WO2018199027A1 - 作業機 - Google Patents

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WO2018199027A1
WO2018199027A1 PCT/JP2018/016468 JP2018016468W WO2018199027A1 WO 2018199027 A1 WO2018199027 A1 WO 2018199027A1 JP 2018016468 W JP2018016468 W JP 2018016468W WO 2018199027 A1 WO2018199027 A1 WO 2018199027A1
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control
speed
hydraulic
turning
operation member
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PCT/JP2018/016468
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小野 誠
研二郎 本田
松本 厚
博通 吉田
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株式会社クボタ
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Priority claimed from JP2017090486A external-priority patent/JP6837909B2/ja
Priority claimed from JP2017090484A external-priority patent/JP6873808B2/ja
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/04Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving pumps

Definitions

  • the present invention relates to a work machine such as a backhoe.
  • a working machine disclosed in Patent Document 1 includes a variable displacement hydraulic pump, a hydraulic actuator, command means for commanding operation of the hydraulic actuator, load detection means for detecting the load of the hydraulic actuator, and the operating speed of the hydraulic actuator.
  • Operation speed information detection means for detecting the rate of change and target speed setting means for setting the target speed of the prime mover according to the operation of the operation member.
  • the prime mover is controlled at the target rotational speed corrected based on the load of the hydraulic actuator.
  • the prime mover is controlled at the target rotational speed.
  • Patent Document 1 discloses that the target rotational speed of the prime mover is set according to the load of the hydraulic actuator, when the load fluctuation of the hydraulic actuator is large, the fluctuation of the rotational speed of the prime mover is large. There is a risk of noise fluctuation, fuel consumption deterioration, and workability deterioration. Then, in view of the said problem, this invention aims at providing the working machine which can solve the problem mentioned above.
  • a work machine includes a prime mover, a hydraulic pump that is driven by the power of the prime mover and discharges hydraulic oil, a hydraulic actuator that is actuated by the hydraulic oil, and at least a load that acts on the hydraulic pump
  • a rotational speed control unit that increases or decreases the rotational speed of the motor, a first setting unit that sets a limit value for the rotational speed of the prime mover, and a limit set by the first setting unit for the rotational speed of the prime mover set by the rotational speed control unit
  • a control device having a rotation speed limiter that limits the value.
  • the first setting unit sets the limit value for each hydraulic actuator or each work content.
  • the first setting unit sets the limit values corresponding to at least two hydraulic actuators to different values when setting the limit value for each of the hydraulic actuators.
  • the first setting unit sets the limit values according to at least two work contents to different values when setting the limit value for each work content.
  • the work machine includes a switching unit that switches between a first state in which the rotational speed of the prime mover is increased or decreased by the rotational speed control unit and a second state in which the rotational speed of the prime mover is not increased or decreased by the rotational speed control unit.
  • the control device includes a second setting unit that sets the rotational speed of the prime mover to a fixed value when the control unit is switched to the second state by the switching unit.
  • the work machine includes a setting member for an operator to perform the setting operation of the control value, and the setting member is different from the control value related to the work machine when the setting member is switched to the second state by the switching unit. Used to set work contents.
  • the setting member is used for a setting operation of a flow rate of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump when the setting member is switched to the second state by the switching unit.
  • a working machine includes a hydraulic actuator that is operated by hydraulic oil, an electromagnetic control valve that controls a flow rate of hydraulic oil that flows through the hydraulic actuator, an operation member that receives an operation of an operator on the hydraulic actuator, A control device that controls an opening degree of the electromagnetic control valve in accordance with an operation amount of the operation member, and the control device controls the electromagnetic control valve when an operation speed of the operation member is less than a threshold value. Control is performed with a first control value corresponding to the operation amount of the operation member, and when the operation speed is equal to or greater than the threshold value, the opening of the electromagnetic control valve is larger than the first control value. The second control value is controlled.
  • the control device controls the electromagnetic control valve with a second control value for a predetermined time when the operation speed is equal to or higher than the threshold value, and controls the electromagnetic control valve with the first control value after the predetermined time has elapsed.
  • the work machine includes a measuring device that detects an oil temperature of the hydraulic oil, and the control device includes a threshold setting unit that sets the threshold according to the oil temperature.
  • control device controls the electromagnetic control valve with the first control value according to whether or not the operation speed of the operation member is less than a threshold when the operation pattern of the operation member is a predetermined pattern. While determining whether to control with the second control value, if the operation pattern of the operation member is different from the predetermined pattern, the electromagnetic control valve is controlled regardless of whether the operation speed of the operation member is less than a threshold value. Control with the first control value.
  • the work implement includes a plurality of hydraulic actuators, and the control device determines whether or not the operation speed of the operation member is less than a threshold when the plurality of hydraulic actuators are combined and operated by the operation member.
  • the electromagnetic control valve is controlled by the first control value, and when only one hydraulic actuator is operated and the operation speed of the operation member is equal to or higher than a threshold value, the electromagnetic control valve is controlled by the second control value. Control by value.
  • the work implement includes a plurality of hydraulic actuators, and when the operation member corresponding to the predetermined hydraulic actuator is operated, the control device determines whether the operation speed of the operation member is less than a threshold value. In response, when it is determined whether the electromagnetic control valve is controlled with the first control value or the second control value, an operation member different from the operation member corresponding to the predetermined hydraulic actuator is operated. The electromagnetic control valve is controlled with the first control value regardless of whether or not the operation speed of the operation member is less than a threshold value.
  • a work machine includes a turning device, an operation member for an operator to operate the turning device, and a control device for controlling a turning speed of the turning device according to an operation amount with respect to the operation member.
  • the control device includes a first turning control unit that controls the turning device based on a target turning speed corresponding to the operation amount, and the turning device based on a high-speed turning speed faster than the target turning speed. And a second turning control unit for controlling.
  • the control device When the operation member is operated, the control device first controls the turning device by the second turning control unit, and then switches to the control of the turning device by the first turning control unit.
  • the work implement includes a measuring device that measures an actual turning speed of the turning device, and the first turning control unit changes the high-speed turning speed to the target turning speed based on the actual turning speed measured by the measuring device. Converge.
  • the work machine includes a speed detection unit that detects an operation speed of the operation member, and when the operation speed detected by the speed detection unit is less than a threshold, the control device causes the first turning control unit to When the turning device is controlled and the operation speed detected by the speed detection unit is equal to or higher than a threshold value, the turning device is controlled by the second turning control unit.
  • the swivel device includes a swivel base, a swivel motor that is actuated by hydraulic oil to swivel the swivel base, and a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the swivel motor.
  • the target output of the hydraulic pump is set as a target turning speed
  • the second turning control unit sets a high-speed output higher than the target output of the hydraulic pump as the high-speed turning speed.
  • a work machine receives a prime mover, a hydraulic pump that is driven by the power of the prime mover and discharges hydraulic oil, a hydraulic actuator that is actuated by the hydraulic oil, and an operator's operation on the hydraulic actuator
  • a control device having an operation member, a rotation speed control unit that increases or decreases the rotation speed of the prime mover based on an operation amount of the operation member, and a hydraulic control unit that controls the hydraulic pump, When the operation member is operated, the rotation speed control unit controls the rotation speed of the prime mover based on the operation amount of the operation member before controlling the hydraulic pump based on the operation amount of the operation member by the hydraulic control unit. Start control to increase or decrease.
  • the rotation speed control unit sets the rotation speed of the prime mover based on an assumed flow rate of hydraulic oil corresponding to an operation amount of the operation member.
  • the rotation speed control unit sets the rotation speed of the prime mover based on a swash plate angle of the hydraulic pump.
  • the hydraulic control unit increases the rotational speed of the prime mover when the assumed flow rate of the hydraulic oil corresponding to the operation amount of the operation member cannot be obtained by the rotational speed of the prime mover set by the rotational speed control unit.
  • FIG. 20 is a schematic side view showing the overall configuration of the work machine 1.
  • a backhoe is illustrated as the work machine 1.
  • the work machine 1 may be a front loader, a skid steer loader, a compact truck loader, or the like.
  • the work machine 1 includes a machine body (swivel base) 2, a first travel device 3 ⁇ / b> R, a second travel device 3 ⁇ / b> L, and a work device 4.
  • a cabin 5 is mounted on the body 2.
  • a driver's seat (seat) 6 on which a driver (operator) is seated is provided in the cabin 5.
  • the front side (in the direction of arrow A1 in FIG. 20) of the driver seated on the driver's seat 6 of the work machine 1 is the front
  • the rear side of the driver (in the direction of arrow A2 in FIG. 20) is the back
  • the left side (front side in FIG. 20) will be described as the left side
  • the right side (back side in FIG. 20) of the driver will be described as the right side.
  • the horizontal direction which is a direction orthogonal to the front-rear direction K1 will be described as the body width direction. As shown in FIG.
  • the first traveling device 3 ⁇ / b> R is provided on the right side with respect to the body 2
  • the second traveling device 3 ⁇ / b> L is provided on the left side with respect to the body 2.
  • the first traveling device 3R and the second traveling device 3L are crawler-type traveling mechanisms (crawler-type traveling devices).
  • the first traveling device 3R and the second traveling device 3L are driven by traveling motors MR and ML that are traveling hydraulic actuators.
  • a dozer device 7 is attached to the front portions of the first traveling device 3R and the second traveling device 3L.
  • the dozer device 7 can move up and down (raise and lower the blade) by expanding and contracting a dozer cylinder C3 described later.
  • the airframe 2 is supported on the traveling frame via a swivel bearing 8 so as to be able to swivel around a vertical axis (an axis extending in the vertical direction).
  • the machine body 2 is driven to turn by a turning motor MT including a hydraulic motor (hydraulic actuator).
  • the machine body 2 includes a substrate 9 (hereinafter referred to as a swivel substrate) that rotates around a vertical axis, and a weight 10.
  • the swivel board 9 is made of a steel plate or the like and is connected to the swivel bearing 8.
  • the weight 10 is provided at the rear part of the airframe 2.
  • a motor E ⁇ b> 1 is mounted on the rear part of the body 2.
  • the prime mover E1 is an engine.
  • the prime mover E1 may be an electric motor or a hybrid type having an engine and an electric motor.
  • the airframe 2 has a support bracket 13 at a front portion slightly to the right of the center in the width direction of the airframe.
  • a swing bracket 14 is attached to the support bracket 13 so as to be swingable about the vertical axis.
  • the working device 4 is attached to the swing bracket 14.
  • the work device 4 includes a boom 15, an arm 16, and a bucket (work tool) 17.
  • the base of the boom 15 is pivotally attached to the swing bracket 14 so as to be rotatable about a horizontal axis (an axis extending in the body width direction). As a result, the boom 15 can swing up and down.
  • the arm 16 is pivotally attached to the tip end side of the boom 15 so as to be rotatable about a horizontal axis.
  • the arm 16 can swing back and forth or up and down.
  • the bucket 17 is provided on the distal end side of the arm 16 so that a squeeze operation and a dump operation can be performed.
  • the work machine 1 can be mounted with another work tool (hydraulic attachment) that can be driven by a hydraulic actuator instead of or in addition to the bucket 17. Examples of other working tools include a hydraulic breaker, a hydraulic crusher, an angle bloom, an earth auger, a pallet fork, a sweeper, a mower, and a snow blower.
  • the swing bracket 14 can be swung by expansion and contraction of a swing cylinder C4 provided in the body 2.
  • the boom 15 can be swung by expansion and contraction of the boom cylinder C1.
  • the arm 16 can be swung by the expansion and contraction of the arm cylinder C9.
  • the bucket 17 can be squeezed and dumped by expansion and contraction of a bucket cylinder (work implement cylinder) C2.
  • Working system hydraulic actuators such as the swing cylinder C4, the boom cylinder C1, the arm cylinder C9, and the bucket cylinder C2 are configured by hydraulic cylinders.
  • FIG. 1 shows a hydraulic system and a control system of the work machine 1.
  • the hydraulic system of the work machine 1 includes a first hydraulic pump P1, a second hydraulic pump P2, a third hydraulic pump P3, and a plurality of control valves V1 to V10.
  • the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2 are variable displacement hydraulic pumps.
  • the third hydraulic pump P3 is a constant displacement hydraulic pump.
  • the first hydraulic pump P1, the second hydraulic pump P2, and the third hydraulic pump P3 are driven by the power of the engine E1 to discharge the hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank.
  • the hydraulic system of the work machine 1 includes three hydraulic pumps (first hydraulic pump P1, second hydraulic pump P2, and third hydraulic pump P3), but the number is not limited.
  • the plurality of control valves V1 to V10 are valves (electromagnetic control valves) for controlling the flow rate of hydraulic oil supplied to the hydraulic actuators (working hydraulic actuators, traveling hydraulic actuators).
  • the plurality of control valves V1 to V10 are electromagnetic three-position switching valves whose spool positions are switched by hydraulic oil (pilot oil) supplied from the third hydraulic pump P3. That is, the plurality of control valves V1 to V10 have an electromagnetic valve, and the pressure of pilot oil acting on the spool changes depending on the opening degree of the electromagnetic valve, and the position of the spool can be changed.
  • the electromagnetic type 3 position switching valve incorporating the electromagnetic valve is shown, the electromagnetic valve may be configured separately.
  • the plurality of control valves V1 to V10 may be 2-position switching valves, 4-position switching valves, etc. other than the 3-position switching valve, and are not limited.
  • the plurality of control valves V1 to V10 are a boom control valve V1 for controlling the boom cylinder C1, a bucket control valve V2 for controlling the bucket cylinder C2, a dozer control valve V3 for controlling the dozer cylinder C3, and a swing control for controlling the swing cylinder C4.
  • Valve V4 right travel control valve V5 that controls the travel system hydraulic actuator (travel motor MR) of the first travel device 3R, and left travel control valve that controls the travel system travel hydraulic actuator (travel motor ML) of the second travel device 3L.
  • V6 a first SP control valve V7 that controls the spare actuator, a second SP control valve V8 that controls the spare actuator, an arm control valve V9 that controls the arm cylinder C9, and a swing control valve V10 that controls the swing motor MT. .
  • the first discharge oil passage 41 connected to the first hydraulic pump P1 is connected to the boom control valve V1, the bucket control valve V2, the dozer control valve V3, the swing control valve V4, and the right travel control valve V5.
  • the left travel control valve V6, the first SP control valve V7, the second SP control valve V8, the arm control valve V9, and the turning control valve V10 are connected to the second discharge oil passage 42 connected to the second hydraulic pump P2.
  • the group of the boom control valve V1, the bucket control valve V2, the dozer control valve V3, the swing control valve V4, and the right travel control valve V5 is referred to as a first block B1, and the left travel control valve V6 and the first SP control.
  • a group of the valve V7, the second SP control valve V8, the arm control valve V9, and the swing control valve V10 may be referred to as a second block B2.
  • a communication valve V11 is provided between the first block B1 and the second block B2.
  • the communication valve V11 is a switching valve that switches between a first position and a second position, and a first discharge oil path 41 and a second discharge oil path 42 are connected to each other.
  • the communication valve V11 When the communication valve V11 is in the first position, the first discharge oil passage 41 and the second discharge oil passage 42 are connected via the communication valve V11, and when the communication valve V11 is in the second position, The communication between the first discharge oil passage 41 and the second discharge oil passage 42 is blocked by the communication valve V11.
  • the communication valve V11 may be a 3-position switching valve, a 4-position switching valve, or the like other than the 2-position switching valve, and is not limited.
  • the work machine 1 includes a turning device.
  • the turning device is a device including a body (turning base) 2, a turning motor MT, and a hydraulic pump (first hydraulic pump P1, second hydraulic pump P2).
  • first hydraulic pump P1, second hydraulic pump P2 first hydraulic pump P1, second hydraulic pump P2.
  • the control system of the work machine 1 includes a plurality of control devices 51 and 52.
  • the control device 51 is a work control device that mainly controls the hydraulic system, and includes a hydraulic control unit 53.
  • the hydraulic control unit 53 includes an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the hydraulic control unit 53 controls hydraulic equipment provided in the work machine 1, for example, a plurality of control valves V1 to V10, a communication valve V11, and hydraulic pumps (first hydraulic pump P1 and second hydraulic pump P2).
  • the hydraulic control unit 53 may be anything as long as it controls hydraulic equipment, and the control target is not limited to this embodiment.
  • the control device 52 is an engine control device 52 that controls the engine E1.
  • the control system includes a plurality of control devices 51 and 52.
  • the control devices 51 and 52 may be configured by one control device, and the number is not limited.
  • Work control members are connected to the control device 51.
  • the work operation member 19L is disposed on the left side of the driver seat 6, the work operation member 19R is disposed on the right side of the driver seat 6, and the work operation member 19D is disposed on the right side of the driver seat 6 separately from the work operation member 19R.
  • the work operation member 19L and the work operation member 19R are levers having a potentiometer (detection device) that detects a swing amount (operation amount), and are swingable to the front, rear, right, and left.
  • the work operation member 19D is a lever having a potentiometer (detection device) that detects a swing amount (operation amount), and is a lever that can swing back and forth.
