WO2022137872A1 - 作業機械 - Google Patents

作業機械 Download PDF

Info

Publication number
WO2022137872A1
WO2022137872A1 PCT/JP2021/041600 JP2021041600W WO2022137872A1 WO 2022137872 A1 WO2022137872 A1 WO 2022137872A1 JP 2021041600 W JP2021041600 W JP 2021041600W WO 2022137872 A1 WO2022137872 A1 WO 2022137872A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
opening area
operation amount
pressure
pilot
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/041600
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
太郎 秋田
賀裕 白川
康平 小倉
充彦 金濱
Original Assignee
日立建機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立建機株式会社 filed Critical 日立建機株式会社
Priority to CN202180052603.4A priority Critical patent/CN115989353A/zh
Priority to JP2022571951A priority patent/JP7472321B2/ja
Priority to KR1020237006762A priority patent/KR20230041809A/ko
Priority to US18/023,577 priority patent/US20230304262A1/en
Priority to EP21910026.0A priority patent/EP4191073A4/en
Publication of WO2022137872A1 publication Critical patent/WO2022137872A1/ja

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E02F9/2207Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • E02F9/2228Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves including an electronic controller
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2282Systems using center bypass type changeover valves
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2285Pilot-operated systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/007Overload
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/045Compensating for variations in viscosity or temperature
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/161Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors with sensing of servomotor demand or load
    • F15B11/165Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors with sensing of servomotor demand or load for adjusting the pump output or bypass in response to demand
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/0422Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with manually-operated pilot valves, e.g. joysticks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087Control strategy, e.g. with block diagram
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/20507Type of prime mover
    • F15B2211/20523Internal combustion engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/2053Type of pump
    • F15B2211/20538Type of pump constant capacity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/2053Type of pump
    • F15B2211/20546Type of pump variable capacity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/20576Systems with pumps with multiple pumps
    • F15B2211/20584Combinations of pumps with high and low capacity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/31Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3105Neutral or centre positions
    • F15B2211/3116Neutral or centre positions the pump port being open in the centre position, e.g. so-called open centre
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/31Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3144Directional control characterised by the positions of the valve element the positions being continuously variable, e.g. as realised by proportional valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/32Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/329Directional control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/35Directional control combined with flow control
    • F15B2211/351Flow control by regulating means in feed line, i.e. meter-in control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/35Directional control combined with flow control
    • F15B2211/353Flow control by regulating means in return line, i.e. meter-out control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40Flow control
    • F15B2211/415Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit
    • F15B2211/41554Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit being connected to a return line and a directional control valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40Flow control
    • F15B2211/42Flow control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/426Flow control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40Flow control
    • F15B2211/42Flow control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/428Flow control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40Flow control
    • F15B2211/45Control of bleed-off flow, e.g. control of bypass flow to the return line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6316Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pilot pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6343Electronic controllers using input signals representing a temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6346Electronic controllers using input signals representing a state of input means, e.g. joystick position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/635Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements
    • F15B2211/6355Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements having valve means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6656Closed loop control, i.e. control using feedback
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/67Methods for controlling pilot pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7142Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders the output members being arranged in multiple groups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/75Control of speed of the output member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/8606Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a shock

Definitions

  • the present invention relates to a work machine.
  • the hydraulic system of the work machine described in Patent Document 1 includes a center bypass cut valve arranged on the downstream side of a control valve corresponding to a specific hydraulic cylinder in a center bypass line, and a cylinder chamber on the load holding side of the specific hydraulic cylinder.
  • the center bypass cut valve is operated when the operating means is operated to supply hydraulic oil to the hydraulic pump, and the control means for controlling the discharge pressure of the hydraulic pump to be higher than the load pressure of a specific hydraulic cylinder is provided. ing.
  • Patent Document 2 in a hydraulic circuit that directly drives and controls the ascent and descent of a boom cylinder, as an oil shock generation prevention device, an oil chamber on the bottom side and an oil chamber on the rod side of the load cylinder are provided via an electromagnetic on-off valve and a throttle valve.
  • a lifting hydraulic circuit provided with a communicating bypass circuit is disclosed.
  • the control unit transmits a command to open the bypass circuit for a predetermined time to the electromagnetic on-off valve.
  • Patent Document 2 aims to reduce the generation of surge pressure, but when the operation of the electromagnetic on-off valve provided in the bypass circuit is delayed as compared with the operation of the hydraulic pilot 3-position switching valve. , It may not be possible to prevent the occurrence of surge pressure.
