JPWO2019022001A1 - Excavator - Google Patents
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Abstract
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可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプが吐出する作動油のうち、前記油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量を制御するブリード弁と、前記油圧アクチュエータの動作の状態に応じて前記ブリード弁の開口面積を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが単独動作である場合、前記ブリード弁の開口面積を小さくする。An excavator according to an embodiment of the present invention includes a lower traveling body, an upper revolving body rotatably mounted on the lower traveling body, a hydraulic pump mounted on the upper revolving body, and an operation performed by the hydraulic pump. A hydraulic actuator driven by oil, a bleed valve for controlling the flow rate of hydraulic oil flowing into the hydraulic oil tank without passing through the hydraulic actuator among hydraulic oil discharged by the hydraulic pump, and an operation of the hydraulic actuator. A controller that controls the opening area of the bleed valve according to the state, and the controller reduces the opening area of the bleed valve when the hydraulic actuator operates independently.
Description
本発明は、ショベルに関する。 The present invention relates to excavators.
従来、ネガコン圧センサが検出したネガコン圧に応じて油圧ポンプの吐出量を制御するショベルが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a shovel that controls a discharge amount of a hydraulic pump according to a negative control pressure detected by a negative control pressure sensor (for example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記のショベルでは、油圧アクチュエータの圧力変動によりネガコン圧が変動する。このため、ポンプの吐出量も変動してしまい、操作性が悪化する。 However, in the above-mentioned shovel, the negative control pressure fluctuates due to the pressure fluctuation of the hydraulic actuator. Therefore, the discharge amount of the pump also fluctuates, and the operability deteriorates.
そこで、上記課題に鑑み、操作性を向上させることを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object to improve operability.
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可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプが吐出する作動油のうち、前記油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量を制御するブリード弁と、前記油圧アクチュエータの動作の状態に応じて前記ブリード弁の開口面積を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが単独動作である場合、前記ブリード弁の開口面積を小さくする。 An excavator according to an embodiment of the present invention includes a lower traveling body, an upper revolving body rotatably mounted on the lower traveling body, a hydraulic pump mounted on the upper revolving body, and an operation performed by the hydraulic pump. A hydraulic actuator driven by oil, a bleed valve for controlling a flow rate of hydraulic oil flowing to a hydraulic oil tank without passing through the hydraulic actuator among hydraulic oil discharged by the hydraulic pump, and an operation of the hydraulic actuator. A controller that controls the opening area of the bleed valve according to the state, and the controller reduces the opening area of the bleed valve when the hydraulic actuator operates independently.
本発明の実施形態によれば、操作性を向上させることができる。 According to the embodiment of the present invention, operability can be improved.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted.
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態に係るショベルの全体構成について説明する。図1は本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 First, the overall configuration of a shovel according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a side view of a shovel according to an embodiment of the present invention.
図1に示されるように、ショベルの下部走行体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。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、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体3には、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る。キャビン10内には、コントローラ30が設置されている。
As shown in FIG. 1, an upper revolving
次に、図2を参照して、図1のショベルの駆動系の構成について説明する。図2は、図1のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図2中、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び一点鎖線で示している。 Next, the configuration of the drive system of the shovel shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a drive system of the shovel shown in FIG. In FIG. 2, the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric control system are shown by a double line, a thick solid line, a broken line, and a dashed-dotted line, respectively.
