JP7130474B2 - Excavator - Google Patents
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Description
本開示は、掘削機としてのショベルに関する。 The present disclosure relates to excavators as excavators.
従来、馬力制御によって決まる第1指令値とネガティブコントロール制御によって決まる第2指令値とのうちの小さい方に基づいて油圧ポンプの吐出量を制御するコントローラを備えたショベルが知られている(特許文献1参照。)。 Conventionally, an excavator equipped with a controller that controls the discharge amount of a hydraulic pump based on the smaller of a first command value determined by horsepower control and a second command value determined by negative control control is known (Patent Document 1).
しかしながら、上述のコントローラは、第1指令値と第2指令値のうちの小さい方を選択して最終的な指令値を決定するため、その最終的な指令値が急変することで吐出量が急変してしまうおそれがある。 However, since the controller described above selects the smaller of the first command value and the second command value to determine the final command value, a sudden change in the final command value causes a sudden change in the discharge amount. There is a risk of doing so.
そこで、油圧ポンプの吐出量をより安定的に制御することが望ましい。 Therefore, it is desirable to control the discharge amount of the hydraulic pump more stably.
本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載された動力源と、前記動力源によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、馬力制御によって決まる第1指令値と省エネルギ制御によって決まる第2指令値とを用いて前記油圧ポンプに対する流量指令値を算出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記算出された流量指令値の増加を前記吐出圧に基づき制限するように構成されている。
A shovel according to an embodiment of the present invention is driven by a lower traveling body, an upper revolving body rotatably mounted on the lower traveling body, a power source mounted on the upper revolving body, and the power source . A flow rate command value for the hydraulic pump is calculated using a hydraulic pump, a discharge pressure sensor for detecting the discharge pressure of the hydraulic pump, a first command value determined by horsepower control, and a second command value determined by energy saving control. and a control device, wherein the control device is configured to limit an increase in the calculated flow rate command value based on the discharge pressure .
上述の手段により、油圧ポンプの吐出量をより安定的に制御できるショベルが提供される。 The above means provide an excavator capable of more stably controlling the discharge amount of the hydraulic pump.
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル100について説明する。図1はショベル100の側面図である。本実施形態では、下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が旋回可能に搭載されている。下部走行体1は、走行用油圧モータ2Mによって駆動される。走行用油圧モータ2Mは、左側のクローラを駆動する左走行用油圧モータ2ML、及び、右側のクローラを駆動する右走行用油圧モータ2MR(図1では不可視)を含む。旋回機構2は、上部旋回体3に搭載されている旋回用油圧モータ2Aによって駆動される。但し、旋回用油圧モータ2Aは、電動アクチュエータとしての旋回用電動発電機であってもよい。
First, referring to FIG. 1, a
上部旋回体3にはブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット6が取り付けられている。ブーム4、アーム5及びバケット6は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する。ブーム4はブームシリンダ7で駆動され、アーム5はアームシリンダ8で駆動され、バケット6はバケットシリンダ9で駆動される。
A boom 4 is attached to the upper revolving body 3 . An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 as an end attachment. The boom 4, arm 5 and bucket 6 constitute an excavation attachment which is an example of an attachment. A boom 4 is driven by a
上部旋回体3には、運転室としてのキャビン10が設けられ、且つ、エンジン11等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体3には、コントローラ30が取り付けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体3における、ブーム4が取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。
The upper swing body 3 is provided with a
コントローラ30は、ショベル100を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ30は、CPU、揮発性記憶装置及び不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ30は、様々な機能要素に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出してRAM等の揮発性記憶装置にロードし、対応する処理をCPUに実行させることで様々な機能を実現できるように構成されている。
次に、図2を参照し、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図2は、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例を示す。図2は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。
Next, a configuration example of the hydraulic system mounted on the
ショベル100の油圧システムは、主に、エンジン11、レギュレータ13、メインポンプ14、パイロットポンプ15、コントロールバルブ17、操作装置26、吐出圧センサ28、操作圧センサ29及びコントローラ30等を含む。
A hydraulic system of the
図2において、油圧システムは、エンジン11によって駆動されるメインポンプ14から、センターバイパス管路40及びパラレル管路42の少なくとも1つを経て作動油タンクまで作動油を循環させている。
In FIG. 2, the hydraulic system circulates hydraulic fluid from a
エンジン11は、ショベル100の駆動源である。本実施形態では、エンジン11は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン11の出力軸は、メインポンプ14及びパイロットポンプ15のそれぞれの入力軸に連結されている。
The
メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ17に供給する。本実施形態では、メインポンプ14は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
The
レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御する。本実施形態では、レギュレータ13は、コントローラ30からの制御指令に応じてメインポンプ14の斜板傾転角を調節してメインポンプ14の1回転当たりの押し退け容積を制御することでメインポンプ14の吐出量を制御する。
The
パイロットポンプ15は、パイロットラインを介して操作装置26を含む油圧制御機器に作動油を供給する。本実施形態では、パイロットポンプ15は、固定容量型油圧ポンプである。
The
コントロールバルブ17は、ショベル100における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ17は、一点鎖線で示すように、制御弁171~176を含む。制御弁175は制御弁175L及び制御弁175Rを含み、制御弁176は制御弁176L及び制御弁176Rを含む。コントロールバルブ17は、制御弁171~176を通じ、メインポンプ14が吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。制御弁171~176は、メインポンプ14から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、左走行用油圧モータ2ML、右走行用油圧モータ2MR及び旋回用油圧モータ2Aを含む。
The
操作装置26は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。本実施形態では、操作装置26は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力であるパイロット圧は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26のレバー又はペダル(図示せず。)の操作方向及び操作量に応じた圧力である。
The
吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出する。本実施形態では、吐出圧センサ28は、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
A
操作圧センサ29は、操作者による操作装置26の操作の内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力(操作圧)の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作装置26の操作内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
The
メインポンプ14は、左メインポンプ14L及び右メインポンプ14Rを含む。そして、左メインポンプ14Lは、左センターバイパス管路40L又は左パラレル管路42Lを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ14Rは、右センターバイパス管路40R又は右パラレル管路42Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
