JP7268504B2 - 油圧制御装置 - Google Patents
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Description
アクチュエータ28は、第1グループG1と、第2グループG2と、に分けられる。第1グループG1は、アクチュエータ28のうち、単独操作時に、第1ポンプ21から油が供給され得るアクチュエータ28のグループ(アクチュエータ群)である。第1グループG1は、第1走行モータ31を含み、アームシリンダ45を含まない。第2グループG2は、アクチュエータ28のうち、単独操作時に、第2ポンプ22から油が供給され得るアクチュエータ28のグループである。第2グループG2は、第2走行モータ32、およびアームシリンダ45を含む。
図2に示す油圧制御装置20は、以下のように作動するように構成される。油圧制御装置20の作動には、単独操作時の作動と、複合操作時の作動と、がある。
単独操作時には、図3に示す油圧制御装置20は、次のように作動する。走行直進弁70が、中立位置71(図2参照)になる。すると、第1ポンプ21の吐出油が第1グループG1に供給可能となり、第1ポンプ21の吐出油が第2グループG2に供給できない状態となる。第1グループG1のアクチュエータ28を作動させる操作が操作部17で行われた場合は、第1ポンプ21の吐出油が、操作部17の操作に応じて、第1グループG1のアクチュエータ28に供給される。
図3に示すアームシリンダ45が作動するとき、再生回路60による再生動作(アーム再生動作)が行われる場合と、再生回路60による再生動作が行われない(再生解除動作が行われる)場合と、がある。
コントローラ90は、アーム15b(図1参照)の単独操作が行われている場合、再生回路60に再生動作を行わせるか、再生解除動作を行わせるかを(再生有無を)、アームシリンダ45の負荷に基づいて決定する。例えば、コントローラ90は、アーム15bの単独操作が行われている場合、第2ポンプ22の吐出圧に基づいて、再生有無を決定する。例えば、ポンプ圧力センサ85に検出された第2ポンプ22の吐出圧が、コントローラ90に設定された閾値(吐出圧閾値)以下の場合(アームシリンダ45の負荷が小さい場合)、再生動作が行われる。第2ポンプ22の吐出圧が、吐出圧閾値よりも大きい場合(アームシリンダ45の負荷が大きい場合)、再生動作が行われない。
複合操作時には、図4に示す油圧制御装置20は、次のように作動する。走行直進弁70が、走行直進位置73(図2参照)になる。すると、第1ポンプ21の吐出油が、アームシリンダ45に供給可能となる。このとき、アームシリンダ45を作動させる操作(作業操作部17aの操作)に応じて、第1ポンプ21の吐出油が、アームシリンダ45に供給される。
複合操作時に、図1に示す作業機械1は、次の状態になる場合がある。例えば、下部走行体11が走行しながら、作業アタッチメント15が作業を行う場合がある。具体的には例えば、下部走行体11が走行しながら、作業アタッチメント15で(バケット15cで)地面を均す作業(走行均し)が行われる場合がある。
例えば、登り坂の傾斜が大きい場合や、登り坂の地面が滑りやすい場合などに、クローラ11aが地面に対して空転し、作業機械1が走行できない、または走行困難となる場合がある。このような場合に、作業アタッチメント15で作業機械1を引き上げることで、作業機械1を移動させる場合がある。具体的には例えば、バケット15cが地面に引っ掛けられ、アーム15bが引き側に作動させられ、走行モータ30が前進側に作動させられる(この状態を「引上状態」とする)。この引上状態により、作業機械1を移動させる(引き上げる)ことが図られる。なお、引上状態のときに、さらにブーム15aが作動させられる場合もある。一方で、作業機械1を引上状態にしても、作業機械1が移動できない、または移動困難となる場合がある。