図2に示されるように、ショベルの駆動系は、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、コントローラ30、比例弁31等を含む。
As shown in FIG. 2, the drive system of the shovel mainly includes the
エンジン11は、ショベルの駆動源である。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。また、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の入力軸に連結されている。
The
メインポンプ14は、高圧油圧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することによってメインポンプ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及び比例弁31を含む各種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、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、制御弁171〜176、及びブリード弁177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、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1B、及び旋回用油圧モータ2Aを含む。ブリード弁177は、メインポンプ14が吐出する作動油のうち、油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量(以下「ブリード流量」と称する。)を制御する。ブリード弁177は、コントロールバルブ17の外部に設置されていてもよい。
The
操作装置26は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。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油圧アクチュエータのそれぞれに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(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。
The
操作圧センサ29は、操作装置26を用いた操作者の操作内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ29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29以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
The
コントローラ30は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施形態では、コントローラ30は、CPU、RAM、ROM等を含むコンピュータで構成されている。コントローラ30の各種機能は、例えばROMに格納されたプログラムをCPUが実行することで実現される。コントローラ30の詳細については後述する。
The
比例弁31は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。本実施形態では、比例弁31は、コントローラ30が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ15からコントロールバルブ17内のブリード弁177のパイロットポートに導入される二次圧を調整する電磁弁である。比例弁31は、例えば、電流指令が大きいほど、ブリード弁177のパイロットポートに導入される二次圧が大きくなるように動作する。
The
次に、図3を参照して、ショベルに搭載される油圧システムの構成について説明する。図3は、図1のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。図3では、図2と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、太実線、破線、及び一点鎖線で示している。 Next, the configuration of the hydraulic system mounted on the shovel will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of a hydraulic system mounted on the shovel of FIG. 1. Similar to FIG. 2, in FIG. 3, the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric control system are shown by double lines, thick solid lines, broken lines, and alternate long and short dash lines, respectively.
図3に示されるように、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14L、14Rから、管路42L、42Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させている。メインポンプ14L、14Rは、図2のメインポンプ14に対応する。
As shown in FIG. 3, the hydraulic system circulates the hydraulic oil from the
管路42L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のそれぞれをメインポンプ14Lと作動油タンクとの間で並列に接続する高圧油圧ラインである。管路42R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のそれぞれをメインポンプ14Rと作動油タンクとの間で並列に接続する高圧油圧ラインである。
The
制御弁171は、メインポンプ14Lが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ1Aへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ1A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、メインポンプ14Rが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ1Bへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ1B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、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、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のスプール弁である。
The
制御弁175L、175Rは、メインポンプ14L、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、176Rは、メインポンプ14L、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
