JP7086764B2 - 作業機械 - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。
油圧ショベル等の作業機械は、旋回体を含む車体と、旋回体に取り付けられる作業装置(フロント装置)とを備え、作業装置が、旋回体に上下方向の回動可能に接続されるブーム(フロント部材)と、このブームの先端に上下方向の回動可能に接続されるアーム(フロント部材)と、ブームを駆動するブームシリンダ(アクチュエータ)と、アームを駆動するアームシリンダ(アクチュエータ)と、アームの先端に回動可能に接続されるバケットと、バケットを駆動するバケットシリンダ(アクチュエータ)とを含む。作業機械のフロント部材をそれぞれの手動操作レバーによって操作し、所定の領域を掘削することは容易では無く、オペレータには習熟した操作技術が必要とされる。そこで、このような作業を容易にするための技術が提案されている(特許文献1,2)。
特許文献1に記載の建設機械の領域制限掘削制御装置は、フロント装置の位置を検出する検出手段と、この検出手段からの信号によりフロント装置の位置を演算する演算部と、フロント装置の進入を禁止する侵入不可領域の設定部と、侵入不可領域とフロント装置の位置から操作レバー信号の制御ゲインを算出する演算部とを備えるコントローラと、算出された制御ゲインからアクチュエータの動きを制御するアクチュエータ制御手段とを備えている。このような構成によると、侵入不可領域の境界線までの距離に応じてレバー操作信号が制御されるため,オペレータが誤って侵入不可領域にバケット先端を移動しようとしても、自動的にバケット先端の軌跡が境界上を沿うように制御される。これによって、オペレータの操作技術の習熟度に左右されること無く、誰でも精度良く安定した作業を行うことができる。
一方、特許文献2に記載の油圧駆動装置では、各アクチュエータの方向制御弁のそれぞれの圧力補償をする圧力補償弁を各方向制御弁に直列に配置している。これにより、オペレータは、負荷変動に影響されること無く、レバー操作量に応じた流量をアクチュエータに供給することが可能となる。
特許文献1に記載の建設機械において、オペレータが作業装置を手動で操作する手動操作機能と車体のコントローラによる自動制御機能とを作業内容に応じて切り替えることを想定した場合、以下の課題がある。
コントローラからの指令によってフロント装置の自動制御を行う場合は、フロント装置の先端が目標とする軌跡に沿って正確に移動することが重要であり、そのためにはアクチュエータに目標流量を正確に供給する必要がある。しかし、特許文献1の領域制限掘削制御装置では、レバー操作量に応じて制御されるのが方向切替弁の開口量であるため、アクチュエータの負荷変動に伴う弁の前後差圧の変化によって、アクチュエータへの流量供給が不安定になる場合がある。
一方、特許文献2の技術では、操作レバーの入力量に対して方向切替弁の開口量を制御するだけでなく、圧力補償弁によって方向切替弁の前後差圧も制御することで、アクチュエータの負荷に依存することなくアクチュエータへの正確な流量供給を可能となる。従って、特許文献2の技術を特許文献1の領域制限掘削制御装置に適用することにより、自動制御においても負荷変動によらずアクチュエータに目標流量を正確に流すことが可能になると考えられる。
しかしながら、負荷変動によってアクチュエータの動作が変化することは、オペレータが操作レバーを介して車体を操作する上での重要な判断材料のひとつである。上述のように負荷変動によらずアクチュエータに目標流量を正確に流すことができる機能を実装することは、負荷変動に伴うアクチュエータの動作変化が失われることを意味する。そのため、オペレータは車体の操作感覚に強い違和感を覚え、車体の操作性の低下を招く恐れがある。
このように油圧ショベル等の作業機械のオペレータの手動操作機能と車体の自動制御機能とでは、求められる性能が異なり、それに適した油圧システム構成も異なる。そのため、ひとつの作業機械の油圧システムでこれら2つの機能を切り替えられたとしても、それぞれの機能で求められる性能を両立させることが難しい。
本発明は、このような実情を鑑みて考案されたものであり、その目的は、オペレータが手動操作する場合には高い操作性を確保しつつ、コントローラの指令入力によって車体を自動制御する場合には負荷変動によらずアクチュエータに正確に目標流量を供給することでより速くかつ正確にアクチュエータを駆動させることができる作業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、前記車体に取り付けられた作業装置と、前記車体または前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出ラインにパラレルに接続されており、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを調整する複数の方向制御弁と、前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバーと、前記作業装置が予め設定された領域へ侵入することを防止するマシンコントロール機能の有効化または無効化を指示するためのマシンコントロール制御スイッチと、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記マシンコントロール機能を実行するコントローラとを備えた作業機械において、前記複数の方向制御弁の各上流に配置され、前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁に供給される圧油の流量を前記複数の油圧アクチュエータの圧力変動に応じて制限する補助流量制御装置を備え、前記コントローラは、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記補助流量制御装置による前記方向制御弁へ供給される圧油の流量の制限を解除し、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記補助流量制御装置により前記方向制御弁へ供給される圧油の流量を制限するものとする。
以上のように構成した本発明によれば、マシンコントロール機能が解除された場合は、補助流量制御装置のパイロットラインの流量制御を無効とし、補助流量制御装置はオペレータの操作入力量に応じた開口を維持し、複数のアクチュエータへと分流を行う。この場合は、アクチュエータの負荷変動に応じたアクチュエータ動作の変化をオペレータがより感じ取りやすくなるため、オペレータ操作時の作業機械の操作性が確保される。一方、マシンコントロール機能が選択された場合は、補助流量制御はアクチュータの負荷変動に依存することなくコントローラが指令する目標流量通りに流量を高応答かつ確実にアクチュエータへ供給することができ、アクチュエータの自動制御精度が向上できる。これらにより、オペレータの手動操作時とコントローラによる自動制御時の2種類の操作形態において、それぞれの操作形態に適した油圧システム特性へと切り替えることで、それぞれの操作形態で要求される性能を両立させることができる。
本発明によれば、油圧ショベル等の作業機械において、オペレータが手動操作する場合には高い操作性を確保しつつ、コントローラの指令入力によって車体を自動制御する場合には負荷変動によらずアクチュエータに正確に目標流量を供給することでより速くかつ正確にアクチュエータを駆動させることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態に係る作業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、本実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。
図1に示すように、油圧ショベル300は、走行体201と、この走行体201上に配置され、車体を構成する旋回体202と、この旋回体202に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置203とを備えている。作業装置203は、旋回体202に上下方向の回動可能に取り付けられるブーム204と、このブーム204の先端に上下方向の回動可能に取り付けられるアーム205と、このアーム205の先端に上下方向の回動可能に取り付けられるバケット206と、ブーム204を駆動するブームシリンダ204aと、アーム205を駆動するアームシリンダ205aと、バケット206を駆動するバケットシリンダ206aとを含んでいる。旋回体202上の前側位置には運転室207を設けてあり、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウエイト209を設けてある。運転室207とカウンタウエイト209の間にはエンジン及び油圧ポンプ等が収容される機械室208を設けてあり、機械室208にはコントロールバルブ210が設置されている。
本実施の形態に係る油圧ショベル300には、以下の実施例で説明する油圧駆動装置が搭載される。
図2Aおよび図2Bは、本発明の第1の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図2に示すように、第1の実施例における油圧駆動装置400は、図示しないエンジンによって駆動される3つの主油圧ポンプ、例えばそれぞれ可変容量形油圧ポンプからなる第1油圧ポンプ1、第2油圧ポンプ2、および第3油圧ポンプ3を備えている。また、図示しないエンジンによって駆動されるパイロットポンプ4を備えると共に、第1~第3油圧ポンプ1~3、およびパイロットポンプ4に油を供給する作動油タンク5を備えている。
図2に示すように、第1の実施例における油圧駆動装置400は、図示しないエンジンによって駆動される3つの主油圧ポンプ、例えばそれぞれ可変容量形油圧ポンプからなる第1油圧ポンプ1、第2油圧ポンプ2、および第3油圧ポンプ3を備えている。また、図示しないエンジンによって駆動されるパイロットポンプ4を備えると共に、第1~第3油圧ポンプ1~3、およびパイロットポンプ4に油を供給する作動油タンク5を備えている。
第1油圧ポンプ1の傾転角は、この第1油圧ポンプ1に付設したレギュレータによって制御される。この第1油圧ポンプ1のレギュレータは、流量制御指令圧ポート1a、第1油圧ポンプ自己圧ポート1b、第2油圧ポンプ自己圧ポート1cを含んでいる。同様に、第2油圧ポンプ2の傾転角は、この第2油圧ポンプ2に付設したレギュレータによって制御される。この第2油圧ポンプ2のレギュレータは、流量制御指令圧ポート2a、第2油圧ポンプ自己圧ポート2b、第1油圧ポンプ自己圧ポート2cを含んでいる。また同様に、第3油圧ポンプ3の傾転角は、この第3油圧ポンプ3に付設したレギュレータによって制御される。この第3油圧ポンプ3のレギュレータは、流量制御指令圧ポート3a、第3油圧ポンプ自己圧ポート3bを含んでいる。
第1油圧ポンプ1には、最上流に走行体201を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない右走行モータの駆動を制御する右走行用方向制御弁6を接続してある。この右走行用方向制御弁6の下流に、バケットシリンダ206aに接続される圧油の流れを制御するバケット用方向制御弁7と、アームシリンダ205aに供給される圧油の流れを制御する第2アーム用方向制御弁8と、ブームシリンダ204aに供給される圧油の流れを制御する第1ブーム用方向制御弁9とを接続してある。これらのバケット用方向制御弁7、第2アーム用方向制御弁8、及び第1ブーム用方向制御弁9は、右走行用方向制御弁に接続される管路45、及びこの管路45に管路46,47,48を介して互いにパラレルに接続してある。
第2油圧ポンプ2には、ブームシリンダ204aに供給される圧油の流れを制御する第2ブーム用方向制御弁10と、アームシリンダ205aに供給される圧油の流れを制御する第1アーム用方向制御弁11と、例えばバケット206に代えて設けられる小割機等の第1特殊アタッチメントを駆動する図示しない第1アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第1アタッチメント用方向制御弁12と、走行体201を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない左走行モータの駆動を制御する左走行用方向制御弁13とを接続してある。これらの第2ブーム用方向制御弁10、第1アーム用方向制御弁11、第1アタッチメント用方向制御弁12、及び左走行用方向制御弁13は、第2油圧ポンプ2に接続される管路49、及びこの管路49に管路50,51,52,53を介して互いにパラレルに接続してある。また、管路53は、合流弁77を介して管路45に接続されている。
第3油圧ポンプ3には、旋回体202を駆動する図示しない旋回モータに供給される圧油の流れを制御する旋回用方向制御弁14と、ブームシリンダ204aに供給される圧油の流れを制御する第3ブーム用方向制御弁15と、第1特殊アタッチメントに加えてさらに設けられるか、または、第1特殊アクチュエータに代えて、第1アクチュエータと第2アクチュエータの2つの油圧アクチュエータを備えた第2特殊アタッチメントが装着された際に、図示しない第2アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第2アタッチメント用方向制御弁16とを接続させてある。
旋回用方向制御弁14と、第3ブーム用方向制御弁15と、第2アタッチメント用方向制御弁16とは、第3油圧ポンプ3に接続される管路54、及びこの管路54に管路55、56、57を介して互いにパラレルに接続してある。
ブームシリンダ204aには、ボトム側の圧力を検出する圧力センサ71a、ロッド側の圧力を検出する圧力センサ71bが設けてある。同様に、アームシリンダ205aには、ボトム側の圧力を検出する圧力センサ72a、ロッド側の圧力を検出する圧力センサ72bが設けてある。また同様に、バケットシリンダ206aには、バケット側の圧力を検出する圧力センサ73a、ロッド側の圧力を検出する圧力センサ73bが設けてある。また、車体の動作状態を取得することを目的として、ブームシリンダ204aのストローク量を検出するストロークセンサ74、アームシリンダ205aのストローク量を検出するストロークセンサ75、及びバケットシリンダ206aのストローク量を検出するストロークセンサ76が設けられている。なお、車体の動作状態を取得する手段は傾斜センサ、回転角センサ、IMUなど多様であり、上述したストロークセンサに限るものではない。
バケット用方向制御弁7へ接続される管路46、第2アーム用方向制御弁8へ接続される管路47、および第1ブーム用方向制御弁9へ接続される管路48には、複合操作時に第1油圧ポンプ1から各方向制御弁に供給される圧油の流量を制限する補助流量制御装置24~26がそれぞれ設けられる。
第2ブーム用方向制御弁10へ接続される管路50、および第1アーム用方向制御弁11へ接続される管路51には、複合操作時に第2油圧ポンプ2から各方向制御弁に供給される圧油の流量を制限する補助流量制御装置27,28がそれぞれ設けられる。第1の実施例では、補助流量制御装置27は、補助可変絞りを形成するシート形の主弁31と、主弁31の弁体31aの移動量に応じて開口面積を変化させる弁体31aに設けられた制御可変絞りとしてのフィードバック絞り31bと、パイロット可変絞りとしての油圧可変絞り弁33と、圧力補償弁32とで構成される。主弁31が内蔵されるハウジングは、主弁31と管路50の接続部に形成された第1圧力室31cと、主弁31と第2ブーム用方向制御弁10間の管路58の接続部に形成された第2圧力室31dと、第1圧力室31cとフィードバック絞り31bを介して連通するように形成された第3圧力室31eとを有する。第3圧力室31eと圧力補償弁32とは管路59aで接続され、圧力補償弁32と油圧可変絞り33とは管路59bで接続され、油圧可変絞り33と管路58とは管路59cで接続されており、これら管路59a、59b、59cはパイロットライン59を形成している。
