JP7096180B2 - Work machine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプを備えた作業機械に関する。 The present invention relates to a work machine including a variable displacement hydraulic pump driven by an engine.
油圧ショベル等の作業機械において、エンジンと、エンジンの燃料を制御する燃料噴射装置と、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、油圧ポンプの容量（詳細には、油圧ポンプの斜板の傾斜角）を制御するポンプ制御装置と、油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する制御弁と、制御弁を操作する操作装置と、コントローラとを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。 In work machines such as hydraulic excavators, the engine, the fuel injection device that controls the fuel of the engine, the variable capacity hydraulic pump driven by the engine, and the capacity of the hydraulic pump (specifically, the swash plate of the hydraulic pump). A pump control device that controls the tilt angle), a hydraulic actuator driven by pressure oil from the hydraulic pump, a control valve that controls the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and an operation device that operates the control valve. And a pump are known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１の図１等で示された第１の従来技術においては、油圧ポンプの容量を検出するポンプ容量センサを備える。コントローラは、例えば、ポンプ容量センサで検出された油圧ポンプの容量に応じてエンジンの目標回転数を求め、これを指令値として燃料噴射装置へ出力する。
In the first prior art shown in FIG. 1 and the like of
特許文献１の図１５等で示された第２の従来技術においては、操作装置の操作量を検出する圧力センサを備える。コントローラは、圧力センサで検出された操作装置の操作量に応じて油圧ポンプの目標容量を決め、これを指令値としてポンプ制御装置へ出力する。また、コントローラは、前述した油圧ポンプの目標容量（指令値）を用いてエンジンの回転数を制御する。
In the second prior art shown in FIG. 15 and the like of
上述した第２の従来技術では、操作装置の操作量に応じて油圧ポンプの目標容量を決めてから、エンジンの目標回転数を決めている。具体的な方法として、例えば、操作装置の操作量に応じて油圧ポンプの目標流量を算出し、油圧ポンプの目標流量を目標容量で除算してエンジンの目標回転数を算出することが考えられる。しかし、油圧ポンプの容量の制御応答は比較的早いものの、エンジンの回転数の制御応答は比較的遅い。そのため、操作装置の操作量の変化に対する油圧ポンプの流量の制御応答は比較的遅くなる。 In the second conventional technique described above, the target capacity of the hydraulic pump is determined according to the amount of operation of the operating device, and then the target rotation speed of the engine is determined. As a specific method, for example, it is conceivable to calculate the target flow rate of the hydraulic pump according to the operation amount of the operating device, and divide the target flow rate of the hydraulic pump by the target capacity to calculate the target rotation speed of the engine. However, although the control response of the capacity of the hydraulic pump is relatively fast, the control response of the engine speed is relatively slow. Therefore, the control response of the flow rate of the hydraulic pump to the change in the operation amount of the operating device becomes relatively slow.
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作装置の操作量の変化に対する油圧ポンプの流量の制御応答を向上させることができる作業機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above matters, and an object of the present invention is to provide a working machine capable of improving the control response of the flow rate of a hydraulic pump to a change in the operating amount of an operating device.
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御装置と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出器と、前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの容量を制御するポンプ制御装置と、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する制御弁と、前記制御弁を操作する操作装置と、前記操作装置の操作量を検出する操作量検出器と、前記操作量検出器で検出された前記操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプの目標容量を算出し、これを指令値として前記ポンプ制御装置へ出力するコントローラと、を備えた作業機械であって、前記コントローラは、前記操作量検出器で検出された前記操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプの目標流量を算出し、前記油圧ポンプの目標流量を前記回転数検出器で検出された前記エンジンの回転数で除算して前記油圧ポンプの目標容量を算出し、前記コントローラは、前記油圧ポンプの目標流量に応じて前記エンジンの目標回転数を算出し、これを指令値として前記エンジン制御装置へ出力する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises an engine, an engine control device for controlling the rotation speed of the engine, a rotation speed detector for detecting the rotation speed of the engine, and a variable capacity driven by the engine. A type hydraulic pump, a pump control device that controls the capacity of the hydraulic pump, a hydraulic actuator driven by pressure oil from the hydraulic pump, and a flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator. The control valve, the operation device that operates the control valve, the operation amount detector that detects the operation amount of the operation device, and the hydraulic pump according to the operation amount of the operation device detected by the operation amount detector. A work machine including a controller that calculates a target capacity of the pump and outputs the command value to the pump control device, wherein the controller is an operation amount of the operation device detected by the operation amount detector. The target flow rate of the hydraulic pump is calculated according to the above, and the target flow rate of the hydraulic pump is divided by the rotation speed of the engine detected by the rotation speed detector to calculate the target capacity of the hydraulic pump. Calculates the target rotation speed of the engine according to the target flow rate of the hydraulic pump, and outputs this as a command value to the engine control device.
本発明によれば、操作装置の操作量の変化に対する油圧ポンプの流量の制御応答を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the control response of the flow rate of the hydraulic pump to a change in the operation amount of the operating device.