ブリード弁177L、177Rは、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油に関するブリード流量を制御するスプール弁である。ブリード弁177L、177Rは、図2のブリード弁177に対応する。ブリード弁177L、177Rは、例えば、最小開口面積(開度0%)の第1弁位置と最大開口面積(開度100%)の第2弁位置とを有する。ブリード弁177L、177Rは、第1弁位置と第2弁位置との間で無段階に移動可能である。
The
レギュレータ13L、13Rは、メインポンプ14L、14Rの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。レギュレータ13L、13Rは、図2のレギュレータ13に対応する。コントローラ30は、例えば、メインポンプ14L、14Rの吐出圧の増大に応じてメインポンプ14L、14Rの斜板傾転角をレギュレータ13L、13Rで調節して吐出量を減少させる。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
アーム操作レバー26Aは、操作装置26の一例であり、アーム5を操作するために用いられる。アーム操作レバー26Aは、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制御圧を制御弁176L、176Rのパイロットポートに導入させる。具体的には、アーム操作レバー26Aは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁176Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、アーム操作レバー26Aは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁176Lの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの右側パイロットポートに作動油を導入させる。
The
ブーム操作レバー26Bは、操作装置26の一例であり、ブーム4を操作するために用いられる。ブーム操作レバー26Bは、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制御圧を制御弁175L、175Rのパイロットポートに導入させる。具体的には、ブーム操作レバー26Bは、ブーム上げ方向に操作された場合に、制御弁175Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、ブーム操作レバー26Bは、ブーム下げ方向に操作された場合には、制御弁175Lの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁175Rの右側パイロットポートに作動油を導入させる。
The
吐出圧センサ28L、28Rは、吐出圧センサ28の一例であり、メインポンプ14L、14R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。
The
操作圧センサ29A、29Bは、操作圧センサ29の一例であり、アーム操作レバー26A、ブーム操作レバー26Bに対する操作者の操作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
左右走行レバー(又はペダル)、バケット操作レバー、及び旋回操作レバー(何れも図示せず。)はそれぞれ、下部走行体1の走行、バケット6の開閉、及び上部旋回体3の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、アーム操作レバー26A、ブーム操作レバー26Bと同様の構成であってよい。即ち、これらの操作装置は、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(又はペダル操作量)に応じた制御圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、操作圧センサ29A、29Bと同様に、対応する操作圧センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ30に対して出力される。
The left and right traveling levers (or pedals), the bucket operation lever, and the turning operation lever (none of which are shown) are for operating the traveling of the lower traveling body 1, the opening and closing of the bucket 6, and the revolving of the upper revolving
コントローラ30は、操作圧センサ29A、29B等の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ13L、13Rに対して制御指令を出力し、メインポンプ14L、14Rの吐出量を変化させる。また、必要に応じて比例弁31L1、31L2、31R1、31R2に対して電流指令を出力し、ブリード弁177L、177R、及びネガティブコントロール絞り18L、18R(以下「ネガコン絞り18L、18R」と称する。)の開口面積を変化させる。
The
比例弁31L1、31R1は、コントローラ30が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ15からブリード弁177L、177Rのパイロットポートに導入される二次圧を調整する。比例弁31L2、31R2は、コントローラ30が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ15からネガコン絞り18L、18Rに導入される二次圧を調整する。比例弁31L1、31L2、31R1、31R2は、図2の比例弁31に対応する。
The proportional valves 31L1 and 31R1 adjust the secondary pressure introduced from the
比例弁31L1、31R1は、ブリード弁177L、177Rを第1弁位置と第2弁位置の間の任意の位置で停止できるように二次圧を調整可能である。比例弁31L2、31R2は、ネガコン絞り18L、18Rの開口面積を調整できるように二次圧を調整可能である。
The proportional valves 31L1 and 31R1 can adjust the secondary pressure so that the
次に、図3の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御(以下「ネガコン制御」と称する。)について説明する。 Next, the negative control control (hereinafter referred to as “negative control”) used in the hydraulic system of FIG. 3 will be described.
管路42L、42Rには、最も下流にあるブリード弁177L、177Rのそれぞれと作動油タンクとの間にネガコン絞り18L、18Rが配置されている。ブリード弁177L、177Rを通過して作動油タンクに至る作動油の流れは、ネガコン絞り18L、18Rで制限される。そして、ネガコン絞り18L、18Rは、レギュレータ13L、13Rを制御するための制御圧(以下「ネガコン圧」と称する。)を発生させる。ネガコン圧センサ19L、19Rは、ネガコン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。
Negative control throttles 18L and 18R are disposed between the hydraulic fluid tanks and the