  • the operation amount and operation direction of the work operation member 19L are detected by the potentiometer, and the detected operation amount and operation direction are input to the control device 51.
  • the hydraulic control unit 53 excites the solenoid of the swing electromagnetic valve of the swing control valve V10 according to the operation amount and the operation direction of the work operation member 19L, and controls the opening degree of the swing electromagnetic valve or the arm control valve.
  • the solenoid of the V9 arm solenoid valve is excited to control the opening degree of the arm solenoid valve.
  • the pilot pressure acts on the pressure receiving portion of the swing control valve V10, the position of the swing control valve V10 is switched, and the rotation direction of the swing motor MT is switched according to the position, or the arm control valve V9.
  • the pilot pressure acts on the pressure receiving portion, the position of the arm control valve V9 is switched, and the arm cylinder C9 expands and contracts according to the position.
  • the operation amount and operation direction of the work operation member 19R are detected by the potentiometer, and the detected operation amount and operation direction are input to the control device 51.
  • the hydraulic control unit 53 excites the solenoid of the boom solenoid valve of the boom control valve V1 according to the operation amount and the operation direction of the work operation member 19R, and controls the opening degree of the boom solenoid valve, or the work operation According to the operation amount and operation direction of the member 19R, the solenoid of the bucket electromagnetic valve of the bucket control valve V2 is excited to control the opening degree of the bucket electromagnetic valve.
  • the pilot pressure acts on the pressure receiving portion of the boom control valve V1, the position of the boom control valve V1 is switched, and the boom cylinder C1 expands or contracts according to the position, or the pressure receiving portion of the bucket control valve V2
  • the pilot pressure acts, the position of the bucket control valve V2 is switched, and the bucket cylinder C2 expands and contracts according to the position.
  • the operation amount and operation direction of the work operation member 19D are detected by a potentiometer, and the detected operation amount and operation direction are input to the control device 51.
  • the hydraulic control unit 53 excites a dozer solenoid valve solenoid of the dozer control valve V3 according to the operation amount and operation direction of the work operation member 19D, and controls the opening degree of the dozer solenoid valve.
  • the pilot pressure acts on the pressure receiving portion of the dozer control valve V3, the position of the dozer control valve V3 is switched, and the dozer cylinder C3 expands and contracts according to the position.
  • the machine body 2 As described above, by operating the work operation members (work operation member 19L, work operation member 19R, work operation member 19D), the machine body 2, the boom 15, the arm 16, the bucket (work tool) 17, and the dozer device 7 are moved. Can be operated.
  • the control device 51 is connected to travel operation members (travel operation member 20L, travel operation member 20R).
  • the traveling operation member 20L and the traveling operation member 20R are disposed in front of the driver seat 6.
  • the travel operation member 20L and the travel operation member 20R are levers having a potentiometer (detection device) that detects a swing amount (operation amount), and are swingable levers before and after.
  • the operation amount and the operation direction of the travel operation member 20L and the travel operation member 20R are detected by a potentiometer, and the detected operation amount and operation direction are controlled by the control device. 51 is input.
  • the hydraulic control unit 53 excites the solenoid of the left travel electromagnetic valve of the left travel control valve V6 according to the operation amount and operation direction of the travel operation member 20L, and according to the operation amount and operation direction of the travel operation member 20R.
  • the solenoid of the right traveling electromagnetic valve of the right traveling control valve V5 is excited.
  • the pilot pressure acts on the pressure receiving portions of the right travel control valve V5 and the left travel control valve V6, the right travel control valve V5 and the left travel control valve V6 are switched, and the travel motor MR and the travel motor ML are switched.
  • the direction of rotation is determined.
  • the control device 51 excites the solenoid.
  • the machine body 2 the boom 15, the arm 16, the bucket (working tool) 17, the dozer device 7, the first traveling device 3R, and the second traveling device 3L can be controlled.
  • control device 51 has two control modes (a first control mode and a second control mode), and the control mode of the work machine 1 differs depending on the control mode.
  • a switching member 65 is connected to the control device 51.
  • the switching member 65 is, for example, an ON / OFF switch that is provided in the vicinity of the driver's seat 6 and can be switched by a manual operation by an operator (operator). Note that the switching member 65 may be provided inside the control device 51 so that it cannot be manually operated by the operator.
  • the control device 51 is provided with a switching unit (mode switching unit) 54 that operates according to switching of the switching member 65.
  • the switching unit 54 includes an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the switching unit 54 of the control device 51 sets the control device 51 to the first mode, and when the switching member 65 is turned off, the switching unit 54 of the control device 51 turns the control device 51 on.
  • the switching unit 54 includes a first state (integrated control mode) in which the engine speed is increased or decreased according to the load by a rotation speed control unit 55A described later according to the switching of the switching member 65 of the control device 51, and the load. Accordingly, the engine speed is switched to the second state (standard control mode) in which the engine speed is not increased or decreased.
  • control device 51 When the control device 51 is set to the second mode (standard control mode), the engine speed is set to a predetermined engine speed (target engine speed set by an accelerator setting member 64 connected to the control device 51). ) Is output to the control device 52.
  • the control device 51 (hydraulic control unit 53) controls the plurality of control valves V1 to V10 and the like according to the operation amounts of the work operation member and the travel operation member as described above. .
  • the control device 51 discharges from the hydraulic pump (the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump) based on the operation amounts of the work operation member and the travel operation member.
  • the flow rate of the hydraulic oil is obtained, and the swash plate angle of the hydraulic pump (the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump) is controlled so as to discharge the obtained flow rate.
  • the hydraulic control unit 53 obtains hydraulic oil discharged from the hydraulic pump based on the operation amounts of the work operation member and the travel operation member, and controls the swash plate angle based on the obtained hydraulic oil.
  • a load sensing system having a pressure compensation valve is provided in the hydraulic system of the work machine 1 to detect the load pressure detected from the control valves V1 to V11 in the detection oil passage.
  • the swash plate angle of the hydraulic pump may be controlled by a regulator based on the PPS signal and the PLS signal detected by the detection oil passage.
  • the swash plate angle of the hydraulic pump may be controlled by other methods, and the control of the swash plate angle of the hydraulic pump is not limited.
  • the accelerator setting member 64 described above is, for example, a lever, a volume switch, or the like provided in the vicinity of the driver's seat 6, and the target engine speed is set by the operation of the operator.
  • FIG. 2A shows a relationship between a load line L1 indicating a load in the standard control mode (a load acting on the hydraulic pump) and a target line L2 indicating the target engine speed.
  • a load line L1 indicating a load in the standard control mode
  • a target line L2 indicating the target engine speed.
  • the control device 51 uses the target engine speed (command speed), which is a fixed value instructed by the accelerator setting member 64, as it is as the target engine speed (target line L2: output speed).
  • the traveling hydraulic actuator and the working hydraulic actuator are controlled while performing feedback control to output and match the actual engine rotational speed to the target engine rotational speed.
  • the control device 51 when the control device 51 is set to the first mode (integrated control mode), the target engine speed (command speed) set by the accelerator setting member 64 is ignored, The target engine speed (output speed) output to the control device 52 is changed according to the load line L1.
  • Control of engine rotation in the integrated control mode is performed by a rotation speed control unit 55A provided in the control device 51.
  • the rotation speed control unit 55 ⁇ / b> A includes an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the rotational speed control unit 55A increases or decreases the target engine rotational speed in accordance with at least the load acting on the hydraulic pump (the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2).
  • the rotation speed control unit 55A determines the amount of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump (the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2) based on the operation amount of the work operation member and the operation amount of the travel operation member.
  • a flow rate that is, a necessary flow rate is obtained, and a target engine speed is calculated from the necessary flow rate.
  • the rotational speed control unit 55A is a hydraulic actuator (boom) corresponding to the first block B1 (the boom control valve V1, the bucket control valve V2, the dozer control valve V3, the swing control valve V4, and the right travel control valve V5).
  • the required flow rate Q1 to be supplied to the cylinder C1, bucket cylinder C2, dozer cylinder C3, swing cylinder C4, travel motor MR) is obtained.
  • the required flow rate Q1 is calculated, for example, by calculating the respective opening degrees of the control valves V1 to V5 based on the operation amounts of the work operation member and the travel operation member, and the respective opening degrees and Cv values (capacity coefficients) of the control valves V1 to V5.
  • the flow rate of each control valve V1 to V5 may be obtained and the flow rate of each control valve V1 to V5 may be obtained by totalization, or the required flow rate Q1 may be obtained by other methods.
  • the rotation speed control unit 55A includes a hydraulic actuator (travel motor) corresponding to the second block B2 (left travel control valve V6, first SP control valve V7, second SP control valve V8, arm control valve V9, and swing control valve V10).
  • the required flow rate Q2 supplied to the ML, the spare actuator, and the turning motor MT) is obtained.
  • the required flow rate Q2 is calculated, for example, by calculating the respective opening amounts of the control valves V6 to V10 based on the operation amounts of the work operation member and the travel operation member, and the respective opening amounts of the control valves V6 to V10.
  • the flow rate of each control valve V6 to V10 may be obtained based on the relationship between the control valve V6 and the Cv value, and the total flow rate of each control valve V6 to V10 may be obtained, or the differential pressure ⁇ P across the control valves V6 to V10 may be obtained.
  • the flow rate of each control valve V6 to V10 may be obtained based on the above, and the flow rate of each control valve V6 to V10 may be obtained by totaling, or the required flow rate Q2 may be obtained by other methods.
  • the rotational speed control unit 55A determines the target engine speed based on the required flow rates Q1 and Q2 and the swash plate angle of the hydraulic pump (the swash plate angle of the first hydraulic pump P1 and the swash plate angle of the second hydraulic pump P2). Find the number (required speed). Specifically, when the first discharge oil passage 41 and the second discharge oil passage 42 are in communication with each other by the communication valve V11, the rotation speed control unit 55A uses the equation (1) to set the target engine rotation speed. Ask. Further, when the first discharge oil passage 41 and the second discharge oil passage 42 are blocked by the communication valve V11, the rotation speed control unit 55A uses the equations (2) and (3) to perform the target engine rotation. Find a number.
  • the swash plate angles of the hydraulic pumps (the swash plate angle of the first hydraulic pump P1 and the swash plate angle of the second hydraulic pump P2) are used.
  • the load acting on the hydraulic actuator becomes larger than a predetermined value
  • the swash plate angle becomes smaller than the predetermined value of the hydraulic pump.
  • the load acting on the hydraulic actuator is large (the state where the swash plate angle of the hydraulic pump is reduced due to the influence of the load)
  • the swash plate angle of the hydraulic pump returns to a predetermined angle. . Therefore, in the above-described equations (1) to (3) of the target engine speed, it can be changed according to the swash plate angle of the hydraulic pump, and the target engine speed is changed according to the work load. be able to.
  • the swash plate angle may be the maximum value.
  • the rotation speed control unit 55A determines the target engine rotation speed obtained by Expression (1) as the control device 52. Output to. Further, when the first discharge oil passage 41 and the second discharge oil passage 42 are blocked by the communication valve V11, the rotation speed control unit 55A determines the target engine rotation speed obtained by the equation (2) and the equation ( The target engine speed that is larger of the target engine speed obtained in 3) is output to the control device 52.
  • the switching operation at the communication valve V11 is switched by the control device 51 based on the working state or the traveling state of the work implement 1.
  • the switching operation at the communication valve V11 may be performed by switching a switch or the like provided around the driver's seat 6 or may be performed by other methods.
  • the actual engine speed is increased or decreased according to the load by changing the target engine speed according to the work load by the rotation speed control unit 55A of the control device 51. Can do.
  • the integrated control mode by increasing or decreasing the engine speed according to the work load, the work can be performed at the same speed without decreasing the speed of the hydraulic actuator, while energy saving is achieved. Can be planned.
  • the target engine speed is changed according to the load, but the control of the control valves V1 to V11 and the control of the swash plate angle of the hydraulic pump are the same as in the standard control mode.
  • the engine speed can be limited for each hydraulic actuator (hydraulic attachment) or for each work (each work content). As shown in FIG. 3, the engine speed is limited by the control device 51 and the display device 70 connected to the control device 51.
  • the control device 51 has a first setting unit 56.
  • the first setting unit 56 includes an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the first setting unit 56 cooperates with the display device 70 to set a limit value (an upper limit value and / or a lower limit value for the engine speed) of the engine speed.
  • the display device 70 includes a display unit 71 that can display various information related to the work machine 1, and an operation unit (operation tool) 72 that operates the display unit 71 and the like.
  • the display unit 71 includes a panel such as a liquid crystal.
  • the operation unit 72 includes a plurality of switches and the like, and includes a first switch 72a, a second switch 72b, and a third switch 73c.
  • the operation unit 72 may be anything as long as it can operate the display device 70 and is not limited to a switch.
  • the first setting unit 56 of the control device 51 displays a setting screen M1 on the display unit 71 of the display device 70 when a predetermined operation is performed on the operation unit 72.
  • the setting screen M1 is a screen for limiting the engine speed for each hydraulic actuator (hydraulic attachment).
  • the first setting unit 56 displays characters and figures indicating a hydraulic attachment (boom, bucket, arm, etc.) that can be attached to the work machine 1 on the setting screen M1. Further, the first setting unit 56 displays an upper limit value and / or a lower limit value of the engine speed corresponding to each hydraulic attachment on the setting screen M1 by using numbers or figures (bars).
  • the first setting unit 56 determines a hydraulic attachment for setting the engine speed among the plurality of hydraulic attachments displayed on the setting screen M1.
  • the first setting unit 56 displays the engine speed corresponding to the hydraulic attachment.
  • the first setting unit 56 of the control device 51 can set the limit value (upper limit value and / or lower limit value) of the engine speed for each hydraulic attachment that can be mounted on the work implement 1.
  • the first setting unit 56 of the control device 51 displays a setting screen M ⁇ b> 2 on the display unit 71 of the display device 70 when a predetermined operation is performed on the operation unit 72.
  • the engine speed is limited for each work.
  • the first setting unit 56 displays characters and figures indicating work (excavation, traveling, turning, etc.) that can be performed by the work machine 1 on the setting screen M2.
  • the first setting unit 56 displays the upper limit value and / or the lower limit value of the engine speed corresponding to each work on the setting screen M2 by using numbers or figures (bars).
  • the first setting unit 56 determines the operation for setting the engine speed among the plurality of operations displayed on the setting screen M2. Further, when the operator selects the second switch 72b and the third switch 72c after determining the work for setting the engine speed on the setting screen M2, the first setting unit 56 sets the upper limit of the engine speed corresponding to the work.
  • the upper limit value and / or the lower limit value of the engine speed is determined as the selected value.
  • the limit value (upper limit value and / or lower limit value) of the engine speed can be set for each work that can be performed by the work implement 1 by the first setting unit 56 of the control device 51.
  • the control device 51 (first setting unit 56) controls display on the display device 70.
  • the control device 51 (first setting unit 56) may be provided on the display device 70.
  • the display device 70 and the control device 51 (first setting unit 56) may be integrated.
  • the limit value of the engine speed can be arbitrarily set for each hydraulic actuator (hydraulic attachment). However, at least two hydraulic actuators (hydraulic attachments) are provided with the hydraulic actuator (hydraulic pressure).
  • the limit value may be set to a different value for each attachment).
  • FIG. 3C shows a setting screen M3 in which the limit values can be set to different values.
  • the setting screen M3 displays characters and figures indicating the hydraulic attachments (boom, bucket, arm, etc.) that can be attached to the work machine 1 in the same manner as the setting screen M1 described above. As shown in FIG.
  • the first setting unit 56 can set the range of the engine speed of other hydraulic attachments such as a boom (a range in which a limit value can be set).
  • F1 is displayed on the setting screen M3.
  • the settable range F1 is changed depending on the engine speed of the hydraulic attachment set in advance, such as an arm.
  • the operator operates the second switch 72b and the third switch 72c to set the limit value different from the engine speed of the arm by setting the set value of the boom engine speed within the settable range F1.
  • the setting screen M3 in FIG. 3C is an example in which the limit value is set to a different value according to at least two hydraulic attachments, that is, the engine speed set earlier can be set within the settable range of the engine speed set later.
  • F1 is variable, and the illustrated hydraulic attachment and engine speed are not limited to those shown in FIG. 3C.
  • the 1st setting part 56 may set the set value of each hydraulic attachment so that the set value of a predetermined hydraulic attachment may not exceed the set value of another hydraulic attachment among a plurality of hydraulic attachments. For example, when the arm set value is increased among the arm, boom, and bucket, the first setting unit 56 sets the upper limit of the boom and bucket set value to be lower than the arm set value.
  • the limit value of the engine speed can be set for each hydraulic actuator (hydraulic attachment) or for each operation.
  • the hydraulic actuators or operations are grouped and limited for each group.
  • a value may be set.
  • the first setting unit 56 displays a setting screen M4 of the display unit 71 of the display device 70.
  • the setting screen M4 for example, a first group of arms, booms, and buckets, a second group of cutters and crawls, and a third group of breakers are displayed.