圧力補償弁32には、圧力補償弁スプールが油路を開く方向に力が作用する側の圧力信号ポート32eに管路49の第2油圧ポンプ吐出圧力を、圧力信号ポート32cに管路59cの圧力を、圧力信号ポート32dに電磁切換弁39から管路66を介して伝達させられる機能切替信号圧を作用させ、圧力補償弁スプールが油路を閉じる方向に力が作用する側の圧力信号ポート32bに管路59bの圧力と、圧力信号ポート32aにバケット用方向制御弁7から検出されれるバケットシリンダ206aの負荷圧と、第1ブーム用方向制御弁9、第2ブーム用方向制御弁10及び第3ブーム用方向制御弁15から検出されるブームシリンダ204aの負荷圧と、第1アーム用方向制御弁11及び第2アーム用方向制御弁8から検出されるアームシリンダ205aの負荷圧と、旋回用方向制御弁14の負荷圧力とのうち高圧選択弁40によって選択される最高負荷圧力を作用させる。
電磁切換弁39の供給ポートはパイロットポンプ4と接続され、タンクポートは作動油タンク5と接続される。
油圧可変絞り33の圧力信号ポート33aは、比例電磁減圧弁37の出力ポートと接続され、比例電磁減圧弁37の供給ポートはパイロットポンプ4と接続され、タンクポートは作動油タンク5と接続される。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。
この第1の実施例における油圧駆動装置400は、第1ブーム用方向制御弁9、第2ブーム用方向制御弁10、第3ブーム用方向制御弁15、及びバケット用方向制御弁7をそれぞれを切り換え操作可能な操作レバー17aおよびパイロットバルブ18aと、第1アーム用方向制御弁11、第2アーム用方向制御弁8をそれぞれを切り換え操作可能な操作レバー17bおよびパイロットバルブ18bを備えている。この操作レバー17a,17bのパイロットバルブ18a,18bと切替弁ユニット19とを接続する管路41には、ブーム204、アーム205、バケット206が操作されたことを検出する圧力センサ70が設けてある。なお、説明が煩雑となるので、旋回用方向制御弁14を切り換え操作する旋回用操作装置、右走行用方向制御弁6を切り換え操作する右走行用操作装置、左走行用方向制御弁13を切り換え操作する左走行用操作装置、第1アタッチメント用方向制御弁12を切り換え操作する第1アタッチメント用操作装置、第2アタッチメント用方向制御弁16を切り換え操作する第2アタッチメント用操作装置については、図示を省略してある。
切替弁ユニット19は各方向制御弁のパイロットポートへ管路43によって、第1~第3油圧ポンプ1~3の流量制御指令ポートには管路42によって接続されると共に、電磁比例弁ユニット20にも管路44,45によって接続される。
図3は、切替弁ユニット19の構成図である。図3に示すように、切替弁ユニット19は、コントローラ21からの指令により切換制御される複数の電磁切換弁19aを内蔵している。マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除されると電磁切換弁19aは図示A位置に切り換えられ、マシンコントロール機能が選択されると図示B位置に切り換えられる。電磁切換弁19aが図示A位置にあるときは、管路41から入力されたパイロット圧力信号は、管路42,43を介して第1~第3油圧ポンプ1~3の流量制御指令圧ポート3a,3b,3c又は各方向制御弁のパイロットポートに出力される。一方、電磁切換弁19aがB位置にあるときは、管路41から入力されたパイロット圧力信号は、管路44を介して電磁比例弁ユニット20に出力される。同時に、管路45を介して電磁比例弁ユニット20から入力されたパイロット圧力信号は、管路42,43を介して第1~第3油圧ポンプ1~3の流量制御指令圧ポート3a,3b,3c又は各方向制御弁のパイロットポートに出力される。
図4は、電磁比例弁ユニット20の構成図である。図4に示すように、電磁比例弁ユニット20は、コントローラ21からの指令により開口量が制御される複数の比例電磁減圧弁20aを内蔵している。管路44から入力されたパイロット圧力信号は、比例電磁減圧弁20aによって補正され、管路45を介して切替弁ユニット19に出力される。
第1の実施例における油圧駆動装置では、コントローラ21を備え、圧力センサ70,71a,71b,72a,72b,73a,73bの出力値と、ストロークセンサ74,75,76の出力値と、及びマシンコントロール制御スイッチ22の指令値はコントローラ21へ入力される。また、コントローラ21は、切替弁ユニット19に備えられる切替弁と、電磁比例弁ユニット20に備えられる各電磁弁と、比例電磁減圧弁37,38(及び図示されない比例電磁減圧弁)と、電磁切換弁39へと指令を出力する。
図5は、コントローラ21の機能ブロック図である。図5において、コントローラ21は、入力部21aと、制御有効化判断部21bと、車体姿勢演算部21cと、要求流量演算部21dと、目標流量演算部21eと、圧力状態判断部21fと、差圧減少率演算部21gと、修正目標流量演算部21hと、現在流量演算部21iと、出力部21jとを有する。
入力部21aは、マシンコントロール制御スイッチ22の信号およびセンサ出力値を取得する。制御有効化判断部21bは、マシンコントロール制御スイッチ22の信号を基に領域制限制御を有効にするか無効にするかを判断する。車体姿勢演算部21cは、センサ出力値を基に車体202および作業装置203の姿勢を演算する。要求流量演算部21dは、センサ出力値を基にアクチュエータの要求流量を演算する。目標流量演算部21eは、車体の姿勢および要求流量を基にアクチュエータの目標流量を演算する。圧力状態判断部21fは、センサ出力値を基に油圧ポンプおよびアクチュエータの圧力状態を判断する。差圧減少率演算部21gは、油圧ポンプおよびアクチュエータの圧力状態を基に、油圧ポンプの吐出圧力とアクチュエータの最高負荷圧との差圧の減少率を演算する。修正目標流量演算部21hは、目標流量演算部21eからの目標流量と差圧減少率演算部21gからの差圧減少率とを基にアクチュエータの修正目標流量を演算する。現在流量演算部21iは、センサ出力値を基にアクチュエータの現在流量を算出する。出力部21jは、制御有効化判断部21bからの判断結果と、修正目標流量演算部21hからの修正目標流量と、現在流量演算部21iからの現在流量とを基に指令電気信号を生成し、切替弁ユニット19、電磁比例弁ユニット20、比例電磁減圧弁37,38に出力する。
図6Aは、第1の実施例におけるコントローラ21の演算処理を示すフロー図である。コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22がONであるか否かを判定し(ステップS100)、マシンコントロール制御スイッチ22がOFFである(NO)と判定した場合は制御無効化処理(ステップS200)を実行し、マシンコントロール制御スイッチ22がONである(YES)と判定した場合は制御有効化処理(ステップS300)を実行する。
図6Bは、ステップS200(制御無効化処理)の詳細を示すフロー図である。コントローラ21は、切替弁ユニット19をOFFに切り換え(ステップS201)、圧力補償機能切替信号生成用の電磁切換弁39に指令電気信号を出力し(ステップS202)、電磁切換弁39で圧力補償機能切替信号圧を生成し(ステップS203)、圧力補償弁32,35に圧力補償機能切替信号圧を作用させて圧力補償機能をOFFにする(ステップS204)。ステップS204に続き、操作レバー入力が無いか否かを判定する(ステップS205)。
ステップS205で操作レバー入力が無い(YES)と判定した場合は、制御無効化処理(ステップS200)を終了する。
ステップS205で操作レバー入力が有る(NO)と判定した場合は、パイロットバルブ18a,18bで操作レバー入力量に応じたパイロット指令圧を生成し(ステップS206)、パイロット指令圧に応じて方向制御弁を開口させ(ステップS207)、アクチュエータに圧油を送ってアクチュエータを動作させる(ステップS208)。ステップS208に続き、複数のアクチュエータに対する分流が必要であるか否かを判定する(ステップS209)。
ステップS209で分流が必要でない(NO)と判定した場合は、コントローラ21から比例電磁減圧弁37,38へ指令電気信号を出力し(ステップS210)、パイロット可変絞り33,36を全開とし(ステップS211)、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置27,28の主弁31,34を全開とし(ステップS212)、制御無効化処理(ステップS200)を終了する。
ステップS209で分流が必要である(YES)と判定した場合は、コントローラ21から比例電磁減圧弁37,38へ指令電気信号を出力し(ステップS213)、比例電磁減圧弁37,38からの指令圧に応じてパイロット可変絞り33,36を開口させ(ステップS214)、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置27,28の主弁31,34を開口させ(ステップS215)、方向制御弁がアクチュエータに送っていた流量を制限し(ステップS216)、制御無効化処理(ステップS200)を終了する。
図6Cは、ステップS300(制御有効化処理)の詳細を示すフロー図である。コントローラ21は、切替弁ユニット19をONに切り換え(ステップS301)、圧力補償機能切替信号生成用の電磁切換弁39に指令電気信号を出力し(ステップS302)、電磁切換弁39で圧力補償機能切替信号圧をカットし(ステップS303)、圧力補償弁32,35に圧力補償機能切替信号圧を作用させないことで圧力補償機能をONにする(ステップS304)。ステップS304に続き、操作レバー入力が無いか否かを判定する(ステップS305)。
ステップS305で操作レバー入力が無い(YES)と判定した場合は、制御有効化処理(ステップS300)を終了する。
ステップS305で操作レバー入力が有る(NO)と判定した場合は、電磁比例弁ユニット20の比例電磁減圧弁20aで操作レバー入力量に応じたパイロット指令圧を生成し(ステップS306)、パイロット指令圧に応じて方向制御弁を開口させ(ステップS307)、アクチュエータに圧油を送ってアクチュエータを動作させる(ステップS308)。
ステップS308に続き、コントローラ21の目標流量演算部21eにてアクチュエータの目標流量を算出し(ステップS309)、コントローラ21の出力部21jにて目標流量-電気信号テーブルから目標指令電気信号を算出し(ステップS310)、コントローラ21の出力部21jにて比例電磁減圧弁37,38へ指令電気信号を出力する(ステップS311)。これにより、比例電磁減圧弁37,38がパイロット可変絞り33,36への指令圧を生成し(ステップS312)、パイロット可変絞り開口が指令圧に応じた開口Apsとなる(ステップS313)。また、圧力補償弁32,35によりパイロット可変絞り前後差圧が目標補償差圧ΔPpcに補償され(ステップS314)、パイロット可変絞り開口Apsと目標補償差圧ΔPpcにより補助流量制御装置27,28の主弁31,34の流量Qmが制御される(ステップS316)。ステップS316に続き、油圧ポンプ1~3に要求されている要求吐出流量よりも油圧ポンプ1~3が実際に吐出できる流量が少なくなった状態(サチュレーション状態)であるか否かを判定する(ステップS316)。
ステップS316でサチュレーション状態でない(NO)と判定した場合は、制御有効化処理(ステップS300)が終了する。
ステップS316でサチュレーション状態である(YES)と判定した場合は、圧力補償弁32,35の目標補償差圧ΔPpcが減少し(ステップS317)、それに応じて補助流量制御装置27,28の主弁31,34の流量Qmを減少させ(ステップS318)、制御有効化処理(ステップS300)を終了する。
なお、図6A~図6Cで説明したフローチャートの処理は、図示されていないものも含め、全ての方向制御弁、補助流量制御装置、電磁比例弁に適用される。
(2)動作
このように構成した第1の実施例における油圧駆動装置400にあっては、以下に述べるような操作及び制御が可能である。なお、ここでは説明を簡便にするために、ブーム204、アーム205、バケット206の3複合動作を行った場合を取り上げて、動作を説明する。
このように構成した第1の実施例における油圧駆動装置400にあっては、以下に述べるような操作及び制御が可能である。なお、ここでは説明を簡便にするために、ブーム204、アーム205、バケット206の3複合動作を行った場合を取り上げて、動作を説明する。
「オペレータによる手動操作」
制御有効化スイッチ22から油圧ショベル300の領域制限制御を無効とする信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を直接各アクチュエータの方向制御弁の各パイロットポートへ作用させるように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。これにより、オペレータの入力した操作量に応じて各アクチュエータを駆動させることが可能となる。
制御有効化スイッチ22から油圧ショベル300の領域制限制御を無効とする信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を直接各アクチュエータの方向制御弁の各パイロットポートへ作用させるように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。これにより、オペレータの入力した操作量に応じて各アクチュエータを駆動させることが可能となる。
同時に、コントローラ21は電磁切換弁39に指令を送り、管路66へパイロットポンプ4の圧油を導くように管路69と管路66を連通させる。これにより、圧力補償弁35は、圧力補償弁スプールを開く方向へ力が作用することで回路を全開にし、圧力補償機能が無効状態となる。
この状態の場合、補助流量制御装置28の主弁34の開口面積Amとパイロット可変絞りとしての油圧可変絞り弁36の開口面積Apsの関係は下記の通りとなる。
Am = K × Aps (式1)
※Kは、主弁34の形状によって定まる係数
よって、コントローラ21が比例電磁減圧弁38を駆動させ、パイロット可変絞り36の圧力信号ポート36aへ信号圧を入力することで開口面積Apsを決定すると、式1に従い主弁34の開口面積Amを決定することができる。
Am = K × Aps (式1)
※Kは、主弁34の形状によって定まる係数
よって、コントローラ21が比例電磁減圧弁38を駆動させ、パイロット可変絞り36の圧力信号ポート36aへ信号圧を入力することで開口面積Apsを決定すると、式1に従い主弁34の開口面積Amを決定することができる。
これにより、例えばオペレータがブーム、アーム、バケットの複合操作を入力し、結果、第2油圧ポンプ2の吐出流量をブームシリンダ204aとアームシリンダ205aへ分流しなければいけなくなった時に、各アクチュエータの操作量に応じて決定される開口量へと補助流量制御装置の主弁が制御され、分流を行うことが可能となる。