本実施形態では、ネガコン絞り18L、18Rは、比例弁31L2、31R2の二次圧に応じて開口面積が変化する可変絞りである。ネガコン絞り18L、18Rは、例えば、比例弁31L2、31R2の二次圧が増大するにつれて開口面積が小さくなる。但し、ネガコン絞り18L、18Rは、固定絞りであってもよい。
In the present embodiment, the negative control throttles 18L and 18R are variable throttles whose opening area changes according to the secondary pressure of the proportional valves 31L2 and 31R2. The opening areas of the negative control throttles 18L and 18R become smaller as the secondary pressure of the proportional valves 31L2 and 31R2 increases, for example. However, the
コントローラ30は、ネガコン圧に応じてメインポンプ14L、14Rの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。以下では、ネガコン圧とメインポンプ14L、14Rの吐出量との関係を「ネガコン特性」と称する。ネガコン特性は、例えば、参照テーブルとしてROM等に記憶されていてもよく、所定の計算式で表現されていてもよい。コントローラ30は、例えば、所定のネガコン特性を表すテーブルを参照し、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ14L、14Rの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ14L、14Rの吐出量を増大させる。
The
具体的には、図3で示されるように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、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油は、ブリード弁177L、177Rを通ってネガコン絞り18L、18Rに至る。そして、ブリード弁177L、177Rを通過する作動油の流れは、ネガコン絞り18L、18Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L、14Rの吐出量を所定の許容最小吐出量まで減少させ、吐出された作動油が管路42L、42Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。待機状態におけるこの所定の許容最小吐出量は、ブリード流量の一例であり、以下では、「スタンバイ流量」と称する。
Specifically, as shown in FIG. 3, in a standby state where neither hydraulic actuator is operated, the hydraulic oil discharged by the
一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ14L、14R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通って操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そのため、ブリード弁177L、177Rを通ってネガコン絞り18L、18Rに至るブリード流量は減少し、ネガコン絞り18L、18Rの上流で発生するネガコン圧は低下する。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L、14R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供給し、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、以下では、油圧アクチュエータに流れ込む作動油の流量を「アクチュエータ流量」と称する。この場合、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油の流量は、アクチュエータ流量とブリード流量の合計に相当する。
On the other hand, when any one of the hydraulic actuators is operated, the hydraulic oil discharged from the
上述のような構成により、図3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14L、14R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。また、待機状態においては、油圧エネルギーの無駄な消費を抑制できる。ブリード流量をスタンバイ流量まで低減させることができるためである。
With the configuration described above, when operating the hydraulic actuator, the hydraulic system in FIG. 3 can reliably supply the necessary and sufficient hydraulic oil from the
ところで、ショベルにおいては、油圧アクチュエータの圧力が変動する場合がある。特に、下部走行体1がクローラ式の場合、油圧アクチュエータとしての左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bの圧力が変動しやすい。
By the way, in a shovel, the pressure of the hydraulic actuator may fluctuate. In particular, when the lower traveling body 1 is of the crawler type, the pressures of the left traveling
しかしながら、図3の油圧システムでは、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bの圧力が変動すると、ネガコン圧が変動する。この場合、ネガコン制御においては、ネガコン圧に応じて制御されるメインポンプ14L、14Rの吐出量も変動する。そのため、下部走行体1の走行が急峻な動きとなりやすく、操作性が悪い。
However, in the hydraulic system of FIG. 3, when the pressures of the left traveling
そこで、本実施形態では、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作である場合、コントローラ30は、ポンプの流量制御方式をネガコン制御からレバー操作量に基づいてポンプ流量を制御するポジティブコントロール制御(以下、「ポジコン制御」とする。)に切り替える。これにより、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bの圧力変動によりネガコン圧が変動した場合であっても、ネガコン圧の変動の影響を受けることなく、ポンプ流量が制御される。その結果、走行の操作性が向上する。
Therefore, in the present embodiment, when the excavator operation is an independent operation of the traveling of the lower traveling body 1, the