  • An object of the present invention is to prevent the generation of surge pressure when the hydraulic actuator is stopped.
  • the work machine includes a pump that discharges the hydraulic oil sucked from the tank, a hydraulic actuator driven by the hydraulic oil discharged from the pump, and the hydraulic oil from the pump in a neutral position.
  • a flow control valve that has a center bypass passage portion that leads to the hydraulic actuator and controls the flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator according to the amount of displacement from the neutral position, and the hydraulic oil supplied from the pump are described above.
  • An electromagnetic proportional valve that generates a pilot pressure to control the bypass cut valve, an operating device for operating the hydraulic actuator, and a pilot pressure that controls the flow rate control valve based on the operating amount of the operating device. It includes a pilot valve to be generated, an operation amount detection device for detecting the operation amount of the operation device, and a control device for controlling the electromagnetic proportional valve based on the operation amount detected by the operation amount detection device.
  • the control device when the operation amount detected by the operation amount detection device is in the range of the minimum operation amount or more and less than the predetermined operation amount, the opening area of the bypass cut valve becomes the minimum opening area according to the increase in the operation amount.
  • the electromagnetic proportional valve is controlled so as to be as small as possible, and when the operation amount detected by the operation amount detection device is the maximum operation amount, the opening area of the bypass cut valve is larger than the minimum opening area.
  • the electromagnetic proportional valve is controlled so as to have an area.
  • FIG. 1 is a side view of the hydraulic excavator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic system (hydraulic drive circuit) included in the hydraulic excavator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the opening characteristics of the center bypass passage portion and the meter-in passage portion of the flow control valve.
  • FIG. 4 is a diagram showing the opening characteristics of the bypass cut valve.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the calculation processing of the control current value of the electromagnetic proportional valve by the controller of the hydraulic excavator according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the target opening characteristics of the bypass cut valve.
  • FIG. 7 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom return operation is performed in the hydraulic excavator according to the comparative example of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom return operation is performed in the hydraulic excavator according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a hydraulic system (hydraulic drive circuit) included in the hydraulic excavator according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a calculation process of a control current value of an electromagnetic proportional valve by a controller of a hydraulic excavator according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the first target opening characteristic and the second target opening characteristic of the bypass cut valve.
  • FIG. 12 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom raising operation is performed in the hydraulic excavator according to the first embodiment
  • FIG. 12A is a time chart showing the temperature of the hydraulic oil. It is a time chart when T is equal to or more than a threshold value T0, and (b) is a time chart when the temperature T of the hydraulic oil is less than the threshold value T0.
  • FIG. 13 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom raising operation is performed in the hydraulic excavator according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom raising operation is performed in the hydraulic excavator according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a hydraulic system (hydraulic drive circuit) included in the hydraulic excavator according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a calculation process of a control current value of an electromagnetic proportional valve by a controller of a hydraulic excavator according to a third embodiment.
  • the working machine according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the work machine performs civil engineering work, construction work, demolition work, dredging work, and the like at the work site.
  • FIG. 1 is a side view of the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the hydraulic excavator 100 includes a machine body 105 and a working device 104 attached to the machine body 105.
  • the machine body 105 has a crawler type traveling body 102 and a turning body 103 provided on the traveling body 102 so as to be able to turn.
  • the traveling body 102 travels by driving a pair of left and right crawlers by a traveling motor 102A.
  • the swivel body 103 is connected to the traveling body 102 via a swivel device having a swivel motor 103A, and is driven by the swivel motor 103A to rotate (turn) with respect to the traveling body 102.
  • the swivel body 103 includes a driver's cab 118 on which the operator is boarded, and an engine chamber in which the engine and hydraulic equipment such as a hydraulic pump driven by the engine are housed.
  • the engine is a power source of the hydraulic excavator 100, and is composed of an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • the working device 104 is an articulated working device attached to the swivel body 103, and has a plurality of hydraulic actuators and a plurality of driven members (front members) driven by the plurality of hydraulic actuators.
  • the working device 104 has a configuration in which three driven members (boom 111, arm 112, and bucket 113) are connected in series.
  • the base end portion of the boom 111 is rotatably connected to the front portion of the swivel body 103 via a boom pin.
  • the base end of the arm 112 is rotatably connected to the tip of the boom 111 via an arm pin.
  • the bucket 113 is rotatably connected to the tip of the arm 112 via a bucket pin.
  • the boom 111 is rotationally driven by the expansion / contraction operation of the boom cylinder 111A, which is a hydraulic actuator (hydraulic cylinder).
