与えられる。
The boom raising lever 53 corresponds to a specific actuator operating member. The boom raising operation (specific actuator operation), which is an operation for instructing the boom raising lever 53 to operate the
前記ブーム上げパイロット弁54は、前記ブーム上げレバー53に与えられる前記ブーム上げ操作に連動して開弁するように当該ブーム上げレバー53に連結される。当該ブーム上げパイロット弁54は、前記パイロットポンプ34と前記パイロットポート39Aとの間に介在し、当該ブーム上げ操作の大きさに対応したパイロット圧を前記ブーム1速制御弁38のパイロットポート39Aにブーム上げパイロットライン66を通じて供給するように作動する。具体的に、当該ブーム上げパイロット弁54は、前記ブーム上げレバー53が操作されずに中立位置にあるときは前記パイロットポンプ34と前記パイロットポート39Aとの間を遮断する閉弁状態を保ち、前記ブーム上げレバー53が前記中立位置から回動操作される(つまり当該ブーム上げレバー53にブーム上げ操作が与えられる)と前記パイロットポート39Aに対して当該回動操作の量(ブーム上げ操作の大きさ)に対応した大きさのパイロット圧を供給するようなストロークで開弁する。つまり、当該ブーム上げパイロット弁54は、前記ブーム上げパイロットライン66とともに、前記ブーム上げ操作(特定アクチュエータ操作)が大きいほど前記ブーム2速流量(アクチュエータ流量)を増やすように前記ブーム2速制御弁40を作動させるアクチュエータ流量操作部を構成する。
The boom raising
一方、図示されない前記ブーム下げ操作装置は、ブーム下げ操作を受けるブーム下げレバーと、これに連結されるブーム下げパイロット弁と、を有する。当該ブーム下げパイロット弁は、前記ブーム下げ操作の大きさに対応したパイロット圧を前記ブーム1速制御弁38のパイロットポート39Bに供給するように前記パイロットポンプ34と前記パイロットポート39Bとの間に介在する。
On the other hand, the boom lowering operation device (not shown) has a boom lowering lever that receives the boom lowering operation and a boom lowering pilot valve connected to the boom lowering lever. The boom lowering pilot valve is interposed between the pilot pump 34 and the
前記左旋回操作装置52A及び前記右旋回操作装置52Bは、オペレータが前記キャブ16内で前記旋回モータ36の左旋回動作及び右旋回動作をそれぞれ指令するために用いられる装置であって、前記左旋回操作装置52Aは左旋回レバー55A及び左旋回パイロット弁56Aを有し、前記右旋回操作装置52Bは右旋回レバー55B及び右旋回パイロット弁56Bを有する。
The left
前記左旋回及び右旋回レバー55A,55Bは、それぞれ、旋回操作部材に相当するものであって、当該左旋回及び右旋回レバー55A,55Bにはそれぞれ前記旋回モータ36の左旋回動作及び右前回動作を指令するための操作である左旋回操作及び右旋回操作がオペレータにより与えられる。
The left-turning and right-
前記左旋回パイロット弁56Aは、前記左旋回レバー55Aに与えられる前記左旋回操作に連動して開弁するように当該左旋回レバー55Aに連結されるとともに、当該左旋回操作の大きさに対応したパイロット圧を前記旋回制御弁42のパイロットポート43Aに供給するように前記パイロットポンプ34と前記パイロットポート43Aとの間に介在する。同様に、前記右旋回パイロット弁56Bは、前記右旋回レバー55Bに与えられる前記右旋回操作に連動して開弁するように当該右旋回レバー55Bに連結されるとともに、当該右旋回操作の大きさに対応したパイロット圧を前記旋回制御弁42のパイロットポート43Bに供給するように前記パイロットポンプ34と前記パイロットポート43Bとの間に介在する。
The left
具体的に、前記左旋回パイロット弁56Aは、前記左旋回レバー55Aが操作されずに中立位置にあるときは前記パイロットポンプ34と前記パイロットポート43Aとの間を遮断する閉弁状態を保ち、前記左旋回レバー55Aが前記中立位置から回動操作される(つまり左旋回レバー55Aに左旋回操作が与えられる)と前記パイロットポート43Aに対して当該回動操作の量(左旋回操作の大きさ)に対応した大きさのパイロット圧を供給するようなストロークで開弁する。同様に、前記右旋回パイロット弁56Bは、前記右旋回レバー55Bが操作されずに中立位置にあるときは前記パイロットポンプ34と前記パイロットポート43Bとの間を遮断する閉弁状態を保ち、前記右旋回レバー55Bが前記中立位置から回動操作される(つまり右旋回レバー55Bに右旋回操作が与えられる)と前記パイロットポート43Bに対して当該回動操作の量(右旋回操作の大きさ)に対応した大きさのパイロット圧を供給するようなストロークで開弁する。
Specifically, the left
この実施の形態に係る油圧ショベルは、さらに、図2及び図3に示される複数のセンサを備える。当該複数のセンサは、ブーム上げパイロット圧センサ60と、左旋回パイロット圧センサ62Aと、右旋回パイロット圧センサ62Bと、旋回角度センサ64と、を含む。
The hydraulic excavator according to this embodiment further includes a plurality of sensors shown in FIGS. 2 and 3. The plurality of sensors include a boom raising
前記ブーム上げパイロット圧センサ60は、前記ブーム上げ操作装置50から前記ブーム1速制御弁38のパイロットポート38Aに供給されるパイロット圧であるブーム上げパイロット圧Pbを検出して電気信号すなわちブームパイロット圧検出信号に変換する圧力センサである。
The boom raising