また、本実施形態では、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作である場合、コントローラ30は、比例弁31L1、31R1を制御してブリード弁177L、177Rの開口を遮断する。これにより、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油のうち、油圧アクチュエータを経由せずに管路42L、42Rを通って作動油タンクに流れる作動油を遮断できる。そのため、メインポンプ14L、14Rが吐出する全ての作動油を左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bに供給できる。その結果、走行の操作性が向上する。
Further, in the present embodiment, when the excavator operation is an independent operation of traveling of the lower traveling structure 1, the
次に、図2から図5を参照して、図1のショベルのコントローラ30の構成について説明する。図4は、コントローラ30の動作の流れを示すブロック線図である。図5は、ブリード弁177の開口面積の算出方法を示すブロック線図である。
Next, a configuration of the
図2に示されるように、コントローラ30は、動作判定部301と、必要流量計算部302と、流量判定部303と、ブリード弁開口面積計算部304と、ブリード弁制御部305、ポンプ流量制御部306とを有する。
As shown in FIG. 2, the
動作判定部301は、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作であるか否かを判定する。本実施形態では、動作判定部301は、操作装置26の操作パイロット圧力に基づいて、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作であるか否かを判定する。操作パイロット圧力は、例えば、操作圧センサ29が検出する検出値であってよい。
The
必要流量計算部302は、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bに必要な作動油の流量(以下「必要流量」と称する。)を算出する。本実施形態では、図4に示されるように、走行パイロット圧力と必要流量との関係に基づいて、走行パイロット圧力に対応する必要流量を算出する。走行パイロット圧力と必要流量との関係は、例えば、ROM等に記憶されている。
The required flow
流量判定部303は、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bに必要な作動油の流量が所定流量より小さいか否かを判定する。所定流量は、メインポンプ14の許容最小吐出量に応じて定められる流量である。
The flow
ブリード弁開口面積計算部304は、ブリード弁177L、177Rの開口面積を算出する。本実施形態では、図5に示されるように、ブリード弁開口面積計算部304は、必要流量、所定流量、ポンプ圧力、及びネガコン圧との関係を表す所定の計算式に基づいて、ブリード弁177L、177Rの開口面積を算出する。ポンプ圧力は、例えば、吐出圧センサ28L、28Rが検出するメインポンプ14L、14Rの吐出圧であってよい。
The bleed valve opening
ブリード弁制御部305は、ブリード弁177L、177Rの開口面積を制御する。本実施形態では、図4に示されるように、ブリード弁制御部305は、ブリード弁開口面積計算部304が算出したブリード弁177L、177Rの開口面積とストロークとの関係に基づいて、開口面積に対応するストロークを算出する。また、ブリード弁制御部305は、算出したストロークに対応する電流指令を比例弁31L1、31R1に対して出力する。これにより、ブリード弁177L、177Rの開口面積が増減する。具体的には、ブリード弁制御部305は、必要流量と所定流量との差分が大きいほど、比例弁31に対する電流指令を低減させて比例弁31の二次圧を低減させることで、ブリード弁177の開口面積を増大させる。一方、ブリード弁制御部305は、必要流量と所定流量との差分が小さいほど、比例弁31に対する電流指令を増大させて比例弁31の二次圧を増大させることで、ブリード弁177の開口面積を低減させる。例えば、メインポンプ14Lの許容最小吐出量が30L/min、左側走行用油圧モータ1Aに必要な作動油の流量が10L/minであるとする。この場合、ブリード弁制御部305は、両流量の差分である20L/minの流量の作動油が作動油タンクへ流れるように比例弁31Lに対する電流指令を出力することで、ブリード弁177Lの開口面積を増減させる。これにより、メインポンプ14Lが吐出する作動油(30L/min)のうち、左側走行用油圧モータ1Aに必要な作動油(10L/min)を除いた作動油(20L/min)がブリード弁177Lの開口を介して作動油タンクへ排出される。
The bleed
ポンプ流量制御部306は、メインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。本実施形態では、ポンプ流量制御部306は、図4に示されるように、必要流量とポンプ流量との関係に基づいて、必要流量に対応するポンプ流量を算出し、算出したポンプ流量に対応する制御指令をレギュレータ13L、13Rに対して出力する。これにより、レギュレータ13L、13Rは、ポンプ流量制御部306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することによってメインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。具体的には、ポンプ流量制御部306は、必要流量が大きいほど、メインポンプ14L、14Rの吐出量が大きくなるようにレギュレータ13L、13Rに対して制御指令を出力する。一方、ポンプ流量制御部306は、必要流量が小さいほど、メインポンプ14L、14Rの吐出量が小さくなるようにレギュレータ13L、13Rに対して制御指令を出力する。
The pump flow
次に、図6を参照して、コントローラ30がブリード弁177の開閉を制御する処理(以下「ブリード弁開閉処理」と称する。)について説明する。図6は、ブリード弁開閉処理の一例のフローチャートである。コントローラ30は、ショベルの稼働中に所定の制御周期で繰り返しこの処理を実行する。
Next, with reference to FIG. 6, a process in which the
最初に、動作判定部301は、操作パイロット圧力を取得する(ステップST1)。本実施形態では、動作判定部301は、操作圧センサ29の出力に基づき、操作パイロット圧力を取得する。
First, the
続いて、動作判定部301は、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作であるか否かを判定する(ステップST2)。本実施形態では、動作判定部301は、ステップST1で取得した操作パイロット圧力に基づいて、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作であるか否かを判定する。
Subsequently, the
ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作ではないと動作判定部301が判定した場合(ステップST2のNo)、ネガコン制御を行う(ステップST3)。ステップST3の後、処理を終了する。
When the
一方、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作であると動作判定部301が判定した場合(ステップST2のYes)、必要流量計算部302は、必要流量を算出する(ステップST4)。本実施形態では、図4に示されるように、必要流量計算部302は、走行パイロット圧力と必要流量との関係に基づいて、走行パイロット圧力に対応する必要流量を算出する。