本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本実施形態における油圧ショベルの構造を表す側面図である。なお、以降、油圧ショベルのキャブに搭乗したオペレータの前側（図１の左側）、後側（図１の右側）、左側（図１の紙面に対して手前側）、右側（図１の紙面に対して奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。 FIG. 1 is a side view showing the structure of the hydraulic excavator in the present embodiment. After that, the front side (left side in FIG. 1), the rear side (right side in FIG. 1), the left side (front side with respect to the paper surface in FIG. 1), and the right side (on the paper surface in FIG. 1) of the operator who got on the cab of the hydraulic excavator. On the other hand, the back side) is simply referred to as the front side, the rear side, the left side, and the right side.
本実施形態の油圧ショベルは、自走可能な下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２の前側に連結された作業装置３とを備えている。下部走行体１は、走行用油圧モータ（図示せず）によって走行する。上部旋回体２は、旋回用油圧モータ（図示せず）によって旋回する。
The hydraulic excavator of the present embodiment has a self-propellable lower
作業装置３は、上部旋回体２の前部に回動可能に連結されたブーム４と、ブーム４の先端部に回動可能に連結されたアーム５と、アーム５の先端部に回動可能に連結されたバケット６とを備えている。ブーム４は、ブーム用油圧シリンダ７によって回動する。アーム５は、アーム用油圧シリンダ８によって回動する。バケット６は、バケット用油圧シリンダ９によって回動する。
The
上部旋回体２の前部左側には、オペレータが搭乗するキャブ１０が設けられている。キャブ１０内には、オペレータが操作する複数の操作装置（詳細は後述）が搭載されており、上部旋回体２の後部には、複数の操作装置の操作に応じて複数の油圧アクチュエータ（詳細には、上述した走行用油圧モータ、旋回用油圧モータ、ブーム用油圧シリンダ７、アーム用油圧シリンダ８、及びバケット用油圧シリンダ９）を駆動するための油圧駆動装置（詳細は後述）が搭載されている。
A
図２は、本実施形態における油圧駆動装置の構成を関連機器と共に表す図である。なお、図２においては、便宜上、１つの油圧アクチュエータの駆動に係わる構成のみを表している。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the hydraulic drive device according to the present embodiment together with related devices. Note that FIG. 2 shows only the configuration related to the drive of one hydraulic actuator for convenience.
本実施形態の油圧駆動装置は、エンジン１１と、エンジン１１によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ１２Ａ，１２Ｂと、油圧ポンプ１２Ａ，１２Ｂからの圧油によって駆動される油圧アクチュエータ１３と、油圧ポンプ１２Ａから油圧アクチュエータ１３への圧油の流れを制御するオープンセンタ型の制御弁１４Ａと、油圧ポンプ１２Ｂから油圧アクチュエータ１３への圧油の流れを制御するオープンセンタ型の制御弁１４Ｂと、制御弁１４Ａ，１４Ｂを操作する操作装置１５とを備えている。
The hydraulic drive device of the present embodiment includes an
操作装置１５は、操作レバーと、この操作レバーの操作量に対応する操作圧を生成して出力するパイロット弁とを有している。操作圧センサ１６（操作量検出器）は、前述した操作装置１５の操作圧（すなわち、操作装置１５の操作量）を検出してコントローラ２１へ出力する。
The
制御弁１４Ａは、操作装置１５の操作圧の作用によって移動するスプール１７Ａを有し、スプール１７Ａの位置によって油圧ポンプ１２Ａから油圧アクチュエータ１３への圧油の流れ（方向及び流量）を制御する。制御弁１４Ｂは、操作装置１５の操作圧の作用によって移動するスプール１７Ｂを有し、スプール１７Ｂの位置によって油圧ポンプ１２Ｂから油圧アクチュエータ１３への圧油の流れ（方向及び流量）を制御する。
The
レギュレータ１８Ａ，１８Ｂ（ポンプ制御装置）は、例えば油圧ポンプ１２Ｂ，１２Ｂの斜板の傾斜角をそれぞれ制御することにより、油圧ポンプ１２Ｂ，１２Ｂの容量をそれぞれ制御するものである。レギュレータ１８Ａ，１８Ｂは、コントローラ２１からの指令値（詳細は後述）を入力し、これらの指令値となるように油圧ポンプ１２Ａ，１２Ｂの容量をそれぞれ制御する。
The
エンジン制御装置１９は、コントローラ２１からの指令値（詳細は後述）を入力し、この指令値となるようにエンジン１１の回転数を制御する。回転数センサ２０（回転数検出器）は、エンジン１１の回転数を検出してコントローラ２１へ出力する。
The
次に、本実施形態の要部であるコントローラ２１について説明する。図３は、本実施形態におけるコントローラの機能的構成を表すブロック図である。
Next, the
コントローラ２１は、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する演算制御部（例えばＣＰＵ）と、プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）等を有するものである。本実施形態のコントローラ２１は、機能的構成として、アクチュエータ目標流量算出部２２、エンジン目標回転数算出部２３、及びポンプ目標容量算出部２４Ａ，２４Ｂを有している。
The
アクチュエータ目標流量算出部２２は、図４で示す油圧ポンプの目標流量の算出テーブルを記憶しており、この算出テーブルを用いて、操作圧センサ１６で検出された操作圧から油圧ポンプ１２Ａの目標流量を算出する。
The actuator target flow
図４で示す算出テーブルでは、操作装置１５の操作圧が所定値Ｐａ以下であれば、油圧ポンプの目標流量が所定値Ｑａである。操作装置１５の操作圧が所定値Ｐａを超え且つ所定値Ｐｂ（但し、Ｐｂ＞Ｐａ）未満であれば、操作装置１５の操作圧が増加するのにしたがって油圧ポンプの目標流量が増加するように設定されている。操作装置１５の操作圧が所定値Ｐｂ以上であれば、油圧ポンプの目標流量が所定値Ｑｂ（但し、Ｑｂ＞Ｑａ）である。
In the calculation table shown in FIG. 4, if the operating pressure of the operating
アクチュエータ目標流量算出部２２は、前述とほぼ同様の方法により、操作圧センサ１６で検出された操作圧から油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を算出する。油圧ポンプ１２Ａの目標流量と油圧ポンプ１２Ｂの目標流量の合計は、油圧アクチュエータ１３の目標流量となるように設定されている。なお、本実施形態では、油圧ポンプ１２Ａの目標流量の可変範囲と油圧ポンプ１２Ｂの目標流量の可変範囲が同じであるものの、異なっていてもよい。