前記旋回パイロット圧センサ62A,62Bは、前記左旋回及び右旋回操作装置52A,52Bから前記旋回制御弁42のパイロットポート43A,43Bにそれぞれ供給されるパイロット圧である左旋回パイロット圧及び右旋回パイロット圧を検出する圧力センサであり、当該パイロット圧に対応する電気信号である旋回パイロット圧検出信号を生成する。
The turning
前記旋回角度センサ64は、前記旋回モータ36の回転位相を検出し、これにより、当該回転位相に相当する前記上部旋回体12の旋回角度を検出する圧力センサであり、前記回転位相(旋回角度)に対応する電気信号である旋回角度検出信号を生成する。
The
この実施の形態に係る油圧ショベルは、その特徴として、前記上部旋回体12の旋回速度を検出する旋回速度検出部と、本発明に係るアクチュエータ流量制限部に相当するブーム2速流量制限部と、をさらに備える。前記ブーム2速流量制限部は、旋回操作部材である前記左旋回及び右旋回レバー55A,55Bのいずれかに旋回操作が与えられた旋回操作時に前記旋回速度検出部が検出する旋回速度が小さいほど大きな制限度でアクチュエータ流量、この実施の形態では第2メインポンプ32からアクチュエータ流量制限弁である前記ブーム2速制御弁40を通じて前記ブームシリンダ26のへッド側室27Aに供給される作動油の流量である前記ブーム2速流量、を制限するように前記ブーム2速制御弁40を作動させる。
The features of the hydraulic excavator according to this embodiment are a swivel speed detection unit that detects the swivel speed of the
具体的に、この実施の形態に係る油圧ショベルは、図2及び図3に示されるパイロット減圧弁68及びコントローラ70をさらに備える。
Specifically, the hydraulic excavator according to this embodiment further includes a pilot
前記パイロット減圧弁68は、アクチュエータ流量制限弁である前記ブーム2速制御弁40と当該ブーム2速制御弁40のためのパイロット弁である前記ブーム上げパイロット弁54との間に介在し、当該ブーム上げパイロット弁54から前記ブーム2速制御弁に入力されるブーム上げパイロット圧を減圧するように作動する。具体的に、当該パイロット減圧弁68は、ソレノイド69を有する電磁弁からなり、前記ブーム上げパイロット弁54から前記ブーム2速制御弁40のパイロットポート41に至るブーム上げパイロットライン66の途中に設けられる。
The pilot
この実施の形態においてパイロット減圧弁68を構成する電磁弁は、前記ソレノイド69に入力される減圧指令信号(減圧指令電流)が大きいほど大きな減圧度で前記ブーム上げパイロット圧を減圧する特性をもつもの、例えば電磁逆比例弁、により構成される。当該電磁弁は、前記減圧指令信号が大きいほど減圧度が低下する特性をもつもの、例えば電磁正比例弁、であってもよいが、前記のように減圧指令信号が大きいほど減圧度が増大する特性をもつ電磁弁の使用は、コントローラ70の故障や断線等によって前記減圧指令信号の入力が不能になった場合にも最低限、ブーム上げレバー53の操作によるブームシリンダ26の操縦を保証することができる利点をもたらす。
In this embodiment, the solenoid valve constituting the pilot
前記コントローラ70は、前記旋回速度検出部及び前記ブーム2速流量制限部を構成するための機能として、前記図3に示すような最大減圧度設定部72と、旋回速度演算部74と、減圧度決定部76と、減圧指令部78と、を有する。
The
前記最大減圧度設定部72は、前記パイロット減圧弁68における減圧度Xの最大値である最大減圧度Xmax(%)を設定するものであって、前記左旋回レバー55Aまたは右旋回レバー55Bに与えられる旋回操作(左旋回操作または右旋回操作)が大きいほど大きな最大制限度Xmaxを設定する。前記減圧度Xは、前記ブーム上げパイロット弁54から前記ブーム2速制御弁40のパイロットポート41に供給されるブーム上げパイロット圧を前記パイロット減圧弁68にて低減させる度合いであって、アクチュエータ流量であるブーム2速流量を制限する度合いである「制限度」に相当する。前記最大減圧度Xmaxは、従って、本発明にいう「最大制限度」に相当する。当該最大減圧度Xmaxの設定の具体的な手法の例については後に後述する。
The maximum decompression
前記旋回速度演算部74は、前記旋回角度センサ64により検出される旋回角度の微分演算によって旋回速度(この実施の形態では1分あたりの回転数)Ns(rpm)を演算する。当該旋回速度演算部74は、従って、前記旋回角度センサ64とともに前記旋回速度検出部を構成する。
The turning
前記減圧度決定部76は、前記最大減圧度設定部72により設定される最大減圧度Xmaxに基いて、当該最大減圧度Xmaxから前記旋回速度Nsの増大に伴い前記減圧度Xが減少するような減圧度特性を決定し、当該減圧度特性に基いて前記旋回速度Nsに対応する減圧度Xを決定する。当該減圧度特性及び減圧度Xの決定の具体的な手法についても後述する。
The decompression
前記減圧指令部78は、前記パイロット減圧弁68の開度を前記減圧度決定部76により決定された減圧度Xを実現するような開度にするための指令信号(指令電流)、つまり、前記旋回速度Nsが小さいほど前記ブーム上げパイロット圧を減圧するような指令信号、を前記パイロット減圧弁68のソレノイド69に入力する。従って、当該パイロット減圧弁68及び当該減圧指令部78は、前記減圧度決定部76により決定された前記減圧度Xに基いて前記ブーム2速制御弁40の開度を調節する制限操作部を構成する。
The
次に、前記コントローラ70が行う具体的な演算制御動作及びこれに伴う各要素の作用を、図4のフローチャート及び図5〜図8のグラフを併せて参照しながら説明する。
Next, a specific arithmetic control operation performed by the
コントローラ70の最大減圧度設定部72及び減圧度決定部76は、まず、旋回操作部材である左旋回及び右旋回レバー55A,55Bに旋回操作が与えられているか否か、及び特定アクチュエータ操作部材であるブーム上げレバー53にブーム上げ操作が与えられているか否かを判定する(ステップS1,S2)。
The maximum decompression