  • the first setting unit 56 sets an upper limit value and / or a lower limit value of the engine speed for each group (first group, second group, and third group) displayed on the setting screen M4. Note that it is preferable to set the group arbitrarily by operating the display device 70.
  • the limit value is set to a different value for each hydraulic actuator (hydraulic attachment), but instead, at least two operations are performed.
  • the limit value may be set to a different value for each work. For example, when the limit value for excavation work is 2100 rpm, the limit value for travel work is set to 1600 rpm.
  • the numerical value of the limit value mentioned above is an example, and is not limited.
  • the control device 51 includes a rotation speed limiter 58 that limits the engine speed to the limit value set by the first setting unit 56.
  • the rotation speed limiting unit 58 includes an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • Rotational speed limiting unit 58 does not limit the engine rotational speed when the required rotational speed calculated by rotational speed control unit 55A is equal to or less than a set value (upper limit value). In other words, the rotation speed limiter 58 allows the engine speed to be increased or decreased in accordance with the required rotation speed obtained by the rotation controller 55A. On the other hand, the rotational speed limiting unit 58 limits the engine rotational speed when the necessary rotational speed calculated by the rotational speed control unit 55A exceeds the set value (upper limit value).
  • the rotational speed limiting unit 58 when the required rotational speed when the arm 16 is operated is 1600 rpm, and the set value of the arm 16 is 1800 rpm, the rotational speed limiting unit 58 does not limit the engine rotational speed, but the set value of the arm 16 Is 1400 rpm, the engine speed is limited. That is, when the required rotational speed ⁇ the set value, the rotational speed limiting unit 58 limits the target engine rotational speed (output rotational speed) output to the control device 52 to the set value.
  • the controller 51 has the engine speed limiter 58. Noise can be reduced by restriction. Further, as described above, the engine speed can be flexibly changed in accordance with the work while the operator sets the engine speed necessary for the work.
  • the control device 51 sets the target engine speed based on the command value of the accelerator setting member 64 in the standard control mode, but sets the command value of the accelerator setting member 64 in the integrated control mode. Based on the target engine speed, another parameter related to the work machine 1 is set. That is, the accelerator setting member 64 is used to set a target engine speed in the standard control mode, but is used to set another parameter different from the target engine speed in the integrated control mode.
  • the control device 51 has a second setting unit 59 that determines a command value set by the accelerator setting member 64.
  • the second setting unit 59 includes an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the second setting unit 59 sets the target engine speed based on the command value input. In other words, in the standard control mode, if the command value is changed by operating the accelerator setting member 64, the second setting unit 59 can change the target engine speed from the idling speed to the maximum speed.
  • the second setting unit 59 increases or decreases the engine speed according to the load in the integrated control mode, that is, when the command value commanded by the accelerator setting member 64 is input to the control device 51, A hydraulic oil change value for increasing / decreasing the hydraulic oil flow rate is set based on the input command value. And the control apparatus 51 increases / decreases the swash plate angle of a hydraulic pump (1st hydraulic pump P1, 2nd hydraulic pump P2) from the present swash plate angle according to hydraulic fluid change value. For example, if the command value is changed by operating the accelerator setting member 64 in the integrated control mode, the second setting unit 59 causes the swash plate angle of the hydraulic pumps (first hydraulic pump P1, second hydraulic pump P2). Can be increased or decreased within a range of ⁇ 10%.
  • FIG. 5 shows a hydraulic system and a control system of the second embodiment.
  • description is abbreviate
  • the control device 51 includes a hydraulic control unit 53, a rotation control unit 55 ⁇ / b> B, and a storage unit 60.
  • the hydraulic control unit 53 and the rotation control unit 55B are configured by an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the hydraulic control unit 53 controls, for example, a plurality of control valves V1 to V11, a hydraulic pump, and the like, as in the above-described embodiment.
  • the rotation control unit 55B sets the engine speed based on the operation amount of the operation member (work operation member, travel operation member). That is, the rotation speed control unit 55B increases or decreases the rotation speed of the engine based on the operation amount of the operation member before the hydraulic control unit 55B controls the hydraulic pump.
  • FIG. 6 shows an example of a control line L indicating the relationship between the operation amount of the work operation member used for setting the engine speed by the rotation control unit 55B and the engine speed.
  • the relationship (control line L) between the operation amount of the work operation member and the engine speed is stored in the storage unit 60 of the control device 51.
  • the relationship between the operation amount of the work operation member and the engine speed may be data in which a value indicating the operation amount of the work operation member and a value indicating the engine speed are associated with each other. May be a function for obtaining the engine speed from the above, or any other function that relates the operation amount and the engine speed.
  • the control line L indicates that the engine speed is the idling speed (minimum speed) when the operation amount is 0 to less than 38%, and the operation amount exceeds 38% and increases as the operation amount increases.
  • the control line L is obtained by obtaining the required flow rate Q3 from the operation amount of the operation member and converting the required flow rate Q3 into the engine speed. That is, the control line L1 sets the engine speed based on the flow rate (required flow rate) of hydraulic oil corresponding to the operation amount of the work operation member.
  • the control line L1 sets the engine speed based on the swash plate angle of the hydraulic pump.
  • the rotation control unit 55B sets the engine speed based on the flow rate (required flow rate) of the hydraulic oil corresponding to the operation amount of the work operation member, and sets the engine speed based on the swash plate angle of the hydraulic pump. Set.
  • the calculation method of the control line L is an example, and is not limited.
  • the control line L is assigned to each of the operation directions (front, back, right, left) of the work operation member 19L, the work operation member 19R, and the work operation member 19D.
  • the control line L is assigned to each work in the work machine 1.
  • 10 control lines L1 corresponding to the 10 directions are stored in the storage unit 60. is doing.
  • the control valves V1 to V10 when the flow characteristics are the same, the control line L having the same flow characteristics may be shared.
  • FIG. 7 shows a first control flowchart in the second embodiment.
  • the rotation control unit 55B based on the operation direction and the operation amount of the work operation member, the predetermined storage stored in the storage unit 60.
  • the control line L is referred to (S2), and the engine speed is calculated from the referenced control line L and the operation amount (S3).
  • the calculated engine speed is output to the control device 52 (S4).
  • the rotation control unit 55B refers to the control line L corresponding to the operation direction of the work operation member that operates the arm, and the control line L and the work operation member
  • the engine speed (target engine speed) is obtained from the control amount and the control line L, and the engine speed (target engine speed) is output to the control device 52.
  • the control device 51 rotates control unit 55B
  • the control valve V1 to V10 is controlled by outputting to the solenoid valve of V10, and the swash plate angle of the hydraulic pump is maximized.
  • the hydraulic control unit 53 executes control of the hydraulic pump ( S5).
  • the hydraulic control unit 53 controls the opening degree of the solenoid valves of the control valves V1 to V10 according to the operation amount and the operation direction of the work operation member, and the angle of the swash plate of the hydraulic pump according to the operation amount and the like. To control.
  • the output necessary for the operation of the hydraulic actuator can be quickly obtained by increasing the engine speed according to the operation amount of the work operation member. it can. That is, the responsiveness to the operation of the operation member can be improved.
  • the engine speed is obtained based on the operation amount of the work operation member.
  • the engine speed may be obtained based on the operation amount of the travel operation member. That is, the control line L1 may be applied to the traveling operation member or may be applied to the traveling state.
  • FIG. 8 shows a second control flowchart in the second embodiment.
  • S1 to S4 are the same as FIG. 7 except that they are operation members.
  • a necessary flow rate (assumed flow rate) Q4 corresponding to the hydraulic control unit 53 is calculated and also corresponds to the rotation speed control unit 55B.
  • a necessary flow rate (assumed flow rate) Q3 is calculated (S6).
  • the hydraulic control unit 53 calculates the respective opening degrees of the control valves V1 to V10 based on the operation amounts of the work operation member and the traveling operation member, and calculates the respective opening degrees and Cv values of the control valves V1 to V10.
  • the flow rate of each control valve V1 to V10 is obtained based on the relationship, and the required flow rate Q4 is obtained by totalizing the flow rate of each control valve V1 to V10, or based on the differential pressure ⁇ P before and after the control valve V1 to V10.
  • the required flow rate Q4 may be obtained by obtaining the flow rates of the control valves V1 to V10 and totaling the flow rates of the control valves V1 to V10, or may be obtained by other methods.
  • the required flow rate Q4 calculated by the hydraulic control unit 53 is compared with the required flow rate Q3 calculated by the rotation speed control unit 55B (S7).
  • the hydraulic pressure control unit 53 assumes that the flow rate of the hydraulic oil cannot be obtained by the engine speed set by the rotation speed control unit 55B, and sets the engine speed.
  • Increase (S8) For example, the hydraulic control unit 53 increases the engine speed until the required flow rate Q4 becomes equal to or higher than the value converted into the engine speed using the formula (2), the formula (3), or the like.
  • Japanese Patent No. 4732126 discloses an operating means for operating a plurality of hydraulic actuators, a target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of the hydraulic pump from an operation amount of the operating means, and a first engine speed according to the target flow rate.
  • First target rotational speed calculating means for calculating the target rotational speed
  • second target rotational speed setting means for setting the target rotational speed of the engine to a second target rotational speed higher than the low idle rotational speed.
  • a working machine is disclosed.
  • the working machine disclosed in Japanese Patent No. 4732126 includes a maximum value selection unit that selects a higher target rotation speed of the first target rotation speed and the second target rotation speed, and an operation state.
  • the engine speed control means for controlling the engine speed so that it matches the target speed selected by the maximum value selection means, and the target speed selected by the maximum value selection means
  • Pump absorption torque control means for controlling the hydraulic pump is provided so that the pump absorption torque can be obtained.
  • the working machine disclosed in Japanese Patent No. 4732126 calculates the target flow rate of the hydraulic pump from the operation amount of the operation means, and then sets the target engine speed according to the target flow rate of the hydraulic pump.
  • the hydraulic pump is controlled so that a pump absorption torque corresponding to the target rotational speed can be obtained. Therefore, there is a problem that the response (responsiveness) from when the operation is started by the operation means until the output of the hydraulic pump is obtained is lowered.
  • the responsiveness to the operation of the operation member can be improved. That is, after the engine speed is increased by the rotation speed control unit 55B, the control of the hydraulic control unit 53 can be shifted only when a sufficient output cannot be obtained by the engine speed.
  • the rotation control unit 55A shown in the first embodiment may be applied so that not only the standard control mode but also the integrated control mode can be performed.
  • the engine speed may be set for each work. That is, you may construct
  • FIG. 9 shows a hydraulic system and a control system of the third embodiment.
  • the control device 51 includes a hydraulic control unit 53, a storage unit 60, and a threshold setting unit 84.
  • the hydraulic control unit 53 includes a speed calculation unit 81 and a control unit 82.
  • the speed calculation unit 81 and the control unit 82 are configured by an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the speed calculation unit 81 calculates the operation speed of the operation member based on the swing amount (operation amount) detected by the potentiometer (detection device) when the operation member is operated.
  • the speed calculation unit 81 is a speed detection unit that detects the operation speed of the operation member.
  • the controller 82 controls the control valves V1 to V10 with the first control value corresponding to the operation amount of the operation member when the operation speed is less than the threshold SL, and when the operation speed is greater than or equal to the threshold SL. Control is performed with a second control value in which the opening degree of the control valves V1 to V10 is larger than the one control value. That is, in the present embodiment, the first control indicating the operation amount of the operation member and the current value supplied to the control valves V1 to V10 corresponding to the hydraulic actuator for the operation member corresponding to each hydraulic actuator is stored in the storage unit 60. The value and the second control value are stored in association with each other in advance.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an example of the relationship between the operation amount of the operation member stored in the storage unit 60 and the first control value W1 and the second control value W2.
  • the first control value W1 and the second control value W2 increase as the operation amount of the operation member increases.
  • the second control value W2 is larger than the first control value W1 at the same operation amount, and the second control value W2> the first control value W1.
  • the first control value and the second control value are current values.
  • the first control value and the second control value may be voltage values.
  • FIG. 10 shows a first control flowchart of the control valves V1 to V10
  • FIG. 11B shows the relationship between the time from the start of operation of the operation member and the operation amount and the threshold SL.
  • the speed calculation unit 81 operates the operation speed (the operation amount per predetermined time) based on the operation signal (operation amount) input from the operation member to the control device 51. Change) (S10).
  • the operation position (or operation angle) of the operation member is sampled every predetermined time (for example, every 0.5 msec), and the operation speed is calculated based on the sampling result of the predetermined time.
  • the operation speed detection method is not particularly limited, and other methods may be used.
  • the control unit 82 determines whether or not the operation speed is equal to or higher than a predetermined threshold SL (S11), and if the operation speed is equal to or higher than the threshold SL (S11, Yes), it corresponds to the operation amount of the operation member.
  • the second current ( ⁇ one-shot current) corresponding to the second control value whose opening is larger than the first current corresponding to the first control value is output to the solenoid valves of the control valves V1 to V10 (S12).
  • the threshold value SL is a value for determining whether or not the operator has operated the operating member suddenly, and is set to several tens of milliseconds, for example.
  • the first control value is a value indicating a current value (first current value) set corresponding to the operation amount of the operation member, and is an operation amount of the operation member and the opening degree of the control valves V1 to V10. It is a value set by the relationship.
  • the second control value is a value indicating a second current value at which the opening degree of the control valves V1 to V10 is larger than the first current value, and is set to quickly operate the control valves V1 to V10 (solenoid valves). Is the value to be
  • the controller 82 determines whether or not the elapsed time when the second current is output is equal to or greater than a predetermined value (S13). (S14), and then the first current is output (S15).
  • the time (elapsed time) for outputting the second current is, for example, several ms to 20 ms. The elapsed time is not limited to the numerical values described above.
  • the control unit 82 outputs the first current instead of the second current (S15).
  • Japanese Patent No. 2695335 discloses a working machine including a control valve that controls a hydraulic actuator, and a control device that sets an opening degree of the control valve by supplying a current according to an operation amount of an operation lever. Has been. At the start of operation from the neutral position of the control lever, this control device supplies a current (one-shot current) larger than the target current corresponding to the operation amount of the control lever to the control valve for a short time, and then performs control. The current supplied to the valve is reduced to the target current.
  • a one-shot current is supplied to the control valve at the start of operation regardless of the amount of operation of the operation lever. That is, the one-shot current is supplied to the control valve even when the operation amount of the operation lever is small. For this reason, the hydraulic actuator may react more sensitively than the operator intended.
  • the operation speed of the hydraulic actuator can be appropriately controlled according to the operation speed of the operation member by the operator. In particular, the hydraulic actuator can be quickly moved according to the steep operation speed of the operation member only when the operator steeply operates the operation member at the operation speed equal to or higher than the threshold SL, and the operator moves the operation member below the threshold SL.
  • the hydraulic actuator When operated slowly at the operation speed, the hydraulic actuator can be operated slowly according to the operation speed of the operation member. For example, when the soil sown in the bucket 17 is dropped downward, the bucket 17 needs to move quickly. In such a case, the bucket 17 can be quickly dumped by abruptly operating the operation member that operates the bucket 17.
  • the threshold value SL may be arbitrarily set by the operator or the manager of the work machine 1 using the first setting unit 56 and the display device 70 described above. Further, the threshold value SL may be changed in accordance with conditions set in advance by the control device 51 (for example, oil temperature or temperature of hydraulic oil).
  • a measuring device 83 that detects the temperature of the hydraulic oil is connected to the control device 51.
  • the control apparatus 51 has the threshold value setting part 84 which sets the threshold value SL according to oil temperature.
  • the threshold setting unit 84 includes an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • FIG. 12 shows a second control flowchart of the control valves V1 to V10. As shown in FIG. 12, S10 to S15 are the same as FIG.
  • the threshold setting unit 84 sets the threshold SL based on the oil temperature (S17). For example, when the oil temperature is a low temperature lower than ⁇ 10 ° C.
  • the threshold setting unit 84 shortens the threshold SL as shown in FIG. 11B (decreases the slope of the straight line indicating the threshold SL). . Further, when the oil temperature is ⁇ 10 ° C. or higher and the viscosity of the hydraulic oil is low, the threshold setting unit 84 increases the threshold SL as shown in FIG. 11B (increases the slope of the straight line indicating the threshold SL).
  • the relationship between the oil temperature and the threshold value is an example, and the numerical value is not limited. Further, although the threshold value setting unit 84 sets the threshold value SL in two levels depending on the oil temperature, the threshold value SL may be set in multiple levels larger than two levels depending on the value of the oil temperature. After the threshold value SL is set by the threshold value setting unit 84, the process proceeds to S10 to S15.
  • control unit 82 may determine whether to control with the second current value based on the operation pattern of the operation member (for example, whether the operation is a composite operation in which a plurality of hydraulic actuators are operated simultaneously). Good.