The actuator target flow
エンジン目標回転数算出部２３は、アクチュエータ目標流量算出部２２で算出された油圧ポンプ１２Ａの目標流量と油圧ポンプ１２Ｂの目標流量のうちの最大である最大目標流量を選択し、この最大目標流量に応じてエンジン１１の目標回転数を算出し、これを指令値としてエンジン制御装置１９へ出力する。詳しく説明すると、エンジン目標回転数算出部２３は、図５で示すエンジンの目標回転数の算出テーブルを記憶しており、この算出テーブルを用いて、最大目標流量からエンジン１１の目標回転数を算出する。
The engine target rotation
図５で示す算出テーブルでは、最大目標流量が所定値Ｑａ以下であれば、エンジン１１の目標回転数が所定値Ｎａである。最大目標流量が所定値Ｑａを超え且つ所定値Ｑｂ（但し、Ｑｂ＞Ｑａ）未満であれば、最大目標流量が増加するのにしたがってエンジン１１の目標回転数が増加するように設定されている。最大目標流量が所定値Ｑｂ以上であれば、エンジン１１の目標回転数が所定値Ｎｂ（但し、Ｎｂ＞Ｎａ）である。なお、所定値Ｎｂは、例えば定格回転数である。
In the calculation table shown in FIG. 5, if the maximum target flow rate is equal to or less than the predetermined value Qa, the target rotation speed of the
ポンプ目標容量算出部２４Ａは、アクチュエータ目標流量算出部２２で算出された油圧ポンプ１２Ａの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ａの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ａへ出力する。
The pump target
ポンプ目標容量算出部２４Ｂは、アクチュエータ目標流量算出部２２で算出された油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ｂの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ｂへ出力する。
The pump target
次に、本実施形態のコントローラ２１の処理内容について説明する。図６は、本実施形態におけるコントローラの処理内容を表すフローチャートである。
Next, the processing contents of the
まず、ステップＳ１０１にて、コントローラ２１は、操作圧センサ１６から操作圧が入力されたか否かを判定する。操作圧センサ１６から操作圧が入力された場合、ステップＳ１０１の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ１０２に移る。ステップＳ１０２にて、コントローラ２１のアクチュエータ目標流量算出部２２は、上述の図４で示す算出テーブルを用いて、操作圧センサ１６で検出された操作圧から油圧ポンプ１２Ａの目標流量と油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を算出する。
First, in step S101, the
そして、ステップＳ１０３に進み、コントローラ２１は、ステップ１０２で算出された油圧ポンプ１２Ａの目標流量と油圧ポンプ１２Ｂの目標流量のうちの最大である最大目標流量を選択し、この最大目標流量が所定値Ｑａ以下であるか否かを判定する。なお、所定値Ｑａとは、油圧ポンプの目標流量に対し予め設定されて、油圧ポンプの所定の容量Ｖａとエンジン１１の所定の回転数Ｎａとの乗算で得られるものである。なお、所定の容量Ｖａは、例えば油圧ポンプの機械的最小容量の付近に設定されている。
Then, the process proceeds to step S103, and the
最大目標流量が所定値Ｑａ以下である場合、ステップＳ１０３の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ１０４及びＳ１０５に移る。ステップＳ１０４にて、コントローラ２１のエンジン目標回転数算出部２３は、エンジン１１の目標回転数を所定値Ｎａとし、これを指令値としてエンジン制御装置１９へ出力する。ステップＳ１０５にて、コントローラ２１のポンプ目標容量算出部２４Ａは、油圧ポンプ１２Ａの目標容量を所定値Ｖａとし、これを指令値としてレギュレータ１８Ａへ出力する。コントローラ２１のポンプ目標容量算出部２４Ｂは、油圧ポンプ１２Ｂの目標容量を所定値Ｖａとし、これを指令値としてレギュレータ１８Ｂへ出力する。なお、ステップＳ１０１にて操作圧センサ１６から操作圧が入力されない場合、その判定がＮＯとなって、ステップＳ１０４及びＳ１０５に移る。
When the maximum target flow rate is equal to or less than the predetermined value Qa, the determination in step S103 becomes YES, and the process proceeds to steps S104 and S105. In step S104, the engine target rotation
ステップＳ１０３にて最大目標流量が所定値Ｑａを超える場合、その判定がＮＯとなって、ステップＳ１０６及びＳ１０７に移る。ステップＳ１０６にて、エンジン目標回転数算出部２３は、上述の図５で示す算出テーブルを用いて、最大目標流量からエンジン１１の目標回転数を算出し、これを指令値としてエンジン制御装置１９へ出力する。ステップＳ１０７にて、ポンプ目標容量算出部２４Ａは、ステップＳ１０２で算出された油圧ポンプ１２Ａの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ａの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ａへ出力する。ポンプ目標容量算出部２４Ｂは、ステップＳ１０２で算出された油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ｂの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ｂへ出力する。
If the maximum target flow rate exceeds the predetermined value Qa in step S103, the determination becomes NO, and the process proceeds to steps S106 and S107. In step S106, the engine target rotation
次に、本実施形態の作用効果を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の作用効果を説明するためのタイムチャートであり、エンジンの回転数、油圧ポンプの目標容量、及び油圧ポンプの実流量の経時変化を表す。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a time chart for explaining the action and effect of the present embodiment, and shows changes over time in the engine speed, the target capacity of the hydraulic pump, and the actual flow rate of the hydraulic pump.