前記左旋回及び右旋回レバー55A,55Bのいずれにも旋回操作が与えられていない場合(ステップS1でNO)、またはブーム上げレバー53にブーム上げ操作が与えられていない場合(ステップS2でNO)、つまり旋回動作及びブーム上げ動作について同時複合操作が行われていない場合、には、第2メインポンプ32から吐出される作動油の流量の配分を制御する必要がないため、コントローラ70はパイロット減圧弁68によるブーム上げパイロット圧の減圧を行わない。具体的に、最大減圧度設定部72は最大減圧度Xmaxの設定を行わず、減圧度決定部76はパイロット圧減圧度Xを0%に設定し(ステップS3)、これを受けて減圧指令部78は最小減圧指令電流(0の場合も含む)をパイロット減圧弁68のソレノイド69に入力する(ステップS4)。
When neither the left turning lever nor the
従って、ブーム上げレバー53にブーム上げ操作が与えられずに旋回レバー55A,55Bのいずれかに旋回操作が与えられた場合は、第2メインポンプ32から吐出される作動油がそのまま旋回モータ36に供給される一方、ブーム2速制御弁40は閉弁状態、つまりアクチュエータ流量を発生させない状態、に保持される。このように、本来的にアクチュエータ流量が0に設定される場合でも、当該アクチュエータ流量を0に保持する動作はアクチュエータ流量を制限する動作に含まれる。
Therefore, when the boom raising lever 53 is not given the boom raising operation and the turning operation is given to any of the swivel levers 55A and 55B, the hydraulic oil discharged from the second
逆に、旋回レバー55A,55Bのいずれにも旋回操作が与えられずにブーム上げレバー53にブーム上げ操作が与えられた場合には当該ブーム上げ操作の大きさに対応するブーム上げパイロット圧がそのまま(減圧されることなく)ブーム上げパイロット弁54からブーム2速制御弁40のパイロットポート41に入力される。つまり、ブームシリンダ26のへッド側室27Aには、前記ブーム上げ操作の大きさに対応したブーム1速流量で第1メインポンプ31からブーム1速制御弁38を通じて作動油が供給されるのに加え、前記ブーム上げ操作の大きさに直接対応した(つまり制限されていない)ブーム2速流量で第2メインポンプ32からも増速用の作動油が供給される。これにより、オペレータの要求に見合った速度でのブーム上げ動作が実現される。
On the contrary, when the boom raising operation is given to the boom raising lever 53 without giving the turning operation to any of the turning levers 55A and 55B, the boom raising pilot pressure corresponding to the magnitude of the boom raising operation remains as it is. It is input from the boom raising pilot valve 54 (without depressurization) to the
前記左旋回及び右旋回レバー55A,55Bのいずれかに旋回操作が与えられ(ステップS1でYES)かつブーム上げレバー53にブーム上げ操作が与えられている場合(ステップS2でNO)、つまり旋回動作及びブーム上げ動作の双方について複合操作が行われている場合、コントローラ70は、旋回モータ36及び特定アクチュエータであるブームシリンダ26に対して第2メインポンプ32から吐出される作動油の流量の配分の制御を実行する。
When a turning operation is given to any of the left turning and right turning levers 55A and 55B (YES in step S1) and a boom raising operation is given to the boom raising lever 53 (NO in step S2), that is, turning. When a combined operation is performed for both the operation and the boom raising operation, the
まず、前記コントローラ70の最大減圧度設定部72は、前記左旋回レバー55Aまたは前記右旋回レバー55Bに実際に与えられている旋回操作の大きさ、すなわち旋回レバー操作量L1、に対応する最大減圧度X1maxを設定する(ステップS5)。この最大減圧度X1maxの設定は、例えば図5に示されるように前記旋回レバー操作量Lと前記最大減圧度Xmaxとの関係について前記最大減圧度設定部72に予め格納された最大減圧度マップを用いることにより行われる。つまり、前記最大減圧度設定部72は、旋回レバー操作量Lが大きいほど大きな最大減圧度Xmaxを設定する。
First, the maximum decompression
前記最大減圧度Xmaxは、図5に示されるようなマップではなく、旋回レバー操作量Lと最大減圧度Xmaxとの関係について予め与えられた関係式に基いて算定されてもよい。また、前記旋回レバー操作量Lに対する前記最大減圧度Xmaxの特性は図5に示されるような直線的なものに限らず、曲線的なものであってもよい。 The maximum decompression degree Xmax may be calculated based on a relational expression given in advance regarding the relationship between the swivel lever operation amount L and the maximum decompression degree Xmax, instead of the map as shown in FIG. Further, the characteristic of the maximum decompression degree Xmax with respect to the swivel lever operating amount L is not limited to a linear one as shown in FIG. 5, but may be a curved one.