ここで、主弁34の開口量は、シリンダの負荷に依存することなく開口面積Apsのみで決定される。そのため、オペレータが操作レバーの入力量を維持した状態でアクチュエータの負荷が変動すると、主弁34の前後差圧が変化し、主弁34がアクチュエータへ分流する流量が変化する。この流量変化は、アクチュエータの挙動に如実に反映され、その変化をオペレータが認識することで操作レバーの入力を調整し、オペレータが意図した操作をおこなうことができる。
以上、補助流量制御装置28の動作を説明したが、他の補助流量制御装置の動作も同様である。
「領域制限制御による自動操作」
マシンコントロール制御スイッチ22から油圧ショベル300の領域制限制御を有効とする信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を電磁比例弁ユニット20へと導くように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。電磁比例弁ユニット20へ導かれた信号圧は、電磁比例弁ユニット20へ備えられる電磁弁とコントローラ21の指令によって制御され、再び切替弁ユニット19へと導かれる。切替弁ユニット19へ導かれた信号圧は、その後各アクチェータの方向制御弁のパイロットポートへ作用させられる。
マシンコントロール制御スイッチ22から油圧ショベル300の領域制限制御を有効とする信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を電磁比例弁ユニット20へと導くように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。電磁比例弁ユニット20へ導かれた信号圧は、電磁比例弁ユニット20へ備えられる電磁弁とコントローラ21の指令によって制御され、再び切替弁ユニット19へと導かれる。切替弁ユニット19へ導かれた信号圧は、その後各アクチェータの方向制御弁のパイロットポートへ作用させられる。
これにより、コントローラ21の制御によってアクチュエータを駆動させることが可能となり、油圧ショベル300の領域制限制御が行える。
同時に、コントローラ21は電磁切換弁39に指令を送り、管路66と管路69の連通を遮断する。これにより、圧力補償弁35には、管路66より圧力信号ポート35dに導かれる圧力が無くなるため、圧力補償弁スプールを開く方向へ作用する力が無くなり、圧力補償機能が有効状態となる。
この状態の場合、補助流量制御装置28の主弁34の流量Qmと圧力補償弁35の目標補償差圧ΔPpcとパイロット可変絞り36の開口面積Apsの関係は下記の通りとなる。
Qm = L × Aps×√(ΔPpc) (式2)
※Lは、主弁34の形状や液種によって定まる係数
よって、コントローラ21が比例電磁減圧弁38を駆動させ、パイロット可変絞り36の圧力信号ポート36aへ信号圧を入力することで開口面積Apsを決定すると、式2に従い主弁34の流量Qmを決定することができる。
Qm = L × Aps×√(ΔPpc) (式2)
※Lは、主弁34の形状や液種によって定まる係数
よって、コントローラ21が比例電磁減圧弁38を駆動させ、パイロット可変絞り36の圧力信号ポート36aへ信号圧を入力することで開口面積Apsを決定すると、式2に従い主弁34の流量Qmを決定することができる。
これにより、例えばオペレータがブーム、アーム、バケットの複合操作を入力し、結果、第2油圧ポンプの吐出流量をブームとアームへ分流しなければいけなくなった時に、各アクチュエータの操作量に応じて決定される要求流量へと補助流量制御装置の主弁が制御され、分流を行うことが可能となる。
ここで、主弁34の流量は、シリンダの負荷に依存することなく開口面積Apsで決定される。そのため、オペレータが操作レバーの入力量を維持した状態でアクチュエータの負荷が変動したとしても、主弁34がアクチュエータへ分流する流量は変動せず、正確にアクチュエータに要求流量を送ることができる。
さらに、目標補償差圧ΔPpcは第2油圧ポンプ2の吐出圧Psとアクチュエータの最高負荷圧力PLmaxの差圧成分を含むため、各アクチュエータの要求流量の計よりも第2油圧ポンプの吐出流量が少なくなった場合は、補助流量制御装置の主弁の開口条件に対して流せる流量が減少するため、第2油圧ポンプ2の吐出圧Psとアクチュエータの最高負荷圧力PLmaxの圧力差が減少する。これにより、ΔPpcも減少することとなり、結果、主弁34の流量Qmも減少する。ただし、ブームシリンダ204aおよびアームシリンダ205aの流量を制限する補助流量制御装置27,28におけるΔPpcの減少量は同じであるため、補助流量制御装置27,28の主弁31,34の開口面積Apsの比率に従い分流比率を維持することができる。
さらに、目標補償差圧ΔPpcは第2油圧ポンプ2の吐出圧Psとアクチュエータの最高負荷圧力PLmaxの差圧成分を含むため、各アクチュエータの要求流量の計よりも第2油圧ポンプの吐出流量が少なくなった場合は、補助流量制御装置の主弁の開口条件に対して流せる流量が減少するため、第2油圧ポンプ2の吐出圧Psとアクチュエータの最高負荷圧力PLmaxの圧力差が減少する。これにより、ΔPpcも減少することとなり、結果、主弁34の流量Qmも減少する。ただし、ブームシリンダ204aおよびアームシリンダ205aの流量を制限する補助流量制御装置27,28におけるΔPpcの減少量は同じであるため、補助流量制御装置27,28の主弁31,34の開口面積Apsの比率に従い分流比率を維持することができる。
これにより、油圧ポンプ1~3に要求されている要求吐出流量よりも油圧ポンプ1~3が実際に吐出できる流量が少なくなった状態、いわゆるサチュレーション状態になった場合でも、各アクチュエータへの分流比率を維持することができ、アクチュエータの制御精度を低下させることなく自動制御が可能となる。
以上、補助流量制御装置27,28の動作を説明したが、他の補助流量制御装置の動作も同様である。
第1の実施例では、車体202と、車体202に取り付けられた作業装置203と、車体202または作業装置203を駆動する複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aと、油圧ポンプ1~3と、油圧ポンプ1~3の吐出ラインにパラレルに接続されており、油圧ポンプ1~3から複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aに供給される圧油の流れを調整する複数の方向制御弁7~11,14,15と、複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの動作を指示するための操作レバー17a,17bと、作業装置203が予め設定された領域へ侵入することを防止するマシンコントロール機能の有効化または無効化を指示するためのマシンコントロール制御スイッチ22と、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、マシンコントロール機能を実行するコントローラ21とを備えた油圧ショベル300において、複数の方向制御弁7~11,14,15の各上流に配置され、油圧ポンプ1~3から複数の方向制御弁7~11,14,15に供給される圧油の流量を複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの圧力変動に応じて制限する補助流量制御装置24~30を備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、補助流量制御装置24~30による複数の方向制御弁7~11,14,15へ供給される圧油の流量の制限を解除し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、前記補助流量制御装置24~30により複数の方向制御弁7~11,14,15へ供給される圧油の流量を制限する。
また、油圧ショベル300は、パイロットポンプ4と、操作レバー17a,17bからの動作指示量に応じてパイロットポンプ4から供給された圧油を減圧し、複数の方向制御弁7~11,14,15の操作圧として出力するパイロットバルブ18a,18bと、パイロットバルブ18a,18bからの操作圧を補正する電磁比例弁ユニット20と、パイロットバルブ18a,18bからの操作圧を複数の方向制御弁7~11,14,15の圧力信号ポートに導くか電磁比例弁ユニット20へ導くかを切り替える切替弁ユニット19とを備え、補助流量制御装置24~30は、補助可変絞りを形成するシート形の主弁31,34と、主弁31,34のシート弁体の移動量に応じて開口面積を変化させる制御可変絞り31b,34bと、通過流量に応じて前記シート弁体の移動量を決定するパイロットライン59,61に配置され、コントローラ21からの指令に応じて開口量を変化させるパイロット可変絞り33,36と、コントローラ21からの指令に応じてパイロット可変絞り33,36の通過流量を制御するパイロット流量制御装置32,35とを有し、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、パイロットバルブ18a,18bからの操作圧が複数の方向制御弁7~11,14,15に直接導かれるように切替弁ユニット19を切替制御し、前記マシンコントロール制御スイッチによりマシンコントロール機能が選択された場合に、パイロットバルブ18a,18bからの操作圧が電磁比例弁ユニット20を介して複数の方向制御弁7~11,14,15に導かれるように切替弁ユニット19を切替制御しかつ電磁比例弁ユニット20を制御して切替弁ユニット19から導かれたパイロット圧力信号を補正することによりマシンコントロール機能を実行し、複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの圧力変動に応じてパイロット可変絞り33,36の通過流量を制限することにより補助流量制御装置24~30の通過流量を制限する。
また、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り33,36は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、コントローラ21からの指令に応じてパイロットポンプ4から供給された圧油を減圧し、油圧可変絞り33,36の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38を更に備え、パイロット流量制御装置32,35は、パイロットライン59,61のパイロット可変絞り33,36の上流に配置された油圧式の圧力補償弁32,35で構成され、圧力補償弁32,35を閉じ方向に駆動する第1圧力信号ポート35bにパイロット可変絞り33,36の上流圧力が導かれ、圧力補償弁32,35を閉じ方向に駆動する第2圧力信号ポート32a,35aに複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの最高負荷圧力が導かれ、圧力補償弁32,35を開き方向に駆動する第3圧力信号ポート32c,35cにパイロット可変絞り33,36の下流圧力が導かれ、圧力補償弁32,35を開き方向に駆動する第4圧力信号ポート32e,35eに油圧ポンプ1~3の吐出圧力が導かれ、圧力補償弁32,35を開き方向に駆動する第5圧力信号ポート32d,35dとパイロットポンプ4の吐出ライン69とが、コントローラ21からの指令に応じて開閉する電磁切換弁39を介して接続され、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、電磁切換弁39を開いて第5圧力信号ポート32d,35dにパイロットポンプ4の吐出圧力を作用させることにより圧力補償弁32,35を全開位置に保持して圧力補償弁32,35の動作を不能とし、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、電磁切換弁39を閉じて第5圧力信号ポート32d,35dにパイロットポンプ4の吐出圧力を作用させないことにより圧力補償弁32,35の動作を可能とする。
(3)効果
以上のように構成した第1の実施例によれば、マシンコントロール機能が解除された場合は、補助流量制御装置24~30のパイロットライン110,111の流量制御を無効とし、補助流量制御装置24~30はオペレータの操作入力量に応じた開口を維持し、複数のアクチュエータへと分流を行う。この場合は、アクチュエータの負荷変動に応じたアクチュエータ動作の変化をオペレータがより感じ取りやすくなるため、オペレータ操作時の油圧ショベル300の操作性が確保される。一方、マシンコントロール機能が選択された場合は、補助流量制御装置24~30はアクチュータの負荷変動に依存することなくコントローラ21が指令する目標流量通りに流量を高応答かつ確実にアクチュエータへ供給することができ、アクチュエータの自動制御精度が向上できる。これらにより、オペレータの手動操作時とコントローラ21による自動制御時の2種類の操作形態において、それぞれの操作形態に適した油圧システム特性へと切り替えることで、それぞれの操作形態で要求される性能を両立させることができる。
以上のように構成した第1の実施例によれば、マシンコントロール機能が解除された場合は、補助流量制御装置24~30のパイロットライン110,111の流量制御を無効とし、補助流量制御装置24~30はオペレータの操作入力量に応じた開口を維持し、複数のアクチュエータへと分流を行う。この場合は、アクチュエータの負荷変動に応じたアクチュエータ動作の変化をオペレータがより感じ取りやすくなるため、オペレータ操作時の油圧ショベル300の操作性が確保される。一方、マシンコントロール機能が選択された場合は、補助流量制御装置24~30はアクチュータの負荷変動に依存することなくコントローラ21が指令する目標流量通りに流量を高応答かつ確実にアクチュエータへ供給することができ、アクチュエータの自動制御精度が向上できる。これらにより、オペレータの手動操作時とコントローラ21による自動制御時の2種類の操作形態において、それぞれの操作形態に適した油圧システム特性へと切り替えることで、それぞれの操作形態で要求される性能を両立させることができる。
図7Aおよび図7Bは、本発明の第2の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図7Aおよび図7Bに示すように、第2実施例における油圧駆動装置300Aの構成は、第1の実施例における油圧駆動装置400(図2Aおよび図2Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
図7Aおよび図7Bに示すように、第2実施例における油圧駆動装置300Aの構成は、第1の実施例における油圧駆動装置400(図2Aおよび図2Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
補助流量制御装置28において、主弁34周りに形成される第3圧力室34eと油圧可変絞り36とを接続する管路94aと、油圧可変絞り36と圧力補償弁88とを接続する管路94bと、圧力補償弁88と管路60とを接続する管路94cとがパイロットライン94を形成する。