図７では、時間ｔ１～ｔ２の間にて操作装置１５が操作されており、その操作が急である場合を想定している。すなわち、図示しないものの、時間ｔ１～ｔ２にて、操作装置１５の操作圧が所定値Ｐａから所定値Ｐｂまで増加する場合を想定している。
In FIG. 7, it is assumed that the operating
図示しないものの、時間ｔ１～ｔ２の間にて、コントローラ２１は、操作装置１５の操作圧の変化に応じて油圧ポンプの目標流量を所定値Ｑａから所定値Ｑｂまで増加する。これに対応して、エンジン１１の目標回転数を所定値Ｎａから所定値Ｎｂまで増加する。しかしながら、エンジン１１の回転数の制御応答が比較的遅いため、エンジン１１の実回転数が目標回転数の変化に追従できない。すなわち、エンジン１１の実回転数は、時間ｔ２にて所定値Ｎｂとならず、時間ｔ３にて所定値Ｎｂとなる。
Although not shown, the
ここで、比較例（図７で示すフィードバック無しの場合）として、コントローラは、各油圧ポンプの目標流量をエンジン１１の目標回転数で除算することにより、各油圧ポンプの目標容量を算出する場合を仮想する。すなわち、時間ｔ１～ｔ２の間にて、各油圧ポンプの目標容量を所定値Ｖａから所定値Ｖｂまで単調増加する場合を仮想する。この比較例では、エンジン１１の実回転数が目標回転数より低いため、各油圧ポンプの実流量が目標流量より低くなってしまう。すなわち、各油圧ポンプの実流量は、時間ｔ２にて所定値Ｑｂとならず、時間ｔ３にて所定値Ｑｂとなる。
Here, as a comparative example (when there is no feedback shown in FIG. 7), the controller calculates the target capacity of each hydraulic pump by dividing the target flow rate of each hydraulic pump by the target rotation speed of the
これに対し、本実施形態（図７で示すフィードバック有りの場合）では、コントローラ２１は、各油圧ポンプの目標流量をエンジン１１の実回転数で除算することにより、各油圧ポンプの目標容量を算出する。これにより、エンジン１１の実回転数が目標回転数より低い分、油圧ポンプの目標容量を高めることができる。そして、油圧ポンプの容量の制御応答が比較的早いため、油圧ポンプの実容量も高めることができる。その結果、油圧ポンプの実流量は、時間ｔ２にて所定値Ｑｂとなる。
On the other hand, in the present embodiment (when there is feedback shown in FIG. 7), the
したがって、本実施形態では、操作装置の操作量の変化に対する油圧ポンプの流量の制御応答を向上させることができる。 Therefore, in the present embodiment, it is possible to improve the control response of the flow rate of the hydraulic pump to the change in the operation amount of the operating device.