次に、前記コントローラ70の減圧度決定部76は、前記最大減圧度設定部72により設定された最大減圧度X1maxに対応する減圧度マップを決定し、当該減圧度マップに基いて旋回速度閾値Nsaを決定する(ステップS6)。
Next, the decompression
前記減圧度マップは、旋回速度検出部により検出される旋回速度Nsと前記パイロット圧減圧度Xとの関係について作成されたものであり、例えば図6に示されるように、旋回速度Nsの増大に伴って前記パイロット圧減圧度Xが前記最大減圧度Xmaxから次第に減少するような特性をもつ。当該特性は、図6に示されるような直線的なものに限らず、例えば図7に示されるような曲線的なものでもよい。 The decompression degree map is created for the relationship between the turning speed Ns detected by the turning speed detection unit and the pilot pressure decompression degree X. For example, as shown in FIG. 6, the turning speed Ns is increased. Along with this, the pilot pressure decompression degree X has a characteristic of gradually decreasing from the maximum decompression degree Xmax. The characteristic is not limited to a linear one as shown in FIG. 6, but may be a curved one as shown in FIG. 7, for example.
当該減圧度マップの決定の手法も特に限定されない。この実施の形態に係る減圧度決定部76は、前記最大減圧度Xmaxについて予め設定された複数の範囲のそれぞれに対応する複数の減圧度マップを格納するとともに、前記複数の範囲のうち前記のように旋回レバー操作量L1に基づき設定された最大減圧度X1maxが属する範囲に対応する減圧度マップを、使用する減圧度マップとして選定する。
The method for determining the decompression degree map is also not particularly limited. The decompression
前記最大減圧度Xmaxに対応する旋回速度Ns−減圧度X1の特性の決定は、予め定められた関係式(特性式)を用いて行われてもよい。例えば次の式(1)(2)は図6及び図7にそれぞれ示される減圧度マップの特性に対応する関係式であり、これらの関係式によっても、最大減圧度Xmaxに対応する、旋回速度Nsに対する減圧度Xの特性を設定することが可能である。 The characteristic of the turning speed Ns − decompression degree X1 corresponding to the maximum decompression degree Xmax may be determined by using a predetermined relational expression (characteristic expression). For example, the following equations (1) and (2) are relational expressions corresponding to the characteristics of the decompression degree maps shown in FIGS. 6 and 7, respectively, and these relational expressions also correspond to the maximum decompression degree Xmax and the turning speed. It is possible to set the characteristics of the degree of decompression X with respect to Ns.
X=−(Xmax/Nsa)*Ns+Xmax …(1)
X=(Xmax/Nsa2)*(Ns−Nsa)2 …(2)
これらの式において、Nsaはパイロット減圧度Xを0にする旋回速度Nsの値(図6及び式(1)に示されるように一次関数で表現される特性ではX切片)であり、この値が前記旋回速度閾値に相当する。従って、前記最大減圧度X1maxに対応する旋回速度Ns−減圧度Xの特性(前記減圧度マップあるいは前記関係式)が決定されれば、当該特性に対応する旋回速度閾値Nsaが必然的に決まる。当該旋回速度閾値Nsaは、ブーム上げパイロット圧の減圧が不要である旋回速度Nsの最小値、換言すれば、当該減圧を要する旋回速度Nsの最大値、である。
X =-(Xmax / Nsa) * Ns + Xmax ... (1)
X = (Xmax / Nsa 2 ) * (Ns-Nsa) 2 ... (2)
In these equations, Nsa is the value of the turning speed Ns that makes the pilot decompression degree X 0 (X intercept in the characteristic expressed by the linear function as shown in FIG. 6 and equation (1)), and this value is It corresponds to the turning speed threshold value. Therefore, if the characteristic of the turning speed Ns-decompression degree X corresponding to the maximum decompression degree X1max (the decompression degree map or the relational expression) is determined, the turning speed threshold value Nsa corresponding to the characteristic is inevitably determined. The turning speed threshold value Nsa is the minimum value of the turning speed Ns that does not require decompression of the boom raising pilot pressure, in other words, the maximum value of the turning speed Ns that requires the decompression.