The
左センターバイパス管路40Lは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁171、173、175L及び176Lを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路40Rは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁172、174、175R及び176Rを通る作動油ラインである。
The left
制御弁171は、左メインポンプ14Lが吐出する作動油を左走行用油圧モータ2MLへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ2MLが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
制御弁172は、右メインポンプ14Rが吐出する作動油を右走行用油圧モータ2MRへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ2MRが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
制御弁173は、左メインポンプ14Lが吐出する作動油を旋回用油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
制御弁174は、右メインポンプ14Rが吐出する作動油をバケットシリンダ9へ供給し、且つ、バケットシリンダ9内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
制御弁175Lは、左メインポンプ14Lが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁175Rは、右メインポンプ14Rが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給し、且つ、ブームシリンダ7内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
制御弁176Lは、左メインポンプ14Lが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁176Rは、右メインポンプ14Rが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
左パラレル管路42Lは、左センターバイパス管路40Lに並行する作動油ラインである。左パラレル管路42Lは、制御弁171、173、175Lの何れかによって左センターバイパス管路40Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル管路42Rは、右センターバイパス管路40Rに並行する作動油ラインである。右パラレル管路42Rは、制御弁172、174、175Rの何れかによって右センターバイパス管路40Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
The left
レギュレータ13は、左レギュレータ13L及び右レギュレータ13Rを含む。左レギュレータ13Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。この制御は、馬力制御と称される。具体的には、左レギュレータ13Lは、例えば、左メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節して1回転当たりの押し退け容積を減少させることで吐出量を減少させる。右レギュレータ13Rについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えないようにするためである。
The
操作装置26は、左操作レバー26L、右操作レバー26R及び走行レバー26Dを含む。走行レバー26Dは、左走行レバー26DL及び右走行レバー26DRを含む。
The operating
左操作レバー26Lは、旋回操作とアーム5の操作に用いられる。左操作レバー26Lは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁176のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに導入させる。
The
具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁176Lの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁176Lの左パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの右パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁173の左パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁173の右パイロットポートに作動油を導入させる。
Specifically, when the
右操作レバー26Rは、ブーム4の操作とバケット6の操作に用いられる。右操作レバー26Rは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁175のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに導入させる。
The
具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁175Rの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁175Lの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁175Rの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁174の右パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁174の左パイロットポートに作動油を導入させる。
Specifically, when the
走行レバー26Dは、クローラの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、左側のクローラの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー26DLは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁171のパイロットポートに導入させる。右走行レバー26DRは、右側のクローラの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー26DRは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁172のパイロットポートに導入させる。
The
吐出圧センサ28は、吐出圧センサ28L及び吐出圧センサ28Rを含む。吐出圧センサ28Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。吐出圧センサ28Rについても同様である。
The
操作圧センサ29は、操作圧センサ29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DRを含む。操作圧センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量(レバー操作角度)等である。
The
同様に、操作圧センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
Similarly, the operation pressure sensor 29LB detects, in the form of pressure, the details of the left-right direction operation of the
コントローラ30は、操作圧センサ29の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させてもよい。
The
また、コントローラ30は、絞り18と制御圧センサ19を用いた省エネルギ制御としてのネガティブコントロール制御を実行するように構成されている。絞り18は左絞り18L及び右絞り18Rを含み、制御圧センサ19は左制御圧センサ19L及び右制御圧センサ19Rを含む。省エネルギ制御は、メインポンプ14による無駄なエネルギ消費を抑制するためにメインポンプ14の吐出量を低減させる制御である。
Further, the
左センターバイパス管路40Lには、最も下流にある制御弁176Lと作動油タンクとの間に左絞り18Lが配置されている。そのため、左メインポンプ14Lが吐出した作動油の流れは、左絞り18Lで制限される。そして、左絞り18Lは、左レギュレータ13Lを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ19Lは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ30に対して出力する。コントローラ30は、この制御圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することで、ネガティブコントロール制御によって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。コントローラ30は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ14Lの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ14Lの吐出量を増大させる。右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御される。
A
具体的には、図2で示されるようにショベル100における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、左センターバイパス管路40Lを通って左絞り18Lに至る。そして、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14Lの吐出量をスタンバイ流量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路40Lを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。スタンバイ流量は、待機状態のときに採用される所定の流量であり、例えば、許容最小吐出量である。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lに至る量を減少或いは消失させ、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14Lの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ30は、右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御する。
Specifically, in the standby state in which none of the hydraulic actuators in the
上述のようなネガティブコントロール制御により、図2の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ14における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ14が吐出する作動油がセンターバイパス管路40で発生させるポンピングロスを含む。また、図2の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ14から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。
Due to the above negative control control, the hydraulic system of FIG. 2 can suppress wasteful energy consumption in the
次に、図3を参照し、コントローラ30がメインポンプ14の吐出量を制御する機能(以下、「吐出量制御機能」とする。)について説明する。図3は、吐出量制御機能を実現するコントローラ30の構成例を示す。図3の例では、コントローラ30は、馬力制御部30A、省エネルギ制御部30B、増分制限部30C、最小値選択部30D、最大値設定部30E及び電流指令出力部30Fを有する。