本発明の第２の実施形態を、図８～図１０を用いて説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10. In this embodiment, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態のコントローラ２１のエンジン目標回転数算出部２３は、図８で示すエンジンの目標回転数の算出テーブルを記憶しており、この算出テーブルを用いて、最大目標流量からエンジン１１の目標回転数を算出する。
The engine target rotation
図８で示す算出テーブルでは、最大目標流量が所定値Ｑｃ（但し、Ｑａ＜Ｑｃ＜Ｑｂ、上述の図４参照）以下であれば、エンジン１１の目標回転数が所定値Ｎａである。最大目標流量が所定値Ｑｃを超え且つ所定値Ｑｂ未満であれば、最大目標流量が増加するのにしたがってエンジン１１の目標回転数が増加するように設定されている。最大目標流量が所定値Ｑｂ以上であれば、エンジン１１の目標回転数が所定値Ｎｂである。
In the calculation table shown in FIG. 8, if the maximum target flow rate is equal to or less than the predetermined value Qc (however, Qa <Qc <Qb, see FIG. 4 above), the target rotation speed of the
次に、本実施形態のコントローラ２１の処理内容について説明する。図９は、本実施形態におけるコントローラの処理内容を表すフローチャートである。
Next, the processing contents of the
ステップＳ１０１～Ｓ１０５は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。 Since steps S101 to S105 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
ステップＳ１０３にて最大目標流量が所定値Ｑａを超える場合、その判定がＮＯとなって、ステップＳ１０８に移る。ステップＳ１０８にて、コントローラ２１は、最大目標流量が所定値Ｑｃ以下であるか否かを判定する。なお、所定値Ｑａとは、油圧ポンプの目標流量に対し予め設定されて、油圧ポンプの第１容量Ｖａとエンジンの所定の回転数Ｎａの乗算で得られる第１流量である。所定値Ｑｃとは、第１流量より大きくなるように予め設定されて、油圧ポンプの第２容量Ｖｃ（但し、Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖｂ）とエンジン１１の所定の回転数Ｎａとの乗算で得られる第２流量である。
If the maximum target flow rate exceeds the predetermined value Qa in step S103, the determination becomes NO, and the process proceeds to step S108. In step S108, the
最大目標流量が所定値Ｑａを超え且つ所定値Ｑｃ以下である場合、ステップＳ１０８の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ１０９及びＳ１１０に移る。ステップＳ１０９にて、コントローラ２１のエンジン目標回転数算出部２３は、エンジン１１の目標回転数を所定値Ｎａとし、これを指令値としてエンジン制御装置１９へ出力する。ステップＳ１１０にて、ポンプ目標容量算出部２４Ａは、ステップＳ１０２で算出された油圧ポンプ１２Ａの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ａの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ａへ出力する。ポンプ目標容量算出部２４Ｂは、ステップＳ１０２で算出された油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ｂの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ｂへ出力する。
When the maximum target flow rate exceeds the predetermined value Qa and is equal to or less than the predetermined value Qc, the determination in step S108 becomes YES, and the process proceeds to steps S109 and S110. In step S109, the engine target rotation
ステップＳ１０８にて最大目標流量が所定値Ｑｃを超える場合、その判定がＮＯとなって、ステップＳ１０６及びＳ１０７に移る。ステップＳ１０６にて、エンジン目標回転数算出部２３は、上述の図８で示す算出テーブルを用いて、最大目標流量からエンジン１１の目標回転数を算出し、これを指令値としてエンジン制御装置１９へ出力する。ステップＳ１０７にて、ポンプ目標容量算出部２４Ａは、ステップＳ１０２で算出された油圧ポンプ１２Ａの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ａの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ａへ出力する。ポンプ目標容量算出部２４Ｂは、ステップＳ１０２で算出された油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を、回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ｂの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ｂへ出力する。
If the maximum target flow rate exceeds the predetermined value Qc in step S108, the determination becomes NO, and the process proceeds to steps S106 and S107. In step S106, the engine target rotation
次に、本実施形態の作用効果を、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態の作用効果を説明するためのタイムチャートであり、エンジンの回転数、油圧ポンプの目標容量、及び油圧ポンプの実流量の経時変化を表す。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a time chart for explaining the action and effect of the present embodiment, and shows changes over time in the engine speed, the target capacity of the hydraulic pump, and the actual flow rate of the hydraulic pump.
図１０では、時間ｔ４～ｔ６の間にて操作装置１５が操作されており、その操作が急である場合を想定している。すなわち、図示しないものの、時間ｔ４～ｔ５にて、操作装置１５の操作圧が所定値Ｐａから所定値Ｐｃ（上述の図４参照）まで増加し、時間ｔ５～ｔ６の間にて、操作装置１５の操作圧が所定値Ｐｃから所定値Ｐｂまで増加する場合を想定している。
In FIG. 10, it is assumed that the
図示しないものの、時間ｔ４～ｔ５の間にて、コントローラ２１は、操作装置１５の操作圧の変化に応じて油圧ポンプの目標流量を所定値Ｑａから所定値Ｑｃまで増加する。これに対応して、エンジン１１の目標回転数を所定値Ｎａとする。
Although not shown, the
時間ｔ５～ｔ６の間にて、コントローラ２１は、操作装置１５の操作圧の変化に応じて油圧ポンプの目標流量を所定値Ｑｃから所定値Ｑｂまで増加する。これに対応して、エンジン１１の目標回転数を所定値Ｎａから所定値Ｎｂまで増加する。しかしながら、エンジン１１の回転数の制御応答が比較的遅いため、エンジン１１の実回転数が目標回転数の変化に追従できない。すなわち、エンジン１１の実回転数は、時間ｔ６にて所定値Ｎｂとならず、時間ｔ７にて所定値Ｎｂとなる。
During the time t5 to t6, the
ここで、比較例（図１０で示すフィードバック無しの場合）として、コントローラは、各油圧ポンプの目標流量をエンジン１１の目標回転数で除算することにより、各油圧ポンプの目標容量を算出する場合を仮想する。すなわち、時間ｔ５～ｔ６の間にて、各油圧ポンプの目標容量を所定値Ｖｃから所定値Ｖｂまで単調増加する場合を仮想する。この比較例では、エンジン１１の実回転数が目標回転数より低いため、各油圧ポンプの実流量が目標流量より低くなってしまう。すなわち、各油圧ポンプの実流量は、時間ｔ６にて所定値Ｑｂとならず、時間ｔ７にて所定値Ｑｂとなる。
Here, as a comparative example (when there is no feedback shown in FIG. 10), the controller calculates the target capacity of each hydraulic pump by dividing the target flow rate of each hydraulic pump by the target rotation speed of the
これに対し、本実施形態（図１０で示すフィードバック有りの場合）では、コントローラ２１は、各油圧ポンプの目標流量をエンジン１１の実回転数で除算することにより、各油圧ポンプの目標容量を算出する。これにより、エンジン１１の実回転数が目標回転数より低い分、油圧ポンプの目標容量を高めることができる。そして、油圧ポンプの容量の制御応答が比較的早いため、油圧ポンプの実容量も高めることができる。その結果、油圧ポンプの実流量は、時間ｔ６にて所定値Ｑｂとなる。
On the other hand, in the present embodiment (when there is feedback shown in FIG. 10), the
したがって、本実施形態では、操作装置の操作量の変化に対する油圧ポンプの流量の制御応答を向上させることができる。 Therefore, in the present embodiment, it is possible to improve the control response of the flow rate of the hydraulic pump to the change in the operation amount of the operating device.