  • FIG. 13 shows a third control flowchart of the control valves V1 to V10. As shown in FIG. 13, S10 to S15 are the same as FIG. As shown in FIG. 13, the control unit 82 determines whether or not a plurality of hydraulic actuators have been combined (S18: combined operation determination). In the combined operation determination, for example, the control unit 82 determines whether or not the operation member 19L and the operation member 19R are combined and operated simultaneously.
  • the composite operation refers to a case where the two operation members swing substantially simultaneously from the neutral position (when the swing amount is input to the control device 51 substantially simultaneously), or one of the two operation members. This is the case when one of the operating members is operated from the neutral position in a situation where the operating member is not operated at the neutral position and the other operating member is operated.
  • control unit 82 proceeds to S15 and performs the operation using the first control value without performing the control using the second control value.
  • the control unit 82 proceeds to S10 when a plurality of hydraulic actuators are not operated in a combined manner (S18, No), that is, when only one hydraulic actuator is operated.
  • the control unit 82 performs control based on the second control value as shown in S12.
  • the control device 51 sets the control valves V1 to V10 to the first depending on whether or not the operation speed of the operation member is less than the threshold value. Whether to control with the control value or the second control value is determined (S11). On the other hand, when the operation pattern of the operation member is different from the predetermined pattern (S18, Yes), the operation speed of the operation member is less than the threshold value. Regardless of whether or not, the control valves V1 to V10 are controlled by the first control value.
  • the operation pattern is a predetermined pattern and a complex operation is described as an example. However, the operation pattern is not limited to the complex operation.
  • the control unit 82 proceeds to S10 when only one hydraulic actuator is operated, but may instead proceed to S12. That is, when the plurality of hydraulic actuators are not combined and operated (No in S18), the control unit 82 may perform control using the second control value regardless of the operation speed of the operation member.
  • a hydraulic actuator that performs control using the second control value is set in the control device 51, and the control using the second control value is performed when the set hydraulic actuator is operated and the operation speed is equal to or greater than the threshold SL.
  • control using the first control value may be performed without using the second control value even if the operation speed is equal to or higher than the threshold value SL.
  • FIG. 14A shows a setting screen M4 indicating the setting of the hydraulic actuator for the hydraulic attachment.
  • the setting screen M4 displays a plurality of hydraulic attachments and displays ON / OFF corresponding to the plurality of hydraulic attachments.
  • ON / OFF of each hydraulic attachment can be set.
  • the relationship between each hydraulic attachment set on the setting screen M4 and ON / OFF (whether or not the second control value is used) is stored in the storage unit 60.
  • FIG. 14B shows a setting screen M5 showing the setting of the hydraulic actuator.
  • the setting screen M5 displays a plurality of hydraulic actuators and displays ON / OFF corresponding to the plurality of hydraulic actuators.
  • ON / OFF of each hydraulic actuator can be set.
  • the relationship between each hydraulic actuator and ON / OFF set on the setting screen M5 is stored in the storage unit 60. “ON” on the setting screens M4 and M5 indicates that control is performed using the second control value, and “OFF” on the setting screens M4 and M5 indicates that control based on the second control value is not performed.
  • FIG. 15 shows a fourth control flowchart of the control valves V1 to V10.
  • S10 to S15 are the same as FIG.
  • the control unit 82 refers to the storage unit 60 (S21), and the hydraulic actuator corresponding to the operated operation member becomes the control target by the second control value. It is determined whether or not (S21).
  • the control unit 84 proceeds to S10.
  • the control unit 84 performs control based on the second control value.
  • the control unit 84 proceeds to S15 and performs control using the first control value.
  • the control device 51 determines whether or not the operation speed of the operation member is less than the threshold value. Accordingly, it is determined whether the control valves V1 to V10 are controlled with the first control value or the second control value, while an operation member different from the operation member corresponding to the predetermined hydraulic actuator is operated (S21). No), the control valves V1 to V10 are controlled with the first control value regardless of whether or not the operation speed of the operation member is less than the threshold value.
  • the rotation control unit 55A, the rotation control unit 55B, and the like may be applied so that not only the standard control mode but also the integrated control mode can be performed.
  • the engine speed may be set every time. That is, you may construct
  • FIG. 16 shows a hydraulic system and a control system of the fourth embodiment. In addition, description is abbreviate
  • the control device 51 includes a first turning control unit 85 and a second turning control unit 86.
  • the first turning control unit 85 and the second turning control unit 86 are configured by an electronic electric circuit, a program, and the like provided in the control device 51.
  • the first turning control unit 85 controls the turning device by setting a target turning speed corresponding to the operation amount of the work operation member 19L.
  • the second turning control unit 86 controls the turning device by setting a high-speed turning speed higher than the target turning speed.
  • FIG. 17 shows the relationship between the operation amount of the work operation member 19L and the turning speed.
  • the first turning control unit 85 sets the turning control line N1 indicating the target turning speed to a larger value as the operation amount increases.
  • the second turning control unit 86 sets the turning control line N2 indicating the high speed turning speed to a larger value as the operation amount increases.
  • the relationship between the operation amount of the work operation member 19 ⁇ / b> L and the turning speed (target turning speed and high-speed turning speed) illustrated in FIG. 17 is stored in the storage unit 60.
  • FIG. 18 shows a first control flowchart of the turning device.
  • the control device 51 determines whether or not the work operation member 19L has been operated (S30).
  • the second turning control unit 86 refers to the storage unit 60 and turns at high speed based on the operation amount of the work operation member 19L and the turning control line N2.
  • the speed is calculated (S31).
  • the second turning control unit 86 sets the high speed output of the hydraulic pump corresponding to the high speed turning speed, that is, the swash plate angle (high speed swash plate angle) (S32).
  • the second turning control unit 86 outputs a control signal indicating the high-speed swash plate angle to the hydraulic pump (S33: high-speed output).
  • the control device 51 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the control by the second turning control unit 86, that is, the high-speed output in S33 (S34). If the predetermined time has elapsed (S34, Yes), the control of the turning device is started based on the target turning speed (S35).
  • the first turning control unit 85 refers to the storage unit 60 and calculates a target turning speed based on the operation amount of the work operation member 19L and the turning control line N1 (S36).
  • the first turning control unit 85 sets the target output of the hydraulic pump corresponding to the target turning speed, that is, the swash plate angle (target swash plate angle) (S37).
  • the first turning control unit 85 outputs a control signal indicating the target swash plate angle to the hydraulic pump (S38: target swash plate angle). That is, the first turning control unit 85 converges the turning speed to the target turning speed by controlling the turning device based on the target turning speed after the turning device is controlled by the second turning control unit 86.
  • the control for converging the turning speed to the target turning speed in the first turning control unit 85 is preferably performed based on the actual turning speed (actual turning speed) of the turning device, that is, the turntable 2.
  • a measuring device 87 that measures the actual turning speed of the turning device (the turning base 2) is connected to the control device 51.
  • the first turning control unit 85 obtains a difference (speed difference) between the actual turning speed measured by the measuring device 87 and the target turning speed, and corrects the target swash plate angle so that the speed difference becomes zero.
  • the actual turning speed is matched with the target turning speed.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-266006 discloses a working machine including a turning body, a turning lever for turning the turning body, and a turning motor for rotationally driving the turning body.