Next, referring to FIG. 3, the function of the
馬力制御部30Aは、メインポンプ14の吐出圧Pdに基づいて吐出量の第1指令値Qdを導き出すように構成されている。本実施形態では、馬力制御部30Aは、吐出圧センサ28が出力する吐出圧Pdを取得する。そして、第1参照テーブルを参照し、取得した吐出圧Pdに対応する第1指令値Qdを導き出す。第1参照テーブルは、メインポンプ14の許容最大吸収馬力と吐出圧Pdと第1指令値Qdとの対応関係を参照可能に保持するPQ線図に関する参照テーブルであり、不揮発性記憶装置に予め記憶されている。馬力制御部30Aは、例えば、予め設定されているメインポンプ14の許容最大吸収馬力と吐出圧センサ28が出力する吐出圧Pdとを検索キーとして第1参照テーブルを参照することで、第1指令値Qdを一意に決定できる。
The
省エネルギ制御部30Bは、制御圧Pnに基づいて吐出量の第2指令値Qnを導き出すように構成されている。本実施形態では、省エネルギ制御部30Bは、制御圧センサ19が出力する制御圧Pnを取得する。そして、第2参照テーブルを参照し、取得した制御圧Pnに対応する第2指令値Qnを導き出す。第2参照テーブルは、制御圧Pnと第2指令値Qnとの対応関係を参照可能に保持する参照テーブルであり、不揮発性記憶装置に予め記憶されている。
The energy saving
増分制限部30Cは、出力値の増分を制限するように構成されている。本実施形態では、増分制限部30Cは、所定の演算周期毎に、第2指令値Qnを入力値として受け、且つ、吐出量の修正第2指令値Qnaを出力する。その際、増分制限部30Cは、吐出圧Pdを別の入力値として受け、前回の出力値である前回の修正第2指令値Qnaに対する増分の許容最大値を設定する。増分の許容最大値は、例えば、吐出圧Pdが低いほど小さくなるように設定される。吐出圧Pdの減少率が大きいほど小さくなるように設定されてもよい。そして、増分制限部30Cは、今回入力された第2指令値Qnの、前回の修正第2指令値Qnaに対する増分(差)が許容最大値を上回る場合、前回の修正第2指令値Qnaに許容最大値を加算した値を今回の修正第2指令値Qnaとして出力する。一方で、増分制限部30Cは、今回入力された第2指令値Qnの、前回の修正第2指令値Qnaに対する増分(差)が許容最大値以下の場合、第2指令値Qnを修正第2指令値Qnaとして出力する。
The
最小値選択部30Dは、複数の入力値から最小値を選択して出力するように構成されている。本実施形態では、最小値選択部30Dは、第1指令値Qdと修正第2指令値Qnaのうちの小さい方を最終指令値Qfとして出力するように構成されている。
The minimum
最大値設定部30Eは、最大指令値Qmaxを出力するように構成されている。最大指令値Qmaxは、メインポンプ14の最大吐出量に対応する指令値である。本実施形態では、最大値設定部30Eは、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている最大指令値Qmaxを電流指令出力部30Fに出力するように構成されている。
The maximum
電流指令出力部30Fは、レギュレータ13に対して電流指令を出力するように構成されている。本実施形態では、電流指令出力部30Fは、最小値選択部30Dが出力する最終指令値Qfと最大値設定部30Eが出力する最大指令値Qmaxとに基づいて導き出される電流指令Kをレギュレータ13に対して出力する。なお、電流指令出力部30Fは、最終指令値Qfに基づいて導き出される電流指令Kをレギュレータ13に対して出力してもよい。
The current
次に、図4を参照し、吐出量制御機能による効果について説明する。図4は、図4(A)及び図4(B)を含む。図4(A)は、所定の操作量でブーム上げ操作が行われたときのメインポンプ14の吐出圧Pdの時間的推移を示す。具体的には、図4(A)は、第1指令値Qdと修正第2指令値Qnaのうちの小さい方に基づく最終指令値Qfが使用された場合の吐出圧Pdの推移を一点鎖線で示し、第1指令値Qdと第2指令値Qnのうちの小さい方に基づく最終指令値が使用された場合の吐出圧Pdの推移を点線で示す。図4(B)は、ブーム上げ操作が行われたときのメインポンプ14の吐出量Qに関する値の時間的推移を示す。吐出量Qに関する値の時間的推移は、第1指令値Qd(実線)、第2指令値Qn(実線)、修正第2指令値Qna(破線)及び最終指令値Qf(一点鎖線)のそれぞれの時間的推移を含む。なお、図4(A)及び図4(B)のそれぞれにおける各線は、明瞭化のため、滑らかにされている。
Next, with reference to FIG. 4, the effects of the ejection amount control function will be described. FIG. 4 includes FIGS. 4A and 4B. FIG. 4A shows the temporal transition of the discharge pressure Pd of the
増分制限部30Cによる制限が適用されていない場合、時刻t1でブーム上げ操作が開始されると、コントローラ30は、第1指令値Qdより小さい第2指令値Qnを最終指令値として選択し、その最終指令値に基づいて導出した電流指令Kをレギュレータ13に対して出力する。したがって、その最終指令値は、時刻t3に達するまでは、第2指令値Qnの増加に追従するように増加する。
If the limit by the
第1指令値Qdは、時刻t2において減少し始め、時刻t3において第2指令値Qnを下回る。吐出圧Pdと吐出量Qとの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力が許容最大値に達するためである。すなわち、吐出量Qは、吐出圧Pdが増加するにつれて減少するように制御されるためである。
The first command value Qd begins to decrease at time t2 and falls below the second command value Qn at time t3. This is because the absorption horsepower of the
第1指令値Qdが第2指令値Qnを下回ると、コントローラ30は、第2指令値Qnより小さい第1指令値Qdを最終指令値として選択し、その最終指令値に基づいて導出した電流指令Kをレギュレータ13に対して出力する。
When the first command value Qd falls below the second command value Qn, the
しかしながら、第2指令値Qnが急増すると、最小値として選択される入力値が第2指令値Qnから第1指令値Qdに切り換わったとしても、コントローラ30は、応答遅れ等により、実際の吐出量Qを即座に低減させることができない。すなわち、コントローラ30は、最小値(最終指令値)として選択される入力値が切り換わったとしても、その最終指令値に実際の吐出量Qを即座に追従させることができない。
However, when the second command value Qn rapidly increases, even if the input value selected as the minimum value switches from the second command value Qn to the first command value Qd, the
そのため、吐出圧Pdは、図4(A)の点線で示すように、時刻t3の直後にピーク値Pd1に達した後で急激に減少し、時刻t4で操作量に対応する値Pd2に至る。その結果、メインポンプ14の実際の吐出量Qは、吐出圧Pdの変動に応じて大きく変動してしまう。
Therefore, as indicated by the dotted line in FIG. 4A, the discharge pressure Pd reaches a peak value Pd1 immediately after time t3, then rapidly decreases, and reaches a value Pd2 corresponding to the manipulated variable at time t4. As a result, the actual discharge amount Q of the
そして、メインポンプ14の実際の吐出量Qがこのように大きく変動すると、操作者は、ブーム4の動きが滑らかでないと感じてしまう場合がある。
When the actual discharge amount Q of the
そこで、コントローラ30は、増分制限部30Cによる制限を適用することで、吐出圧Pdの時間的推移において、上述のようなピークが形成されてしまうのを防止できるように、メインポンプ14の吐出量Qを制御する。
Therefore, the
増分制限部30Cによる制限が適用される場合、時刻t1でブーム上げ操作が開始されると、コントローラ30は、第1指令値Qdより小さい第2指令値Qnの制御周期当たりの増分を制限することで得られる修正第2指令値Qnaを最終指令値Qfとして選択する。そして、その最終指令値Qfに基づいて導出した電流指令Kをレギュレータ13に対して出力する。修正第2指令値Qnaは、制御周期当たりの増分が制限されるため、図4(B)の破線で示すように、第2指令値Qnよりも緩やかに立ち上がる。
When the limit by the
そのため、最終指令値Qfは、図4(B)の一点鎖線で示すように、時刻t3cに達するまでは、修正第2指令値Qnaの増加に追従するように比較的緩やかに増加する。時刻t3cは、第1指令値Qdが修正第2指令値Qnaを下回る時点である。第1指令値Qdが修正第2指令値Qnaを下回った後、最終指令値Qfは、第1指令値Qdの増加に追従するように更に増加し、その後、第1指令値Qdと共に安定する。 Therefore, the final command value Qf increases relatively gently so as to follow the increase in the corrected second command value Qna until time t3c is reached, as indicated by the dashed line in FIG. 4(B). Time t3c is the point in time when the first command value Qd falls below the corrected second command value Qna. After the first command value Qd falls below the modified second command value Qna, the final command value Qf further increases to follow the increase in the first command value Qd, and then stabilizes together with the first command value Qd.
吐出圧Pdは、図4(A)の一点鎖線で示すように、増分制限部30Cによる制限が適用されていない場合のようなピークを形成することなく、時刻t4に達する前に操作量に対応する値Pd2に至る。
The discharge pressure Pd does not form a peak as in the case where the limit by the
このように、増分制限部30Cによる制限が適用される場合、コントローラ30は、メインポンプ14の吐出量Qをより安定的に制御できる。そのため、吐出圧Pd及び吐出量Qが一時的に急増してアタッチメントの動きがぎこちなくなってしまうのを防止できる。
Thus, when the limit by the
次に、図5を参照し、吐出量制御機能を実行するコントローラ30の別の構成例について説明する。図5のコントローラ30は、ポジティブコントロール制御を実行するように構成されている。図5のコントローラ30は、省エネルギ制御部30Bの代わりに、省エネルギ制御部30B1~30B6及び加算部30BAを有する点で、図3のコントローラ30と異なるが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
Next, another configuration example of the
省エネルギ制御部30B1~30B6は、操作圧θ1~θ6に基づいて吐出量の指令値Qp1~Qp6を導き出すように構成されている。 The energy saving control units 30B1 to 30B6 are configured to derive command values Qp1 to Qp6 for the discharge amount based on the operating pressures θ1 to θ6.