On the other hand, when the
続いて、流量判定部303は、必要流量が所定流量より小さいか否かを判定する(ステップST5)。所定流量は、メインポンプ14の許容最小吐出量に応じて定められる流量である。許容最小吐出量は、メインポンプ14の仕様書等を参照することにより取得することができる。
Subsequently, the flow
必要流量が所定流量より小さいと流量判定部303が判定した場合(ステップST5のYes)、ブリード弁開口面積計算部304は、ブリード弁177L、177Rの開口面積を算出する(ステップST6)。本実施形態では、図5に示されるように、ブリード弁開口面積計算部304は、必要流量、所定流量、ポンプ圧力、及びネガコン圧の関係を表す所定の計算式に基づいて、ブリード弁177L、177Rの開口面積を算出する。ポンプ圧力は、例えば、吐出圧センサ28L、28Rが検出するメインポンプ14L、14Rの吐出圧であってよい。
When the flow
続いて、ブリード弁制御部305は、ブリード弁177L、177Rの開口面積を制御する(ステップST7)。本実施形態では、図4に示されるように、ブリード弁制御部305は、ブリード弁開口面積計算部304が算出したブリード弁177L、177Rの開口面積とストロークとの関係に基づいて、開口面積に対応するストロークを算出する。また、ブリード弁制御部305は、算出したストロークに対応する電流指令を比例弁31L1、31R1に対して出力する。これにより、ブリード弁177L、177Rの開口面積を増減させる。ステップST7の後、処理を終了する。
Subsequently, the bleed
一方、必要流量が所定流量以上であると流量判定部303が判定した場合(ステップST5のNo)、ポジコン制御を行う(ステップST8)。本実施形態では、図4に示されるように、ポンプ流量制御部306は、必要流量とポンプ流量との関係に基づいて、必要流量に対応するポンプ流量を算出し、算出したポンプ流量に対応する制御指令をレギュレータ13L、13Rに対して出力する。これにより、レギュレータ13L、13Rは、ポンプ流量制御部306の制御指令に応じてメインポンプ14L、14Rの斜板傾転角を調節することによってメインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。
On the other hand, when the flow
続いて、ブリード弁制御部305は、ブリード弁177L、177Rの開口を遮断する(ステップST9)。本実施形態では、ブリード弁制御部305は、最小開口面積(開度0%)の第1弁位置に対応する電流指令を比例弁31L1、31R1に対して出力する。これにより、ブリード弁177L、177Rの開口を遮断する。ステップST9の後、処理を終了する。
Subsequently, the bleed
この構成により、左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bの圧力変動によりネガコン圧が変動した場合であっても、ネガコン圧の変動の影響を受けることなく、ポンプの吐出量が制御される。また、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油のうち、油圧アクチュエータを経由せずに管路42L、42Rを通って作動油タンクに流れる作動油を遮断できる。そのため、メインポンプ14L、14Rが吐出する全ての作動油を左側走行用油圧モータ1A、右側走行用油圧モータ1Bに供給できる。その結果、走行の操作性が向上する。
With this configuration, even when the negative control pressure fluctuates due to pressure fluctuations of the left traveling
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the above contents are not intended to limit the contents of the present invention, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention.
上記の実施形態では、ショベルの動作が下部走行体1の走行の単独動作である場合にブリード弁制御部305がブリード弁開閉処理を実行する形態を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ショベルの動作が破砕機、ハーベスタ、グラップル等のエンドアタッチメントの単独動作である場合においても本発明が適用可能である。また、ショベルの動作が上部旋回体3、ブーム4、アーム5の単独動作である場合においても本発明が適用可能である。
In the above embodiment, the case where the bleed
また、図3では、メインポンプ14Lから油圧アクチュエータに向かう作動油の流れを制御する制御弁171、173、175L、176Lのそれぞれは、メインポンプ14Lと作動油タンクとの間で互いに並列に接続されている。つまり、本実施形態では、制御弁171、173、175L、176Lにおける各スプール弁と重複しないように管路42Lが形成されている。しかしながら、制御弁171、173、175L、176Lのそれぞれを、メインポンプ14Lと作動油タンクとの間で直列に接続させ、管路42Lが各スプール弁と重複するように形成させてもよい。この場合、各制御弁を構成するスプールが何れの弁位置に切り換えられていたとしても、管路42Lは、スプールで遮断されることなく、下流側に配置された隣接する制御弁に作動油を供給できる。このように、管路42Lは制御弁の状態にかかわらず、下流側への開口を維持する。
Further, in FIG. 3, the
同様に、メインポンプ14Rから油圧アクチュエータに向かう作動油の流れを制御する制御弁172、174、175R、176Rのそれぞれは、メインポンプ14Rと作動油タンクとの間で互いに並列に接続されている。つまり、本実施形態では、制御弁172、174、175R、176Rにおける各スプール弁と重複しないように管路42Rが形成されている。しかしながら、制御弁172、174、175R、176Rのそれぞれを、メインポンプ14Rと作動油タンクとの間で直列に接続させ、管路42Rが各スプール弁と重複するように形成させてもよい。この場合、各制御弁を構成するスプールが何れの弁位置に切り換えられていたとしても、管路42Rは、スプールで遮断されることなく、下流側に配置された隣接する制御弁に作動油を供給できる。このように、管路42Rは制御弁の状態にかかわらず、下流側への開口を維持する。
Similarly, the
また、図3では、ブリード弁177L、177Rがそれぞれ管路42L、42Rの最も下流に設けられている場合を説明したが、これに限定されない。ブリード弁177L及びネガコン絞り18Lは、管路42Lの上流、例えば図7に示されるように、管路42Lにおけるメインポンプ14Lと吐出圧センサ28Lとの間から分岐して設けられた管路に設けられていてもよい。また、ブリード弁177R及びネガコン絞り18Rは、管路42Rの上流、例えば図7に示されるように、管路42Rにおけるメインポンプ14Rと吐出圧センサ28Rとの間から分岐して設けられた管路に設けられていてもよい。更にまた、各制御弁の間の管路42L、42Rから分岐させて、ブリード弁177L、177Rとネガコン絞り18L、18Rを介して作動油タンクへ排出するようにしてもよい。なお、図7は、図1のショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す概略図であり、図2及び図3と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、太実線、破線、及び一点鎖線で示している。