前記減圧度決定部76は、前記旋回速度検出部により検出される実旋回速度Ns1と前記旋回速度閾値Nsaとを比較する(ステップS7)。
The decompression
前記実旋回速度Ns1が前記旋回速度閾値Nsa以上である場合(ステップS7でNO)、すなわち、実旋回速度Ns1が十分に高くて必要な旋回トルクが小さいためにブーム2速流量の制限が不要である場合、前記減圧度決定部76は旋回単独操作やブーム上げ単独操作の場合と同様にパイロット減圧度Xを0%に設定する(ステップS3)。これに対応して減圧指令部78は最小減圧指令電流をパイロット減圧弁68のソレノイド69に入力する(ステップS4)。
When the actual turning speed Ns1 is equal to or higher than the turning speed threshold value Nsa (NO in step S7), that is, since the actual turning speed Ns1 is sufficiently high and the required turning torque is small, it is not necessary to limit the flow rate of the boom 2nd speed. If there is, the decompression
一方、前記実旋回速度Ns1が前記旋回速度閾値Nsa未満である場合(ステップS7でYES)、すなわち、実旋回速度Ns1が低くて上部旋回体12の旋回の加速のために大きな旋回トルクを要する場合、前記減圧度決定部76は、当該旋回トルクを確保すべくブーム2速流量を制限するためのパイロット圧減圧度X1を決定する。具体的には、前記ステップS6にて選定した(つまりステップS5で設定された最大減圧度X1maxに対応する)減圧度マップ及び前記実旋回速度Ns1に基いて前記パイロット減圧度X1を決定する。これに対応して前記減圧指令部78は、前記パイロット圧減圧度X1に相当する減圧指令電流、つまりパイロット減圧弁68の開度を前記パイロット圧減圧度X1を実現するための開度にするための減圧指令信号、を当該パイロット減圧弁68のソレノイド69に入力する(ステップS9)。これにより、ブーム2速制御弁40のパイロットポート41にはブーム上げパイロット弁54から出力されるパイロット圧よりも低いブーム上げパイロット圧が入力され、その分だけ当該ブーム2速制御弁40の開口面積が絞られる。
On the other hand, when the actual turning speed Ns1 is less than the turning speed threshold value Nsa (YES in step S7), that is, when the actual turning speed Ns1 is low and a large turning torque is required to accelerate the turning of the
このようにして、前記旋回速度Ns1に対応する制限度でブーム2速流量が制限され、十分な上部旋回体12の旋回加速を可能にする制御が達成される。図8は、アクチュエータ流量である前記ブーム2速流量が制限されない場合、及び前記実施の形態のように旋回速度Nsに応じた当該制限が行われる場合、についての当該旋回速度Nsの時間変化をそれぞれ線80,82によって示したグラフである。このグラフに示されるように、旋回速度Nsが旋回速度閾値Nsaに至るまでの前記ブーム2速流量の制限は、上部旋回体12の旋回の初期加速性を高めることに寄与する。その一方、前記旋回速度Nsの増大について当該制限の度合いを減らすことは、ブーム2速制御弁40での圧力損失を減らして効率の高い運転を可能にする。
In this way, the boom 2nd speed flow rate is limited by the limit degree corresponding to the turning speed Ns1, and the control that enables sufficient turning acceleration of the
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を包含する。 The present invention is not limited to the embodiments described above. The present invention includes, for example, the following aspects.
(A)旋回操作の考慮について
前記実施の形態では、旋回操作部材(左旋回レバー55Aまたは右旋回レバー55B)に与えられる旋回操作が大きいほど、旋回速度Nsに対応するアクチュエータ流量(ブーム2速流量)の流量制限度を大きくする制御が行われるが、本発明では当該旋回操作の大きさに関係なく旋回速度のみに基いて流量制限度が設定されてもよい。ただし、前記旋回操作の大きさを考慮した制御は、実際のオペレータの旋回加速の意志も考慮に入れたより適正な流量の分配を可能にする。
(A) Consideration of turning operation In the above embodiment, the larger the turning operation given to the turning operation member (left turning
また、前記旋回操作の大きさを考慮する手法は、前記のように当該旋回操作の大きさに応じた最大制限度(前記実施の形態では最大減圧度Xmax)の設定に限定されない。例えば、図6または図7に示されるような特性が与えられたパイロット圧減圧度Xに対し、前記旋回操作の大きさに対応して増減する補正係数を乗じることによっても、当該旋回操作の大きさを考慮した制御が実現可能である。 Further, the method of considering the magnitude of the turning operation is not limited to the setting of the maximum limit degree (maximum decompression degree Xmax in the embodiment) according to the magnitude of the turning operation as described above. For example, by multiplying the pilot pressure decompression degree X given the characteristics shown in FIG. 6 or 7 by a correction coefficient that increases or decreases according to the magnitude of the turning operation, the magnitude of the turning operation can also be increased. It is possible to realize the control in consideration of the coefficient.