  • the arm 112 is rotationally driven by the expansion / contraction operation of the arm cylinder 112A, which is a hydraulic actuator (hydraulic cylinder).
  • the bucket 113 is rotationally driven by the expansion / contraction operation of the bucket cylinder 113A, which is a hydraulic actuator (hydraulic cylinder).
  • FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic system (hydraulic drive circuit) included in the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows only the part related to the drive of the boom cylinder 111A, and omits the other parts related to the drive of the hydraulic actuator.
  • the hydraulic system includes a tank 4 in which hydraulic oil, which is a hydraulic fluid, is stored, and a main pump 1 and a pilot pump 9 that are driven by an engine (not shown) and discharge hydraulic oil sucked from the tank 4.
  • the boom cylinder 111A driven by the hydraulic fluid discharged from the main pump 1, the center bypass line 171 connecting the main pump 1 and the tank 4, the flow control valve 130 provided in the center bypass line 171 and the center.
  • a bypass cut valve 6 provided on the downstream side of the flow control valve 130 in the bypass line 171, an electromagnetic proportional valve 7 for generating a pilot pressure for controlling the bypass cut valve 6, and an operating device 180 for operating the boom cylinder 111A.
  • the controller 150 as a control device for controlling each part of the hydraulic excavator 100, and the pressure sensors 185A and 185B for detecting the pilot pressure acting on the pilot pressure receiving parts 136 and 137 of the flow control valve 130 are provided.
  • the center bypass line 171 is an oil passage that guides the hydraulic oil supplied from the main pump 1 to the tank 4 via the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130.
  • the main pump 1 is a variable capacity hydraulic pump whose discharge capacity (pushing volume) can be changed, and the pilot pump 9 is a fixed capacity hydraulic pump having a constant discharge capacity.
  • the main pump 1 may be a fixed capacity hydraulic pump.
  • the flow rate control valve 130 controls the direction and flow rate of the hydraulic oil supplied from the main pump 1 to the boom cylinder 111A.
  • the flow control valve 130 is located in the neutral position when the tank pressure is applied to each of the pilot pressure receiving unit 136 and the pilot pressure receiving unit 137.
  • the flow rate control valve 130 is an open center type control valve, and is supplied from the center bypass passage portion 131 that guides the hydraulic oil from the main pump 1 to the tank 4 through the center bypass line 171 and the operation supplied from the main pump 1 in a neutral position. It has a meter-in passage portion 132 that guides oil to the boom cylinder 111A, and a meter-out passage portion 133 that guides hydraulic oil (return oil) supplied from the boom cylinder 111A to the tank 4.
  • the flow rate control valve 130 controls the flow rate of the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 111A according to the displacement amount (spool stroke) from the neutral position. The larger the displacement of the flow control valve 130 from the neutral position, the higher the speed of the boom cylinder 111A. Further, when the flow rate control valve 130 moves from the neutral position to one side, the boom cylinder 111A expands, and when the flow rate control valve 130 moves from the neutral position to the other side, the boom cylinder 111A contracts. That is, the flow rate control valve 130 controls the drive direction and speed of the boom cylinder 111A.
  • the operation device 180 is an operation device for operating the boom 111 (boom cylinder 111A, flow rate control valve 130), and the flow rate control valve 130 is operated based on the operation lever 181 which is an operation member and the operation amount of the operation lever 181. It has a boom raising pilot valve 182 and a boom lowering pilot valve 183 that generate a controlled pilot pressure (hereinafter, also referred to as an operating pressure).
  • the operating device 180 generates a pilot pressure (operating pressure) according to the operating direction and operating amount of the operating lever 181 by the pilot valves 182, 183, and the pilot pressure generated by the pilot valves 182, 183 is used in the flow control valve 130. It is a hydraulic pilot type operating device that is directly supplied.
  • the operating lever 181 is provided, for example, on the right side of the driver's seat (see FIG. 1) and is operated in the front-rear direction. When the operating lever 181 is operated backward, the boom 111 operates in the upward direction. When the operating lever 181 is operated forward, the boom 111 operates in the downward direction.
  • the boom raising pilot valve 182 reduces the pilot primary pressure supplied from the pilot pump 9 and generates a pilot pressure (operating pressure) according to the operating amount (lever stroke) of the operating lever 181 in the boom raising direction.
  • the operating pressure output from the pilot valve 182 for raising the boom is guided to the pilot pressure receiving unit 136 on one side (right side in the figure) of the flow rate control valve 130 via the pilot oil passage, and drives the flow rate control valve 130 to the left in the figure. do.