Further, in FIG. 3, the case where the
本国際出願は、2017年7月27日に出願した日本国特許出願第2017−145749号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。 This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-145749 filed on July 27, 2017, and the entire content of the application is incorporated into the present international application.
1 下部走行体
1A 左側走行用油圧モータ
1B 右側走行用油圧モータ
2 旋回機構
2A 旋回用油圧モータ
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
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
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
31 比例弁
177 ブリード弁
301 動作判定部
302 必要流量計算部
303 流量判定部
304 ブリード弁開口面積計算部
305 ブリード弁制御部
306 ポンプ流量制御部1 Lower traveling
Claims (9)
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプが吐出する作動油のうち、前記油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量を制御するブリード弁と、
前記油圧アクチュエータの動作の状態に応じて前記ブリード弁の開口面積を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが単独動作である場合、前記ブリード弁の開口面積を小さくする、
ショベル。An undercarriage,
An upper revolving structure that is rotatably mounted on the lower traveling structure,
A hydraulic pump mounted on the upper swing body,
A hydraulic actuator driven by the hydraulic oil discharged by the hydraulic pump;
A bleed valve for controlling the flow rate of the hydraulic oil flowing into the hydraulic oil tank without passing through the hydraulic actuator among the hydraulic oil discharged by the hydraulic pump,
A control device for controlling the opening area of the bleed valve according to the operating state of the hydraulic actuator,
The control device reduces the opening area of the bleed valve when the hydraulic actuator operates independently.
Shovel.
請求項1に記載のショベル。When the flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator is smaller than the predetermined flow rate, the control device is based on the predetermined flow rate and the flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator. To control the opening area of the bleed valve,
The shovel according to claim 1.
請求項1に記載のショベル。When the flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator is smaller than a predetermined flow rate, the control device sets a difference between the predetermined flow rate and the flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator. To control the opening area of the bleed valve,
The shovel according to claim 1.
請求項2に記載のショベル。The predetermined flow rate is determined according to an allowable minimum discharge amount of the hydraulic pump,
The shovel according to claim 2.
請求項1に記載のショベル。The control device shuts off the opening of the bleed valve when the flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator is equal to or more than a predetermined flow rate.
The shovel according to claim 1.
請求項5に記載のショベル。The flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator when the opening of the bleed valve is blocked is calculated based on the operation amount of the operating device corresponding to the hydraulic actuator.
The shovel according to claim 5.
請求項1に記載のショベル。The hydraulic actuator is a traveling hydraulic motor,
The shovel according to claim 1.
前記制御弁は、前記油圧ポンプと前記作動油タンクとの間で直列に接続されている、
請求項1に記載のショベル。A control valve for controlling the flow of hydraulic fluid from the hydraulic pump to the hydraulic actuator;
The control valve is connected in series between the hydraulic pump and the hydraulic oil tank,
The shovel according to claim 1.
請求項8に記載のショベル。The control valve maintains an opening to the downstream side regardless of the valve position,
The shovel according to claim 8.
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