圧力補償弁88には、圧力補償弁スプールが油路を開く方向に力が作用する側の圧力信号ポート88bに管路94bの圧力と、圧力信号ポート88cに電磁切換弁39から管路66を介して伝達させられる機能切替信号圧とを作用させ、圧力補償弁スプールが油路を閉じる方向に力が作用する側の圧力信号ポート88aにバケット用方向制御弁7から検出されるバケットシリンダ206aの負荷圧と、第1ブーム用方向制御弁9、第2ブーム用方向制御弁10及び第3ブーム用方向制御弁15から検出されるブームシリンダ204aの負荷圧と、第1アーム用方向制御弁11及び第2アーム用方向制御弁8から検出されるアームシリンダ205aの負荷圧と、旋回用方向制御弁14の負荷圧力とのうち高圧選択弁40によって選択される最高負荷圧力を作用させる。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。また、コントローラ21の演算処理は、第1の実施例(図6A、図6B、および図6Cに示す)と同様である。
(2)動作
第2の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り33,36は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、コントローラ21からの指令に応じて、パイロットポンプ4から供給された圧油を減圧し、油圧可変絞り弁33,36の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38を更に備え、パイロット流量制御装置84,88は、パイロットライン91,94のパイロット可変絞り33,36の下流に配置された油圧式の圧力補償弁84,88で構成され、圧力補償弁84,88を閉じ方向に駆動する第1圧力信号ポート84a,88aに複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの最高負荷圧力が導かれ、圧力補償弁84,88を開き方向に駆動する第2圧力信号ポート84b,88bにパイロット可変絞り33,36の下流圧力が導かれ、圧力補償弁84,88を開き方向に駆動する第3圧力信号ポート84c,88cとパイロットポンプ4の吐出ライン69とが、コントローラ21からの指令に応じて開閉する電磁切換弁39を介して接続され、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、電磁切換弁39を開いて第3圧力信号ポート84c,88cにパイロットポンプ4の吐出圧力を作用させることにより圧力補償弁84,88を全開位置に保持して圧力補償弁84,88の動作を不能とし、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、電磁切換弁39を閉じて第3圧力信号ポート84c,88cにパイロットポンプ4の吐出圧力を作用させないことにより圧力補償弁84,88の動作を可能とする。
第2の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り33,36は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、コントローラ21からの指令に応じて、パイロットポンプ4から供給された圧油を減圧し、油圧可変絞り弁33,36の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38を更に備え、パイロット流量制御装置84,88は、パイロットライン91,94のパイロット可変絞り33,36の下流に配置された油圧式の圧力補償弁84,88で構成され、圧力補償弁84,88を閉じ方向に駆動する第1圧力信号ポート84a,88aに複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの最高負荷圧力が導かれ、圧力補償弁84,88を開き方向に駆動する第2圧力信号ポート84b,88bにパイロット可変絞り33,36の下流圧力が導かれ、圧力補償弁84,88を開き方向に駆動する第3圧力信号ポート84c,88cとパイロットポンプ4の吐出ライン69とが、コントローラ21からの指令に応じて開閉する電磁切換弁39を介して接続され、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、電磁切換弁39を開いて第3圧力信号ポート84c,88cにパイロットポンプ4の吐出圧力を作用させることにより圧力補償弁84,88を全開位置に保持して圧力補償弁84,88の動作を不能とし、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、電磁切換弁39を閉じて第3圧力信号ポート84c,88cにパイロットポンプ4の吐出圧力を作用させないことにより圧力補償弁84,88の動作を可能とする。
(3)効果
以上のように構成した第2の実施例によれば、第1の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の圧力補償弁へ作用させる圧力信号を少なくすることにより、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
以上のように構成した第2の実施例によれば、第1の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の圧力補償弁へ作用させる圧力信号を少なくすることにより、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
図8Aおよび図8Bは、本発明の第3の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図8Aおよび図8Bに示すように、第3の実施例における油圧駆動装置400Bの構成は、第1の実施例における油圧駆動装置400(図2Aおよび図2Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
図8Aおよび図8Bに示すように、第3の実施例における油圧駆動装置400Bの構成は、第1の実施例における油圧駆動装置400(図2Aおよび図2Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
第2油圧ポンプに接続される管路49に圧力センサ107が設けられている。
補助流量制御装置28において、第3圧力室34eと電磁比例絞り弁104とを接続する管路111aと、電磁比例絞り弁104と管路60とを接続する管路111bとがパイロットライン111が形成する。
主弁34にストロークセンサ106が設けられている。
管路60に圧力センサ109が設けられている。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。
圧力センサ107,108,109(及び、その他の補助流量制御装置に取り付けられた圧力センサ)の出力値、及びストロークセンサ105,106(及び、その他の補助流量制御装置の主弁に取り付けられたストロークセンサ)の出力値はコントローラ21へ入力される。コントローラ21は電磁可変絞り弁102,104のソレノイド102a,104a(及び、その他の補助流量制御装置の電磁可変絞り弁のソレノイド)にそれぞれ指令を出力する。
図9Aは、第3の実施例におけるコントローラ21の演算処理を示すフロー図である。図9Aにおいて、第1の実施例(図6Aに示す)との相違点は、制御無効化処理S200に代えて制御無効化処理S200Aを備え、制御有効化処理S300に代えて制御有効化処理S300Aを備えている点である。
図9Bは、ステップS200A(制御無効化処理)の詳細を示すフロー図である。図9Bにおいて、第1の実施例(図6Bに示す)との相違点は、ステップS202~S204を備えていない点、およびステップS210,S213に代えてステップS210A,S213Aを備えている点である。ステップS210Aでは、パイロット可変絞り102,104への指令電気信号を出力しない。ステップS213Aでは、操作レバー17a,17bの入力量に応じてパイロット可変絞り102,104への指令電気信号を出力する。
図9Cは、ステップS300A(制御有効化処理)の詳細を示すフロー図である。図9Cにおいて、第1の実施例(図6Cに示す)との相違点は、ステップS302~S304,S314を有していない点、ステップS310~S312に代えてステップS310A~S312Aを有している点、およびステップS317,S318に代えてステップS317A~S324Aを有している点である。
ステップS309に続き、コントローラ21の現在流量演算部21iにてアクチュエータの現在流量を算出し(ステップS310A)、コントローラ21の出力部21jにて目標流量と現在流量との差が小さくなるように目標指令電気信号を算出し(ステップS311A)、コントローラ21の出力部21jにてパイロット可変絞り102,104へ指令電気信号を出力する(ステップS312A)。
ステップS316でサチュレーション状態である(YES)と判定した場合は、コントローラ21の圧力状態判断部21fにてサチュレーション状態(現在)のポンプ圧Psと最大不可圧PLmaxの差圧ΔPsatを算出し(ステップS317A)、コントローラ21の差圧減少率演算部21gにてノンサチュレーション状態でのポンプ圧Psと最大負荷圧PLmaxの差圧ΔPnonsatとΔPsatから差圧の減少率を算出し(ステップS318A)、コントローラ21の修正目標流量演算部21hにて差圧の減少率を目標流量に掛け合わせて修正目標流量を算出し(ステップS319A)、コントローラ21の現在流量演算部21iにてアクチュエータの現在流量を算出し(ステップS320A)、コントローラ21の出力部21jにて修正目標流量と現在流量の差が小さくなるように目標指令電気信号を算出し(ステップS321A)、コントローラ21の出力部21jにてパイロット可変絞り102,104へ指令電気信号を出力する(ステップS322A)。これにより、パイロット可変絞り開口が指令電気信号に応じた開口Apsとなり(ステップS323A)、補助流量制御装置24~30の主弁31,34の流量Qmが制御される(ステップS324A)。
(2)動作
このように構成した第3の実施例における油圧駆動装置400Bにあっては、以下に述べるような操作及び制御が可能である。なお、ここでは説明を簡便にするために、ブーム204、アーム205、バケット206の3複合動作を行った場合を取り上げて、動作を説明する。
このように構成した第3の実施例における油圧駆動装置400Bにあっては、以下に述べるような操作及び制御が可能である。なお、ここでは説明を簡便にするために、ブーム204、アーム205、バケット206の3複合動作を行った場合を取り上げて、動作を説明する。
「オペレータによる手動操作」
マシンコントロール制御スイッチ22から油圧ショベル300の領域制限制御を無効とする信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を直接各アクチュエータの方向制御弁の各パイロットポートへ作用させるように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。これにより、オペレータの入力した操作量に応じて各アクチュエータを駆動させることが可能となる。
マシンコントロール制御スイッチ22から油圧ショベル300の領域制限制御を無効とする信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を直接各アクチュエータの方向制御弁の各パイロットポートへ作用させるように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。これにより、オペレータの入力した操作量に応じて各アクチュエータを駆動させることが可能となる。
コントローラ21は、ブーム204、アーム205及びバケット206の操作量を基に主弁の目標変位を算出し、同時に、例えば第1アーム用方向制御弁11に対応する補助流量制御装置28の主弁34のストロークセンサ106の出力値から主弁34の現在変位を取得し、目標変位と現在変位の差が小さくなるように電磁比例絞り弁104の開口量を制御する。
ここで、主弁34の変位はオペレータの操作入力量のみで、シリンダの負荷に依存することなく決定される。そのため、オペレータが操作レバーの入力量を維持した状態でアクチュエータの負荷が変動すると、主弁の前後差圧が変化し、主弁がアクチュエータへ分流する流量が変化する。この流量変化は、アクチュエータの挙動に如実に反映され、その変化をオペレータが認識することで操作レバーの入力を調整し、オペレータが意図した操作をおこなうことができる。
「領域制限制御による自動操作」
マシンコントロール制御スイッチ22から油圧ショベル300のマシンコントロール機能を選択する信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を電磁比例弁ユニット20へと導くように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。電磁比例弁ユニット20へ導かれた信号圧は、電磁比例弁ユニット20へ備えられる電磁弁とコントローラ21の指令によって制御され、再び切替弁ユニット19へと導かれる。切替弁ユニット19へ導かれた信号圧は、各アクチェータの方向制御弁のパイロットポートへ導かれる。
マシンコントロール制御スイッチ22から油圧ショベル300のマシンコントロール機能を選択する信号がコントローラ21へ送られると、コントローラ21は、操作レバー17a,17bへの入力からパイロットバルブ18a,18bを介して生成されたパイロット指令圧を電磁比例弁ユニット20へと導くように切替弁ユニット19内の油路を切り換える。電磁比例弁ユニット20へ導かれた信号圧は、電磁比例弁ユニット20へ備えられる電磁弁とコントローラ21の指令によって制御され、再び切替弁ユニット19へと導かれる。切替弁ユニット19へ導かれた信号圧は、各アクチェータの方向制御弁のパイロットポートへ導かれる。
これにより、コントローラ21の制御によってアクチュエータを駆動させることが可能となり、油圧ショベル300の領域制限制御が行える。
コントローラ21は、ブーム204、アーム205及びバケット206の操作量を各圧力センサや各ストロークセンサから取得された車体動作状態を基に補助可変絞りの目標流量を算出し、同時に主弁34のストロークセンサ106の出力値および圧力センサ107,109から取得される主弁34の前後差圧を用いて主弁34の現在流量を取得し、目標流量と現在流量との差が小さくなるように電磁比例絞り弁104の開口量を制御する。
以上、補助流量制御装置28の動作を説明したが、他の補助流量制御装置の動作も同様である。
第3の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り102,104は、コントローラ21からの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ108,109と、主弁31,34に設けられた弁変位センサ105,106とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標変位を算出し、弁変位センサ105,106で検出した主弁31,34の現在変位と前記目標変位との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、弁変位センサ105,106で検出した主弁31,34の変位と主弁31,34の開口特性とを基に主弁31,34の開口量を取得し、前記開口量と第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧とを基に主弁31,34の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御する。