  • the hydraulic oil discharged from the main pump 1 is supplied to the bottom side oil chamber 111b of the boom cylinder 111A through the meter-in passage portion 132 of the flow rate control valve 130, and the hydraulic oil in the rod side oil chamber 111r is flow controlled. It is discharged to the tank 4 through the meter-out passage portion 133 of the valve 130.
  • the boom cylinder 111A is extended.
  • the boom lowering pilot valve 183 reduces the pilot primary pressure supplied from the pilot pump 9 and generates a pilot pressure (operating pressure) according to the operating amount (lever stroke) of the operating lever 181 in the boom lowering direction.
  • the operating pressure output from the pilot valve 183 for lowering the boom is guided to the pilot pressure receiving portion 137 on the other side (left side in the figure) of the flow rate control valve 130 via the pilot oil passage, and drives the flow rate control valve 130 to the right in the figure. do.
  • the hydraulic oil discharged from the main pump 1 is supplied to the rod side oil chamber 111r of the boom cylinder 111A through the meter-in passage portion of the flow rate control valve 130, and the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 111b is supplied to the flow rate control valve. It is discharged to the tank 4 through the meter-out passage portion of 130. As a result, the boom cylinder 111A contracts.
  • FIG. 3 is a diagram showing the opening characteristic A1c of the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130 and the opening characteristic A2c of the meter-in passage portion 132.
  • the horizontal axis shows the operating pressure Po (pilot pressure generated by the pilot valve 182) acting on the pilot pressure receiving portion 136
  • the vertical axis shows the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 and the opening of the meter-in passage portion 132.
  • the area A2 is shown.
  • the operating pressure Po generally corresponds to the stroke amount of the flow control valve 130.
  • the pressure of the pilot pressure receiving unit 137 is the minimum pressure (tank pressure).
  • the center bypass passage portion 131 As shown in FIG. 3, when the flow control valve 130 is located in the neutral position, that is, when the operating pressure Po acting on the pilot pressure receiving portion 136 is the minimum pressure (tank pressure), the center bypass passage portion 131.
  • the opening area A1 is the maximum opening area A1max, and the meter-in passage portion 132 is fully closed (that is, the opening area A2 is 0).
  • the stroke amount of the flow control valve 130 increases.
  • the opening area A2 of the meter-in passage portion 132 becomes larger, and the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 becomes smaller.
  • the center bypass passage portion 131 is fully closed (that is, the opening area A1 is 0).
  • the change in the opening area A1 with respect to the operating pressure Po of the center bypass passage portion 131 and the change in the opening area A2 with respect to the operating pressure Po of the meter-in passage portion 132 have an inverse relationship.
  • the opening characteristic of the meter-out passage portion 133 is substantially the same as the opening characteristic A2c of the meter-in passage portion 132.
  • the bypass cut valve 6 is a hydraulic pilot type control valve capable of controlling the opening of the center bypass line 171.
  • the bypass cut valve 6 has a pilot pressure receiving portion 6a on which the pilot pressure (secondary pressure) generated by the electromagnetic proportional valve 7 acts, and is controlled by the pilot pressure acting on the pilot pressure receiving portion 6a.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is provided in the pilot oil passage connecting the pilot pump 9 driven by the engine (not shown) and the pilot pressure receiving portion 6a of the bypass cut valve 6.
  • the electromagnetic proportional valve 7 reduces the pilot primary pressure supplied from the pilot pump 9 and generates a pilot pressure according to the control current from the controller 150.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is a pressure reducing valve whose degree of decompression decreases as the input control current increases. Therefore, when the control current input to the electromagnetic proportional valve 7 increases, the secondary pressure (pilot pressure) increases according to the control current.
  • FIG. 4 is a diagram showing the opening characteristic A3c of the bypass cut valve 6.
  • the horizontal axis shows the pilot pressure acting on the pilot pressure receiving portion 6a (the pilot pressure generated by the electromagnetic proportional valve 7), and the vertical axis shows the opening area A3 of the bypass cut valve 6.
  • the pilot pressure acting on the pilot pressure receiving portion 6a is the minimum pressure (tank pressure)
  • the bypass cut valve 6 is positioned at the fully open position by the force of the spring.
  • the pilot pressure acting on the pilot pressure receiving portion 6a becomes a predetermined pressure Pp3 or more, the bypass cut valve 6 is located at the shutoff position.