なお、第１及び第２の実施形態においては、１つの油圧アクチュエータが２つの油圧ポンプからの圧油によって駆動するように構成された場合を例にとって説明したが、これに限られず、１つの油圧ポンプからの圧油によって駆動するように構成されてもよい。 In the first and second embodiments, a case where one hydraulic actuator is configured to be driven by pressure oil from two hydraulic pumps has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and one hydraulic pressure is used. It may be configured to be driven by hydraulic pressure from a pump.
また、第１及び第２の実施形態においては、各油圧ポンプからの圧油が１つの油圧アクチュエータに供給されるように構成された場合を例にとって説明したが、これに限られず、複数の油圧アクチュエータに供給されるように構成されてもよい。このような変形例を、図１１及び図１２を用いて説明する。なお、本変形例において、第１及び第２の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。 Further, in the first and second embodiments, the case where the pressure oil from each hydraulic pump is supplied to one hydraulic actuator has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and a plurality of hydraulic pressures are used. It may be configured to be fed to the actuator. Such a modification will be described with reference to FIGS. 11 and 12. In this modification, the parts equivalent to those of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図１１は、本変形例における油圧駆動装置の構成を関連機器と共に表す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the hydraulic drive device in this modification together with related equipment.
本変形例の油圧駆動装置は、油圧ポンプ１２Ａ，１２Ｂからの圧油によって駆動される油圧アクチュエータ１３Ａ，１３Ｂと、油圧ポンプ１２Ａから油圧アクチュエータ１３Ａ，１３Ｂへの圧油の流れを制御するオープンセンタ型の制御弁１４Ａと、油圧ポンプ１２Ｂから油圧アクチュエータ１３Ａ，１３Ｂへの圧油の流れを制御するオープンセンタ型の制御弁１４Ｂと、制御弁１４Ａ，１４Ｂを操作する操作装置１５Ａ，１５Ｂとを備えている。
The hydraulic drive device of this modification is an open center type that controls the
操作装置１５Ａは、操作レバーと、この操作レバーの操作量に対応する操作圧を生成して出力するパイロット弁とを有している。操作装置１５Ｂは、操作レバーと、この操作レバーの操作量に対応する操作圧を生成して出力するパイロット弁とを有している。操作圧センサ１６Ａ（操作量検出器）は、操作装置１５Ａの操作圧（すなわち、操作装置１５Ａの操作量）を検出してコントローラ２１へ出力する。操作圧センサ１６Ｂ（操作量検出器）は、操作装置１５Ｂの操作圧（すなわち、操作装置１５Ｂの操作量）を検出してコントローラ２１へ出力する。
The operating
制御弁１４Ａは、操作装置１５Ａの操作圧の作用によって移動するスプール１７Ａと、操作装置１５Ｂの操作圧の作用によって移動するスプール１７Ｃとを有し、スプール１７Ａの位置によって油圧ポンプ１２Ａから油圧アクチュエータ１３Ａへの圧油の流れ（方向及び流量）を制御し、スプール１７Ｃの位置によって油圧ポンプ１２Ａから油圧アクチュエータ１３Ｂへの圧油の流れ（方向及び流量）を制御する。
The
制御弁１４Ｂは、操作装置１５Ａの操作圧の作用によって移動するスプール１７Ｂと、操作装置１５Ｂの操作圧の作用によって移動するスプール１７Ｄとを有し、スプール１７Ｂの位置によって油圧ポンプ１２Ｂから油圧アクチュエータ１３Ａへの圧油の流れ（方向及び流量）を制御し、スプール１７Ｄの位置によって油圧ポンプ１２Ｂから油圧アクチュエータ１３Ｂへの圧油の流れ（方向及び流量）を制御する。
The
次に、本変形例の要部であるコントローラ２１について説明する。図１２は、本変形例におけるコントローラの機能的構成を表すブロック図である。
Next, the
本変形例のコントローラ２１は、機能的構成として、アクチュエータ目標流量算出部２２Ａ，２２Ｂ、エンジン目標回転数算出部２３、及びポンプ目標容量算出部２４Ａ，２４Ｂを有している。
The
アクチュエータ目標流量算出部２２Ａは、上述の図４で示す油圧ポンプの目標流量の算出テーブルを有しており、この算出テーブルを用いて、操作圧センサ１６Ａで検出された操作圧から、油圧アクチュエータ１３Ａのための油圧ポンプ１２Ａの目標流量を算出する。また、前述とほぼ同様の方法により、操作圧センサ１６Ａで検出された操作圧から、油圧アクチュエータ１３Ａのための油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を算出する。前述した油圧ポンプ１２Ａの目標流量と油圧ポンプ１２Ｂの目標流量の合計は、油圧アクチュエータ１３Ａの目標流量となるように設定されている。
The actuator target flow
アクチュエータ目標流量算出部２２Ｂは、前述とほぼ同様の方法により、操作圧センサ１６Ｂで検出された操作圧から、油圧アクチュエータ１３Ｂのための油圧ポンプ１２Ａの目標流量を算出する。また、前述とほぼ同様の方法により、操作圧センサ１６Ｂで検出された操作圧から、油圧アクチュエータ１３Ｂのための油圧ポンプ１２Ｂの目標流量を算出する。前述した油圧ポンプ１２Ａの目標流量と油圧ポンプ１２Ｂの目標流量の合計は、油圧アクチュエータ１３Ｂの目標流量となるように設定されている。
The actuator target flow
エンジン目標回転数算出部２３は、アクチュエータ目標流量算出部２２で算出された油圧アクチュエータ１３Ａのための油圧ポンプ１２Ａの目標流量、油圧アクチュエータ１３Ａのための油圧ポンプ１２Ｂの目標流量、油圧アクチュエータ１３Ｂのための油圧ポンプ１２Ａの目標流量、及び油圧アクチュエータ１３Ｂのための油圧ポンプ１２Ｂの目標流量のうちの最大である最大目標流量を選択し、この最大目標流量に応じてエンジン１１の目標回転数を算出し、これを指令値としてエンジン制御装置１９へ出力する。