(B)アクチュエータ流量制限弁について
本発明に係るアクチュエータ流量制限弁、つまり、油圧ポンプと特定アクチュエータとの間に介在してアクチュエータ流量を制限する弁、は前記ブーム2速制御弁40に限定されない。当該アクチュエータ流量制限弁は、例えば、図1に示されるブーム1速制御弁38であってもよい。つまり、前記第2メインポンプ32に前記旋回制御弁42を介して前記旋回モータ36が接続されるとともに、これと並列に前記ブーム1速制御弁38を介して前記ブームシリンダ26が接続されてもよい。この場合も、当該ブーム1速制御弁38のパイロットポート39A,39Bにそれぞれ入力されるパイロット圧(ブーム上げパイロット圧及びブーム下げパイロット圧)の減圧によってアクチュエータ流量(この場合はブーム1速流量)を制限することが可能である。
(B) Actuator flow rate limiting valve The actuator flow rate limiting valve according to the present invention, that is, a valve that limits the actuator flow rate by interposing between the hydraulic pump and the specific actuator, is not limited to the boom 2-
また、当該アクチュエータ流量制限弁は、前記ブーム2速制御弁40や前記ブーム1速制御弁38のように特定アクチュエータ操作(前記実施の形態ではブーム上げ操作)に応じてパイロット操作される制御弁に限定されない。当該アクチュエータ流量制限弁は、前記特定アクチュエータ操作とは独立してアクチュエータ流量を制限するための専用の弁であってもよい。
Further, the actuator flow rate limiting valve is a control valve that is pilot-operated in response to a specific actuator operation (boom raising operation in the embodiment) such as the boom 2-
その例を図9に示す。図9に示される油圧回路は、図2に示される油圧回路に前記アクチュエータ流量制限弁として流量制限専用のブーム2速流量制限弁90が付加されるとともに前記パイロット減圧弁68に代えてパイロット減圧弁88が付加されたものである。
An example thereof is shown in FIG. In the flood control circuit shown in FIG. 9, a boom 2-speed flow
前記ブーム2速流量制限弁90は、前記ブーム2速分岐ライン45において前記ブーム2速制御弁40の上流側に設けられる。当該ブーム2速流量制限弁90は、当該ブーム2速制御弁40と同様に、単一のパイロットポート91を有する2位置のパイロット操作式制御弁により構成されるが、当該パイロットポート91は前記ブーム2速パイロットライン66とは独立した専用の流量制限パイロットライン86を介してパイロットポンプ34に接続されている。当該ブーム2速流量制御弁90は、全開位置90nと流量制限位置90aとを有し、前記パイロットポート91にパイロット圧が入力されないときは前記全開位置90nに保持されて前記ブーム2速分岐ライン45を開通する一方、前記パイロットポート91にパイロット圧が入力されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記流量制限位置90aにシフトして当該ストロークに対応した流量制限度で作動油の流量(ブーム2速流量)を制限する。
The boom 2-speed flow
前記パイロット減圧弁88は、前記パイロット減圧弁68と同様に電磁弁により構成され、ソレノイド89を有するが、当該電磁弁は、前記ソレノイド89に入力される減圧指令信号(減圧指令電流)が大きいほど減圧度が低下する特性を有する弁、例えば電磁正比例弁、である。
The pilot
この油圧回路においても、旋回速度検出部により検出される旋回速度が小さいほど前記パイロット減圧弁88のソレノイド89に入力される減圧指令信号を大きくして前記ブーム2速流量制限弁90に入力される流量制限パイロット圧を増大させることにより、アクチュエータ流量であるブーム2速流量を制限することが可能である。
Also in this hydraulic circuit, the smaller the turning speed detected by the turning speed detection unit, the larger the pressure reducing command signal input to the
(C)特定アクチュエータについて
本発明に係る特定アクチュエータは、旋回モータ以外の油圧アクチュエータであって作業機械に搭載される油圧アクチュエータの中から任意に選出されることが可能である。例えば図1に示される油圧ショベルでは、アームシリンダ28が前記特定アクチュエータに選定されてもよい。
(C) Specific actuator The specific actuator according to the present invention is a hydraulic actuator other than the swivel motor and can be arbitrarily selected from the hydraulic actuators mounted on the work machine. For example, in the hydraulic excavator shown in FIG. 1, the
10 下部走行体
12 上部旋回体
14 作業装置
20 ブーム
26 ブームシリンダ(特定アクチュエータ)
27A へッド側室
32 第2メインポンプ(油圧ポンプ)
36 旋回モータ
40 ブーム2速制御弁(アクチュエータ流量制限弁)
41 パイロットポート
42 旋回制御弁
50 ブーム上げ操作装置
52A 左旋回操作装置
52B 右旋回操作装置
53 ブーム上げレバー(特定アクチュエータ操作部材)
54 ブーム上げパイロット弁(特定アクチュエータパイロット弁)
55A 左旋回レバー(旋回操作部材)
55B 右旋回レバー(旋回操作部材)
60 ブーム上げパイロット圧センサ
62A 左旋回パイロット圧センサ
62B 右旋回パイロット圧センサ
64 旋回角度センサ(旋回速度検出部を構成)
68,88 パイロット減圧弁
70 コントローラ
72 最大減圧度設定部
74 旋回速度演算部(旋回速度検出部を構成)
76 減圧度決定部
78 減圧指令部
90 ブーム2速流量制限弁
10
27A
36
41
54 Boom raising pilot valve (specific actuator pilot valve)
55A Left swivel lever (swivel operation member)
55B Right swivel lever (swivel operation member)
60 Boom raising
68, 88 Pilot
76 Decompression
Claims (5)
下部走行体と、
前記下部走行体上に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される作業装置と、
作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する油圧モータからなり、当該作動油の供給に応じて前記上部旋回体を旋回させることが可能な旋回モータと、
前記油圧ポンプと前記旋回モータとの間に介在し、当該油圧ポンプから当該旋回モータに供給される作動油の流量である旋回流量を変化させるように開閉作動する旋回制御弁と、
前記旋回モータとは別の特定の油圧アクチュエータであって前記油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する特定アクチュエータと、
前記油圧ポンプと前記特定アクチュエータとの間に介在し、当該油圧ポンプから当該特定アクチュエータに供給される作動油の流量であるアクチュエータ流量を変化させるように開閉作動するアクチュエータ流量制限弁と、
前記旋回モータの作動を指令するための旋回操作が与えられる旋回操作部材と、
前記上部旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出部と、
前記旋回操作部材に前記旋回操作が与えられた旋回操作時に前記旋回速度検出部が検出する旋回速度が小さいほど大きな制限度で前記アクチュエータ流量を制限するように前記アクチュエータ流量制限弁を作動させるアクチュエータ流量制限部と、を備え、
前記アクチュエータ流量制限部は、前記旋回操作部材に与えられる旋回操作が大きいほど、前記旋回速度に対応する前記アクチュエータ流量の流量制限度を大きくするように構成され、