(3)効果
以上のように構成した第3の実施例によれば、第1の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
以上のように構成した第3の実施例によれば、第1の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
補助流量制御装置24~30の制御を電子制御で実施することができ、電磁可変絞り弁102,104へのコントローラ21の指令で、補助流量制御装置24~30の流量制御特性をオペレータ操作時と自動制御時で切り替えることが可能となる。そのため、別途機能切替信号手段や回路を設ける必要がなく、油圧駆動装置を簡素な構成とすることができる。また、補助流量制御装置24~30の主弁の変位やその前後圧力から主弁31,34の通過流量を算出し、主弁変位をフィードバック制御することで外乱などによる誤差を補正し、より正確に目標流量をアクチュエータに供給することができる。
図10Aおよび図10Bは、本発明の第4の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図10Aおよび図10Bに示すように、第4の実施例における油圧駆動装置400Cの構成は、第3の実施例における油圧駆動装置400B(図8Aおよび図8Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
図10Aおよび図10Bに示すように、第4の実施例における油圧駆動装置400Cの構成は、第3の実施例における油圧駆動装置400B(図8Aおよび図8Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
第1アーム用方向制御弁11に対応する補助流量制御装置28の主弁34にストロークセンサが設けられていない。
補助流量制御装置28の電磁可変絞り弁104にストロークセンサ125が設けられている。
電磁可変絞り弁104と第3圧力室34e(またはフィードバック可変絞り34b)とを接続する管路111aに圧力センサ126が設けられている。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。
ストロークセンサ125(および、各補助流量制御装置の電磁可変絞り弁に設けられたストロークセンサ)の出力値、圧力センサ126(および、各補助流量制御装置のパイロットラインに設けられた圧力センサ)はコントローラ21へ入力される。コントローラ21は補助流量制御装置24~30の電磁可変絞り弁102,104にそれぞれ指令を出力する。
なお、コントローラ21の演算処理は、第3の実施例(図9A、図9B、および図9Cに示す)と同様である。
(2)動作
第4の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り102,104は、コントローラ21からの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ108,109と、電磁可変絞り弁102,104と制御可変絞り31b,34bとを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126と、電磁可変絞り弁102,104に設けられた弁変位センサ122,125とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を算出し、弁変位センサ122,125で検出した電磁可変絞り弁102,104の変位と電磁可変絞り弁102,104の開口特性とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在開口量を算出し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104への指令値を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の目標流量と第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、主弁31,34の開口特性と前記電磁可変絞り弁の開口特性との関係を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を取得し、電磁可変絞り弁102,104の目標開口量と第2圧力センサ108,109及び第3圧力センサ123,126で検出した電磁可変絞り弁102,104の前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の目標流量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の開口量と前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御する。
第4の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り102,104は、コントローラ21からの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ108,109と、電磁可変絞り弁102,104と制御可変絞り31b,34bとを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126と、電磁可変絞り弁102,104に設けられた弁変位センサ122,125とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を算出し、弁変位センサ122,125で検出した電磁可変絞り弁102,104の変位と電磁可変絞り弁102,104の開口特性とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在開口量を算出し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104への指令値を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の目標流量と第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、主弁31,34の開口特性と前記電磁可変絞り弁の開口特性との関係を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を取得し、電磁可変絞り弁102,104の目標開口量と第2圧力センサ108,109及び第3圧力センサ123,126で検出した電磁可変絞り弁102,104の前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の目標流量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の開口量と前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御する。
(3)効果
以上のように構成した第4の実施例によれば、第3の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の主弁31,34にストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
以上のように構成した第4の実施例によれば、第3の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の主弁31,34にストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
図11Aおよび図11Bは、本発明の第5の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図11Aおよび図11Bに示すように、第5の実施例における油圧駆動装置300Dの構成は、第4の実施例における油圧駆動装置400C(図10Aおよび図10Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
図11Aおよび図11Bに示すように、第5の実施例における油圧駆動装置300Dの構成は、第4の実施例における油圧駆動装置400C(図10Aおよび図10Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
第1アーム用方向制御弁11に対応する補助流量制御装置28の電磁可変絞り弁104にストロークセンサが設けられていない。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。
コントローラ21は、補助流量制御装置24~30の電磁可変絞り弁102,104にそれぞれ指令を出力する。
なお、コントローラ21の演算処理は、第3の実施例(図9A、図9B、および図9Cに示す)と同様である。
(2)動作
第5の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り102,104は、コントローラ21からの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ107,109と、制御可変絞り31b,34bと電磁可変絞り弁102,104とを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の開口特性と電磁可変絞り弁102,104に対する指令値とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在開口量を取得し、電磁可変絞り弁102,104の目標開口量と現在開口量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の目標流量と第1圧力センサ107及び第2圧力センサ107,109で検出した主弁31,34の前後差圧とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、主弁31,34の開口特性と電磁可変絞り弁102,104の開口特性との関係を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を取得し、前記目標開口量と第2圧力センサ107,109及び第3圧力センサ123,126で検出した電磁可変絞り弁102,104の前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の目標流量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の開口特性と電磁可変絞り弁102,104に対する指令値とを基に電磁可変絞り弁102,104の開口量を取得し、前記開口量と第2圧力センサ107,109及び第3圧力センサ123,126で検出した電磁可変絞り弁102,104の前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在流量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の目標流量と現在流量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御する。
第5の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り102,104は、コントローラ21からの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ107,109と、制御可変絞り31b,34bと電磁可変絞り弁102,104とを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の開口特性と電磁可変絞り弁102,104に対する指令値とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在開口量を取得し、電磁可変絞り弁102,104の目標開口量と現在開口量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の目標流量と第1圧力センサ107及び第2圧力センサ107,109で検出した主弁31,34の前後差圧とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、主弁31,34の開口特性と電磁可変絞り弁102,104の開口特性との関係を基に電磁可変絞り弁102,104の目標開口量を取得し、前記目標開口量と第2圧力センサ107,109及び第3圧力センサ123,126で検出した電磁可変絞り弁102,104の前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の目標流量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の開口特性と電磁可変絞り弁102,104に対する指令値とを基に電磁可変絞り弁102,104の開口量を取得し、前記開口量と第2圧力センサ107,109及び第3圧力センサ123,126で検出した電磁可変絞り弁102,104の前後差圧とを基に電磁可変絞り弁102,104の現在流量を算出し、電磁可変絞り弁102,104の目標流量と現在流量との差が小さくなるように電磁可変絞り弁102,104の開口量を制御する。
(3)効果
以上のように構成した第5の実施例によれば、第4の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の電磁可変絞り弁102,104および主弁31,34のいずれにもストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
以上のように構成した第5の実施例によれば、第4の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の電磁可変絞り弁102,104および主弁31,34のいずれにもストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
図12Aおよび図12Bは、本発明の第6の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図12Aおよび図12Bに示すように、第5の実施例における油圧駆動装置400Eの構成は、第3の実施例における油圧駆動装置400B(図8Aおよび図8Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
図12Aおよび図12Bに示すように、第5の実施例における油圧駆動装置400Eの構成は、第3の実施例における油圧駆動装置400B(図8Aおよび図8Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
第1アーム用方向制御弁11に対応する補助流量制御装置28のパイロットラインに、第3の実施例における電磁比例絞り弁104(図8Aに示す)に代えて、油圧可変絞り弁144が設けられている。
油圧可変絞り弁144の圧力信号ポートとパイロットポンプ4の吐出ポートとを接続する管路68に比例電磁減圧弁38が設けられている。