  • the turning control device provided in the working machine outputs a relief pressure setting signal when the operation amount of the turning lever is equal to or greater than a predetermined value, thereby reducing the pressure of the hydraulic oil flowing into the turning motor to a low set pressure. The pressure is increased from high to high.
  • the control device 51 includes a first turning control unit 85 and a second turning control unit 86.
  • the first turning control unit 85 controls the turning device based on the target turning speed after the turning device is controlled by the second turning control unit 86. Therefore, if the work operation member 19L is operated, the turning speed of the turntable 2 can be quickly reached to the target turning speed by the first turning control unit 85 and the second turning control unit 86. Moreover, since the high-speed turning speed is converged to the target turning speed based on the actual turning speed and the target turning speed measured by the measuring device 87, the turning speed can be converged stably.
  • the response speed is slow, so the turning speed of the swivel base 2 may be slow at the initial movement stage of the swivel base 2.
  • the second turning control unit 86 performs the turning control in the initial movement stage of the turntable 2 at the high speed turning speed, the lowering of the turning speed in the initial movement stage is suppressed and the turning operation of the turntable 2 is performed quickly. be able to.
  • the swivel device may be controlled based on the operation speed of the work operation member.
  • a speed detection unit 81 is provided.
  • the speed detector 81 is the same as that in the above-described embodiment.
  • FIG. 19 shows a second control flowchart of the turning device.
  • S30 and S31 to S38 are the same as in FIG.
  • the speed detector 81 detects the operation speed of the work operation member 19L (S40).
  • the control device 51 determines whether or not the operation speed of the work operation member 19L is equal to or higher than a threshold value (S41).
  • the control device 51 shifts the process to S31 and executes control using the high-speed turning speed by the second turning control unit 86 (S31 to S34).
  • the control device 51 shifts the process to S35 and executes the control using the target turning speed by the first turning control unit 85 (S35 to S38).

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Abstract

負荷に応じて原動機の回転数を増減させることができる構成でありながら、騒音の抑制、燃費及び作業性を向上させることができるようにする。 作業機は、原動機と、原動機の動力により駆動し且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、作動油によって作動する油圧アクチュエータと、少なくとも油圧ポンプに作用する負荷に応じて原動機の回転数を増減させる回転数制御部と、原動機の回転数の制限値を設定する第1設定部と、回転数制御部によって設定された原動機の回転数を第1設定部で設定された制限値に制限する回転数制限部とを有する制御装置と、を備えている。

Description

作業機
 本発明は、バックホー等の作業機に関するものである。
 従来、特許文献1に開示された作業機が知られている。
 特許文献1に開示された作業機は、可変容量油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータの操作を指令する指令手段と、油圧アクチュエータの負荷を検出する負荷検出手段と、油圧アクチュエータの操作速度の変化率を検出する操作速度情報検出手段と、操作部材の操作に応じて前記原動機の目標回転数を設定する目標回転数設定手段とを備えている。この作業機では、操作速度の変化率が所定値以上のときは、油圧アクチュエータの負荷に基づいて補正された目標回転数で原動機を制御し、変化率が所定値以上より小さいときは、補正前の目標回転数で原動機を制御している。
日本国特許公開公報「特許第3316057号」
 しかしながら、特許文献1の技術では、油圧アクチュエータの負荷に応じて原動機の目標回転数を設定することが開示されているものの、油圧アクチュエータの負荷変動が大きい場合には原動機の回転数の変動が大きく、騒音の変動、燃費の悪化、作業性の低下などが発生する虞があった。
 そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、上述した問題を解決することができる作業機を提供することを目的とする。
 本発明の一態様に係る作業機は、原動機と、原動機の動力により駆動し且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、作動油によって作動する油圧アクチュエータと、少なくとも油圧ポンプに作用する負荷に応じて原動機の回転数を増減させる回転数制御部と、原動機の回転数の制限値を設定する第1設定部と、回転数制御部によって設定された原動機の回転数を第1設定部で設定された制限値に制限する回転数制限部とを有する制御装置と、を備えている。
 前記第1設定部は、前記制限値を前記油圧アクチュエータ毎又は作業内容毎に設定する。
 前記第1設定部は、前記油圧アクチュエータ毎に前記制限値を設定する場合、少なくとも2つの油圧アクチュエータに対応する制限値を異なる値に設定する。
 前記第1設定部は、前記作業内容毎に前記制限値を設定する場合、少なくとも2つの作業内容に応じた制限値を異なる値に設定する。
 作業機は、前記回転数制御部による原動機の回転数の増減を行う第1状態と前記回転数制御部による原動機の回転数の増減を行わない第2状態とに切り換える切換部を備えている。
 前記制御装置は、前記切換部によって前記第2状態に切り換えられた場合に前記原動機の回転数を固定値に設定する第2設定部を備えている。
 作業機は、オペレータが前記制御値の設定操作を行うための設定部材を備え、前記設定部材は、前記切換部によって前記第2状態に切り換えられた場合、前記作業機に関する前記制御値とは異なる作業内容の設定に用いられる。
 前記設定部材は、前記切換部によって前記第2状態に切り換えられた場合、前記油圧ポンプから吐出する作動油の流量の設定操作に用いられる。
 本発明の他態様に係る作業機は、作動油によって作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに流れる作動油の流量を制御する電磁制御弁と、前記油圧アクチュエータに対するオペレータの操作を受け付ける操作部材と、前記操作部材の操作量に応じて前記電磁制御弁の開度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記操作部材の操作速度が閾値未満である場合には前記電磁制御弁を前記操作部材の操作量に対応する第1制御値で制御し、前記操作速度が前記閾値以上である場合には前記電磁制御弁を前記第1制御値よりも前記電磁制御弁の開度が大きくなる第2制御値で制御する。
 前記制御装置は、前記操作速度が前記閾値以上である場合に前記電磁制御弁を第2制御値で所定時間制御し、前記所定時間が経過した後は前記電磁制御弁を第1制御値で制御する。
 作業機は、前記作動油の油温を検出する測定装置を備え、前記制御装置は、前記閾値を前記油温に応じて設定する閾値設定部を有している。
 前記制御装置は、前記操作部材の操作パターンが所定パターンである場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに応じて前記電磁制御弁を第1制御値で制御するか第2制御値で制御するかを判断する一方、前記操作部材の操作パターンが所定パターンと異なる場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず前記電磁制御弁を第1制御値で制御する。
 作業機は、複数の油圧アクチュエータを備えており、前記制御装置は、前記操作部材によって複数の油圧アクチュエータが複合操作された場合には前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず前記電磁制御弁を第1制御値で制御し、1の油圧アクチュエータのみが操作された場合であって前記操作部材の操作速度が閾値以上である場合には前記電磁制御弁を前記第2制御値で制御する。
 作業機は、複数の油圧アクチュエータを備えており、前記制御装置は、所定の油圧アクチュエータに対応する操作部材が操作された場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに応じて前記電磁制御弁を第1制御値で制御するか第2制御値で制御するかを判断する一方、前記所定の油圧アクチュエータに対応する操作部材とは異なる操作部材が操作された場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず前記電磁制御弁を第1制御値で制御する。
 本発明の他態様に係る作業機は、旋回装置と、オペレータが前記旋回装置を操作するための操作部材と、前記操作部材に対する操作量に応じて前記旋回装置の旋回速度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記操作量に対応する目標旋回速度に基づいて前記旋回装置を制御する第1旋回制御部と、前記目標旋回速度よりも速い高速旋回速度に基づいて前記旋回装置を制御する第2旋回制御部と、を有している。
 前記制御装置は、前記操作部材が操作された場合に、まず前記第2旋回制御部による前記旋回装置の制御を行った後、前記第1旋回制御部による前記旋回装置の制御に切り替える。
 作業機は、前記旋回装置の実旋回速度を測定する測定装置を備え、前記第1旋回制御部は、前記測定装置で測定された実旋回速度に基づいて前記高速旋回速度から前記目標旋回速度に収束させる。
 作業機は、前記操作部材の操作速度を検出する速度検出部を備え、前記制御装置は、前記速度検出部で検出された前記操作速度が閾値未満である場合、前記第1旋回制御部により前記旋回装置を制御し、前記速度検出部で検出された前記操作速度が閾値以上である場合、前記第2旋回制御部により前記旋回装置を制御する。
 前記旋回装置は、旋回台と、作動油により作動して前記旋回台を旋回させる旋回モータと、前記旋回モータに作動油を供給する油圧ポンプとを有し、前記第1旋回制御部は、前記目標旋回速度として前記油圧ポンプの目標出力を設定し、前記第2旋回制御部は、前記高速旋回速度として前記油圧ポンプの目標出力よりも高い高速出力を設定する。
 本発明の他態様に係る作業機は、原動機と、前記原動機の動力により駆動し且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、前記作動油によって作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに対するオペレータの操作を受け付ける操作部材と、前記操作部材の操作量に基づいて前記原動機の回転数を増減する回転数制御部と、前記油圧ポンプを制御する油圧制御部とを有している制御装置と、を備え、前記回転数制御部は、前記操作部材が操作された場合に、前記油圧制御部による前記操作部材の操作量に基づく油圧ポンプの制御前に前記操作部材の操作量に基づいて前記原動機の回転数を増減させる制御を開始する。
 前記回転数制御部は、前記操作部材の操作量に対応する作動油の想定流量に基づいて、前記原動機の回転数を設定する。
 前記回転数制御部は、前記油圧ポンプの斜板角に基づいて前記原動機の回転数を設定する。
 前記油圧制御部は、前記操作部材の操作量に対応する作動油の想定流量が前記回転数制御部により設定された原動機の回転数により得られない場合は、前記原動機の回転数を上昇させる。
 上記構成によれば、負荷に応じて原動機の回転数を増減させることができる構成でありながら、騒音の抑制、燃費及び作業性を向上させることができる。
第1実施形態に係る作業機の油圧システム及び制御システムの概略構成図である。 標準制御モードにおける負荷と目標エンジン回転数との関係を示す図である。 統合制御モードにおける負荷と目標エンジン回転数との関係を示す図である。 油圧アタッチメント毎にエンジン回転数を設定する設定画面を示す図である。 作業毎にエンジン回転数を設定する設定画面を示す図である。 油圧アタッチメントのエンジン回転数を異なる値に設定する設定画面を示す図である。 グループ毎にエンジン回転数を設定する設定画面を示す図である。 第2実施形態に係る作業機の油圧システム及び制御システムの概略構成図である。 操作部材の操作量とエンジン回転数との関係を示す図である。 第2実施形態における第1の制御フローチャートを示す図である。 第2実施形態における第2の制御フローチャートを示す図である。 第3実施形態に係る作業機の油圧システム及び制御システムの概略構成図である。 制御弁を制御する第1の制御フローチャートを示す図である。 操作部材の操作量、第1制御値、第2制御値の関係を示した図である。 操作部材の操作開始からの時間、操作量、閾値との関係を示す図である。 制御弁を制御する第2の制御フローチャートを示す図である。 制御弁を制御する第3の制御フローチャートを示す図である。 油圧アタッチメントの設定を示す設定画面を示す図である。 油圧アクチュエータの設定を示す設定画面を示す図である。 制御弁を制御する第4の制御フローチャートを示す図である。 第4実施形態に係る作業機の油圧システム及び制御システムの概略構成図である。 作業操作部材の操作量と旋回速度との関係を示す図である。 旋回装置の第1の制御フローチャートを示す図である。 旋回装置の第2の制御フローチャートを示す図である。 バックホーの全体側面図である。
 以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
[第1実施形態]
 図20は、作業機1の全体構成を示す概略側面図である。本実施形態では、作業機1としてバックホーが例示されている。なお、作業機1は、フロントローダ、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ等であってもよい。
 先ず、作業機1の全体構成を説明する。
 図20に示すように、作業機1は、機体(旋回台)2と、第1走行装置3R、第2走行装置3Lと、作業装置4とを備えている。機体2上にはキャビン5が搭載されている。キャビン5の室内には、運転者(オペレータ)が着座する運転席(座席)6が設けられている。
 本実施形態においては、作業機1の運転席6に着座した運転者の前側(図20の矢印A1方向)を前方、運転者の後側(図20の矢印A2方向)を後方、運転者の左側(図20の手前側)を左方、運転者の右側(図20奥側)を右方として説明する。また、前後方向K1に直交する方向である水平方向を機体幅方向として説明する。
 図20に示すように、第1走行装置3Rは機体2に対して右側に設けられ、第2走行装置3Lは機体2に対して左側に設けられている。第1走行装置3R及び第2走行装置3Lは、本実施形態では、クローラ式の走行機構(クローラ式走行装置)である。第1走行装置3R及び第2走行装置3Lは、走行油圧アクチュエータである走行モータMR,MLによって駆動される。第1走行装置3R及び第2走行装置3Lの前部には、ドーザ装置7が装着されている。ドーザ装置7は、後述するドーザシリンダC3を伸縮することにより昇降(ブレードを上げ下げ)させることができる。
 機体2は、走行フレーム上に旋回ベアリング8を介して縦軸(上下の方向に延伸する軸心)回りに旋回可能に支持されている。機体2は、油圧モータ(油圧アクチュエータ)からなる旋回モータMTによって旋回駆動される。機体2は、縦軸回りに旋回する基板(以下、旋回基板という)9と、ウエイト10とを有している。旋回基板9は、鋼板等から形成されており、旋回ベアリング8に連結されている。ウエイト10は、機体2の後部に設けられている。機体2の後部には、原動機E1が搭載されている。原動機E1は、エンジンである。なお、原動機E1は、電動モータであってもよいし、エンジン及び電動モータを有するハイブリッド型であってもよい。
 機体2は、機体幅方向の中央のやや右寄りの前部に支持ブラケット13を有している。支持ブラケット13には、スイングブラケット14が、縦軸回りに揺動可能に取り付けられている。スイングブラケット14には、作業装置4が取り付けられている。
 作業装置4は、ブーム15と、アーム16と、バケット(作業具)17とを有している。ブーム15の基部は、スイングブラケット14に横軸(機体幅方向に延伸する軸心)回りに回動可能に枢着されている。これによって、ブーム15が上下に揺動可能とされている。アーム16は、ブーム15の先端側に横軸回りに回動可能に枢着されている。これによって、アーム16が前後或いは上下に揺動可能とされている。バケット17は、アーム16の先端側にスクイ動作及びダンプ動作可能に設けられている。作業機1は、バケット17に代えて或いは加えて、油圧アクチュエータにより駆動可能な他の作業具(油圧アタッチメント)を装着することが可能である。他の作業具としては、油圧ブレーカ、油圧圧砕機、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等が例示できる。
 スイングブラケット14は、機体2内に備えられたスイングシリンダC4の伸縮によって揺動可能とされている。ブーム15は、ブームシリンダC1の伸縮によって揺動可能とされている。アーム16は、アームシリンダC9の伸縮によって揺動可能とされている。バケット17は、バケットシリンダ(作業具シリンダ)C2の伸縮によってスクイ動作及びダンプ動作可能とされている。スイングシリンダC4、ブームシリンダC1、アームシリンダC9、バケットシリンダC2等の作業系油圧アクチュエータは、油圧シリンダによって構成されている。
 図1は作業機1の油圧システム及び制御システムを示している。作業機1の油圧システムは、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2と、第3油圧ポンプP3と、複数の制御弁V1~V10を有している。第1油圧ポンプP1及び第2油圧ポンプP2は、可変容量型の油圧ポンプである。第3油圧ポンプP3は、定容量型の油圧ポンプである。第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2及び第3油圧ポンプP3は、エンジンE1の動力によって駆動して、作動油タンクに貯留された作動油を吐出する。この実施形態では、作業機1の油圧システムは、3つの油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2、第3油圧ポンプP3)を備えているが、台数は限定されない。
 複数の制御弁V1~V10は、それぞれ油圧アクチュエータ(作業系油圧アクチュエータ、走行系油圧アクチュエータ)に供給する作動油の流量を制御する弁(電磁制御弁)である。複数の制御弁V1~V10は、第3油圧ポンプP3から供給された作動油(パイロット油)によって、スプールの位置が切り換わる電磁式の3位置切換弁である。即ち、複数の制御弁V1~V10は、電磁弁を有していて当該電磁弁の開度によってスプールへ作用するパイロット油の圧力が変化し、スプールの位置を変更することができる。なお、この実施形態では、電磁弁を組み込んだ電磁式の3位置切換弁を示しているが、電磁弁は別体に構成されていてもよい。また、複数の制御弁V1~V10は、3位置切換弁以外の2位置切換弁、4位置切換弁などであってもよく限定されない。