本実施形態では、省エネルギ制御部30B1は、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向(アーム開き方向又はアーム閉じ方向)への操作の内容を圧力の形で検出する操作圧センサ29LAが出力する操作圧θ1を取得する。そして、参照テーブルを参照し、取得した操作圧θ1に対応する指令値Qp1を導き出す。
In the present embodiment, the energy-saving control unit 30B1 is output by an operation pressure sensor 29LA that detects, in the form of pressure, details of the operator's operation of the
同様に、省エネルギ制御部30B2は、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向(左旋回方向又は右旋回方向)への操作の内容を圧力の形で検出する操作圧センサ29LBが出力する操作圧θ2を取得する。そして、参照テーブルを参照し、取得した操作圧θ2に対応する指令値Qp2を導き出す。省エネルギ制御部30B3は、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向(ブーム下げ方向又はブーム上げ方向)への操作の内容を圧力の形で検出する操作圧センサ29RAが出力する操作圧θ3を取得する。そして、参照テーブルを参照し、取得した操作圧θ3に対応する指令値Qp3を導き出す。省エネルギ制御部30B4は、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向(バケット閉じ方向又はバケット開き方向)への操作の内容を圧力の形で検出する操作圧センサ29RBが出力する操作圧θ4を取得する。そして、参照テーブルを参照し、取得した操作圧θ4に対応する指令値Qp4を導き出す。省エネルギ制御部30B5は、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向(前進方向又は後進方向)への操作の内容を圧力の形で検出する操作圧センサ29DLが出力する操作圧θ5を取得する。そして、参照テーブルを参照し、取得した操作圧θ5に対応する指令値Qp5を導き出す。省エネルギ制御部30B6は、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向(前進方向又は後進方向)への操作の内容を圧力の形で検出する操作圧センサ29DRが出力する操作圧θ6を取得する。そして、参照テーブルを参照し、取得した操作圧θ6に対応する指令値Qp6を導き出す。
Similarly, the energy-saving control unit 30B2 detects the operation output by the operation pressure sensor 29LB that detects the content of the operation in the left-right direction (left-turning direction or right-turning direction) on the
加算部30BAは、指令値Qp1~Qp6を加算して第2指令値Qnを導き出すように構成されている。そして、加算部30BAは、第2指令値Qnを増分制限部30Cに対して出力するように構成されている。
The adder 30BA is configured to add the command values Qp1 to Qp6 to derive the second command value Qn. The adder 30BA is configured to output the second command value Qn to the
この構成により、図5に示すポジティブコントロール制御を実行するコントローラ30は、図3に示すネガティブコントロール制御を実行するコントローラ30と同様に、メインポンプ14の吐出量Qを安定的に制御できる。そのため、吐出圧Pd及び吐出量Qが一時的に急増してアタッチメントの動きがぎこちなくなってしまうのを防止できる。
With this configuration, the
次に、図6を参照し、吐出量制御機能を実行するコントローラ30の更に別の構成例について説明する。図6のコントローラ30は、ロードセンシング制御を実行するように構成されている。図6のコントローラ30は、省エネルギ制御部30Bの代わりに、省エネルギ制御部30BLを有する点で、図3のコントローラ30と異なるが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
Next, still another configuration example of the
省エネルギ制御部30BLは、差圧Psに基づいて吐出量の第2指令値Qnを導き出すように構成されている。本実施形態では、省エネルギ制御部30BLは、負荷圧センサが出力する負荷圧と吐出圧センサ28が出力する吐出圧との差圧Psを取得する。そして、参照テーブルを参照し、取得した差圧Psに対応する第2指令値Qnを導き出す。負荷圧は、ブームシリンダ7のロッド側油室における作動油の圧力、ブームシリンダ7のボトム側油室における作動油の圧力、アームシリンダ8のロッド側油室における作動油の圧力、アームシリンダ8のボトム側油室における作動油の圧力、バケットシリンダ9のロッド側油室における作動油の圧力、バケットシリンダ9のボトム側油室における作動油の圧力、旋回用油圧モータ2Aの吸い込み側の圧力、左走行用油圧モータ2MLの吸い込み側の圧力、及び、右走行用油圧モータ2MRの吸い込み側の圧力の少なくとも1つを含む。
The energy saving control section 30BL is configured to derive a second command value Qn for the discharge amount based on the differential pressure Ps. In the present embodiment, the energy saving control section 30BL acquires the pressure difference Ps between the load pressure output by the load pressure sensor and the discharge pressure output by the
この構成により、図6に示すロードセンシング制御を実行するコントローラ30は、図3に示すネガティブコントロール制御を実行するコントローラ30と同様に、メインポンプ14の吐出量Qを安定的に制御できる。そのため、吐出圧Pd及び吐出量Qが一時的に急増してアタッチメントの動きがぎこちなくなってしまうのを防止できる。
With this configuration, the
次に、図7を参照し、吐出量制御機能を実行するコントローラ30の更に別の構成例について説明する。図7のコントローラ30は、ネガティブコントロール制御を実行するように構成されている。図7のコントローラ30は、最小値選択部30Dの後段に増分制限部30Cを有する点で、最小値選択部30Dの前段に増分制限部30Cを有する図3のコントローラ30と異なるが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
Next, still another configuration example of the
図7の例では、最小値選択部30Dは、第1指令値Qdと第2指令値Qnのうちの小さい方を最終指令値Qfとして出力するように構成されている。そして、増分制限部30Cは、所定の演算周期毎に、最終指令値Qfを入力値として受け、且つ、吐出量の修正最終指令値Qfaを出力する。その際に、増分制限部30Cは、吐出圧Pdを別の入力値として受け、前回の出力値である前回の修正最終指令値Qfaに対する増分の許容最大値を設定する。増分の許容最大値は、例えば、不揮発性記憶装置に予め記憶されている制御マップを参照して設定される。そして、増分制限部30Cは、今回入力された最終指令値Qfの、前回の修正最終指令値Qfaに対する増分(差)が許容最大値を上回る場合、前回の修正最終指令値Qfaに許容最大値を加算した値を今回の修正最終指令値Qfaとして出力する。一方で、増分制限部30Cは、今回入力された最終指令値Qfの、前回の修正最終指令値Qfaに対する増分(差)が許容最大値以下の場合、最終指令値Qfを修正最終指令値Qfaとして出力する。そして、電流指令出力部30Fは、増分制限部30Cが出力する修正最終指令値Qfaと最大値設定部30Eが出力する最大指令値Qmaxとに基づいて導き出される電流指令Kをレギュレータ13に対して出力する。なお、電流指令出力部30Fは、修正最終指令値Qfaに基づいて導き出される電流指令Kをレギュレータ13に対して出力してもよい。
In the example of FIG. 7, the minimum