コントローラ21は比例電磁減圧弁38のソレノイド38aに指令を出力する。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。また、コントローラ21の演算処理は、第3の実施例(図9A、図9B、および図9Cに示す)と同様である。
(2)動作
第6の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り142,144は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ107,109と、主弁31,34に設けられた弁変位センサ105,106と、コントローラ21からの指令に応じてパイロットポンプ4から供給される圧油を減圧し、油圧可変絞り142,144の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標変位を算出し、主弁31,34の目標変位と弁変位センサ105,106で検出した主弁31,34の現在変位との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の開口特性と弁変位センサ105,106で検出した主弁31,34の現在変位とを基に主弁31,34の現在開口量を取得し、第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧と前記現在開口量とを基に主弁31,34の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御する。
第6の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り142,144は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ107,109と、主弁31,34に設けられた弁変位センサ105,106と、コントローラ21からの指令に応じてパイロットポンプ4から供給される圧油を減圧し、油圧可変絞り142,144の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標変位を算出し、主弁31,34の目標変位と弁変位センサ105,106で検出した主弁31,34の現在変位との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の開口特性と弁変位センサ105,106で検出した主弁31,34の現在変位とを基に主弁31,34の現在開口量を取得し、第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧と前記現在開口量とを基に主弁31,34の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御する。
(3)効果
以上のように構成した第6の実施例によれば、第3の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
以上のように構成した第6の実施例によれば、第3の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
補助流量制御装置24~30のパイロットライン110,111の流量制御を間接的に電子制御化することができ、比例電磁減圧弁37,38へのコントローラ21の指令によって、補助流量制御装置24~30の流量制御特性をオペレータ操作時と自動制御時で切り替えることが可能となる。そのため、別途機能切替信号手段や回路を設ける必要がなく、油圧駆動装置を簡素な構成とすることができる。
また、補助流量制御装置24~30の主弁31,34の変位やその前後圧力から主弁31,34の通過流量を算出し、主弁変位をフィードバック制御することで外乱などによる誤差を補正し、より正確に目標流量をアクチュエータに供給することができる。
図13Aおよび図13Bは、本発明の第7の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図13Aおよび図13Bに示すように、第7の実施例における油圧駆動装置400Fの構成は、第4の実施例における油圧駆動装置400C(図10Aおよび図10Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
図13Aおよび図13Bに示すように、第7の実施例における油圧駆動装置400Fの構成は、第4の実施例における油圧駆動装置400C(図10Aおよび図10Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
第1アーム用方向制御弁11に対応する補助流量制御装置28のパイロットライン111に、第4の実施例における電磁比例絞り弁104(図10Aに示す)に代えて、油圧可変絞り弁144が設けられている。
油圧可変絞り弁144の圧力信号ポートとパイロットポンプ4の吐出ポートとを接続する管路68に比例電磁減圧弁38が設けられている。
コントローラ21は比例電磁減圧弁38のソレノイド38aに指令を出力する。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。また、コントローラ21の演算処理は、第3の実施例(図9A、図9B、および図9Cに示す)と同様である。
(2)動作
第7の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り142,144は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1~3の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ108,109と、油圧可変絞り弁142,144と制御可変絞り31b,34bとを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126と、油圧可変絞り弁142,144に設けられた弁変位センサ122,125と、コントローラ21からの指令に応じてパイロットポンプ4から供給される圧油を減圧し、油圧可変絞り弁142,144の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と弁変位センサ122,125で検出した油圧可変絞り弁142,144の変位とを基に油圧可変絞り弁142,144の現在開口量を取得し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の目標流量と第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、主弁31,34の開口特性と油圧可変絞り弁142,144の開口特性との関係を基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の目標開口量と第2圧力センサ108,109及び第3圧力センサ123,126で検出した油圧可変絞り弁142,144の前後差圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の目標流量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と弁変位センサ122,125で検出した油圧可変絞り弁142,144の変位とを基に油圧可変絞り弁142,144の開口量を取得し、前記油圧可変絞り弁の開口量と前後差圧とを基に前記油圧可変絞り弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御する。
第7の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り142,144は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル300は、油圧ポンプ1~3の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ108,109と、油圧可変絞り弁142,144と制御可変絞り31b,34bとを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126と、油圧可変絞り弁142,144に設けられた弁変位センサ122,125と、コントローラ21からの指令に応じてパイロットポンプ4から供給される圧油を減圧し、油圧可変絞り弁142,144の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38とを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と弁変位センサ122,125で検出した油圧可変絞り弁142,144の変位とを基に油圧可変絞り弁142,144の現在開口量を取得し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、主弁31,34の目標流量と第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、主弁31,34の開口特性と油圧可変絞り弁142,144の開口特性との関係を基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の目標開口量と第2圧力センサ108,109及び第3圧力センサ123,126で検出した油圧可変絞り弁142,144の前後差圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の目標流量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と弁変位センサ122,125で検出した油圧可変絞り弁142,144の変位とを基に油圧可変絞り弁142,144の開口量を取得し、前記油圧可変絞り弁の開口量と前後差圧とを基に前記油圧可変絞り弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御する。
(3)効果
以上のように構成した第7の実施例によれば、第6の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の主弁31,34にストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
以上のように構成した第7の実施例によれば、第6の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の主弁31,34にストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
図14Aおよび図14Bは、本発明の第8の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(1)構成
図14Aおよび図14Bに示すように、第8の実施例における油圧駆動装置400Gの構成は、第5の実施例における油圧駆動装置400D(図11Aおよび図11Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
図14Aおよび図14Bに示すように、第8の実施例における油圧駆動装置400Gの構成は、第5の実施例における油圧駆動装置400D(図11Aおよび図11Bに示す)とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。
第1アーム用方向制御弁11に対応する補助流量制御装置28のパイロットライン111に、第5の実施例における電磁比例絞り弁104(図11Aに示す)に代えて、油圧可変絞り144が設けられている。
油圧可変絞り144の圧力信号ポートとパイロットポンプ4の吐出ポートとを接続する管路68に比例電磁減圧弁38が設けられている。
コントローラ21は比例電磁減圧弁38のソレノイド38aに指令を出力する。
なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置24~30及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。また、コントローラ21の演算処理は、第3の実施例(図9A、図9B、および図9Cに示す)と同様である。
(2)動作
第8の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り142,144は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル100は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ107,109と、油圧可変絞り弁142,144と制御可変絞り31b,34bとを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126と、コントローラ21からの指令に応じてパイロットポンプ4から供給される圧油を減圧し、油圧可変絞り弁142,144の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38とを更に備え、コントローラは、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と比例電磁減圧弁37,38からの操作圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の現在開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の目標開口量と現在開口量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧と主弁31,34の目標流量とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口量に対する主弁31,34の開口特性と主弁31,34の目標開口量とを基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の目標開口量と第2圧力センサ108,109及び第3圧力センサ123,126で検出した油圧可変絞り弁142,144の前後差圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の目標流量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と比例電磁減圧弁37,38から出力される操作圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の開口量と前後差圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御する。