 複数の制御弁V1~V10は、ブームシリンダC1を制御するブーム制御弁V1、バケットシリンダC2を制御するバケット制御弁V2、ドーザシリンダC3を制御するドーザ制御弁V3、スイングシリンダC4を制御するスイング制御弁V4、第1走行装置3Rの走行系油圧アクチュエータ(走行モータMR)を制御する右走行制御弁V5、第2走行装置3Lの走行系走行油圧アクチュエータ(走行モータML)を制御する左走行制御弁V6、予備アクチュエータを制御する第1SP制御弁V7、予備アクチュエータを制御する第2SP制御弁V8、アームシリンダC9を制御するアーム制御弁V9、旋回モータMTを制御する旋回制御弁V10を有している。
 ブーム制御弁V1、バケット制御弁V2、ドーザ制御弁V3、スイング制御弁V4及び右走行制御弁V5は、第1油圧ポンプP1に接続された第1吐出油路41が接続されている。左走行制御弁V6、第1SP制御弁V7、第2SP制御弁V8、アーム制御弁V9及び旋回制御弁V10は、第2油圧ポンプP2に接続された第2吐出油路42が接続されている。
 以降、説明の便宜上、ブーム制御弁V1、バケット制御弁V2、ドーザ制御弁V3、スイング制御弁V4及び右走行制御弁V5のグループを第1ブロックB1といい、左走行制御弁V6、第1SP制御弁V7、第2SP制御弁V8、アーム制御弁V9及び旋回制御弁V10のグループを第2ブロックB2ということがある。
 第1ブロックB1と第2ブロックB2との間には、連通弁V11が設けられている。連通弁V11は、第1位置と第2位置とに切り換わる切換弁であって、第1吐出油路41と第2吐出油路42とがそれぞれ接続されている。連通弁V11が第1位置である場合には、第1吐出油路41と第2吐出油路42とが連通弁V11を介して繋がり、連通弁V11が第2位置である場合には、第1吐出油路41と第2吐出油路42との連通が連通弁V11によって遮断される。なお、連通弁V11は、2位置切換弁以外の3位置切換弁、4位置切換弁などであってもよく限定されない。
 作業機1は旋回装置を備えている。旋回装置は、機体(旋回台)2、旋回モータMT、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2)を含む装置である。
 次に、作業機1の制御システムの構成について説明する。
 図1に示すように、作業機1の制御システムは、複数の制御装置51、52を有している。制御装置51は、主に油圧システムを制御する作業制御装置であって、油圧制御部53を有している。油圧制御部53は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。油圧制御部53は、作業機1に設けられた油圧機器、例えば、複数の制御弁V1~V10、連通弁V11、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2)を制御する。なお、油圧制御部53は、油圧機器を制御するものであれば何でもよく、制御対象はこの実施形態に限定されない。制御装置52は、エンジンE1を制御するエンジン制御装置52である。この実施形態では、制御システムは、複数の制御装置51、52を有しているが、制御装置51、52を1つの制御装置で構成してもよいし、台数は限定されない。
 制御装置51には、作業操作部材(作業操作部材19L、作業操作部材19R、作業操作部材19D)が接続されている。作業操作部材19Lは、運転席6の左側に配置され、作業操作部材19Rは、運転席6の右側に配置され、作業操作部材19Dは、作業操作部材19Rとは別に運転席6の右側に配置されている。作業操作部材19L及び作業操作部材19Rは、揺動量(操作量)を検出するポテンションメータ(検出装置)を有するレバーであって、前、後、右、左に揺動自在なレバーである。作業操作部材19Dは、揺動量(操作量)を検出するポテンションメータ(検出装置)を有するレバーであって、前、後に揺動可能なレバーである。
 作業操作部材19Lを作業者(オペレータ)等が操作すると、作業操作部材19Lの操作量及び操作方向がポテンションメータにより検出され、検出された操作量及び操作方向は制御装置51に入力される。油圧制御部53は、作業操作部材19Lの操作量及び操作方向に応じて、旋回制御弁V10の旋回電磁弁のソレノイドを励磁し、当該旋回電磁弁の開度を制御するか、あるいはアーム制御弁V9のアーム電磁弁のソレノイドを励磁し、当該アーム電磁弁の開度を制御する。その結果、旋回制御弁V10の受圧部にパイロット圧が作用し、当該旋回制御弁V10の位置が切り換えられ、当該位置に応じて旋回モータMTの回転方向が切り換えられるか、あるいは、アーム制御弁V9の受圧部にパイロット圧が作用し、当該アーム制御弁V9の位置が切り換えられ、位置に応じてアームシリンダC9が伸縮する。
 作業操作部材19Rをオペレータ等が操作すると、作業操作部材19Rの操作量及び操作方向がポテンションメータにより検出され、検出された操作量及び操作方向は制御装置51に入力される。油圧制御部53は、作業操作部材19Rの操作量及び操作方向に応じて、ブーム制御弁V1のブーム電磁弁のソレノイドを励磁し、当該ブーム電磁弁の開度を制御するか、あるいは、作業操作部材19Rの操作量及び操作方向に応じて、バケット制御弁V2のバケット電磁弁のソレノイドを励磁し、当該バケット電磁弁の開度を制御する。その結果、ブーム制御弁V1の受圧部にパイロット圧が作用し、当該ブーム制御弁V1の位置が切り換えられ、当該位置に応じてブームシリンダC1が伸縮するか、あるいはバケット制御弁V2の受圧部にパイロット圧が作用し、当該バケット制御弁V2の位置が切り換えられ、位置に応じてバケットシリンダC2が伸縮する。
 作業操作部材19Dをオペレータ等が操作すると、作業操作部材19Dの操作量及び操作方向がポテンションメータにより検出され、検出された操作量及び操作方向は制御装置51に入力される。油圧制御部53は、作業操作部材19Dの操作量及び操作方向に応じて、ドーザ制御弁V3のドーザ電磁弁のソレノイドを励磁し、当該ドーザ電磁弁の開度を制御する。その結果、ドーザ制御弁V3の受圧部にパイロット圧が作用し、当該ドーザ制御弁V3の位置が切り換えられ、当該位置に応じてドーザシリンダC3が伸縮する。
 以上のように、作業操作部材(作業操作部材19L、作業操作部材19R、作業操作部材19D)を操作することによって、機体2、ブーム15、アーム16、バケット(作業具)17、ドーザ装置7を操作することができる。
 制御装置51には、走行操作部材(走行操作部材20L、走行操作部材20R)が接続されている。走行操作部材20L及び走行操作部材20Rは、運転席6の前方に配置されている。走行操作部材20L及び走行操作部材20Rは、揺動量(操作量)を検出するポテンションメータ(検出装置)を有するレバーであって、前、後に揺動自在なレバーである。
 走行操作部材20L及び走行操作部材20Rをオペレータ等が操作すると、走行操作部材20L及び走行操作部材20Rの操作量及び操作方向がポテンションメータにより検出され、検出された操作量及び操作方向は制御装置51に入力される。油圧制御部53は、走行操作部材20Lの操作量及び操作方向に応じて、左走行制御弁V6の左走行電磁弁のソレノイドを励磁すると共に、走行操作部材20Rの操作量及び操作方向に応じて、右走行制御弁V5の右走行電磁弁のソレノイドを励磁する。その結果、右走行制御弁V5及び左走行制御弁V6の受圧部にパイロット圧が作用し、当該右走行制御弁V5及び左走行制御弁V6がそれぞれが切り換えられ、走行モータMR及び走行モータMLの回転方向が決定される。
 以上のように、作業操作部材(作業操作部材19L、作業操作部材19R、作業操作部材19D)及び走行操作部材(走行操作部材20L、走行操作部材20R)の操作時には、制御装置51がソレノイドの励磁及び消磁の制御信号を出力することによって、機体2、ブーム15、アーム16、バケット(作業具)17、ドーザ装置7、第1走行装置3R及び第2走行装置3Lを制御することができる。
 さて、制御装置51は、2つの制御モード(第1制御モード、第2制御モード)を有しており、制御モードに応じて、作業機1の制御形態が異なる。
 制御装置51には、切換部材65が接続されている。切換部材65は、例えば、ON/OFFスイッチであって、運転席6の近傍に設けられ、作業者(オペレータ)が手動操作によって切り換えることが可能なスイッチである。なお、切換部材65は、オペレータによる手動操作ができないように、制御装置51の内部に設けてもよい。
 制御装置51は、切換部材65の切換に応じて作動する切換部(モード切換部)54が設けられている。切換部54は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。切換部材65をONにすると、制御装置51の切換部54は当該制御装置51を第1モードに設定し、切換部材65をOFFにすると、制御装置51の切換部54は当該当該制御装置51を第2モードに設定する。即ち、切換部54は、制御装置51の切換部材65の切換に応じて、後述する回転数制御部55Aによって負荷に応じてエンジン回転数の増減を行う第1状態(統合制御モード)と、負荷に応じてエンジン回転数の増減を行わない第2状態(標準制御モード)とに切換る。
 制御装置51は、第2モード(標準制御モード)に設定されると、エンジン回転数は予め定められたエンジン回転数(制御装置51に接続されたアクセル設定部材64で設定された目標エンジン回転数)を維持する制御信号を制御装置52に出力する。また、標準制御モードでは、制御装置51(油圧制御部53)は、上述したように、作業操作部材及び走行操作部材の操作量等に応じて、複数の制御弁V1~V10等の制御を行う。
 さらに、標準制御モードでは、制御装置51(油圧制御部53)は、作業操作部材及び走行操作部材の操作量等に基づいて、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1及び第2油圧ポンプ)から吐出する作動油の流量を求め、求めた流量を吐出するように、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1及び第2油圧ポンプ)の斜板角度を制御する。
 なお、標準制御モードにおいて、油圧制御部53が作業操作部材及び走行操作部材の操作量等に基づいて油圧ポンプから吐出する作動油を求め、求めた作動油に基づいて斜板角度を制御する例を示しているが、これに代えて、圧力補償弁を有するロードセンシングシステムを作業機1の油圧システムに設けることにより、制御弁V1~V11から検出された負荷圧等を検出油路で検出して、検出油路によって検出されたPPS信号,PLS信号に基づいて、油圧ポンプの斜板角度をレギュレータによって制御してもよい。その他の方法によって油圧ポンプの斜板角度の制御を行ってもよく、油圧ポンプの斜板角度の制御については限定されない。上述したアクセル設定部材64は、例えば、運転席6の近傍に設けられたレバー、ボリュームスイッチ等であり、オペレータの操作によって、目標エンジン回転数が設定される。
 図2Aは、標準制御モードにおける負荷(油圧ポンプに作用する負荷)を示す負荷ラインL1と、目標エンジン回転数を示す目標ラインL2との関係を示している。図2Aに示すように、標準制御モードでは、油圧アクチュエータ(作業系油圧アクチュエータ、走行系油圧アクチュエータ)の作動時における負荷ラインL1が変動したとしても負荷に応じて目標エンジン回転数の変更は行わず、即ち、制御装置52に出力する目標エンジン回転数は一定(目標ラインL2が一定)に固定する。
 つまり、制御装置51は、標準制御モードでは、アクセル設定部材64によって指示された固定値である目標エンジン回転数(指令回転数)を、そのまま目標エンジン回転数(目標ラインL2:出力回転数)として出力し、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に一致させるフィードバック制御を行いながら、走行系油圧アクチュエータや作業系油圧アクチュエータの制御を実行する。
 一方、図2Bに示すように、制御装置51は、第1モード(統合制御モード)に設定されると、アクセル設定部材64で設定された目標エンジン回転数(指令回転数)は無視して、負荷ラインL1に応じて、制御装置52に出力する目標エンジン回転数(出力回転数)を変更する。
 統合制御モードによるエンジン回転の制御は、制御装置51に設けられた回転数制御部55Aにより行う。回転数制御部55Aは、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。回転数制御部55Aは、少なくとも油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2)に作用する負荷に応じて目標エンジン回転数を増減させる。具体的には、回転数制御部55Aは、作業操作部材の操作量及び走行操作部材の操作量に基づいて、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2)から吐出する作動油の流量、即ち、必要流量を求め、必要流量から目標エンジン回転数を演算する。
 具体的には、回転数制御部55Aは、第1ブロックB1(ブーム制御弁V1、バケット制御弁V2、ドーザ制御弁V3、スイング制御弁V4及び右走行制御弁V5)に対応する油圧アクチュエータ(ブームシリンダC1、バケットシリンダC2、ドーザシリンダC3、スイングシリンダC4、走行モータMR)に供給する必要流量Q1を求める。必要流量Q1は、例えば、作業操作部材及び走行操作部材の操作量に基づいて制御弁V1~V5のそれぞれの開度を演算し、制御弁V1~V5のそれぞれの開度とCv値(容量係数)との関係に基づいて各制御弁V1~V5の流量を求め、各制御弁V1~V5の流量を総合計することにより求めてもよいし、制御弁V1~V5の前後差圧ΔPに基づいて、各制御弁V1~V5の流量を求め、各制御弁V1~V5の流量を総合計することにより求めてもよいし、その他の方法によって、必要流量Q1を求めてもよい。
 また、回転数制御部55Aは、第2ブロックB2(左走行制御弁V6、第1SP制御弁V7、第2SP制御弁V8、アーム制御弁V9及び旋回制御弁V10)に対応する油圧アクチュエータ(走行モータML、予備アクチュエータ、旋回モータMT)に供給する必要流量Q2を求める。必要流量Q2は、必要流量Q1と同様に、例えば、作業操作部材及び走行操作部材の操作量に基づいて制御弁V6~V10のそれぞれの開度を演算し、制御弁V6~V10それぞれの開度とCv値との関係に基づいて各制御弁V6~V10の流量を求め、各制御弁V6~V10の流量を総合計することにより求めてもよいし、制御弁V6~V10の前後差圧ΔPに基づいて、各制御弁V6~V10の流量を求め、各制御弁V6~V10の流量を総合計することにより求めてもよいし、その他の方法によって、必要流量Q2を求めてもよい。
 次に、回転数制御部55Aは、必要流量Q1、Q2及び油圧ポンプの斜板角(第1油圧ポンプP1の斜板角、第2油圧ポンプP2の斜板角)に基づいて、目標エンジン回転数(必要回転数)を求める。具体的には、回転数制御部55Aは、連通弁V11によって第1吐出油路41と第2吐出油路42とを連通している場合、式(1)を用いて、目標エンジン回転数を求める。また、回転数制御部55Aは、連通弁V11によって第1吐出油路41と第2吐出油路42とを遮断している場合、式(2)、式(3)を用いて、目標エンジン回転数を求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 なお、目標エンジン回転数を求めるにあたって、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1の斜板角、第2油圧ポンプP2の斜板角)の斜板角を用いている。油圧アクチュエータに作用する負荷が所定よりも大きくなった場合、油圧ポンプの所定よりも斜板角は小さくなる。油圧アクチュエータに作用する負荷が大きくなっている状態(油圧ポンプの斜板角が負荷の影響により小さくなった状態)から負荷が小さくなった場合は、油圧ポンプの斜板角は所定の角度に戻る。したがって、上述した目標エンジン回転数の式(1)~(3)では、油圧ポンプの斜板角に応じて変更することが可能であり、作業の負荷に応じて、目標エンジン回転数を変化させることができる。式(1)~(3)において、斜板角は最大値を用いてもよい。
 そして、回転数制御部55Aは、連通弁V11によって第1吐出油路41と第2吐出油路42とを連通している場合は、式(1)で求めた目標エンジン回転数を制御装置52に出力する。また、回転数制御部55Aは、連通弁V11によって第1吐出油路41と第2吐出油路42とを遮断している場合は、式(2)で求めた目標エンジン回転数と、式(3)で求めた目標エンジン回転数とのいずれか大きい方の目標エンジン回転数を制御装置52に出力する。なお、連通弁V11における切換操作は、作業機1の作業状態又は走行状態に基づいて、制御装置51によって切り換えられる。連通弁V11における切換操作は、運転席6の周囲に設けられたスイッチ等の切換により行ってもよいし、その他の方法で行ってもよい。
 以上のように、統合制御モードでは、制御装置51の回転数制御部55Aによって、作業の負荷に応じて、目標エンジン回転数を変化することにより、実エンジン回転数を負荷に応じて増減することができる。このように、統合制御モードによれば、作業の負荷に応じてエンジン回転数を増減させることによって、油圧アクチュエータの速度は下げることなく同一の速度で作業を行うことができる一方で、省エネ化を図ることができる。
 なお、統合制御モードにおいて、負荷に応じて目標エンジン回転数を変更しているが、制御弁V1~V11の制御及び油圧ポンプの斜板角度の制御は、標準制御モードと同様である。
 さて、作業機1では、油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)毎又は作業毎(作業内容毎)に、エンジン回転数を制限可能である。図3に示すように、エンジン回転数の制限は、制御装置51及び制御装置51に接続された表示装置70によって行う。
 制御装置51は、第1設定部56を有している。第1設定部56は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。第1設定部56は、表示装置70と協同して、エンジン回転数の制限値(エンジン回転数の上限値及び/又は下限値)を設定する。
 図3A及び図3Bに示すように、表示装置70は、作業機1に関する様々な情報を表示可能な表示部71と、表示部71等の操作を行う操作部(操作具)72とを有している。表示部71は、液晶等のパネルから構成されている。操作部72は、複数のスイッチ等で構成されていて、第1スイッチ72aと、第2スイッチ72bと、第3スイッチ73cとを含んでいる。なお、操作部72は、表示装置70の操作を行えるものであれば、何でもよくスイッチに限定されない。
 図3Aに示すように、制御装置51の第1設定部56は、操作部72において所定の操作が行われると、表示装置70の表示部71に設定画面M1を表示させる。設定画面M1は、油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)毎にエンジン回転数の制限を行う画面である。第1設定部56は、作業機1に装着可能な油圧アタッチメント(ブーム、バケット、アーム等)を示す文字や図形を設定画面M1に表示させる。また、第1設定部56は、各油圧アタッチメントに対応するエンジン回転数の上限値及び/又は下限値を数字又は図形(バー)等により設定画面M1に表示する。設定画面M1において、オペレータが第1スイッチ72aを選択すると、第1設定部56は、設定画面M1に表示された複数の油圧アタッチメントのうち、エンジン回転数の設定を行う油圧アタッチメントを決定する。また、設定画面M1において、エンジン回転数の設定を行う油圧アタッチメントの決定後、オペレータが第2スイッチ72b、第3スイッチ72cを選択すると、第1設定部56は、油圧アタッチメントに対応するエンジン回転数の上限値及び/又は下限値を増減し、オペレータが再び第1スイッチ72aを選択すると、エンジン回転数の上限値及び/又は下限値を選択時の値に決定する。
 このように、制御装置51の第1設定部56によって、作業機1に装着可能な油圧アタッチメント毎にエンジン回転数の制限値(上限値及び/又は下限値)を設定することができる。
 図3Bに示すように、制御装置51の第1設定部56は、操作部72において所定の操作が行われると、表示装置70の表示部71に設定画面M2を表示させる。設定画面M2では、作業毎にエンジン回転数の制限を行う。第1設定部56は、作業機1で行うことができる作業(掘削、走行、旋回等)を示す文字や図形を設定画面M2に表示させる。また、第1設定部56は、各作業に対応するエンジン回転数の上限値及び/又は下限値が数字又は図形(バー)等により設定画面M2に表示する。設定画面M2において、オペレータが第1スイッチ72aを選択すると、設定画面M2に表示された複数の作業のうち、第1設定部56は、エンジン回転数の設定を行う作業を決定する。また、設定画面M2において、エンジン回転数の設定を行う作業の決定後、オペレータが第2スイッチ72b、第3スイッチ72cを選択すると、第1設定部56は、作業に対応するエンジン回転数の上限値及び/又は下限値を増減し、オペレータが再び第1スイッチ72aを選択すると、エンジン回転数の上限値及び/又は下限値を選択時の値に決定する。
 このように、制御装置51の第1設定部56によって、作業機1によって行うことができる作業毎にエンジン回転数の制限値(上限値及び/又は下限値)を設定することができる。なお、上述した実施形態では制御装置51(第1設定部56)が表示装置70における表示の制御を行っているが、表示装置70に制御装置51(第1設定部56)を設けてもよく、表示装置70と制御装置51(第1設定部56)とを一体化してもよい。
 上述した実施形態では、油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)毎に任意にエンジン回転数の制限値の設定を行うことができるようにしているが、少なくとも2つの油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)について、油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)毎に制限値をそれぞれ異なる値に設定するようにしてもよい。