ここで、図8を参照し、増分制限部30Cが参照する制御マップの一例について説明する。図8は、制御マップの一例を示す。図8は、縦軸に吐出量の最終指令値Qf[リットル/分]を配し、横軸に吐出圧Pd[MPa]を配するPQ線図としての図8(A)と、縦軸に吐出量の修正最終指令値Qfa[リットル/分]を配し、横軸に吐出圧Pd[MPa]を配するPQ線図としての図8(B)とを含む。具体的には、図8(A)は、増分制限部30Cによる制限が適用されないときの制御マップを示し、図8(B)は、増分制限部30Cによる制限が適用されるときの制御マップを示す。図中の一点鎖線は、吐出圧Pdと吐出量Qの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力の99%となるラインを示し、二点鎖線は、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力の70%となるラインを示す。なお、最終指令値Qfは、最小値選択部30Dが出力する値であり、修正最終指令値Qfaは、増分制限部30Cが出力する値であり、吐出圧Pdは、吐出圧センサ28の検出値である。また、図中の実線は、最終指令値Qf又は修正最終指令値Qfaと吐出圧Pdの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力の時刻t1以降の時間的推移を示す。
Here, with reference to FIG. 8, an example of the control map referred to by the
また、図8(B)における灰色領域(増分制限領域)は、修正最終指令値Qfaの増分が制限される範囲を示し、図8(B)における白色領域は、修正最終指令値Qfaの増分が制限されない範囲を示す。なお、白色領域は、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力の99%となるラインである一点鎖線よりも左側にある領域のうちの灰色領域(増分制限領域)以外の領域である。
Further, the gray area (increase restriction area) in FIG. 8(B) indicates the range in which the increment of the corrected final command value Qfa is restricted, and the white area in FIG. Indicates an open-ended range. The white area is an area other than the gray area (increase restriction area) on the left side of the one-dot chain line where the absorption horsepower of the
灰色領域(増分制限領域)の濃さは、制限の程度を表し、濃いほど制限が厳しく、薄いほど制限が緩いことを表す。増分の制限が厳しいことは、増加分の許容幅が小さいことを意味し、増分の制限が緩いことは、増加分の許容幅が大きいことを意味する。本実施形態では、灰色領域(増分制限領域)は、4段階に区分されている。そして、最も濃い領域は、1秒間当たりの1回転当たり押し退け容積の変化の許容最大値がVa[cc/回転/秒]に設定される範囲を示し、最も薄い領域は、1秒間当たりの1回転当たり押し退け容積の変化の許容最大値がVb[cc/回転/秒]に設定される範囲を示す。Vbは、Vaよりも顕著に大きい。但し、灰色領域(増分制限領域)は、1段階、2段階又は3段階に区分されていてもよく、5段階以上で区分されていてもよい。なお、図8(B)の実線は、修正最終指令値Qfaと吐出圧Pdの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力の時刻t1以降の時間的推移を示し、破線は、図8(A)の実線に対応する。
The density of the gray area (incremental restriction area) represents the degree of restriction, the darker the restriction, the lighter the restriction. Strict limits on the increment mean a small allowable range for the increment, and loose limits on the increment mean a large allowable range for the increment. In this embodiment, the gray area (increment limited area) is divided into four stages. The darkest region indicates the range in which the maximum permissible change in displacement volume per rotation per second is set to Va [cc/rotation/second], and the thinnest region indicates one rotation per second. It shows the range in which the maximum permissible change in the displacement volume is set to Vb [cc/revolution/second]. Vb is significantly larger than Va. However, the gray area (increment limited area) may be divided into 1, 2, or 3 stages, or may be divided into 5 or more stages. Note that the solid line in FIG. 8(B) indicates the temporal transition of the absorption horsepower of the
そのため、修正最終指令値Qfaの増分の制限は、修正最終指令値Qfaと要求流量との差が小さいほど厳しい。要求流量は、例えば、操作装置26の操作量に応じて一意に決まる流量であり、操作量が維持されていれば、修正最終指令値Qfaは最終的には要求流量に達する。図8(B)の例では、要求流量は、時刻t10における修正最終指令値Qfaに相当する。また、時刻t2以降の最終指令値Qfは、第1指令値Qdに等しい。最小値選択部30Dは、第1指令値Qdと第2指令値Qnのうちの小さい方を最終指令値Qfとして出力するように構成されているためである。具体的には、吐出圧Pdが比較的高い場合、第1指令値Qdは第2指令値Qnより小さいためである。したがって、第1指令値Qdの増分の制限は、第1指令値Qdと要求流量との差が小さいほど厳しい。
Therefore, the smaller the difference between the corrected final command value Qfa and the required flow rate, the stricter the restriction on the increment of the corrected final command value Qfa. The required flow rate is, for example, a flow rate that is uniquely determined according to the amount of operation of the operating
図8(A)の実線は、増分制限部30Cによる制限が適用されない場合に、ブーム上げ操作が行われたときの、等間隔の時刻t1から時刻t5における、最終指令値Qfと吐出圧Pdの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力の時間的推移を示す。具体的には、時刻t1における負荷圧が低い状態では、制御圧Pnが大きいため、省エネルギ制御(制御圧Pn)による指令値(第2指令値Qn)は、馬力制御による指令値(第1指令値Qd)より小さい値となっている。すなわち、省エネルギ制御は、ショベル100の操作中に算出される指令値より小さな値を算出している。このため、時刻t1では、コントローラ30は、制御圧Pnによる指令値(第2指令値Qn)を最小値として選択している。そして、時刻t1から時刻t2では、制御圧Pnの低下に伴って制御圧Pnに基づく指令値(第2指令値Qn)が比較的緩やかに増加するため、最終指令値Qfも比較的緩やかに増加する。その後、ブームシリンダ7へ作動油が供給されるため、制御圧Pnは急激に減少してしまう。このため、時刻t2から時刻t3では、制御圧Pnに基づく指令値(第2指令値Qn)が比較的急激に増加するが、第2指令値Qnの変化に対し吐出圧Pdはほとんど増加しないため、メインポンプ14の吸収馬力は比較的緩やかな増加となる。そして、時刻t3から時刻t4にかけての前半部分では、吐出圧Pdはほとんど増加しないが、最終指令値Qfが比較的急激に増加し続けるため、メインポンプ14の吸収馬力は、エンジン11の出力馬力を一時的に超えてしまう。その間、吐出圧Pdに基づく馬力制御による指令値(第1指令値Qd)が制御圧Pnによる指令値(第2指令値Qn)より小さな値となるため、省エネルギ制御は、馬力制御へ切り換わる。そして、時刻t3から時刻t4にかけての後半部分では、吐出圧Pdが比較的急激に増加するため、第1指令値Qdの減少にあわせて最終指令値Qfが比較的急激に減少し、メインポンプ14の吸収馬力は、エンジン11の出力馬力の範囲内に戻ろうとする。その結果、時刻t4から時刻t5では、吐出圧Pdが比較的急激に減少するため、最終指令値Qfが比較的緩やかに増加し、メインポンプ14の吸収馬力は、エンジン11の出力馬力の範囲内に戻り、操作装置26の操作量に適合した値に至る。操作装置26の操作量に適合した値は、例えば、最終指令値Qfが要求流量に対応するときのメインポンプ14の吸収馬力の値に相当する。