例えば引上状態などのように、図4に示す走行モータ30にかかる負荷に比べ、アームシリンダ45に大きい負荷がかかる場合がある。このときに、連通流路73cが開きすぎると、アームシリンダ45に供給すべき油が、連通流路73cを通り、走行モータ30に供給される。すると、アームシリンダ45の作動圧(作動させるのに必要な油圧)を確保できず、アームシリンダ45が作動できない、または作動しにくい。また、走行モータ30の流量が増え、走行モータ30の回転速度が上がる。すると、クローラ11a(図1参照)が空転するおそれがあり、また、空転状態から脱することが難しくなる。そのため、作業機械1が移動困難となり、立ち往生する場合がある。そこで、油圧制御装置20は、上記の課題を解決するために、以下のように連通流路73cを制御する。なお、上記の課題は一例である。油圧制御装置20は、上記以外の課題を解決できてもよい。
連通流路73cなどの制御の概要は次の通りである。コントローラ90は、アーム15bの作動状態(以下「アーム15b作動状態」ともいう)に基づいて、連通流路73cの状態(開度)を制御する。アーム15b作動状態が許容範囲に含まれない(例えばアーム15bが作動困難な状態である)場合は、アーム15b作動状態が許容範囲に含まれる場合に比べ、連通流路73cが絞られてもよい。アーム15b作動状態が許容範囲に含まれない場合は、連通流路73cが遮断されてもよい。また、アーム15b作動状態が許容範囲に含まれない場合は、再生回路60の再生動作が解除される。以下、連通流路73cなどの制御の詳細について、図5に示すステップ(処理)の順に説明する。なお、ステップの順は、適宜変更されてもよい。図4に示す連通流路73cなどの制御は、図5に示す判定シーケンスS10と、制御シーケンスS20と、を備える。以下、各ステップについては図5を参照して説明する。
図4に示すコントローラ90は、操作部17で複合操作が行われているか否かを判定する(ステップS11)。コントローラ90は、操作センサ83の検出結果に基づいて、この判定を行う。コントローラ90は、走行操作部17bで走行操作が行われ、かつ、作業操作部17aで作業操作が行われているか否かを判定する。複合操作が行われている場合(YESの場合)、フローはステップS13に進む。複合操作が行われていない場合(NOの場合)、コントローラ90は、例えば、ステップS11の処理を繰り返す。
アーム15b作動状態に関する許容範囲は、次のように設定される。作業操作部17aの操作に応じた(または略応じた(以下同様))速度や推力でアーム15bが作動しているときのアーム15b作動状態は、許容範囲に含まれる。作業操作部17aの操作に応じた速度や推力でアーム15bが作動していないときのアーム15b作動状態は、許容範囲に含まれない。例えば、作業操作部17aの操作が行われているが、アーム15bが停止しているときのアーム15b作動状態は、許容範囲に含まれない。アーム15b作動状態は、アーム15bの速度でもよく、アーム15bの推力でもよい。許容範囲は、作業操作部17aの操作量(アーム15bの操作量、作業操作量)に応じて変えられる。さらに詳しくは、コントローラ90には、作業操作部17aの操作量と、許容範囲と、の関係が設定される。この関係は、作業操作部17aの操作量が小さいほど、許容範囲が広くなるように、設定される。
アーム15b作動状態が、アーム15bの速度である場合の詳細は、次の通りである。コントローラ90は、速度センサ87aに検出されたアーム15bの速度が、速度閾値以上であるか(許容範囲に含まれるか)否かを判定する。速度閾値(マップ閾値)は、コントローラ90に設定される。コントローラ90には、図6に示すように、作業操作部17aの操作量(図6ではATT操作量)と、速度閾値(図6ではATT速度閾値)との関係(マップ)が設定される。このマップでは、作業操作部17aの操作量が小さいほど、速度閾値が小さい。
図4に示す作業操作部17aの操作量が同じでも、第1ポンプ21の吐出量が少ないほど、アーム15bの速度が小さくなる。そこで、コントローラ90は、第1ポンプ21の吐出油の流量(ポンプ流量、吐出量)に応じて、速度閾値を変化させる(図6参照)。具体的には、コントローラ90は、第1ポンプ21の吐出量が少ないほど、アーム15bの速度閾値を低く設定する。ここで、第1ポンプ21の吐出量(単位時間当たりの吐出量)は、エンジンEの回転数(単位時間当たりの回転数)と、第1ポンプ21の容量と、の積により算出される。そこで、コントローラ90は、エンジン回転数センサ81に検出されたエンジンEの回転数が低いほど、速度閾値を低く設定してもよい。コントローラ90は、第1ポンプ21の容量が少ないほど、速度閾値を低く設定してもよい。図6において破線で示すグラフは、例えば、アーム15bに負荷が掛かっていない場合に得られるアーム15bの速度(ノミナル速度)である。図6において実線で示すグラフは、アーム15bの操作量に応じた、アーム15bの速度閾値である。