 図3Cは、制限値をそれぞれ異なる値に設定可能な設定画面M3を示している。設定画面M3は、上述した設定画面M1と同様に、作業機1に装着可能な油圧アタッチメント(ブーム、バケット、アーム等)を示す文字や図形を表示する。図3Cに示すように、例えば、アームのエンジン回転数を設定した後、ブーム等の他の油圧アタッチメントのエンジン回転数において、第1設定部56は、設定可能範囲(制限値を設定できる幅)F1を設定画面M3に表示する。設定可能範囲F1は、アーム等のように先に設定した油圧アタッチメントのエンジン回転数によって変更される。
 したがって、オペレータは、第2スイッチ72b、第3スイッチ72cを操作して、ブームのエンジン回転数の設定値を設定可能範囲F1に収めることにより、アームのエンジン回転数とは異なる制限値を設定することができる。なお、図3Cの設定画面M3は、少なくとも2つの油圧アタッチメントに応じて制限値をそれぞれ異なる値に設定する例、即ち、先に設定したエンジン回転数が、後に設定するエンジン回転数の設定可能範囲F1を可変にする例であり、例示した油圧アタッチメント及びエンジン回転数は、図3Cに示したものに限定されない。
 或いは、第1設定部56は、複数の油圧アタッチメントのうち、所定の油圧アタッチメントのセット値が他の油圧アタッチメントのセット値を超えないように、各油圧アタッチメントのセット値を設定してもよい。例えば、アーム、ブーム、バケットのうち、アームのセット値を高くした場合は、第1設定部56は、ブーム及びバケットのセット値の上限をアームのセット値未満にする。
 また、上述した実施形態では、油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)毎、又は、作業毎にエンジン回転数の制限値の設定を行えるようにしているが、油圧アクチュエータ又は作業をグループ化して、グループ毎に制限値の設定を行えるようにしてもよい。図4に示すように、第1設定部56は、表示装置70の表示部71の設定画面M4を表示させる。設定画面M4では、例えば、アーム、ブーム、バケットの第1グループと、カッター、クラップルの第2グループと、ブレーカの第3グループとを表示する。第1設定部56は、設定画面M4に表示されたグループ毎(第1グループ、第2グループ、第3グループ)に、エンジン回転数の上限値及び/又は下限値を設定する。なお、グループの設定は、表示装置70を操作して任意に設定することが好ましい。
 上述した実施形態では、少なくとも2つの油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)について、油圧アクチュエータ(油圧アタッチメント)毎に制限値をそれぞれ異なる値に設定するようにしているが、これに代えて、少なくとも2つの作業について作業毎に制限値をそれぞれ異なる値に設定するようにしてもよい。例えば、掘削の作業の場合の制限値を2100rpmとした場合に、走行の作業の制限値を1600rpmに設定する。なお、上述した制限値の数値は例であり限定されない。
 ここで、統合制御モードでは、第1設定部56によって設定された制限値(上限値、下限値)を超えないようにエンジン回転数の制限が行われる。制御装置51は、エンジン回転数を第1設定部56で設定された制限値に制限する回転数制限部58を有している。回転数制限部58は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。
 回転数制限部58は、回転数制御部55Aによって演算された必要回転数がセット値(上限値)以下である場合、エンジン回転数の制限を行わない。即ち、回転数制限部58は、回転制御部55Aによって求められた必要回転数に対応してエンジン回転数を増減させることを許容する。一方、回転数制限部58は、回転数制御部55Aによって演算された必要回転数がセット値(上限値)を超えている場合、エンジン回転数の制限を行う。
 例えば、アーム16を操作した場合の必要回転数が1600rpmである場合において、アーム16のセット値が1800rpmの場合、回転数制限部58はエンジン回転数の制限を行わないが、アーム16のセット値が1400rpmである場合、エンジン回転数の制限を行う。つまり、回転数制限部58は、必要回転数<セット値である場合、制御装置52に出力する目標エンジン回転数(出力回転数)をセット値に制限する。
 以上のように、制御装置51の回転数制限部58によって統合制御モードであったとしても、制御装置51が回転数制限部58を有しているため、燃費の向上を行いつつエンジン回転数の制限によって騒音の軽減を行うことができる。また、上述したように、オペレータが作業時に必要なエンジン回転数を設定しながら、作業に応じてエンジン回転数を柔軟に変化させることができる。
 さて、制御装置51は、標準制御モードである場合では、アクセル設定部材64の指令値に基づいて目標エンジン回転数を設定するが、統合制御モードである場合は、アクセル設定部材64の指令値に基づいて、目標エンジン回転数ではなく、作業機1に関する別のパラメータを設定する。即ち、アクセル設定部材64は、標準制御モードでは目標エンジン回転数を設定するために用いられているが、統合制御モードでは目標エンジン回転数とは異なる別のパラメータを設定するために用いる。
 具体的には、制御装置51は、アクセル設定部材64で設定された指令値を決める第2設定部59を有している。第2設定部59は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。第2設定部59は、標準制御モードである場合、アクセル設定部材64で指令された指令値が制御装置51に入力されると、入力された指令値に基づいて目標エンジン回転数としてセットする。即ち、標準制御モードである場合に、アクセル設定部材64を操作して指令値を変えれば、第2設定部59は、目標エンジン回転数をアイドリング回転数~最大回転数まで変更できるようにする。
 一方で、第2設定部59は、統合制御モード、即ち、負荷に応じてエンジン回転数を増減させる場合には、アクセル設定部材64で指令された指令値が制御装置51に入力されると、入力された指令値に基づいて作動油の流量を増減させる作動油変更値を設定する。そして、制御装置51は、作動油変更値に応じて、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2)の斜板角度を現在の斜板角度よりも増減させる。例えば、統合制御モードである場合に、アクセル設定部材64を操作して指令値を変えれば、第2設定部59は、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2)の斜板角度を±10%の範囲で増減することができる。つまり、統合制御モードでは、エンジン回転数の増減を回転制御部55Aが自動的に行うため、エンジン回転数を増減するアクセル設定部材64は不要になるが、統合制御モードによって不要になったアクセル設定部材64を作動油の調整をする別の設定部材として使用することができる。これにより、統合制御モードにおいても、油圧ポンプの斜板角度を変更できるため、油圧アクチュエータの速度を微調整することができる。なお、上述した実施形態では、第2設定部59によって、アクセル設定部材64を、作動油を増減させるための設定部材に変更していたが、これに限らず、作業機1に関する設定を行う設定部材に変更するものであれば何でもよい。
[第2実施形態]
 図5は、第2実施形態の油圧システム及び制御システムを示している。なお、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
 図5に示すように、制御装置51は、油圧制御部53と、回転制御部55B、記憶部60とを有している。油圧制御部53及び回転制御部55Bは、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。油圧制御部53は、上述した実施形態と同様に、例えば、複数の制御弁V1~V11、油圧ポンプ等を制御する。回転制御部55Bは、操作部材(作業操作部材、走行操作部材)の操作量に基づいてエンジン回転数を設定する。即ち、回転数制御部55Bは、油圧制御部55Bによる油圧ポンプの制御前に操作部材の操作量に基づいてエンジンの回転数を増減させる。
 図6は、回転制御部55Bによってエンジン回転数の設定に用いられる作業操作部材の操作量とエンジン回転数との関係を示す制御線Lの一例を示している。まず、制御線Lについて説明する。作業操作部材の操作量とエンジン回転数との関係(制御線L)は、制御装置51の記憶部60に記憶している。作業操作部材の操作量とエンジン回転数との関係は、作業操作部材の操作量を示す値とエンジン回転数を示す値とを対応付けたデータであってもよいし、作業操作部材の操作量からエンジン回転数を求める関数であってもよいし、その他に操作量とエンジン回転数とを関係付けるものであればなんでもよい。
 図6に示すように、制御線Lは操作量が0~38%未満ではエンジン回転数がアイドリング回転数(最低回転数)であり、操作量が38%を超えて操作量が増加するにしたがってエンジン回転数が増加し、操作量が略80%以上を超えた時点でエンジン回転数は最大になる。制御線Lは、操作部材の操作量から必要流量Q3を求め、必要流量Q3をエンジン回転数に換算したものである。即ち、制御線L1は、作業操作部材の操作量に対応する作動油の流量(必要流量)に基づいてエンジン回転数の設定するものである。また、制御線L1は、油圧ポンプの斜板角に基づいてエンジン回転数を設定するものである。言い換えれば、回転制御部55Bは、作業操作部材の操作量に対応する作動油の流量(必要流量)に基づいてエンジン回転数の設定をすると共に、油圧ポンプの斜板角に基づいてエンジン回転数を設定する。なお、制御線Lの算出方法は、一例であって限定されない。
 制御線Lは、作業操作部材19L、作業操作部材19R、作業操作部材19Dの操作方向(前、後、右、左)のそれぞれに割り当てられている。言い換えれば、制御線Lは、作業機1において作業毎に割り当てられている。例えば、作業操作部材19L、作業操作部材19R、作業操作部材19Dによって、10方向に操作する(作業が10種類である)ため、10方向に対応する10個の制御線L1が記憶部60に記憶している。なお、制御弁V1~V10において、流量特性が同じである場合は、同じ流量特性の制御線Lは兼用してもよい。
 図7は、第2実施形態における第1の制御フローチャートを示している。図7に示すように、作業操作部材の操作が行われると(S1、Yes)、回転制御部55Bは作業操作部材の操作方向及び操作量に基づいて、記憶部60に記憶されている所定の制御線Lを参照し(S2)、参照した制御線L及び操作量からエンジン回転数を演算する(S3)。演算したエンジン回転数を制御装置52に出力する(S4)。例えば、アームを上昇させる方向に作業操作部材を操作した場合、回転制御部55Bは、アームを操作する作業操作部材の操作方向に対応する制御線Lを参照し、当該制御線L及び作業操作部材の操作量と制御線Lからエンジン回転数(目標エンジン回転数)を求め、エンジン回転数(目標エンジン回転数)を制御装置52に出力する。なお、エンジン回転数(目標エンジン回転数)を制御装置52に出力するのと略同時に、制御装置51(回転制御部55B)は、作業操作部材の操作量に対応する制御信号を制御弁V1~V10の電磁弁に出力して当該制御弁V1~V10を制御すると共に、油圧ポンプの斜板角度を最大にする。
 回転制御部55Bによって作業操作部材の操作量に応じてエンジン回転数を制御した後(回転数制御部55Bによるエンジン回転数の設定後)は、油圧制御部53による油圧ポンプの制御を実行する(S5)。例えば、油圧制御部53は、作業操作部材の操作量及び操作方向に応じて、制御弁V1~V10の電磁弁の開度を制御すると共に、操作量等に応じて油圧ポンプの斜板の角度を制御する。
 以上によれば、作業操作部材を中立位置から操作した場合には、当該作業操作部材の操作量に応じてエンジン回転数を上昇させることにより、素早く油圧アクチュエータの作動に必要な出力を得ることができる。即ち、操作部材の操作に対する応答性を向上させることができる。なお、上述した実施形態では作業操作部材の操作量に基づいてエンジン回転数を求めていたが、走行操作部材の操作量に基づいてエンジン回転数を求めてもよい。即ち、制御線L1を走行操作部材に適用してもよいし、走行状態に適用してもよい。
 図8は、第2実施形態における第2の制御フローチャートを示している。図8において、S1~S4は操作部材であることを除き、図7と同様である。
 図8に示すように、回転制御部55Bにおけるエンジン回転数の出力後(S4後)、油圧制御部53に対応する必要流量(想定流量)Q4を演算すると共に、回転数制御部55Bに対応する必要流量(想定流量)Q3を演算する(S6)。油圧制御部53は、例えば、作業操作部材及び走行操作部材の操作量に基づいて制御弁V1~V10のそれぞれの開度を演算し、制御弁V1~V10のそれぞれの開度とCv値との関係に基づいて各制御弁V1~V10の流量を求め、各制御弁V1~V10の流量を総合計することにより必要流量Q4を求めたり、制御弁V1~V10の前後差圧ΔP等に基づいて各制御弁V1~V10の流量を求め、各制御弁V1~V10の流量を総合計することにより必要流量Q4を求めてもよいし、その他の方法によって、必要流量Q4を求めてもよい。
 次に、油圧制御部53によって演算した必要流量Q4と、回転数制御部55Bによって演算した必要流量Q3とを比較する(S7)。必要流量Q3が必要流量Q4以下である場合(S7、Yes)、油圧制御部53は、作動油の流量が回転数制御部55Bにより設定されたエンジン回転数により得られないとして、エンジン回転数を上昇させる(S8)。例えば、油圧制御部53は、必要流量Q4を式(2)、式(3)等を用いてエンジン回転数に換算した値以上になるまで、エンジン回転数を上昇させる。
 なお、図8では、必要流量Q4と必要流量Q3とを比較しているが、これに代え、油圧制御部53が必要流量Q4をエンジン回転数に換算し、回転数制御部55Bが必要流量Q3をエンジン回転数に換算して、それぞれ換算したエンジン回転数を比較してもよい。
 さて、日本国特許4732126号には、複数の油圧アクチュエータを操作する操作手段と、操作手段の操作量より油圧ポンプの目標流量を演算する目標流量演算手段と、目標流量に応じてエンジンの第1の目標回転数を演算する第1の目標回転数演算手段と、エンジンの目標回転数をローアイドル回転数よりも高い第2の目標回転数に設定する第2の目標回転数設定手段とを備えた作業機が開示されている。また、日本国特許4732126号に開示された作業機は、第1の目標回転数、第2の目標回転数のうちのいずれか高い方の目標回転数を選択する最大値選択手段と、操作状態に切り替わったと判定されると、最大値選択手段で選択された目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、最大値選択手段で選択された目標回転数に対応するポンプ吸収トルクが得られるように、油圧ポンプを制御するポンプ吸収トルク制御手段とを備えている。
 しかしながら、日本国特許4732126号に開示された作業機は、操作手段の操作量から油圧ポンプの目標流量を演算した後、油圧ポンプの目標流量に応じてエンジンの目標回転数の設定を行い、この目標回転数に対応するポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプを制御している。そのため、操作手段によって操作を開始してから油圧ポンプの出力が得られるまでのレスポンス(応答性)が低下するという問題がある。
 これに対して、上述した実施形態では、操作部材の操作に対する応答性を向上させることができる。
 即ち、回転数制御部55Bによってエンジン回転数を上昇させた後、当該エンジン回転数によって十分な出力が得られない場合だけ、油圧制御部53の制御に移行することができる。なお、第2実施形態においても第1実施形態に示した回転制御部55A等を適用して、標準制御モードだけでなく統合制御モードを行えるようにしてもよいし、表示装置70によって油圧アクチュエータ毎、作業毎にエンジン回転数を設定してもよい。即ち、第2実施形態と第1実施形態とを任意に組み合わせた作業機の油圧システムを構築してもよい。
[第3実施形態]
 図9は、第3実施形態の油圧システム及び制御システムを示している。なお、第1実施形態又は第2実施形態と同様の構成については説明を省略する。第3実施形態は、制御装置51の油圧制御部53が操作部材の操作量に基づいて、制御弁V1~V10の電磁弁に制御値を出力する場合に、操作部材の操作量の変化、即ち、操作速度が速い場合に制御値を大きくする実施形態である。以下、油圧制御部53について詳しく説明する。
 制御装置51は、油圧制御部53、記憶部60及び閾値設定部84を備えている。油圧制御部53は、速度演算部81と、制御部82と、を有している。速度演算部81、制御部82は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。速度演算部81は、操作部材が操作された場合にポテンションメータ(検出装置)により検出された揺動量(操作量)に基づいて、当該操作部材の操作速度を演算する。言い換えれば、速度演算部81は、操作部材の操作速度を検出する速度検出部である。
 制御部82は、操作速度が閾値SL未満である場合には制御弁V1~V10に対して操作部材の操作量に対応する第1制御値で制御を行い、閾値SL以上である場合には第1制御値よりも制御弁V1~V10の開度が大きくなる第2制御値による制御を行う。即ち、本実施形態では、記憶部60に、各油圧アクチュエータに対応する操作部材について、操作部材の操作量と、当該油圧アクチュエータに対応する制御弁V1~V10に供給する電流値を示す第1制御値及び第2制御値とを予め対応付けて記憶させている。
 図11Aは、記憶部60に記憶されている操作部材の操作量と、第1制御値W1及び第2制御値W2との関係の一例を示した図である。図11Aに示すように、第1制御値W1及び第2制御値W2は、操作部材の操作量が大きくなるにしたがって大きな値になる。第2制御値W2は、同一の操作量において第1制御値W1よりも大きく、第2制御値W2>第1制御値W1である。なお、油圧制御部53は、電磁弁のソレノイドの励磁によって開度を変化させるため、第1制御値及び第2制御値は電流値である。なお、第1制御値及び第2制御値は電圧値であってもよい。
 図10は、制御弁V1~V10の第1の制御フローチャートを示し、図11Bは、操作部材の操作開始からの時間と操作量との関係に閾値SLとの関係を示している。
 図10に示すように、操作部材が操作されると、速度演算部81は当該操作部材から制御装置51へ入力された操作信号(操作量)に基づいて、操作速度(所定時間当たりの操作量の変化)を演算する(S10)。具体的には、本実施形態では、操作部材の操作位置(あるいは操作角度)を所定時間毎(例えば、0.5msec毎)にサンプリングしており、所定時間のサンプリング結果に基づいて操作速度を演算する。なお、操作速度の検出方法は特に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。
 制御部82は、操作速度が予め定められた閾値SL以上であるか否かを判断し(S11)、操作速度が閾値SL以上である場合(S11、Yes)は、操作部材の操作量に対応する第1制御値に応じた第1電流よりも開度が大きくなる第2制御値に応じた第2電流(≒ワンショット電流)を制御弁V1~V10の電磁弁に出力する(S12)。図11Bに示すように、閾値SLは、オペレータが操作部材を急峻に操作したか否かを判断するための値であって、例えば、数十msに設定される。第1制御値は、操作部材の操作量に対応して設定される電流値(第1電流値)を示す値であって、当該操作部材の操作量と制御弁V1~V10の開度との関係によって設定される値である。第2制御値は、第1電流値よりも制御弁V1~V10の開度が大きくなる第2電流値を示す値であって、制御弁V1~V10(電磁弁)を素早く操作するために設定される値である。
 制御部82は、第2電流を出力した経過時間が所定以上であるか否かを判断し(S13)、経過時間が所定以上であれば(S13、Yes)、第2電流の出力を停止して(S14)、続けて第1電流を出力する(S15)。第2電流を出力する時間(経過時間)は、例えば、数ms~20msである。なお、経過時間は上述した数値に限定されない。
 一方、制御部82は、操作速度が予め定められた閾値SL未満である場合(S11、No)は、第2電流ではなく第1電流を出力する(S15)。
 さて、日本国特許第2695335号公報は、油圧アクチュエータを制御する制御弁と、操作レバーの操作量に応じた電流を供給して制御弁の開度を設定する制御装置を備えた作業機が開示されている。この制御装置は、操作レバーの中立位置からの操作開始時には、操作レバーの操作量に対応する目標電流よりも大きな電流(ワンショット電流)を制御弁に対して短時間だけ供給し、その後、制御弁に供給する電流を目標電流まで降下させる。
 しかしながら、特許第2695335号公報では、操作レバーの操作量の大小に関わらず、操作開始時にワンショット電流が制御弁に供給される。即ち、操作レバーの操作量が小さくても制御弁にワンショット電流が供給される。このため、油圧アクチュエータがオペレータの意図よりも敏感に反応してしまうことがあった。
 これに対して、上述した実施形態では、オペレータによる操作部材の操作速度に応じて油圧アクチュエータの動作速度を適切に制御することができる。特に、オペレータが操作部材を閾値SL以上の操作速度で急峻に操作した場合だけ、当該操作部材の急峻な操作速度に応じて油圧アクチュエータを素早く動かすことができ、オペレータが操作部材を閾値SL未満の操作速度でゆっくりと操作した場合には当該操作部材の操作速度に応じてゆっくりと油圧アクチュエータを操作することができる。例えば、バケット17で掬った土を下方に落下させる場合等は、当該バケット17の素早い動きが必要である。このような場合には、バケット17を操作する操作部材を急峻に操作することによってバケット17を素早くダンプすることができる。
 また、操作部材の操作速度が遅い場合には、油圧アクチュエータはゆっくりと動作することから、急峻な動きと、ゆっくりとした動きとを両立させることができ、作業機1の全体では騒音低減や燃費の低減を図ることができる。