  • the opening area A3 of the bypass cut valve 6 When the bypass cut valve 6 is located at the cutoff position, the center bypass line 171 is cut off (that is, the opening area A3 becomes 0). As the pilot pressure Pp acting on the pilot pressure receiving portion 6a increases, the opening area A3 of the bypass cut valve 6 becomes smaller.
  • the opening area A3 of the bypass cut valve 6 has a minimum opening area A3min (A3min> 0) according to the magnitude of the operating pressure Po. It is controlled within the range of the maximum opening area A3max or less (see FIG. 6).
  • the pressure sensor 185A detects the operating pressure Po output from the pilot valve 182 for raising the boom when the boom raising operation is performed by the operating lever 181 and outputs the detection result to the controller 150. do.
  • the pressure sensor 185B detects the operating pressure Po output from the pilot valve 183 for lowering the boom when the boom lowering operation is performed by the operating lever 181 and outputs the detection result to the controller 150.
  • the operating pressure Po detected by the pressure sensors 185A and 185B has a correlation (proportional relationship) with the operating amount of the operating lever 181. Therefore, the pressure sensors 185A and 185B have a function as an operation amount detection device for detecting the operation amount of the operation device 180.
  • the controller 150 is a control device that controls the electromagnetic proportional valve 7 based on the operating pressure Po (corresponding to the operating amount of the operating device 180) detected by the pressure sensors 185A and 185B.
  • the controller 150 is a processor 151 such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, a non-volatile memory 152 such as a hard disk drive, a so-called RAM. It is composed of a computer equipped with a volatile memory 153 called (RandomAccessMemory), an input interface 154, an output interface 155, and other peripheral circuits.
  • the controller 150 may be configured by one computer or may be configured by a plurality of computers.
  • the non-volatile memory 152 stores a program capable of executing various operations. That is, the non-volatile memory 152 is a storage medium capable of reading a program that realizes the functions of the present embodiment.
  • the processor 151 is a processing device that expands the program stored in the non-volatile memory 152 into the volatile memory 153 and executes an operation, and signals taken from the input interface 154, the non-volatile memory 152, and the volatile memory 153 according to the program. Performs predetermined arithmetic processing on the.
  • the input interface 154 converts the input signal so that the processor 151 can calculate it. Further, the output interface 155 generates an output signal according to the calculation result of the processor 151, and outputs the signal to a device such as the electromagnetic proportional valve 7.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the calculation processing of the control current value of the electromagnetic proportional valve 7 by the controller 150 of the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment, and shows the calculation processing when the boom raising operation is performed.
  • the controller 150 has an opening area calculation unit 161, a pilot pressure calculation unit 162, and a current calculation unit 163.
  • the functions of the opening area calculation unit 161 and the pilot pressure calculation unit 162 and the current calculation unit 163 are exhibited by executing the program stored in the non-volatile memory 152 by the processor 151.
  • the opening area calculation unit 161 refers to the target opening characteristic A3tc stored in advance in the non-volatile memory 152, and based on the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A, the target value of the opening area A3 of the bypass cut valve 6 The target opening area A3t is calculated.
  • FIG. 6 is a diagram showing the target opening characteristic A3tc of the bypass cut valve 6. Note that FIG. 6 also shows the opening characteristic A1c of the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130 with a broken line. As shown in FIG. 6, the target opening characteristic A3tc is a characteristic of the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 with respect to the operating pressure Po acting on the pilot pressure receiving unit 136, and is stored in the non-volatile memory 152 in a table format. ..
  • the relationship between the operating pressure Po defined by the target opening characteristic A3tc and the target opening area A3t is as follows.
  • the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 becomes the minimum opening area A3min according to the increase in the operating pressure Po. It becomes smaller until it becomes.
  • the target opening area A3t is the maximum opening area A3max.
  • the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 becomes continuously smaller as the operating pressure Po increases, and the operating pressure Po becomes the first operation.
  • the minimum opening area is A3min.
  • the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 is the minimum opening area A3min.
  • the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 increases from the minimum opening area A3min to the predetermined opening area A30.
  • the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 is a predetermined opening area A30 in the range where the operating pressure Po is equal to or less than the second operating pressure Po2 and the maximum operating pressure Pox or less.
  • the predetermined opening area A30 is larger than the minimum opening area A3min and is a value equal to or less than the maximum opening area A3max.
  • the pilot pressure calculation unit 162 refers to the target pilot pressure characteristic Cp stored in advance in the non-volatile memory 152, and is based on the target opening area A3t calculated by the opening area calculation unit 161.
  • the target pilot pressure Ppt which is the target value of the pilot pressure Pp generated by the electromagnetic proportional valve 7, is calculated.