アーム15b作動状態が、図4に示すアームシリンダ45の推力である場合の詳細は、次の通りである。コントローラ90は、推力センサ87bに検出されたアームシリンダ45の推力が、推力閾値以下であるか(許容範囲に含まれるか)否かを判定する。推力閾値は、コントローラ90に設定される。コントローラ90には、作業操作部17aの操作量と、アームシリンダ45の推力閾値との関係(マップ)が設定される。なお、図6に記載の「ATT速度」を「アームシリンダ45の推力」に読み替え、ノミナル速度をノミナル推力に読み替えてもよい。
コントローラ90は、制御実施時には、再生回路60に再生解除動作を行わせる(ステップS21)。この理由は次の通りである。
コントローラ90は、制御実施時には、連通流路73cを絞る、または連通流路73cを遮断する(ステップS25)。さらに詳しくは、コントローラ90は、制御実施時には、複合操作が行われるとともにアーム15b作動状態が許容範囲に含まれる場合に比べ、連通流路73cを絞る、または連通流路73cを遮断する。コントローラ90は、絞り73dの開度を制御することで、連通流路73cを絞る、または遮断する。
コントローラ90は、走行操作部17bの操作量(走行操作量)に基づいて、第2ポンプ22の吐出量を算出する(ステップS31)。コントローラ90は、走行操作部17bの操作量に応じた作動を走行モータ30にさせるのに必要な、第2ポンプ22の吐出量(必要流量)を算出する。
コントローラ90は、アーム15bの速度と走行モータ30の速度との速度バランスがとれるように、制御を行う。コントローラ90は、アーム15bの速度に対して走行モータ30の回転速度が、速すぎる(クローラ11a(図1参照)が空転するような速度になる)ことを抑制できるように、制御を行う。コントローラ90は、アーム15bの作動に関する値(例えば速度や操作量など)に基づいて、ポンプ20Pの吐出量の上限値を設定する(ステップS35)。具体的には、コントローラ90は、次の[条件A]を満たすように、ポンプ20Pの吐出量の上限値を設定する。
図4に示す油圧制御装置20による効果は、次の通りである。
油圧制御装置20は、図1に示す作業機械1に設けられる。作業機械1は、走行可能な下部走行体11(走行体)と、作業を行うアーム15b(作業アタッチメント15)と、を備える。図4に示すように、油圧制御装置20は、第1ポンプ21と、第2ポンプ22と、走行モータ30と、アームシリンダ45(作業アクチュエータ40)と、走行直進弁70(切換弁)と、作動状態センサ87と、コントローラ90と、を備える。第1ポンプ21は、油を吐出する。第2ポンプ22は、第1ポンプ21とは別に設けられ、油を吐出する。走行モータ30は、油が供給されることで駆動し、下部走行体11(図1参照)を作動させる。アームシリンダ45は、油が供給されることで駆動し、アーム15b(図1参照)を作動させる。走行直進弁70は、第1ポンプ21および第2ポンプ22が吐出した油の流路を切り換えるためのものである。作動状態センサ87は、アーム15bの作動状態を検出する。アームシリンダ45を作動させる作業操作と走行モータ30を作動させる走行操作とが同時に行われる操作を、複合操作とする。複合操作が行われている場合、走行直進弁70は、第1流路73aと、第2流路73bと、連通流路73cと、を備える。第1流路73aは、第1ポンプ21につながれ、第1ポンプ21の吐出油をアームシリンダ45に油を供給するためのものである。第2流路73bは、第2ポンプ22につながれ、第2ポンプ22の吐出油を第1走行モータ31(走行モータ30)に供給するためのものである。連通流路73cは、第1流路73aと第2流路73bとを連通可能である。