第8の実施例では、補助流量制御装置24~30のパイロット可変絞り142,144は油圧可変絞り弁で構成され、油圧ショベル100は、油圧ポンプ1の吐出ラインに設けられた第1圧力センサ107と、方向制御弁7~11,14,15と主弁31,34とを接続する油路に設けられた第2圧力センサ107,109と、油圧可変絞り弁142,144と制御可変絞り31b,34bとを接続する油路に設けられた第3圧力センサ123,126と、コントローラ21からの指令に応じてパイロットポンプ4から供給される圧油を減圧し、油圧可変絞り弁142,144の操作圧として出力する比例電磁減圧弁37,38とを更に備え、コントローラは、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が解除された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と比例電磁減圧弁37,38からの操作圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の現在開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の目標開口量と現在開口量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御し、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択された場合に、操作レバー17a,17bからの動作指示量を基に主弁31,34の目標流量を算出し、第1圧力センサ107及び第2圧力センサ108,109で検出した主弁31,34の前後差圧と主弁31,34の目標流量とを基に主弁31,34の目標開口量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口量に対する主弁31,34の開口特性と主弁31,34の目標開口量とを基に油圧可変絞り弁142,144の目標開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の目標開口量と第2圧力センサ108,109及び第3圧力センサ123,126で検出した油圧可変絞り弁142,144の前後差圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の目標流量を算出し、油圧可変絞り弁142,144の開口特性と比例電磁減圧弁37,38から出力される操作圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の開口量を取得し、油圧可変絞り弁142,144の開口量と前後差圧とを基に油圧可変絞り弁142,144の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁37,38を介して油圧可変絞り弁142,144の開口量を制御する。
(3)効果
以上のように構成した第8の実施例によれば、第7の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の主弁31,34および油圧可変絞り弁142,144のいずれにもストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
以上のように構成した第8の実施例によれば、第7の実施例と同様の効果が得られると共に、補助流量制御装置24~30の主弁31,34および油圧可変絞り弁142,144のいずれにもストロークセンサ等の変位検出手段を取り付けることがないので、油圧駆動装置をより簡素な構成とすることができる。
本発明の第9の実施例として、第3~8の実施例の応用例を説明する。
(1)構成
第9の実施例における油圧駆動装置の構成は、第3~第8の実施例のそれぞれとほぼ同様である。
第9の実施例における油圧駆動装置の構成は、第3~第8の実施例のそれぞれとほぼ同様である。
(2)動作
第9の実施例に係る油圧ショベル300は、油圧ポンプ1~3の馬力制御を行うレギュレータ1a,1b,1c,2a,2b,2c,3a,3bと、複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの負荷圧力を検出する第4圧力センサ71a,71b,72a,72b,73a,73bを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択され、かつ複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの負荷圧力の増大に伴い馬力制御の作用により油圧ポンプ1の吐出流量が減少するサチュレーションが発生した場合に、第1圧力センサ107で検出した油圧ポンプ1の吐出圧と第4圧力センサ71a,71b,72a,72b,73a,73bで検出した複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの最高負荷圧力との差圧を算出し、予め取得していたサチュレーションが発生する前の差圧からの減少率を算出し、前記減少率に応じて補助流量制御装置24~30の主弁の目標流量を減少させる。
第9の実施例に係る油圧ショベル300は、油圧ポンプ1~3の馬力制御を行うレギュレータ1a,1b,1c,2a,2b,2c,3a,3bと、複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの負荷圧力を検出する第4圧力センサ71a,71b,72a,72b,73a,73bを更に備え、コントローラ21は、マシンコントロール制御スイッチ22によりマシンコントロール機能が選択され、かつ複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの負荷圧力の増大に伴い馬力制御の作用により油圧ポンプ1の吐出流量が減少するサチュレーションが発生した場合に、第1圧力センサ107で検出した油圧ポンプ1の吐出圧と第4圧力センサ71a,71b,72a,72b,73a,73bで検出した複数の油圧アクチュエータ204a,205a,206aの最高負荷圧力との差圧を算出し、予め取得していたサチュレーションが発生する前の差圧からの減少率を算出し、前記減少率に応じて補助流量制御装置24~30の主弁の目標流量を減少させる。
(3)効果
以上のように構成した第9の実施例によれば、第3~第8の実施例のそれぞれ同様の効果が得られると共に、サチュレーション状態になった場合でも、各アクチュエータへの分流比率を維持することができ、アクチュエータの制御精度を低下させることなく自動制御が可能となる。
以上のように構成した第9の実施例によれば、第3~第8の実施例のそれぞれ同様の効果が得られると共に、サチュレーション状態になった場合でも、各アクチュエータへの分流比率を維持することができ、アクチュエータの制御精度を低下させることなく自動制御が可能となる。
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、マシンコントロール制御スイッチによりマシンコントロール機能が解除された場合に、パイロットバルブからの操作圧が複数の方向制御弁に直接導かれるように切替弁ユニットを制御し、マシンコントロール制御スイッチによりマシンコントロール機能が選択された場合に、パイロットバルブからの操作圧が電磁比例弁ユニットを介して複数の方向制御弁に導かれるように切替弁ユニットを制御する態様である。しかし、本発明の課題を解決することができる限り、その態様は特に限定されず、例えば、マシンコントロール機能が解除された場合、及び、マシンコントロール機能が選択された場合のいずれにおいても電気レバーによりパイロット圧を制御する態様、すなわち、切替弁ユニットを持たない態様でもよい。
また、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…流量制御指令圧ポート(レギュレータ)、1b…第1油圧ポンプ自己圧ポート(レギュレータ)、1c…第2油圧ポンプ自己圧ポート(レギュレータ)、2…第2油圧ポンプ、2a…流量制御指令圧ポート(レギュレータ)、2b…第2油圧ポンプ自己圧ポート(レギュレータ)、2c…第1油圧ポンプ自己圧ポート(レギュレータ)、3…第3油圧ポンプ、3a…流量制御指令圧ポート(レギュレータ)、3b…第3油圧ポンプ自己圧ポート(レギュレータ)、4…パイロットポンプ、5…作動油タンク、6…右走行用方向制御弁、7…バケット用方向制御弁、8…第2アーム用方向制御弁、9…第1ブーム用方向制御弁、10…第2ブーム用方向制御弁、11…第1アーム用方向制御弁、12…第1アタッチメント用方向制御弁、13…左走行用方向制御弁、14…旋回用方向制御弁、15…第3ブーム用方向制御弁、16…第2アタッチメント用方向制御弁、17…操作レバー、17a,17b…操作レバー、18a,18b…パイロットバルブ、19…切替弁ユニット、19a…電磁切換弁、20…電磁比例弁ユニット、20a…比例電磁減圧弁、21…コントローラ、21a…入力部、21b…制御有効化判断部、21c…車体姿勢演算部、21d…要求流量演算部、21e…目標流量演算部、21f…圧力状態判断部、21g…差圧減少率演算部、21h…修正目標流量演算部、21i…現在流量演算部、21j…出力部、22…マシンコントロール制御スイッチ、24…バケット用補助流量制御装置、25…第2アーム用補助流量制御装置、26…第1ブーム用補助流量制御装置、27…第2ブーム用補助流量制御装置、28…第1アーム用補助流量制御装置、29…旋回用補助流量制御装置、30…第3ブーム用補助流量制御装置、31…主弁、31a…弁体、31b…フィードバック絞り(制御可変絞り)、31c…第1圧力室、31d…第2圧力室、31e…第3圧力室、32…圧力補償弁、32a…圧力信号ポート(第2圧力信号ポート)、32b…圧力信号ポート(第1圧力信号ポート)、32c…圧力信号ポート(第3圧力信号ポート)、32d…圧力信号ポート(第5圧力信号ポート)、32e…圧力信号ポート(第4圧力信号ポート)、33…油圧可変絞り弁(パイロット可変絞り)、33a…圧力信号ポート、34…主弁、34a…弁体、34b…フィードバック絞り、34c…第1圧力室、34d…第2圧力室、34e…第3圧力室、35…圧力補償弁、35a…圧力信号ポート(第2圧力信号ポート)、35b…圧力信号ポート(第1圧力信号ポート)、35c…圧力信号ポート(第3圧力信号ポート)、35d…圧力信号ポート(第5圧力信号ポート)、35e…圧力信号ポート(第4圧力信号ポート)、36…油圧可変絞り弁(パイロット可変絞り)、36a…圧力信号ポート、37…比例電磁減圧弁、37a…ソレノイド、38…比例電磁減圧弁、38a…ソレノイド、39…電磁切換弁、39a…ソレノイド、40…高圧選択弁、41~58…管路、59…パイロットライン、59a…管路、59b…管路、59c…管路、60…管路、61…パイロットライン、61a…管路、61b…管路、61c…管路、64~69…管路、70,71,72a,72b,73a,73b…圧力センサ、74~76…ストロークセンサ、77…合流弁、84…圧力補償弁、84a…圧力信号ポート(第1圧力信号ポート)、84b…圧力信号ポート(第2圧力信号ポート)、84c…圧力信号ポート(第3圧力信号ポート)、88…圧力補償弁、88a…圧力信号ポート(第1圧力信号ポート)、88b…圧力信号ポート(第2圧力信号ポート)、88c…圧力信号ポート(第3圧力信号ポート)、91…パイロットライン、91a,91b,91c…管路、92,93…管路、94…パイロットライン、94a,94b,94c…管路、102…電磁可変絞り弁(パイロット可変絞り)、102a…ソレノイド、104…電磁可変絞り弁(パイロット可変絞り)、104a…ソレノイド、105,106…ストロークセンサ(弁変位センサ)、107…圧力センサ(第1圧力センサ)、108,109…圧力センサ(第2圧力センサ)、110…パイロットライン、110a,110b…管路、111…パイロットライン、111a,111b…管路、122…ストロークセンサ、123…圧力センサ、125…ストロークセンサ、126…圧力センサ、142…油圧可変絞り弁(パイロット可変絞り)、142a…圧力信号ポート、144…油圧可変絞り弁(パイロット可変絞り)、144a…圧力信号ポート、201…走行体、202…旋回体(車体)、203…作業装置、204…ブーム、204a…ブームシリンダ、205…アーム、205a…アームシリンダ、206…バケット、206a…バケットシリンダ、207…運転室、208…機械室、209…カウンタウエイト、210…コントロールバルブ、300…油圧ショベル(作業機械)、400,400A,400B,400C,400D,400E,400F,400G…油圧駆動装置。
Claims (11)
- 車体と、
前記車体に取り付けられた作業装置と、
前記車体または前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出ラインにパラレルに接続されており、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを調整する複数の方向制御弁と、
前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバーと、
前記作業装置が予め設定された領域へ侵入することを防止するマシンコントロール機能の有効化または無効化を指示するためのマシンコントロール制御スイッチと、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記マシンコントロール機能を実行するコントローラとを備えた作業機械において、
前記複数の方向制御弁の各上流に配置され、前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁に供給される圧油の流量を前記複数の油圧アクチュエータの圧力変動に応じて制限する補助流量制御装置を備え、
前記コントローラは、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記補助流量制御装置による前記複数の方向制御弁へ供給される圧油の流量の制限を解除し、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記補助流量制御装置により前記複数の方向制御弁へ供給される圧油の流量を制限する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
パイロットポンプと、
前記操作レバーからの動作指示量に応じて前記パイロットポンプから供給された圧油を減圧し、前記複数の方向制御弁の操作圧として出力するパイロットバルブと、
前記パイロットバルブからの操作圧を補正する電磁比例弁ユニットと、
前記パイロットバルブからの操作圧を前記複数の方向制御弁の圧力信号ポートに導くか前記電磁比例弁ユニットへ導くかを切り替える切替弁ユニットとを備え、
前記補助流量制御装置は、
補助可変絞りを形成するシート形の主弁と、
前記主弁のシート弁体の移動量に応じて開口面積を変化させる制御可変絞りと、
通過流量に応じて前記シート弁体の移動量を決定するパイロットラインに配置され、前記コントローラからの指令に応じて開口量を変化させるパイロット可変絞りと、
前記コントローラからの指令に応じて前記パイロット可変絞りの通過流量を制御するパイロット流量制御装置とを有し、
前記コントローラは、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記パイロットバルブからの操作圧が前記複数の方向制御弁に直接導かれるように前記切替弁ユニットを切替制御し、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記パイロットバルブからの操作圧が前記電磁比例弁ユニットを介して前記複数の方向制御弁に導かれるように前記切替弁ユニットを切替制御しかつ前記電磁比例弁ユニットを制御して前記切替弁ユニットから導かれたパイロット圧力信号を補正することにより前記マシンコントロール機能を実行し、前記複数の油圧アクチュエータの圧力変動に応じて前記パイロット可変絞りの通過流量を制限することにより前記補助流量制御装置の通過流量を制限する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは油圧可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、前記コントローラからの指令に応じて前記パイロットポンプから供給された圧油を減圧し、前記油圧可変絞り弁の操作圧として出力する比例電磁減圧弁を更に備え、