The engine target rotation
ポンプ目標容量算出部２４Ａは、アクチュエータ目標流量算出部２２で算出された油圧アクチュエータ１３Ａのための油圧ポンプ１２Ａの目標流量と油圧アクチュエータ１３Ｂのための油圧ポンプ１２Ａの目標流量のうちの大きい方を選択し、これを回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ａの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ａへ出力する。
The pump target
ポンプ目標容量算出部２４Ｂは、アクチュエータ目標流量算出部２２で算出された油圧アクチュエータ１３Ａのための油圧ポンプ１２Ｂの目標流量と油圧アクチュエータ１３Ｂのための油圧ポンプ１２Ｂの目標流量のうちの大きい方を選択し、これを回転数センサ２０で検出されたエンジン１１の回転数で除算することにより、油圧ポンプ１２Ｂの目標容量を算出し、これを指令値としてレギュレータ１８Ｂへ出力する。
The pump target
以上のように構成された本変形例においても、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Even in the present modification configured as described above, the same effect as that of the first and second embodiments can be obtained.
なお、第１及び第２の実施形態並びに変形例においては、操作量検出器として、操作装置のパイロット弁の操作圧を検出する操作圧センサを設けた場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、操作装置の操作レバーの変位量を検出する変位センサを設けてもよい。 In the first and second embodiments and the modified examples, the case where the operation pressure sensor for detecting the operation pressure of the pilot valve of the operation device is provided as the operation amount detector has been described as an example, but the present invention is limited to this. However, it can be modified within the range that does not deviate from the gist of the present invention. For example, a displacement sensor that detects the amount of displacement of the operating lever of the operating device may be provided.
なお、以上においては、本発明の適用対象として油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限られず、ホイールローダ等の他の作業機械であってもよい。 In the above, the hydraulic excavator has been described as an example of the application of the present invention, but the present invention is not limited to this, and other work machines such as wheel loaders may be used.
１１ エンジン
１２Ａ，１２Ｂ 油圧ポンプ
１３，１３Ａ，１３Ｂ 油圧アクチュエータ
１４Ａ，１４Ｂ 制御弁
１５，１５Ａ，１５Ｂ 操作装置
１６，１６Ａ，１６Ｂ 操作圧センサ（操作量検出器）
１８Ａ，１８Ｂ レギュレータ（ポンプ制御装置）
１９ エンジン制御装置
２０ 回転数センサ（回転数検出器）
２１ コントローラ
11
18A, 18B regulator (pump control device)
19
21 controller
Claims (3)
前記コントローラは、前記操作量検出器で検出された前記操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプの目標流量を算出し、前記油圧ポンプの目標流量を前記回転数検出器で検出された前記エンジンの回転数で除算して前記油圧ポンプの目標容量を算出し、
前記コントローラは、前記油圧ポンプの目標流量に応じて前記エンジンの目標回転数を算出し、これを指令値として前記エンジン制御装置へ出力することを特徴とする作業機械。 The engine, an engine control device that controls the rotation speed of the engine, a rotation speed detector that detects the rotation speed of the engine, a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, and the capacity of the hydraulic pump. A pump control device for controlling, a hydraulic actuator driven by pressure oil from the hydraulic pump, a control valve for controlling the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and an operation device for operating the control valve. The target capacity of the hydraulic pump is calculated according to the operation amount detector that detects the operation amount of the operation device and the operation amount of the operation device detected by the operation amount detector, and this is used as a command value. A work machine equipped with a controller that outputs to the pump control device.