  • the target pilot pressure characteristic Cp is a characteristic in which the target pilot pressure Ppt decreases as the target opening area A3t increases, and is stored in the non-volatile memory 152 in a table format.
  • the current calculation unit 163 refers to the control current characteristic Ci stored in advance in the non-volatile memory 152, and supplies the current to the solenoid of the electromagnetic proportional valve 7 based on the target pilot pressure Ppt calculated by the pilot pressure calculation unit 162.
  • the control current value Ic is calculated, and the control current according to the calculation result is output to the electromagnetic proportional valve 7.
  • the control current characteristic Ci is a characteristic in which the control current value Ic increases as the target pilot pressure Ppt increases.
  • the crane work (suspended load work) performed by the hydraulic excavator 100 will be described as an example.
  • a wire is hung on a hook provided on the back of the bucket 113 of the hydraulic excavator 100 to lift the suspended load.
  • the suspended load is moved in the vertical direction by raising and lowering the boom 111.
  • the oil chamber 111b on the bottom side of the boom cylinder 111A becomes the load holding side.
  • the boom cylinder 111A When the operator operates the operation lever 181 to the boom raising side, the boom cylinder 111A extends and the boom 111 rotates upward. After that, when the operator returns the operation lever 181 to the neutral position, the boom cylinder 111A decelerates and stops.
  • the opening area of the center bypass line 171 is set in the region from the minimum operating pressure Po to the second operating pressure Po2 in which the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130 is fully closed. It is the combined opening area (effective area) of the opening area of the flow control valve 130 and the opening area of the bypass cut valve 6. This combined opening area is smaller than the opening area A1 of the center bypass passage portion 131.
  • the opening area A3 of the bypass cut valve 6 is larger than the minimum opening area A3min.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is controlled so as to be A30.
  • FIG. 7 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom return operation is performed in the hydraulic excavator according to the comparative example of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom return operation is performed in the hydraulic excavator according to the first embodiment.
  • the time charts shown in FIGS. 7 and 8 are time charts in the case where the operation lever 181 is operated to the boom raising side up to the maximum operation amount and then the operation lever 181 is returned to the neutral position.
  • the time change of the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130, the opening area A2 of the meter-in passage portion 132, and the opening area A3 of the bypass cut valve 6 is shown. Shows. Further, in the lower time chart showing the change in pressure, the discharge pressure (also referred to as pump pressure) Ppu of the main pump 1, the hydraulic oil pressure (also referred to as bottom pressure) Pb of the bottom side oil chamber 111b of the boom cylinder 111A, And the time change of the pressure (also referred to as rod pressure) Pr of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 111r of the boom cylinder 111A is shown.
  • the hydraulic excavator according to the comparative example of the first embodiment has the same configuration as the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment, but is stored in the non-volatile memory 152.
  • the target opening characteristic A3tcc is different from the target opening characteristic A3tc described in the first embodiment.
  • the target opening characteristic A3tcc according to the comparative example is a characteristic in which the operating pressure Po is in the range of the second operating pressure Po2 or more and the maximum operating pressure Pox or less, and the target opening area At is the minimum opening area A3min.
  • the bypass cut valve 6 starts to open after a delay time ⁇ t1 from the time point t11 when the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130 starts to open. As described above, the reason why the responsiveness of the flow rate control valve 130 and the bypass cut valve 6 are different will be described.
  • the flow control valve 130 starts the return operation when the pilot pressure (operation pressure) output from the pilot valve 182 decreases due to the return operation of the operation lever 181.
  • the bypass cut valve 6 starts the return operation when the pilot pressure output from the electromagnetic proportional valve 7 decreases.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is controlled based on the control current output from the controller 150.
  • the controller 150 detects that the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A has decreased, and then outputs the control current corresponding to the operating pressure Po to the electromagnetic proportional valve 7.
  • the operation of the bypass cut valve 6 is controlled by the controller 150. Therefore, one of the causes of the response delay is the time required for communication and arithmetic processing from the acquisition of the detection result of the operating pressure Po to the output of the control current to the electromagnetic proportional valve 7. Further, the time from the input of the control current to the electromagnetic proportional valve 7 to the change of the pilot pressure acting on the pilot pressure receiving portion 6a of the bypass cut valve 6 is also mentioned as one of the causes of the response delay.
  • the flow rate control valve 130 is not controlled by the controller 150, but is directly controlled by the operating pressure output from the operating device 180 in response to the operator's operation. For this reason, the operation of the bypass cut valve 6 is delayed from the operation of the flow rate control valve 130.