前記パイロット流量制御装置は、前記パイロットラインの前記パイロット可変絞りの上流に配置された油圧式の圧力補償弁で構成され、
前記圧力補償弁を閉じ方向に駆動する第1圧力信号ポートに前記パイロット可変絞りの上流圧力が導かれ、
前記圧力補償弁を閉じ方向に駆動する第2圧力信号ポートに前記複数の油圧アクチュエータの最高負荷圧力が導かれ、
前記圧力補償弁を開き方向に駆動する第3圧力信号ポートに前記パイロット可変絞りの下流圧力が導かれ、
前記圧力補償弁を開き方向に駆動する第4圧力信号ポートに前記油圧ポンプの吐出圧力が導かれ、
前記圧力補償弁を開き方向に駆動する第5圧力信号ポートと前記パイロットポンプの吐出ラインとが、前記コントローラからの指令に応じて開閉する電磁切換弁を介して接続され、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記電磁切換弁を開いて前記第5圧力信号ポートに前記パイロットポンプの吐出圧力を作用させることにより前記圧力補償弁を全開位置に保持して前記圧力補償弁の動作を不能とし、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記電磁切換弁を閉じて前記第5圧力信号ポートに前記パイロットポンプの吐出圧力を作用させないことにより前記圧力補償弁の動作を可能とする
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは油圧可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、前記コントローラからの指令に応じて、前記パイロットポンプから供給された圧油を減圧し、前記油圧可変絞り弁の操作圧として出力する比例電磁減圧弁と、
前記パイロット流量制御装置は、前記パイロットラインの前記パイロット可変絞りの下流に配置された油圧式の圧力補償弁で構成され、
前記圧力補償弁を閉じ方向に駆動する第1圧力信号ポートに前記複数の油圧アクチュエータの最高負荷圧力が導かれ、
前記圧力補償弁を開き方向に駆動する第2圧力信号ポートに前記パイロット可変絞りの下流圧力が導かれ、
前記圧力補償弁を開き方向に駆動する第3圧力信号ポートと前記パイロットポンプの吐出ラインとが、前記コントローラからの指令に応じて開閉する電磁切換弁を介して接続され、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記電磁切換弁を開いて前記第3圧力信号ポートに前記パイロットポンプの吐出圧力を作用させることにより前記圧力補償弁を全開位置に保持して前記圧力補償弁の動作を不能とし、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記電磁切換弁を閉じて前記第3圧力信号ポートに前記パイロットポンプの吐出圧力を作用させないことにより前記圧力補償弁の動作を可能とする
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは、前記コントローラからの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、
前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられた第1圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第2圧力センサと、
前記主弁に設けられた弁変位センサとを更に備え、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標変位を算出し、前記弁変位センサで検出した前記主弁の現在変位と前記目標変位との差が小さくなるように前記電磁可変絞り弁の開口量を制御し、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標流量を算出し、前記弁変位センサで検出した前記主弁の変位と前記主弁の開口特性とを基に前記主弁の開口量を取得し、前記開口量と前記第1圧力センサ及び前記第2圧力センサで検出した前記主弁の前後差圧とを基に前記主弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記電磁可変絞り弁の開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは、前記コントローラからの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、
前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられた第1圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第2圧力センサと、
前記電磁可変絞り弁と前記制御可変絞りとを接続する油路に設けられた第3圧力センサと、
前記電磁可変絞り弁に設けられた弁変位センサとを更に備え、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記電磁可変絞り弁の目標開口量を算出し、前記弁変位センサで検出した前記電磁可変絞り弁の変位と前記電磁可変絞り弁の開口特性とを基に前記電磁可変絞り弁の現在開口量を算出し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように前記電磁可変絞り弁への指令値を制御し、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標流量を算出し、前記主弁の目標流量と前記第1圧力センサ及び前記第2圧力センサで検出した前記主弁の前後差圧とを基に前記主弁の目標開口量を算出し、前記主弁の開口特性と前記電磁可変絞り弁の開口特性との関係を基に前記電磁可変絞り弁の目標開口量を取得し、前記電磁可変絞り弁の目標開口量と前記第2圧力センサ及び前記第3圧力センサで検出した前記電磁可変絞り弁の前後差圧とを基に前記電磁可変絞り弁の目標流量を算出し、前記電磁可変絞り弁の開口量と前後差圧とを基に前記電磁可変絞り弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記電磁可変絞り弁の開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは、前記コントローラからの指令に応じて開口量を変化させる電磁可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、
前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられた第1圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第2圧力センサと、
前記制御可変絞りと前記電磁可変絞り弁とを接続する油路に設けられた第3圧力センサとを更に備え、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記電磁可変絞り弁の目標開口量を算出し、前記電磁可変絞り弁の開口特性と前記電磁可変絞り弁に対する指令値とを基に前記電磁可変絞り弁の現在開口量を取得し、前記電磁可変絞り弁の目標開口量と現在開口量との差が小さくなるように前記電磁可変絞り弁の開口量を制御し、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標流量を算出し、前記主弁の目標流量と前記第1圧力センサ及び前記第2圧力センサで検出した前記主弁の前後差圧とを基に前記主弁の目標開口量を算出し、前記主弁の開口特性と前記電磁可変絞り弁の開口特性との関係を基に前記電磁可変絞り弁の目標開口量を取得し、前記目標開口量と前記第2圧力センサ及び前記第3圧力センサで検出した前記電磁可変絞り弁の前後差圧とを基に前記電磁可変絞り弁の目標流量を算出し、前記電磁可変絞り弁の開口特性と前記電磁可変絞り弁に対する指令値とを基に前記電磁可変絞り弁の開口量を取得し、前記電磁可変絞り弁の開口量と前後差圧とを基に前記電磁可変絞り弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記電磁可変絞り弁の開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは油圧可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、
前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられた第1圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第2圧力センサと、
前記主弁に設けられた弁変位センサと、
前記コントローラからの指令に応じて前記パイロットポンプから供給される圧油を減圧し、前記油圧可変絞りの操作圧として出力する比例電磁減圧弁とを更に備え、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標変位を算出し、前記主弁の目標変位と前記弁変位センサで検出した前記主弁の現在変位との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御し、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標流量を算出し、前記主弁の開口特性と前記弁変位センサで検出した前記主弁の現在変位とを基に前記主弁の現在開口量を取得し、前記第1圧力センサ及び前記第2圧力センサで検出した前記主弁の前後差圧と前記現在開口量とを基に前記主弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは油圧可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、
前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられた第1圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第2圧力センサと、
前記油圧可変絞り弁と前記制御可変絞りとを接続する油路に設けられた第3圧力センサと、
前記油圧可変絞り弁に設けられた弁変位センサと、
前記コントローラからの指令に応じて前記パイロットポンプから供給される圧油を減圧し、前記油圧可変絞り弁の操作圧として出力する比例電磁減圧弁とを更に備え、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記油圧可変絞り弁の目標開口量を算出し、前記油圧可変絞り弁の開口特性と前記弁変位センサで検出した前記油圧可変絞り弁の変位とを基に前記油圧可変絞り弁の現在開口量を取得し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御し、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標流量を算出し、前記主弁の目標流量と前記第1圧力センサ及び前記第2圧力センサで検出した前記主弁の前後差圧とを基に前記主弁の目標開口量を算出し、前記主弁の開口特性と前記油圧可変絞り弁の開口特性との関係を基に前記油圧可変絞り弁の目標開口量を取得し、前記油圧可変絞り弁の目標開口量と前記第2圧力センサ及び前記第3圧力センサで検出した前記油圧可変絞り弁の前後差圧とを基に前記油圧可変絞り弁の目標流量を算出し、前記油圧可変絞り弁の開口特性と前記弁変位センサで検出した前記油圧可変絞り弁の変位とを基に前記油圧可変絞り弁の開口量を取得し、前記油圧可変絞り弁の開口量と前後差圧とを基に前記油圧可変絞り弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは油圧可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、
前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられた第1圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第2圧力センサと、
前記油圧可変絞り弁と前記制御可変絞りとを接続する油路に設けられた第3圧力センサと、
前記コントローラからの指令に応じて前記パイロットポンプから供給される圧油を減圧し、前記油圧可変絞り弁の操作圧として出力する比例電磁減圧弁とを更に備え、
前記コントローラは、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が解除された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記油圧可変絞り弁の目標開口量を算出し、前記油圧可変絞り弁の開口特性と前記比例電磁減圧弁からの操作圧とを基に前記油圧可変絞り弁の現在開口量を取得し、前記油圧可変絞り弁の目標開口量と現在開口量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御し、
前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択された場合に、前記操作レバーからの動作指示量を基に前記主弁の目標流量を算出し、前記第1圧力センサ及び前記第2圧力センサで検出した前記主弁の前後差圧と前記主弁の目標流量とを基に前記主弁の目標開口量を算出し、前記油圧可変絞り弁の開口量に対する前記主弁の開口特性と前記主弁の目標開口量とを基に前記油圧可変絞り弁の目標開口量を取得し、前記油圧可変絞り弁の目標開口量と前記第2圧力センサ及び前記第3圧力センサで検出した前記油圧可変絞り弁の前後差圧とを基に前記油圧可変絞り弁の目標流量を算出し、前記油圧可変絞り弁の開口特性と前記比例電磁減圧弁から出力される操作圧とを基に前記油圧可変絞り弁の開口量を取得し、前記油圧可変絞り弁の開口量と前後差圧とを基に前記油圧可変絞り弁の現在流量を算出し、前記目標流量と前記現在流量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。 - 請求項5乃至10のいずれか1項に記載の作業機械において、
前記油圧ポンプの馬力制御を行うレギュレータと、
前記複数の油圧アクチュエータの負荷圧力を検出する第4圧力センサを更に備え、
前記コントローラは、前記マシンコントロール制御スイッチにより前記マシンコントロール機能が選択され、かつ前記複数の油圧アクチュエータの負荷圧力の増大に伴い馬力制御の作用により前記油圧ポンプの吐出流量が減少するサチュレーションが発生した場合に、前記第1圧力センサで検出した前記油圧ポンプの吐出圧と前記第4圧力センサで検出した前記複数の油圧アクチュエータの最高負荷圧力との差圧を算出し、予め取得していた前記サチュレーションが発生する前の差圧からの減少率を算出し、前記減少率に応じて前記補助流量制御装置の主弁の目標流量を減少させる
ことを特徴とする作業機械。
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