The solid line in FIG. 8A shows the final command value Qf and the discharge pressure Pd at equal intervals from time t1 to time t5 when the boom raising operation is performed when the limit by the
このように、増分制限部30Cによる制限が適用されない場合には、最終指令値Qfが急激に増加するため、メインポンプ14の吸収馬力は、エンジン11の出力馬力を一時的に上回ってしまう場合がある。そのため、コントローラ30は、エンジン11の回転を不安定にしてしまうおそれがあり、場合によってはエンジン11を停止させてしまうおそれがある。
In this way, when the limit by the
図7のコントローラ30は、増分制限部30Cによる制限を適用することで、上述のような状況が引き起こされてしまうのを防止できる。
The
図8(B)の実線は、増分制限部30Cによる制限が適用される場合に、ブーム上げ操作が行われたときの、等間隔の時刻t1から時刻t10における、修正最終指令値Qfaと吐出圧Pdの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力の時間的推移を示す。破線は、図8(A)の実線に対応する。具体的には、時刻t1から時刻t2では、図8(A)の場合と同様に、修正最終指令値Qfaが比較的緩やかに増加するが、吐出圧Pdが比較的急激に増加するため、メインポンプ14の吸収馬力は比較的急激に増加する。そして、図8(B)の例では、図8(A)の場合と違い、時刻t2以降では、メインポンプ14の吸収馬力が増分制限領域に進入すると、修正最終指令値Qfaの増分の許容最大値が制限されるため、第2指令値Qnが急激に増加しても、修正最終指令値Qfaは比較的緩やかに増加し、吐出圧Pdも比較的緩やかに増加する。そのため、メインポンプ14の吸収馬力は、エンジン11の出力馬力を超えることなく、エンジン11の出力馬力の範囲内で推移し、図8(A)の場合よりも遅い時点である時刻t10において操作装置26の操作量に適合した値に至る。
The solid line in FIG. 8B shows the corrected final command value Qfa and the discharge pressure at equal intervals from time t1 to time t10 when the boom is raised when the limit by the
このように、増分制限部30Cによる制限が適用される場合には、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力に近づくにつれて修正最終指令値Qfaの増加に関する制限が厳しくなるため、メインポンプ14の吸収馬力は、エンジン11の出力馬力を上回ることがない。そのため、コントローラ30は、エンジン11の回転が不安定になるのを防止でき、且つ、エンジン11が停止してしまうのを防止できる。
In this way, when the restriction by the
次に、図9を参照し、吐出量制御機能を実行するコントローラ30の更に別の構成例について説明する。図9のコントローラ30は、ネガティブコントロール制御を実行するように構成されている。図9のコントローラ30は、最小値選択部30Dの後段に増分制限部30CAを有する点で、最小値選択部30Dの前段に増分制限部30Cを有する図3のコントローラ30と異なるが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
Next, still another configuration example of the
図9の例では、最小値選択部30Dは、第1指令値Qdと第2指令値Qnのうちの小さい方を最終指令値Qfとして出力するように構成されている。そして、増分制限部30CAは、所定の演算周期毎に、最終指令値Qfを入力値として受け、且つ、吐出量の修正最終指令値Qfaを出力する。その際、増分制限部30CAは、吐出圧Pdを別の入力値として受け、前回の出力値である前回の修正最終指令値Qfaに対する増分の許容最大値を設定する。増分の許容最大値は、例えば、不揮発性記憶装置に予め記憶されている制御マップを参照して設定される。そして、増分制限部30CAは、今回入力された最終指令値Qfの、前回の修正最終指令値Qfaに対する増分(差)が許容最大値を上回る場合、前回の修正最終指令値Qfaに許容最大値を加算した値を今回の修正最終指令値Qfaとして出力する。一方で、増分制限部30CAは、今回入力された最終指令値Qfの、前回の修正最終指令値Qfaに対する増分(差)が許容最大値以下の場合、最終指令値Qfを修正最終指令値Qfaとして出力する。そして、電流指令出力部30Fは、増分制限部30CAが出力する修正最終指令値Qfaと最大値設定部30Eが出力する最大指令値Qmaxとに基づいて導き出される電流指令Kをレギュレータ13に対して出力する。なお、電流指令出力部30Fは、修正最終指令値Qfaに基づいて導き出される電流指令Kをレギュレータ13に対して出力してもよい。
In the example of FIG. 9, the minimum
ここで、図10を参照し、増分制限部30CAが参照する制御マップの別の一例について説明する。図10は、制御マップの別の一例を示す。図10は、制御マップの右上部ばかりでなく制御マップの下部にも灰色領域(増分制限領域)を有する点で、図8(B)の制御マップと異なるがその他の点で共通する。 Here, another example of the control map referred to by the increment limiter 30CA will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows another example of the control map. FIG. 10 differs from the control map of FIG. 8B in that it has a gray area (increase restriction area) not only in the upper right portion of the control map but also in the lower portion of the control map, but is common in other respects.
本実施形態では、制御マップの下部にある灰色領域(増分制限領域)は、制御マップの右上部にある灰色領域(増分制限領域)と同様、4段階に区分されている。そして、最も濃い領域は、1秒間当たりの1回転当たり押し退け容積の変化の許容最大値がVc[cc/回転/秒]に設定される範囲を示し、最も薄い領域は、1秒間当たりの1回転当たり押し退け容積の変化の許容最大値がVd[cc/回転/秒]に設定される範囲を示す。Vdは、Vcよりも顕著に大きい。但し、灰色領域(増分制限領域)は、1段階、2段階又は3段階に区分されていてもよく、5段階以上で区分されていてもよい。 In this embodiment, the gray area (increase-restricted area) at the bottom of the control map is divided into four levels, similar to the gray area (increment-restricted area) at the upper right of the control map. The darkest region indicates the range in which the maximum permissible change in displacement volume per rotation per second is set to Vc [cc/rotation/second], and the thinnest region indicates one rotation per second. It shows the range in which the maximum permissible change in the displacement volume is set to Vd [cc/revolution/second]. Vd is significantly larger than Vc. However, the gray area (increment limited area) may be divided into 1, 2, or 3 stages, or may be divided into 5 or more stages.