[構成2]速度センサ87a(作動状態センサ87)は、アーム15bの速度を検出する。コントローラ90には、作業操作の操作量と、アーム15bの速度に関する速度閾値と、の関係が設定される(図6参照)。コントローラ90は、速度センサ87aに検出されたアーム15bの速度が、速度閾値以下である場合、速度閾値よりも大きい場合に比べて連通流路73cを絞る、または連通流路73cを遮断する。
[構成3]コントローラ90は、第1ポンプ21が吐出する油の流量に応じて、速度閾値を変化させる(図6参照)。
[構成4]推力センサ87b(作動状態センサ87)は、アームシリンダ45の推力を検出する。コントローラ90には、作業操作の操作量と、アームシリンダ45の推力に関する推力閾値と、の関係が設定される。コントローラ90は、作動状態センサ87に検出されたアームシリンダ45の推力が、推力閾値以上である場合、推力閾値未満である場合に比べて連通流路73cを絞る、または連通流路73cを遮断する。
油圧制御装置20は、再生弁63と、再生解除弁65と、を備える。再生弁63は、アームシリンダ45から吐出された油を、アームシリンダ45に供給される油に合流させるためのものである。再生解除弁65は、アームシリンダ45から吐出された油をタンクTに戻すためのものである。
[構成6-1]コントローラ90は、第2ポンプ22から走行モータ30に供給される油の流量の上限値を設定する。
[構成7]コントローラ90は、アーム15bの速度が、コントローラ90に設定された閾値(初期動作判定閾値)以下である場合、次の処理を行う。この場合、コントローラ90は、第2ポンプ22から走行モータ30に供給される油の流量を、上限値(上記[構成6]参照)にかかわらず、走行操作に基づいて決定する。
[構成8]走行モータ30の容量は可変である。コントローラ90は、複合操作が行われ、かつ、作動状態センサ87に検出されたアーム15bの作動状態が許容範囲に含まれない場合、走行モータ30の容量を最大に設定する。
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、図2、図3、および図4に示す回路の接続は変更されてもよい。例えば、図5に示すフローチャートのステップの順序が変更されてもよく、ステップの一部が行われなくてもよい。例えば、閾値や範囲などは、一定でもよく、手動操作により変えられてもよく、何らかの条件に応じて自動的に変えられてもよい。例えば、構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、互いに異なる複数の部材や部分として説明したものが、一つの部材や部分とされてもよい。例えば、一つの部材や部分として説明したものが、互いに異なる複数の部材や部分に分けて設けられてもよい。
11 下部走行体(走行体)
15 作業アタッチメント
20 油圧制御装置
21 第1ポンプ
22 第2ポンプ
30 走行モータ
40 作業アクチュエータ
63 再生弁
65 再生解除弁
70 走行直進弁(切換弁)
73a 第1流路
73b 第2流路
73c 連通流路
84 作動状態センサ
90 コントローラ
T タンク
Claims (7)
- 走行可能な走行体と、作業を行う作業アタッチメントと、を備える作業機械の油圧制御装置であって、
油を吐出する第1ポンプと、
前記第1ポンプとは別に設けられ、油を吐出する第2ポンプと、
油が供給されることで駆動し、前記走行体を作動させる走行モータと、
油が供給されることで駆動し、前記作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと、
前記第1ポンプおよび前記第2ポンプが吐出した油の流路を切り換えるための切換弁と、
前記作業アタッチメントの速度を検出する作動状態センサと、
コントローラと、
を備え、
前記作業アクチュエータを作動させる作業操作と前記走行モータを作動させる走行操作とが同時に行われる操作を複合操作とし、
前記複合操作が行われている場合、前記切換弁は、
前記第1ポンプにつながれ、前記第1ポンプの吐出油を前記作業アクチュエータに供給するための第1流路と、