前記アクチュエータ流量制限部は、前記制限度の最大値である最大制限度を設定する最大制限度設定部であって前記旋回操作が大きいほど大きな最大制限度を設定するものと、当該最大制限度設定部により設定された最大制限度に基いて、当該最大制限度から前記旋回速度の増大に伴い前記制限度が減少するような制限度特性を決定し、当該制限度特性に基いて前記旋回速度に対応する前記アクチュエータ流量の制限度を決定する制限度決定部と、当該制限度決定部により決定された制限度に基いて前記アクチュエータ流量制限弁の開度を調節する制限操作部と、を有する、旋回式油圧作業機械。 It is a swivel type hydraulic work machine.
With the lower running body,
An upper swivel body that is mounted on the lower traveling body so as to be swivel
The work device mounted on the upper swivel body and
A hydraulic pump that discharges hydraulic oil and
A swivel motor consisting of a hydraulic motor that operates by receiving the supply of hydraulic oil discharged by the hydraulic pump and capable of swiveling the upper swivel body according to the supply of the hydraulic oil, and a swivel motor.
A swivel control valve that is interposed between the hydraulic pump and the swivel motor and operates to open and close so as to change the swirl flow rate, which is the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the swivel motor.
A specific actuator that is different from the swivel motor and operates by receiving the supply of hydraulic oil discharged by the hydraulic pump.
An actuator flow rate limiting valve that is interposed between the hydraulic pump and the specific actuator and operates to open and close so as to change the actuator flow rate, which is the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the specific actuator.
A swivel operation member to which a swivel operation for commanding the operation of the swivel motor is given, and
A swivel speed detection unit that detects the swivel speed of the upper swivel body,
The actuator flow rate that operates the actuator flow rate limiting valve so as to limit the actuator flow rate with a larger limit as the turning speed detected by the turning speed detection unit becomes smaller during the turning operation in which the turning operation is applied to the turning operation member. for example Bei and the limiting portion, the,
The actuator flow rate limiting unit is configured so that the larger the turning operation given to the turning operation member, the larger the flow rate limiting degree of the actuator flow rate corresponding to the turning speed.
The actuator flow rate limiting unit is a maximum limiting degree setting unit that sets a maximum limiting degree that is the maximum value of the limiting degree, and sets a larger maximum limiting degree as the turning operation is larger, and the maximum limiting degree setting. Based on the maximum limit set by the unit, the limit characteristic is determined so that the limit decreases as the turning speed increases from the maximum limit, and the turning speed is determined based on the limit characteristic. It has a limit degree determination unit that determines the corresponding limit degree of the actuator flow rate, and a limit operation unit that adjusts the opening degree of the actuator flow rate limit valve based on the limit degree determined by the limit degree determination unit. Swivel hydraulic work machine.
下部走行体と、With the lower running body,
前記下部走行体上に旋回可能に搭載される上部旋回体と、An upper swivel body that is mounted on the lower traveling body so as to be swivel
前記上部旋回体に搭載される作業装置と、The work device mounted on the upper swivel body and
作動油を吐出する油圧ポンプと、A hydraulic pump that discharges hydraulic oil and
前記油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する油圧モータからなり、当該作動油の供給に応じて前記上部旋回体を旋回させることが可能な旋回モータと、A swivel motor consisting of a hydraulic motor that operates by receiving the supply of hydraulic oil discharged by the hydraulic pump and capable of swiveling the upper swivel body according to the supply of the hydraulic oil, and a swivel motor.
前記油圧ポンプと前記旋回モータとの間に介在し、当該油圧ポンプから当該旋回モータに供給される作動油の流量である旋回流量を変化させるように開閉作動する旋回制御弁と、A swivel control valve that is interposed between the hydraulic pump and the swivel motor and operates to open and close so as to change the swirl flow rate, which is the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the swivel motor.