The controller calculates the target flow rate of the hydraulic pump according to the operation amount of the operation device detected by the operation amount detector, and the engine the target flow rate of the hydraulic pump is detected by the rotation speed detector. Divide by the number of rotations to calculate the target capacity of the hydraulic pump.
The controller is a work machine characterized in that it calculates a target rotation speed of the engine according to a target flow rate of the hydraulic pump and outputs this as a command value to the engine control device .
前記コントローラは、
前記油圧ポンプの目標流量に対し予め設定されて前記油圧ポンプの所定の容量と前記エンジンの所定の回転数との乗算で得られる所定の流量を記憶し、
前記油圧ポンプの目標流量が前記所定の流量以下である場合、前記所定の容量を指令値として前記ポンプ制御装置へ出力し、前記所定の回転数を指令値として前記エンジン制御装置へ出力し、
前記油圧ポンプの目標流量が前記所定の流量を超える場合、前記油圧ポンプの目標流量を前記回転数検出器で検出された前記エンジンの回転数で除算して前記油圧ポンプの目標容量を算出し、これを指令値として前記ポンプ制御装置へ出力し、前記油圧ポンプの目標流量と前記所定の流量との差分が増加するのにしたがって前記エンジンの目標回転数を増加するよう算出し、これを指令値として前記エンジン制御装置へ出力することを特徴とする作業機械。 In the work machine according to claim 1 ,
The controller
A predetermined flow rate preset with respect to the target flow rate of the hydraulic pump and obtained by multiplying a predetermined capacity of the hydraulic pump by a predetermined rotation speed of the engine is stored.
When the target flow rate of the hydraulic pump is equal to or less than the predetermined flow rate, the predetermined capacity is output to the pump control device as a command value, and the predetermined rotation speed is output to the engine control device as a command value.
When the target flow rate of the hydraulic pump exceeds the predetermined flow rate, the target flow rate of the hydraulic pump is divided by the rotation speed of the engine detected by the rotation speed detector to calculate the target capacity of the hydraulic pump. This is output to the pump control device as a command value, and it is calculated to increase the target rotation speed of the engine as the difference between the target flow rate of the hydraulic pump and the predetermined flow rate increases, and this is the command value. A work machine characterized by outputting to the engine control device.
前記コントローラは、
前記油圧ポンプの目標流量に対し予め設定されて前記油圧ポンプの第１容量と前記エンジンの所定の回転数の乗算で得られる第１流量と、前記第１流量より大きくなるように予め設定されて前記油圧ポンプの第２容量と前記エンジンの所定の回転数との乗算で得られる第２流量とを記憶し、
前記油圧ポンプの目標流量が前記第１流量以下である場合、前記第１容量を指令値として前記ポンプ制御装置へ出力し、前記所定の回転数を指令値として前記エンジン制御装置へ出力し、
前記油圧ポンプの目標流量が前記第１流量を超え且つ前記第２流量以下である場合、前記油圧ポンプの目標流量を前記回転数検出器で検出された前記エンジンの回転数で除算して前記油圧ポンプの目標容量を算出し、これを指令値として前記ポンプ制御装置へ出力し、前記所定の回転数を指令値として前記エンジン制御装置へ出力し、
前記油圧ポンプの目標流量が前記第２流量を超える場合、前記油圧ポンプの目標流量を前記回転数検出器で検出された前記エンジンの回転数で除算して前記油圧ポンプの目標容量を算出し、これを指令値として前記ポンプ制御装置へ出力し、前記油圧ポンプの目標流量と前記第２流量との差分が増加するのにしたがって前記エンジンの目標回転数を増加するよう算出し、これを指令値として前記エンジン制御装置へ出力することを特徴とする作業機械。 In the work machine according to claim 1 ,
The controller
A first flow rate preset with respect to the target flow rate of the hydraulic pump and obtained by multiplying the first capacity of the hydraulic pump by a predetermined rotation speed of the engine, and preset so as to be larger than the first flow rate. The second flow rate obtained by multiplying the second capacity of the hydraulic pump and the predetermined rotation speed of the engine is stored.
When the target flow rate of the hydraulic pump is equal to or less than the first flow rate, the first capacity is output to the pump control device as a command value, and the predetermined rotation speed is output to the engine control device as a command value.
When the target flow rate of the hydraulic pump exceeds the first flow rate and is equal to or less than the second flow rate, the target flow rate of the hydraulic pump is divided by the rotation speed of the engine detected by the rotation speed detector to obtain the hydraulic pressure. The target capacity of the pump is calculated, this is output to the pump control device as a command value, and the predetermined rotation speed is output to the engine control device as a command value.
When the target flow rate of the hydraulic pump exceeds the second flow rate, the target flow rate of the hydraulic pump is divided by the rotation speed of the engine detected by the rotation speed detector to calculate the target capacity of the hydraulic pump. This is output to the pump control device as a command value, and it is calculated to increase the target rotation speed of the engine as the difference between the target flow rate of the hydraulic pump and the second flow rate increases, and this is the command value. A work machine characterized by outputting to the engine control device.
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