前記第2ポンプにつながれ、前記第2ポンプの吐出油を前記走行モータに供給するための第2流路と、
前記第1流路と前記第2流路とを連通可能である連通流路と、
を備え、
前記コントローラには、前記作業操作の操作量と、前記作業アタッチメントの速度に関する速度閾値と、の関係が設定され、
前記コントローラは、前記複合操作が行われ、かつ、前記作動状態センサに検出された前記作業アタッチメントの速度が前記速度閾値以下である場合、前記速度閾値よりも大きい場合に比べて前記連通流路を絞る、または前記連通流路を遮断する、
油圧制御装置。 - 請求項1に記載の油圧制御装置であって、
前記コントローラは、前記第1ポンプが吐出する油の流量に応じて、前記速度閾値を変化させる、
油圧制御装置。 - 走行可能な走行体と、作業を行う作業アタッチメントと、を備える作業機械の油圧制御装置であって、
油を吐出する第1ポンプと、
前記第1ポンプとは別に設けられ、油を吐出する第2ポンプと、
油が供給されることで駆動し、前記走行体を作動させる走行モータと、
油が供給されることで駆動し、前記作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと、
前記第1ポンプおよび前記第2ポンプが吐出した油の流路を切り換えるための切換弁と、
前記作業アクチュエータの推力を検出する作動状態センサと、
コントローラと、
を備え、
前記作業アクチュエータを作動させる作業操作と前記走行モータを作動させる走行操作とが同時に行われる操作を複合操作とし、
前記複合操作が行われている場合、前記切換弁は、
前記第1ポンプにつながれ、前記第1ポンプの吐出油を前記作業アクチュエータに供給するための第1流路と、
前記第2ポンプにつながれ、前記第2ポンプの吐出油を前記走行モータに供給するための第2流路と、
前記第1流路と前記第2流路とを連通可能である連通流路と、
を備え、
前記コントローラには、前記作業操作の操作量と、前記作業アクチュエータの推力に関する推力閾値と、の関係が設定され、
前記コントローラは、前記複合操作が行われ、かつ、前記作動状態センサに検出された前記作業アクチュエータの推力が前記推力閾値以上である場合、前記推力閾値未満である場合に比べて前記連通流路を絞る、または前記連通流路を遮断する、
油圧制御装置。 - 走行可能な走行体と、作業を行う作業アタッチメントと、を備える作業機械の油圧制御装置であって、
油を吐出する第1ポンプと、
前記第1ポンプとは別に設けられ、油を吐出する第2ポンプと、
油が供給されることで駆動し、前記走行体を作動させる走行モータと、
油が供給されることで駆動し、前記作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと、
前記第1ポンプおよび前記第2ポンプが吐出した油の流路を切り換えるための切換弁と、
前記作業アタッチメントの作動状態を検出する作動状態センサと、
前記作業アクチュエータから吐出された油を、前記作業アクチュエータに供給される油に合流させるための再生弁と、
前記作業アクチュエータから吐出された油をタンクに戻すための再生解除弁と、
コントローラと、
を備え、
前記作業アクチュエータを作動させる作業操作と前記走行モータを作動させる走行操作とが同時に行われる操作を複合操作とし、
前記複合操作が行われている場合、前記切換弁は、
前記第1ポンプにつながれ、前記第1ポンプの吐出油を前記作業アクチュエータに供給するための第1流路と、
前記第2ポンプにつながれ、前記第2ポンプの吐出油を前記走行モータに供給するための第2流路と、
前記第1流路と前記第2流路とを連通可能である連通流路と、
を備え、
前記コントローラには、前記作業操作の操作量と、前記作業アタッチメントの作動状態に関する許容範囲と、の関係が設定され、
前記コントローラは、前記複合操作が行われ、かつ、前記作動状態センサに検出された前記作業アタッチメントの作動状態が前記許容範囲に含まれない場合、前記許容範囲に含まれる場合に比べて前記連通流路を絞る、または前記連通流路を遮断し、
前記コントローラは、前記複合操作が行われ、かつ、前記作動状態センサに検出された前記作業アタッチメントの作動状態が前記許容範囲に含まれない場合、前記再生弁を遮断し、前記再生解除弁を開く、