  • the bypass cut valve 6 is closed even if the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130 increases.
  • the pump pressure Ppu rises.
  • the bottom pressure Pb which is the pressure of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 111b of the boom cylinder 111A connected to the main pump 1 at the meter-in passage portion 132, also increases.
  • the bottom pressure Pb becomes high, the braking force for decelerating the boom cylinder 111A (rod pressure Pr ⁇ pressure receiving area of the rod side oil chamber 111r-bottom pressure Pb ⁇ pressure receiving area of the bottom side oil chamber 111b) becomes weak.
  • the meter-in passage portion 132 and the meter-out passage portion 133 are closed while the speed of the boom cylinder 111A is high, and a surge pressure is generated in the rod-side oil chamber 111r (time point t12). ..
  • surge pressure is generated when the boom cylinder 111A is stopped, impact and vibration will be generated in the working device 104, which makes it difficult to position the working device 104. Further, when an impact or vibration is generated in the working device 104, it leads to an increase in operator fatigue. Therefore, the generation of surge pressure may lead to a decrease in work efficiency of the hydraulic excavator 100.
  • the opening area A3 of the bypass cut valve 6 becomes the predetermined opening area A30.
  • the opening area A3 of the bypass cut valve 6 becomes the predetermined opening area A30 in the state where the operating lever 181 is operated up to the maximum operating amount on the boom raising side. ing.
  • the delay time is from t21 when the flow control valve 130 starts the return operation until the bypass cut valve 6 starts to open (until the opening area A3 of the bypass cut valve 6 starts to increase).
  • ⁇ t2 is generated, it is possible to prevent the surge pressure from being generated in the rod side oil chamber 111r by opening the bypass cut valve 6 in advance. That is, in the first embodiment, since it is possible to prevent the working device 104 from being impacted or vibrated, the working device 104 can be easily positioned. Further, in the first embodiment, it is possible to prevent the working device 104 from being shocked or vibrated, so that the operator's fatigue can be reduced. As a result, the efficiency of work by the hydraulic excavator 100 can be improved.
  • the hydraulic excavator (working machine) 100 includes a main pump (pump) 1 for discharging the hydraulic oil sucked from the tank 4 and a boom cylinder (hydraulic actuator) 111A driven by the hydraulic oil discharged from the main pump 1. And, it has a center bypass passage portion 131 that guides the hydraulic oil from the main pump 1 to the tank 4 in the neutral position, and controls the flow rate of the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 111A according to the amount of displacement from the neutral position.
  • the control valve 130, the center bypass line 171 that guides the hydraulic oil supplied from the main pump 1 to the tank 4 via the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130, and the flow control valve 130 in the center bypass line 171.
  • a bypass cut valve 6 provided on the downstream side for controlling the opening of the center bypass line 171, an electromagnetic proportional valve 7 for generating a pilot pressure for controlling the bypass cut valve 6, and an operating device 180 for operating the boom cylinder 111A.
  • a pilot valve 182 that generates an operating pressure (pilot pressure) that controls the flow control valve 130 based on the operating amount of the operating device 180, and a pressure sensor (operating amount) that detects the operating pressure (operating amount) of the operating device 180.
  • a detection device) 185A and a controller (control device) 150 that controls the electromagnetic proportional valve 7 based on the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A.
  • the opening area A3 of the bypass cut valve 6 becomes the minimum opening according to the increase in the operating pressure Po.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is controlled so as to be small until the area becomes A3 min. As a result, the energy loss of the main pump 1 is reduced and the fuel efficiency is improved. Moreover, good fine operability can be obtained.
  • the controller 150 When the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A is the maximum operating pressure Pox, the controller 150 has an opening area (predetermined opening area A30) in which the opening area A3 of the bypass cut valve 6 is larger than the minimum opening area A3min. As described above, the electromagnetic proportional valve 7 is controlled. This makes it possible to prevent the generation of surge pressure when the boom cylinder (hydraulic actuator) 111A is stopped. As a result, the work efficiency of the hydraulic excavator 100 can be improved.
  • the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130 becomes smaller as the operating pressure Po increases in the range where the operating pressure Po is less than the second operating pressure Po2, and is fully closed at the second operating pressure Po2. It has an opening characteristic A1c.
  • the controller 150 increases the opening area A3 of the bypass cut valve 6 from the minimum opening area A3min when the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A is equal to or greater than the second operating pressure Po2 and equal to or less than the maximum operating pressure Pox.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is controlled.