前記旋回モータとは別の特定の油圧アクチュエータであって前記油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する特定アクチュエータと、A specific actuator that is different from the swivel motor and operates by receiving the supply of hydraulic oil discharged by the hydraulic pump.
前記油圧ポンプと前記特定アクチュエータとの間に介在し、当該油圧ポンプから当該特定アクチュエータに供給される作動油の流量であるアクチュエータ流量を変化させるように開閉作動するアクチュエータ流量制限弁と、An actuator flow rate limiting valve that is interposed between the hydraulic pump and the specific actuator and operates to open and close so as to change the actuator flow rate, which is the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the specific actuator.
前記旋回モータの作動を指令するための旋回操作が与えられる旋回操作部材と、A swivel operation member to which a swivel operation for commanding the operation of the swivel motor is given, and
前記上部旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出部と、A swivel speed detection unit that detects the swivel speed of the upper swivel body,
前記旋回操作部材に前記旋回操作が与えられた旋回操作時に前記旋回速度検出部が検出する旋回速度が小さいほど大きな制限度で前記アクチュエータ流量を制限するように前記アクチュエータ流量制限弁を作動させるアクチュエータ流量制限部と、The actuator flow rate that operates the actuator flow rate limiting valve so as to limit the actuator flow rate with a larger limit as the turning speed detected by the turning speed detection unit becomes smaller during the turning operation in which the turning operation is applied to the turning operation member. Restriction part and
前記特定アクチュエータの作動を指令するための特定アクチュエータ操作を受ける特定アクチュエータ操作部材と、A specific actuator operating member that receives a specific actuator operation for commanding the operation of the specific actuator, and a specific actuator operating member.
当該特定アクチュエータ操作部材に与えられる前記特定アクチュエータ操作が大きいほど前記アクチュエータ流量を大きくするように前記アクチュエータ流量制限弁を開弁させるアクチュエータ流量操作部と、を備え、An actuator flow rate operating unit that opens the actuator flow rate limiting valve so that the larger the specific actuator operation given to the specific actuator operating member is, the larger the actuator flow rate is provided.
前記アクチュエータ流量制限弁がパイロット圧の入力を受けて開弁動作をするパイロット操作式制御弁により構成され、The actuator flow rate limiting valve is composed of a pilot-operated control valve that opens the valve by receiving an input of pilot pressure.
前記アクチュエータ流量操作部は、前記特定アクチュエータ操作部材に与えられる前記特定アクチュエータ操作が大きいほど前記アクチュエータ流量制限弁に入力される前記パイロット圧を大きくする特定アクチュエータパイロット弁を含み、The actuator flow rate control unit includes a specific actuator pilot valve that increases the pilot pressure input to the actuator flow rate limiting valve as the specific actuator operation given to the specific actuator operation member increases.
前記アクチュエータ流量制限部は、前記特定アクチュエータパイロット弁と前記アクチュエータ流量制限弁との間に介在する電磁弁であって当該特定アクチュエータパイロット弁から前記アクチュエータ流量制限弁に入力されるパイロット圧を減圧するように作動することが可能なパイロット減圧弁と、前記旋回速度が小さいほど前記パイロット圧を減圧するような減圧指令信号を前記パイロット減圧弁に入力する減圧指令部と、を含む、旋回式油圧作業機械。The actuator flow rate limiting unit is a solenoid valve interposed between the specific actuator pilot valve and the actuator flow rate limiting valve, and reduces the pilot pressure input from the specified actuator pilot valve to the actuator flow rate limiting valve. A swivel-type hydraulic work machine including a pilot pressure reducing valve capable of operating the engine and a pressure reducing command unit for inputting a pressure reducing command signal to the pilot pressure reducing valve so that the pilot pressure is reduced as the turning speed is smaller. ..
制限度の最大値である最大制限度を設定する最大制限度設定部であって前記旋回操作が大
きいほど大きな最大制限度を設定するものと、当該最大制限度設定部により設定された最
大制限度に基いて、当該最大制限度から前記旋回速度の増大に伴い前記制限度が減少する
ような制限度特性を決定し、当該制限度特性に基いて前記旋回速度に対応する前記アクチ
ュエータ流量の制限度を決定する制限度決定部と、当該制限度決定部により決定された制
限度に基いて前記アクチュエータ流量制限弁の開度を調節する制限操作部と、を有する、
旋回式油圧作業機械。 The swivel hydraulic work machine according to claim 3 , wherein the actuator flow rate limiting unit is a maximum limiting degree setting unit that sets a maximum limiting degree which is the maximum value of the limiting degree, and the larger the swivel operation is, the larger it is. Based on the one that sets the maximum limit and the maximum limit set by the maximum limit setting unit, the limit characteristic that the limit decreases as the turning speed increases from the maximum limit is provided. The limit degree determination unit that determines and determines the limit degree of the actuator flow rate corresponding to the turning speed based on the limit degree characteristic, and the actuator flow rate limit valve based on the limit degree determined by the limit degree determination unit. Has a limiting operation unit for adjusting the opening degree of
Swivel type hydraulic work machine.
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