油圧制御装置。 - 走行可能な走行体と、作業を行う作業アタッチメントと、を備える作業機械の油圧制御装置であって、
油を吐出する第1ポンプと、
前記第1ポンプとは別に設けられ、油を吐出する第2ポンプと、
油が供給されることで駆動し、前記走行体を作動させる走行モータと、
油が供給されることで駆動し、前記作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと、
前記第1ポンプおよび前記第2ポンプが吐出した油の流路を切り換えるための切換弁と、
前記作業アタッチメントの作動状態を検出する作動状態センサと、
コントローラと、
を備え、
前記作業アクチュエータを作動させる作業操作と前記走行モータを作動させる走行操作とが同時に行われる操作を複合操作とし、
前記複合操作が行われている場合、前記切換弁は、
前記第1ポンプにつながれ、前記第1ポンプの吐出油を前記作業アクチュエータに供給するための第1流路と、
前記第2ポンプにつながれ、前記第2ポンプの吐出油を前記走行モータに供給するための第2流路と、
前記第1流路と前記第2流路とを連通可能である連通流路と、
を備え、
前記コントローラには、前記作業操作の操作量と、前記作業アタッチメントの作動状態に関する許容範囲と、の関係が設定され、
前記コントローラは、前記複合操作が行われ、かつ、前記作動状態センサに検出された前記作業アタッチメントの作動状態が前記許容範囲に含まれない場合、前記許容範囲に含まれる場合に比べて前記連通流路を絞る、または前記連通流路を遮断し、
前記コントローラは、前記作業アタッチメントの作動による前記作業機械の移動速度と、前記走行モータの作動による前記作業機械の移動速度と、の差が所定範囲内に収まるように、前記第2ポンプから前記走行モータに供給される油の流量の上限値を設定する、
油圧制御装置。 - 請求項5に記載の油圧制御装置であって、
前記コントローラは、前記作業アタッチメントの速度が、前記コントローラに設定された閾値以下である場合、前記第2ポンプから前記走行モータに供給される油の流量を、前記上限値にかかわらず前記走行操作に基づいて決定する、
油圧制御装置。 - 走行可能な走行体と、作業を行う作業アタッチメントと、を備える作業機械の油圧制御装置であって、
油を吐出する第1ポンプと、
前記第1ポンプとは別に設けられ、油を吐出する第2ポンプと、
油が供給されることで駆動し、前記走行体を作動させる走行モータと、
油が供給されることで駆動し、前記作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと、
前記第1ポンプおよび前記第2ポンプが吐出した油の流路を切り換えるための切換弁と、
前記作業アタッチメントの作動状態を検出する作動状態センサと、
コントローラと、
を備え、
前記作業アクチュエータを作動させる作業操作と前記走行モータを作動させる走行操作とが同時に行われる操作を複合操作とし、
前記複合操作が行われている場合、前記切換弁は、
前記第1ポンプにつながれ、前記第1ポンプの吐出油を前記作業アクチュエータに供給するための第1流路と、
前記第2ポンプにつながれ、前記第2ポンプの吐出油を前記走行モータに供給するための第2流路と、
前記第1流路と前記第2流路とを連通可能である連通流路と、
を備え、
前記コントローラには、前記作業操作の操作量と、前記作業アタッチメントの作動状態に関する許容範囲と、の関係が設定され、
前記コントローラは、前記複合操作が行われ、かつ、前記作動状態センサに検出された前記作業アタッチメントの作動状態が前記許容範囲に含まれない場合、前記許容範囲に含まれる場合に比べて前記連通流路を絞る、または前記連通流路を遮断し、
前記走行モータの容量は可変であり、
前記コントローラは、前記複合操作が行われ、かつ、前記作動状態センサに検出された前記作業アタッチメントの作動状態が前記許容範囲に含まれない場合、前記走行モータの容量を最大に設定する、
油圧制御装置。
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