そのため、修正最終指令値Qfaの増分の制限は、修正最終指令値Qfaとスタンバイ流量との差が小さいほど厳しい。図10の例では、時刻t5以前の最終指令値Qfは、第2指令値Qnに等しい。最小値選択部30Dは、第1指令値Qdと第2指令値Qnのうちの小さい方を最終指令値Qfとして出力するように構成されているためである。具体的には、吐出圧Pdが比較的低い場合、第1指令値Qdは第2指令値Qnより大きいためである。したがって、第2指令値Qnの増分の制限は、第2指令値Qnとスタンバイ流量との差が小さいほど厳しい。
Therefore, the smaller the difference between the corrected final command value Qfa and the standby flow rate, the stricter the restriction on the increment of the corrected final command value Qfa. In the example of FIG. 10, the final command value Qf before time t5 is equal to the second command value Qn. This is because the minimum
図10の実線は、増分制限部30CAによる制限が適用されている場合に、ブーム上げ操作が行われたときの、等間隔の時刻t1から時刻t10における、修正最終指令値Qfaと吐出圧Pdの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力の推移を示す。破線は、図8(A)の実線に対応する。具体的には、時刻t1から時刻t5に達するまでは、図8(A)の場合と違い、メインポンプ14の吸収馬力が灰色領域にあり、修正最終指令値Qfaの増分の許容最大値が制限される。そのため、修正最終指令値Qfaはほとんど増加せず、吐出圧Pdは比較的急激に増加する。そして、時刻t5では、メインポンプ14の吸収馬力が灰色領域から脱し、修正最終指令値Qfaの増分の許容最大値に関する制限が解除されるため、修正最終指令値Qfaは比較的急激に増加し、吐出圧Pdはほとんど増加しない。そして、時刻t5以降では、メインポンプ14の吸収馬力が灰色領域に再び進入すると、修正最終指令値Qfaの増分の許容最大値が再び制限されるため、修正最終指令値Qfaは比較的緩やかに増加し、吐出圧Pdも比較的緩やかに増加する。そのため、メインポンプ14の吸収馬力は、エンジン11の出力馬力を超えることなく、エンジン11の出力馬力の範囲内で推移し、図8(A)の場合よりも遅い時点である時刻t10において操作装置26の操作量に適合した値に至る。
The solid line in FIG. 10 shows the corrected final command value Qfa and the discharge pressure Pd at equal intervals from time t1 to time t10 when the boom raising operation is performed when the limit by the increment limiter 30CA is applied. Fig. 4 shows the transition of the absorption horsepower of the
このように、増分制限部30CAによる制限が適用されている場合には、メインポンプ14の吸収馬力の増加が始まる際の修正最終指令値Qfaの増分に関する制限が厳しいため、修正最終指令値Qfaはほとんど増加しない。そのため、コントローラ30は、比較的滑らかに増加する修正最終指令値Qfaに基づく電流指令Kをレギュレータ13に対して出力することができる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14の吐出量Qをより安定的に制御でき、吐出圧Pd及び吐出量Qが一時的に急増してアタッチメントの動きがぎこちなくなってしまうのを防止できる。
In this way, when the limit by the increment limiter 30CA is applied, the limit on the increment of the modified final command value Qfa when the absorption horsepower of the
上述のように、本発明の実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、下部走行体1に旋回自在に搭載された上部旋回体3と、上部旋回体3に搭載されたエンジン11と、エンジン11によって駆動される油圧ポンプとしてのメインポンプ14と、メインポンプ14の吐出圧を検出する吐出圧センサ28と、馬力制御によって決まる第1指令値Qdと省エネルギ制御によって決まる第2指令値Qnとを用いて流量指令値としての最終指令値Qf又は修正最終指令値Qfaを算出する制御装置としてのコントローラ30と、を備えている。そして、コントローラ30は、吐出圧に基づき、算出される流量指令値を制限するように構成されている。この構成により、ショベル100は、メインポンプ14の吐出量をより安定的に制御できる。例えば、ショベル100は、馬力制御によって決まる第1指令値Qdと省エネルギ制御によって決まる第2指令値Qnとの大小関係が逆転する場合であっても、メインポンプ14の吐出量を滑らかに変化させ、メインポンプ14の吐出量が急変するのを防止できる。なお、第1指令値Qdと第2指令値Qnとの大小関係が逆転する場合は、例えば、ネガティブコントロール制御が馬力制御に切り換わる場合を含む。そのため、ショベル100は、ネガティブコントロール制御が馬力制御に切り換わるときのアタッチメントの振動を抑制することができ、振動により操作者が不快感を抱いてしまうのを防止できる。その結果、操作性が向上する。
As described above, the
省エネルギ制御は、ネガティブコントロール制御、ポジティブコントロール制御、又は、ロードセンシング制御である。そして、コントローラ30は、例えば、第2指令値Qnが第1指令値Qdより小さいときに、第2指令値Qnの増分を制限するように構成されている。この構成により、ショベル100は、省エネルギ制御によって決まる第2指令値Qnが馬力制御によって決まる第1指令値Qdより小さいときに、メインポンプ14の吐出量を滑らかに増加させ、メインポンプ14の吐出量が急増するのを防止できる。
Energy saving control is negative control control, positive control control, or load sensing control. The
コントローラ30は、吐出圧Pdと吐出量Qの積で表されるメインポンプ14の吸収馬力が所定馬力以上のときに、流量指令値の増分を制限するように構成されていてもよい。具体的には、コントローラ30は、第1指令値Qdの増分を制限するように構成されていてもよい。例えば、図8(B)に示すように、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力の70%を上回ったときに、修正最終指令値Qfa(第1指令値Qd)の増分を制限するように構成されていてもよい。この構成により、ショベル100は、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の最大出力馬力に近づいたときに、第1指令値Qdの増加を抑制し、メインポンプ14の吐出量が急増するのを防止できる。その結果、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の最大出力馬力を上回ってしまうのを防止できる。
The
流量指令値の増分の制限は、流量指令値が小さいほど厳しくなるように構成されていてもよい。例えば、図10に示すように、ブーム上げ操作が行われたときの修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)の増分の制限は、メインポンプ14の馬力が所定馬力未満のときには、修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)が小さいほど厳しくなるように構成されていてもよい。この構成により、ショベル100は、メインポンプ14の吐出量Qがスタンバイ流量に近いほど修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)の増分の制限を厳しくできる。その結果、ブーム4の初動時にメインポンプ14の吐出量が急増したり不安定になったりするのを防止できる。また、吐出量Qがスタンバイ流量から離れるにつれて修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)の増分の制限が緩くなるように構成されていてもよい。その結果、メインポンプ14の吐出量を滑らかに増加させ、ブーム4を滑らかに上昇させることができる。
The restriction on the increment of the flow rate command value may be configured to be stricter as the flow rate command value is smaller. For example, as shown in FIG. 10, the restriction on the increment of the modified final command value Qfa (second command value Qn) when the boom-up operation is performed is such that when the horsepower of the
コントローラ30は、制御マップを参照して流量指令値を算出するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ30は、制御マップを参照して第1指令値Qd及び第2指令値Qnの少なくとも1つの増分の大きさを決定するように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ30は、増分の大きさを柔軟に設定することができる。その結果、メインポンプ14の吐出量をより安定的に制御できる。
The
流量指令値の増分の制限は、メインポンプ14の馬力がエンジンの出力馬力に近いほど厳しくなるように構成されていてもよい。例えば、図8(B)に示すように、ブーム上げ操作が行われたときの修正最終指令値Qfa(第1指令値Qd)の増分の制限は、メインポンプ14の馬力が所定馬力以上のときには、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の最大出力馬力に近いほど厳しくなるように構成されていてもよい。この構成により、ショベル100は、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えるのを防止でき、エンジン11の回転が不安定になったり、エンジン11が停止したりしてしまうのを防止できる。
The restriction on the increment of the flow rate command value may be configured to become stricter as the horsepower of the
第1指令値Qdの増分の制限は、第1指令値Qdと要求流量との差が小さいほど厳しくなるように構成されていてもよい。例えば、図8(B)に示すように、ブーム上げ操作が行われたときの修正最終指令値Qfa(第1指令値Qd)の増分の制限は、修正最終指令値Qfa(第1指令値Qd)が、操作装置26の操作量に対応する流量である要求流量の値に近いほど厳しくなるように構成されていてもよい。この構成により、ショベル100は、メインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えるのを防止でき、エンジン11の回転が不安定になったり、エンジン11が停止したりしてしまうのを防止できる。
The restriction on the increment of the first command value Qd may be configured to become stricter as the difference between the first command value Qd and the required flow rate becomes smaller. For example, as shown in FIG. 8B, the limit on the increment of the modified final command value Qfa (first command value Qd) when the boom is raised is set to the modified final command value Qfa (first command value Qd ) may become more severe as it approaches the value of the required flow rate, which is the flow rate corresponding to the operation amount of the
流量指令値の制限は、メインポンプ14の吐出量がスタンバイ流量から離れるほど緩くなるように構成されていてもよい。例えば、図10に示すように、ブーム上げ操作が行われたときの修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)の増分の制限は、メインポンプ14の馬力が所定馬力未満のときには、修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)が大きいほど緩くなるように構成されていてもよい。
The restriction on the flow rate command value may be configured so that the discharge rate of the
言い換えれば、流量指令値の制限は、メインポンプ14の吐出量がスタンバイ流量に近いほど厳しくなるように構成されていてもよい。例えば、図10に示すように、ブーム上げ操作が行われたときの修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)の増分の制限は、メインポンプ14の馬力が所定馬力未満のときには、修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)が小さいほど厳しくなるように構成されていてもよい。この構成により、ショベル100は、例えば、ブーム4の初動時にメインポンプ14の吐出量が急増したり不安定になったりするのを防止できる。