 なお、上記の閾値SLは、オペレータ或いは作業機1の管理者が、上述した第1設定部56や表示装置70を用いて任意に設定できるようにしてもよい。また、制御装置51が予め設定した条件(例えば、作動油の油温或いは気温など)に応じて閾値SLを変更するようにしてもよい。
 図9に示すように、制御装置51には作動油の温度を検出する測定装置83が接続されている。また、制御装置51は、閾値SLを油温に応じて設定する閾値設定部84を有している。閾値設定部84は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。
 図12は、制御弁V1~V10の第2の制御フローチャートを示している。図12に示すように、S10~S15は、図10と同様である。図12に示すように、制御装置51が測定装置83によって測定された油温を取得すると(S16)、閾値設定部84は、油温に基づいて閾値SLを設定させる(S17)。例えば、閾値設定部84は、油温が-10℃未満の低温であり作動油の粘性が高い場合、図11Bに示すように閾値SLを短くする(閾値SLを示す直線の傾きを小さくする)。また、閾値設定部84は、油温が-10℃以上であって作動油の粘性が低い場合、図11Bに示すように閾値SLを高くする(閾値SLを示す直線の傾きを大きくする)。なお、油温と閾値との関係は一例であって、数値は限定されない。また、閾値設定部84は油温の高低によって閾値SLを2段階に設定しているが、油温の値に応じて閾値SLを2段階よりも大きな多段階に設定してもよい。閾値設定部84によって閾値SLを設定した後は、S10~S15に進む。
 なお、制御部82は、操作部材の操作パターン(例えば複数の油圧アクチュエータを同時に操作する複合操作であるか否か)に基づいて第2電流値にて制御するか否かの判断を行ってもよい。図13は、制御弁V1~V10の第3の制御フローチャートを示している。図13に示すように、S10~S15は、図10と同様である。
 図13に示すように、制御部82は、複数の油圧アクチュエータが複合操作されたか否かの判断を行う(S18:複合操作判定)。複合操作判定では、制御部82は、例えば、操作部材19Lと操作部材19Rとが同時に複合操作されたか否かを判断する。ここで、複合操作とは、2つの操作部材が中立位置である状態から略同時に揺動した場合(揺動量が略同時に制御装置51に入力された場合)、又は、2つの操作部材のうち一方の操作部材が中立位置で操作されておらず且つ他方の操作部材が操作されている状況下で一方の操作部材が中立位置から操作された場合等である。
 制御部82は、複数の油圧アクチュエータが複合操作された場合(S18、Yes)、S15に進み、第2制御値による制御を行わず第1制御値による操作を行う。また、制御部82は、複数の油圧アクチュエータが複合操作されていない場合(S18、No)、即ち、1つの油圧アクチュエータのみが操作された場合にはS10に進む。1つの油圧アクチュエータの操作時における操作部材の操作量が閾値SLを超える場合(S11、Yes)、S12に示すように、制御部82は、第2制御値による制御を行う。
 つまり、制御装置51は、操作部材の操作パターンが所定パターンである場合(S18、No)には、操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに応じて制御弁V1~V10を第1制御値で制御するか第2制御値で制御するかを判断する(S11)、一方、操作部材の操作パターンが所定パターンと異なる場合(S18、Yes)には、操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず制御弁V1~V10を第1制御値で制御する。なお、上述した実施形態では、操作パターンが所定パターンとして複合操作を例にとり説明したが、操作パターンは複合操作に限定されない。
 制御部82は、1つの油圧アクチュエータのみが操作された場合にはS10に進むようにしていたが、これに代えて、S12に進むようにしてもよい。即ち、制御部82は、複数の油圧アクチュエータが複合操作されていない場合(S18、No)、操作部材の操作速度に関係なく、第2制御値による制御を行ってもよい。
 なお、第2制御値による制御を行う油圧アクチュエータを制御装置51に設定しておき、設定した油圧アクチュエータが操作された場合であって操作速度が閾値SL以上である場合に第2制御値による制御を行い、設定していない油圧アクチュエータについては操作速度が閾値SL以上であっても第2制御値を用いずに第1制御値による制御を行うようにしてもよい。
 図14Aは、油圧アタッチメントに対する油圧アクチュエータの設定を示す設定画面M4を示している。設定画面M4は、複数の油圧アタッチメントが表示され、複数の油圧アタッチメントに対応してON/OFFが表示されている。操作具72(第1スイッチ72aと、第2スイッチ72bと、第3スイッチ73c)の操作によって、各油圧アタッチメントのON/OFFが設定できる。設定画面M4で設定された各油圧アタッチメントとON/OFF(第2制御値を用いるか否か)との関係は記憶部60に記憶される。
 図14Bは、油圧アクチュエータの設定を示す設定画面M5を示している。設定画面M5は、複数の油圧アクチュエータが表示され、複数の油圧アクチュエータに対応してON/OFFが表示されている。操作具72(第1スイッチ72aと、第2スイッチ72bと、第3スイッチ73c)の操作によって、各油圧アクチュエータのON/OFFが設定できる。設定画面M5で設定された各油圧アクチュエータとON/OFFとの関係は記憶部60に記憶される。設定画面M4、M5の「ON」は、第2制御値による制御を行うことを示し、設定画面M4、M5の「OFF」は、第2制御値による制御を行わないことを示している。
 図15は、制御弁V1~V10の第4の制御フローチャートを示している。図15に示すように、S10~S15は、図10と同様である。
 図15に示すように、制御部82は、操作部材が操作されると記憶部60を参照し(S21)、操作された操作部材に対応する油圧アクチュエータが第2制御値による制御対象になっているか否かを判断する(S21)。油圧アクチュエータが制御対象になっている場合(S21、Yes)、制御部84はS10に進み、その後、操作部材の操作速度が閾値SL以上である場合(S11、Yes)、S12に示すように、制御部82は、第2制御値による制御を行う。一方、油圧アクチュエータが制御対象になっていない場合(S21、No)、制御部84はS15に進み、第1制御値による制御を行う。
 つまり、図15に示すように、制御装置51は、所定の油圧アクチュエータに対応する操作部材が操作された場合(S21、Yes)には、操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに応じて制御弁V1~V10を第1制御値で制御するか第2制御値で制御するかを判断する一方、所定の油圧アクチュエータに対応する操作部材とは異なる操作部材が操作された場合(S21、No)には、操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず制御弁V1~V10を第1制御値で制御する。
 なお、第3実施形態においても回転制御部55A、回転制御部55B等を適用して、標準制御モードだけでなく統合制御モードを行えるようにしてもよいし、表示装置70によって油圧アクチュエータ毎、作業毎にエンジン回転数を設定してもよい。即ち、第3実施形態、第2実施形態、第1実施形態を任意に組み合わせた作業機1の油圧システムを構築してもよい。
[第4実施形態]
 図16は、第4実施形態の油圧システム及び制御システムを示している。なお、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
 図16に示すように、制御装置51は、第1旋回制御部85と、第2旋回制御部86とを有している。第1旋回制御部85及び第2旋回制御部86は、制御装置51に設けられた電子電気回路、プログラム等から構成されている。
 第1旋回制御部85は、作業操作部材19Lの操作量に対応する目標旋回速度を設定して旋回装置を制御する。第2旋回制御部86は、目標旋回速度よりも高い高速旋回速度を設定して旋回装置を制御する。
 図17は、作業操作部材19Lの操作量と旋回速度との関係を示したものである。図17に示すように、第1旋回制御部85は操作量が大きくなるにしたがって目標旋回速度を示す旋回制御線N1を大きな値に設定する。第2旋回制御部86は操作量が大きくなるにしたがって高速旋回速度を示す旋回制御線N2を大きな値に設定する。旋回制御線N2で示される旋回速度は、旋回制御線N1で示される旋回速度よりも高く、同じ操作量である場合には、高速旋回速度(旋回制御線N2)>目標旋回速度(旋回制御線N1)である。図17に示す作業操作部材19Lの操作量と旋回速度(目標旋回速度及び高速旋回速度)の関係は記憶部60に記憶されている。
 図18は、旋回装置の第1の制御フローチャートを示している。
 制御装置51は、作業操作部材19Lが操作されたか否かを判断する(S30)。作業操作部材19Lが操作されると(S30、Yes)、第2旋回制御部86は、記憶部60を参照して、作業操作部材19Lの操作量と旋回制御線N2とに基づいて、高速旋回速度を算出する(S31)。第2旋回制御部86は、高速旋回速度に対応する油圧ポンプの高速出力、即ち、斜板角(高速斜板角)を設定する(S32)。第2旋回制御部86は、高速斜板角を示す制御信号を油圧ポンプに出力する(S33:高速出力)。制御装置51(第1旋回制御部85)は、第2旋回制御部86による制御を開始してから、即ち、S33による高速出力を行ってから所定時間経過したか否かを判断し(S34)、所定時間経過している場合(S34、Yes)は、目標旋回速度に基づいて旋回装置の制御を開始する(S35)。第1旋回制御部85は、記憶部60を参照して作業操作部材19Lの操作量と旋回制御線N1とに基づいて、目標旋回速度を算出する(S36)。
 第1旋回制御部85は、目標旋回速度に対応する油圧ポンプの目標出力、即ち、斜板角(目標斜板角)を設定する(S37)。第1旋回制御部85は、目標斜板角を示す制御信号を油圧ポンプに出力する(S38:目標斜板角)。即ち、第1旋回制御部85は、第2旋回制御部86による旋回装置の制御後に、目標旋回速度に基づいて旋回装置の制御を行うことで、旋回速度を目標旋回速度に収束させる。
 第1旋回制御部85において旋回速度を目標旋回速度に収束する制御は、旋回装置、即ち、旋回台2の実際の旋回速度(実旋回速度)に基づいて行うことが好ましい。例えば、制御装置51に旋回装置(旋回台2)の実旋回速度を測定する測定装置87を接続する。第1旋回制御部85は、測定装置87で測定された実旋回速度と目標旋回速度との差(速度差)を求め、速度差が零となるように目標斜板角を補正することにより、実旋回速度を目標旋回速度に一致させる。
 さて、日本国公開特許公報の特開2000-266006号には、旋回体と、旋回体を旋回操作する旋回レバーと、旋回体を回転駆動する旋回モータとを備えた作業機が開示されている。また、この作業機に備えられる旋回制御装置は、旋回レバーの操作量が所定値以上である場合に、リリーフ圧設定信号を出力することにより、旋回モータに流入する作動油の圧力を低設定圧から高設定圧に昇圧している。
 しかしながら、特開2000-266006号に示された作業機は、油圧回路においてリリーフ圧の設定を変更することによって旋回モータの回転を制御しており、十分な旋回動作の制御精度が得られない場合がある。
 これに対して、上述した実施形態では、操作部材の操作に応じた旋回動作の応答性を向上させることができる。
 即ち、制御装置51は、第1旋回制御部85及び第2旋回制御部86を有している。また、第1旋回制御部85は、第2旋回制御部86による旋回装置の制御後に、目標旋回速度に基づいて旋回装置の制御を行っている。そのため、作業操作部材19Lを操作すれば、第1旋回制御部85及び第2旋回制御部86によって旋回台2の旋回速度を素早く目標の旋回速度に到達させることができる。また、測定装置87によって測定した実旋回速度と目標旋回速度とに基づいて高速旋回速度から目標旋回速度に収束させているため、旋回速度の収束を安定的に行うことができる。また、油圧ポンプが可変容量ポンプの場合、応答性が遅いため、旋回台2の初動段階で旋回台2の旋回速度が遅くなることがある。しかしながら、第2旋回制御部86が旋回台2の初動段階での旋回制御を高速旋回速度で行っているため、初動段階における旋回速度の低下を抑制して旋回台2の旋回動作を素早く行わせることができる。
 なお、作業操作部材の操作速度に基づいて、旋回装置の制御を行ってもよい。図16に示すように、速度検出部81が設けられている。速度検出部81は上述した実施形態と同じである。
 図19は、旋回装置の第2の制御フローチャートを示している。図19において、S30、S31~S38は、図18と同様である。図19に示すように、作業操作部材19Lが操作されると(S30、Yes)、速度検出部81は、作業操作部材19Lの操作速度を検出する(S40)。制御装置51は、作業操作部材19Lの操作速度が閾値以上であるか否かを判断する(S41)。制御装置51は、操作速度が閾値以上である場合(S41、Yes)、処理をS31に移行させ、第2旋回制御部86による高速旋回速度を用いた制御を実行する(S31~S34)。一方、制御装置51は、操作速度が閾値未満である場合(S41、No)、処理をS35に移行させ、第1旋回制御部85による目標旋回速度を用いた制御を実行する(S35~S38)。
 以上によれば、作業操作部材の操作が急峻である場合に、旋回台2の旋回速度を素早く目標旋回速度に到達させることができる。
 以上、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組合せて得られる実施形態についても本発明の範疇に含まれる。
 1 作業機
 2 機体(旋回台)
 51 制御装置(作業制御装置)
 52 制御装置(エンジン制御装置)
 55A 回転数制御部
 55B 回転制御部
 56 第1設定部
 59 第2設定部
 64 アクセル設定部材
 81 速度演算部(速度検出部)
 83 測定装置
 84 閾値設定部
 85 第1旋回制御部
 86 第2旋回制御部

Claims (23)

  1.  原動機と、
     前記原動機の動力により駆動し且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、
     前記作動油によって作動する油圧アクチュエータと、
     少なくとも前記油圧ポンプに作用する負荷に応じて前記原動機の回転数を増減させる回転数制御部と、前記原動機の回転数の制限値を設定する第1設定部と、前記回転数制御部によって設定された原動機の回転数を前記第1設定部で設定された制限値に制限する回転数制限部とを有する制御装置と、
     を備えている作業機。
  2.  前記第1設定部は、前記制限値を前記油圧アクチュエータ毎又は作業内容毎に設定する請求項1に記載の作業機。
  3.  前記第1設定部は、前記油圧アクチュエータ毎に前記制限値を設定する場合、少なくとも2つの油圧アクチュエータに対応する制限値を異なる値に設定する請求項2に記載の作業機。
  4.  前記第1設定部は、前記作業内容毎に前記制限値を設定する場合、少なくとも2つの作業内容に応じた制限値を異なる値に設定する請求項2に記載の作業機。
  5.  前記回転数制御部による原動機の回転数の増減を行う第1状態と前記回転数制御部による原動機の回転数の増減を行わない第2状態とに切り換える切換部を備えている請求項1~4のいずれか1項に記載の作業機。
  6.  前記制御装置は、前記切換部によって前記第2状態に切り換えられた場合に前記原動機の回転数を固定値に設定する第2設定部を備えている請求項5に記載の作業機。
  7.  オペレータが前記制御値の設定操作を行うための設定部材を備え、
     前記設定部材は、前記切換部によって前記第2状態に切り換えられた場合、前記作業機に関する前記制御値とは異なる作業内容の設定に用いられる請求項6に記載の作業機。
  8.  前記設定部材は、前記切換部によって前記第2状態に切り換えられた場合、前記油圧ポンプから吐出する作動油の流量の設定操作に用いられる請求項7に記載の作業機。
  9.  作動油によって作動する油圧アクチュエータと、
     前記油圧アクチュエータに流れる作動油の流量を制御する電磁制御弁と、
     前記油圧アクチュエータに対するオペレータの操作を受け付ける操作部材と、
     前記操作部材の操作量に応じて前記電磁制御弁の開度を制御する制御装置と、
     を備え、
     前記制御装置は、前記操作部材の操作速度が閾値未満である場合には前記電磁制御弁を前記操作部材の操作量に対応する第1制御値で制御し、前記操作速度が前記閾値以上である場合には前記電磁制御弁を前記第1制御値よりも前記電磁制御弁の開度が大きくなる第2制御値で制御する作業機。
  10.  前記制御装置は、前記操作速度が前記閾値以上である場合に前記電磁制御弁を第2制御値で所定時間制御し、前記所定時間が経過した後は前記電磁制御弁を第1制御値で制御する請求項9に記載の作業機。
  11.  前記作動油の油温を検出する測定装置を備え、
     前記制御装置は、前記閾値を前記油温に応じて設定する閾値設定部を有している請求項9又は10に記載の作業機。
  12.  前記制御装置は、前記操作部材の操作パターンが所定パターンである場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに応じて前記電磁制御弁を第1制御値で制御するか第2制御値で制御するかを判断する一方、前記操作部材の操作パターンが所定パターンと異なる場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず前記電磁制御弁を第1制御値で制御する請求項9~11のいずれか1項に記載の作業機。
  13.  複数の油圧アクチュエータを備えており、
     前記制御装置は、前記操作部材によって複数の油圧アクチュエータが複合操作された場合には前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず前記電磁制御弁を第1制御値で制御し、1の油圧アクチュエータのみが操作された場合であって前記操作部材の操作速度が閾値以上である場合には前記電磁制御弁を前記第2制御値で制御する請求項12に記載の作業機。
  14.  複数の油圧アクチュエータを備えており、
     前記制御装置は、所定の油圧アクチュエータに対応する操作部材が操作された場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに応じて前記電磁制御弁を第1制御値で制御するか第2制御値で制御するかを判断する一方、前記所定の油圧アクチュエータに対応する操作部材とは異なる操作部材が操作された場合には、前記操作部材の操作速度が閾値未満であるか否かに関わらず前記電磁制御弁を第1制御値で制御する請求項9~13のいずれか1項に記載の作業機。
  15.  旋回装置と、
     オペレータが前記旋回装置を操作するための操作部材と、
     前記操作部材に対する操作量に応じて前記旋回装置の旋回速度を制御する制御装置と、
     を備え、
     前記制御装置は、前記操作部材の前記操作量に対応する目標旋回速度に基づいて前記旋回装置を制御する第1旋回制御部と、前記目標旋回速度よりも速い高速旋回速度に基づいて前記旋回装置を制御する第2旋回制御部と、を有している作業機。
  16.  前記制御装置は、前記操作部材が操作された場合に、まず前記第2旋回制御部による前記旋回装置の制御を行った後、前記第1旋回制御部による前記旋回装置の制御に切り替える請求項15に記載の作業機。
  17.  前記旋回装置の実旋回速度を測定する測定装置を備え、
     前記第1旋回制御部は、前記測定装置で測定された実旋回速度に基づいて前記高速旋回速度から前記目標旋回速度に収束させる請求項16に記載の作業機。
  18.  前記操作部材の操作速度を検出する速度検出部を備え、
     前記制御装置は、前記速度検出部で検出された前記操作速度が閾値未満である場合、前記第1旋回制御部により前記旋回装置を制御し、前記速度検出部で検出された前記操作速度が閾値以上である場合、前記第2旋回制御部により前記旋回装置を制御する請求項15~17のいずれか1項に記載の作業機。
  19.  前記旋回装置は、旋回台と、作動油により作動して前記旋回台を旋回させる旋回モータと、前記旋回モータに作動油を供給する油圧ポンプとを有し、
     前記第1旋回制御部は、前記目標旋回速度として前記油圧ポンプの目標出力を設定し、前記第2旋回制御部は、前記高速旋回速度として前記油圧ポンプの目標出力よりも高い高速出力を設定する請求項15~17のいずれか1項に記載の作業機。
  20.  原動機と、
     前記原動機の動力により駆動し且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、
     前記作動油によって作動する油圧アクチュエータと、
     前記油圧アクチュエータに対するオペレータの操作を受け付ける操作部材と、
     前記操作部材の操作量に基づいて前記原動機の回転数を増減する回転数制御部と、前記油圧ポンプを制御する油圧制御部とを有する制御装置と、
     を備え、
     前記回転数制御部は、前記操作部材が操作された場合に、前記油圧制御部による前記操作部材の操作量に基づく油圧ポンプの制御前に前記操作部材の操作量に基づいて前記原動機の回転数を増減させる制御を開始する作業機。
  21.  前記回転数制御部は、前記操作部材の操作量に対応する作動油の想定流量に基づいて、前記原動機の回転数を設定する請求項20に記載の作業機。
  22.  前記回転数制御部は、前記油圧ポンプの斜板角に基づいて前記原動機の回転数を設定する請求項20に記載の作業機。
  23.  前記油圧制御部は、前記操作部材の操作量に対応する作動油の想定流量が前記回転数制御部により設定された原動機の回転数により得られない場合は、前記原動機の回転数を上昇させる請求項20~22のいずれかに1項に記載の作業機。
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