In other words, the restriction on the flow rate command value may be configured to become stricter as the discharge rate of the
第2指令値Qnの増分の制限は、第2指令値Qnとスタンバイ流量との差が小さいほど厳しくなるように構成されていてもよい。例えば、図10に示すように、ブーム上げ操作が行われたときの修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)の増分の制限は、修正最終指令値Qfa(第2指令値Qn)が、スタンバイ流量の値に近いほど厳しくなるように構成されていてもよい。この構成により、ショベル100は、例えば、ブーム4の初動時にメインポンプ14の吐出量が急増したり不安定になったりするのを防止できる。
The restriction on the increment of the second command value Qn may be configured to become stricter as the difference between the second command value Qn and the standby flow rate becomes smaller. For example, as shown in FIG. 10, the limit on the increment of the corrected final command value Qfa (second command value Qn) when the boom raising operation is performed is that the corrected final command value Qfa (second command value Qn) is It may be configured to be stricter as it approaches the value of the standby flow rate. With this configuration, the
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the invention is not limited to the embodiments described above. Various modifications, replacements, etc., may be applied to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Also, features described separately can be combined unless technical contradiction arises.
例えば、上述の実施形態では、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーが開示されている。例えば、左操作レバー26Lに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ15から左操作レバー26Lへ供給される作動油が、左操作レバー26Lのアーム開き方向への傾倒によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁176L、176Rのパイロットポートへ伝達される。或いは、右操作レバー26Rに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ15から右操作レバー26Rへ供給される作動油が、右操作レバー26Rのブーム上げ方向への傾倒によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁175L、175Rのパイロットポートへ伝達される。
For example, in the embodiments described above, a hydraulic operating lever with a hydraulic pilot circuit is disclosed. For example, in a hydraulic pilot circuit relating to the
但し、このような油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーではなく、電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、例えば、電気信号としてコントローラ30へ入力される。また、パイロットポンプ15と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ30からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ30は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。
However, instead of such a hydraulic operating lever having a hydraulic pilot circuit, an electric operating lever having an electric pilot circuit may be employed. In this case, the lever operation amount of the electric operation lever is input to the
1・・・下部走行体 2・・・旋回機構 2A・・・旋回用油圧モータ 2M・・・走行用油圧モータ 2ML・・・左走行用油圧モータ 2MR・・・右走行用油圧モータ 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 10・・・キャビン 11・・・エンジン 13・・・レギュレータ 14・・・メインポンプ 15・・・パイロットポンプ 17・・・コントロールバルブ 18・・・絞り 19・・・制御圧センサ 26・・・操作装置 28・・・吐出圧センサ 29・・・操作圧センサ 30・・・コントローラ 30A・・・馬力制御部 30B、30B1~30B6、30BL・・・省エネルギ制御部 30BA・・・加算部 30C、30CA・・・増分制限部 30D・・・最小値選択部 30E・・・最大値設定部 30F・・・電流指令出力部 40・・・センターバイパス管路 42・・・パラレル管路 100・・・ショベル 171~176・・・制御弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Lower traveling
Claims (9)
前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載された動力源と、
前記動力源によって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、
馬力制御によって決まる第1指令値と省エネルギ制御によって決まる第2指令値とを用いて前記油圧ポンプに対する流量指令値を算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記算出された流量指令値の増加を前記吐出圧に基づき制限するように構成されている、
ショベル。 a lower running body;
an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body;
a power source mounted on the upper rotating body;
a hydraulic pump driven by the power source ;
a discharge pressure sensor that detects the discharge pressure of the hydraulic pump;
a control device that calculates a flow rate command value for the hydraulic pump using a first command value determined by horsepower control and a second command value determined by energy saving control;
The control device is configured to limit an increase in the calculated flow rate command value based on the discharge pressure .
Excavator.
前記制御装置は、前記第2指令値が前記第1指令値より小さいときに、前記第2指令値の増分を制限するように構成されている、
請求項1に記載のショベル。 The energy saving control is negative control control, positive control control, or load sensing control,
The control device is configured to limit the increment of the second command value when the second command value is smaller than the first command value.
Shovel according to claim 1 .
請求項1又は2に記載のショベル。 The control device is configured to limit the increment of the flow rate command value when the horsepower of the hydraulic pump represented by the product of the discharge pressure and the discharge amount is equal to or greater than a predetermined horsepower.
A shovel according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3の何れかに記載のショベル。 The restriction on the increment of the flow rate command value is stricter as the flow rate command value is smaller.
A shovel according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4の何れかに記載のショベル。 The control device calculates the flow rate command value by referring to a control map.
A shovel according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至5の何れかに記載のショベル。 The restriction on the increment of the flow rate command value is severer as the horsepower of the hydraulic pump approaches the output horsepower of the power source .
A shovel according to any one of claims 1 to 5.
請求項1乃至6の何れかに記載のショベル。 The restriction on the flow rate command value is looser as the discharge rate of the hydraulic pump is farther from the standby flow rate.
A shovel according to any one of claims 1 to 6.
前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載された動力源と、
前記動力源によって駆動され、指令値に基づき吐出量が制御される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、
省エネルギ制御によって決まる前記指令値の増加を前記吐出圧に基づき制限する制御装置と、
を備えるショベル。 a lower running body;
an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body;
a power source mounted on the upper rotating body;
a hydraulic pump driven by the power source and having a discharge amount controlled based on a command value ;
a discharge pressure sensor that detects the discharge pressure of the hydraulic pump;
a control device that limits an increase in the command value determined by energy saving control based on the discharge pressure ;
Excavator with.
請求項8に記載のショベル。 The energy saving control is a control that calculates a value smaller than the command value calculated during operation,
Shovel according to claim 8.
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