  • the energy loss can be reduced as compared with the case where the operating pressure Po is less than the second operating pressure Po2 and the opening area A3 of the bypass cut valve 6 is increased from the minimum opening area A3min.
  • FIG. 9 is a diagram similar to FIG. 2, and is a diagram showing a hydraulic system (hydraulic drive circuit) included in the hydraulic excavator 200 according to the second embodiment.
  • the hydraulic excavator 200 according to the second embodiment has the same configuration as the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment, and is a temperature sensor that detects the temperature of the hydraulic oil passing through the bypass cut valve 6. It is equipped with 286.
  • the temperature sensor 286 detects the temperature of the hydraulic oil in the tank 4 in which the hydraulic oil sucked up by the main pump 1 is stored.
  • the installation location of the temperature sensor 286 is not limited to the tank 4.
  • FIG. 10 is a diagram similar to FIG. 5, and is a block diagram showing the calculation processing of the control current value of the electromagnetic proportional valve 7 by the controller 250 of the hydraulic excavator 200 according to the second embodiment.
  • the controller 250 has a first opening area calculation unit 261A, a second opening area calculation unit 261B, a selection unit 264, a pilot pressure calculation unit 162, and a current calculation unit 163.
  • the first opening area calculation unit 261A has the same function as the opening area calculation unit 161 described in the first embodiment.
  • the first opening area calculation unit 261A refers to the first target opening characteristic A3ac and calculates the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 based on the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A.
  • the second opening area calculation unit 261B refers to the second target opening characteristic A3bc different from the first target opening characteristic A3ac, and based on the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A, the target opening area of the bypass cut valve 6 Calculate A3t.
  • FIG. 11 is a diagram showing the first target opening characteristic A3ac and the second target opening characteristic A3bc of the bypass cut valve 6.
  • the first target opening characteristic A3ac and the second target opening characteristic A3bc are stored in the non-volatile memory 152 in a table format.
  • a thin solid line shows the first target opening characteristic A3ac
  • a thick solid line shows the second target opening characteristic A3bc.
  • FIG. 11 is a diagram showing the first target opening characteristic A3ac and the second target opening characteristic A3bc of the bypass cut valve 6.
  • a thin solid line shows the first target opening characteristic A3ac
  • a thick solid line shows the second target opening characteristic A3bc.
  • FIG. 11 is a diagram
  • the opening characteristic A1c of the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130 is also shown by the broken line. Since the first target opening characteristic A3ac has the same characteristics as the target opening characteristic A3tc described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the relationship between the operating pressure Po defined by the second target opening characteristic A3bc and the target opening area A3t is as follows.
  • the target opening area A3t is the maximum opening area A3max.
  • the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 becomes continuously smaller until the minimum opening area A3min2 is reached as the operating pressure Po increases.
  • the minimum opening area A3min2 in the second target opening characteristic A3bc is larger than the minimum opening area A3min2 in the first target opening characteristic A3ac.
  • the target opening area A3t of the bypass cut valve 6 is a predetermined opening area A30 larger than the minimum opening area A3min2.
  • the rate of change (inclination) of the target opening area A3t with respect to the operating pressure Po in the range where the operating pressure Po is the minimum operating pressure Po or more and less than the third operating pressure Po3, and the range of the third operating pressure Po3 or more and less than the second operating pressure Po2. It is different from the rate of change (inclination) of the target opening area A3t with respect to the operating pressure Po in.
  • the magnitude relationship of each operating pressure is Pon ⁇ Po3 ⁇ Po1 ⁇ Po2 ⁇ Pox.
  • the target opening area A3t defined by the second target opening characteristic A3bc is larger than the target opening area A3t defined by the first target opening characteristic A3ac. big.
  • the selection unit 264 determines whether or not the temperature T of the hydraulic oil detected by the temperature sensor 286 is equal to or higher than the threshold value T0.
  • the threshold value T0 is a threshold value for determining whether or not the hydraulic oil is in a low temperature state, and is stored in the non-volatile memory 152 in advance.
  • the selection unit 264 selects the target opening area A3t calculated by the first opening area calculation unit 261A and outputs the target opening area A3t to the pilot pressure calculation unit 162.
  • the selection unit 264 determines that the temperature T of the hydraulic oil is less than the threshold value T0, the selection unit 264 selects the target opening area A3t calculated by the second opening area calculation unit 261B and outputs the target opening area A3t to the pilot pressure calculation unit 162. It should be noted that the present invention is not limited to this, and for example, the target opening area A3t may be selected as a three-dimensional table by inputting the operating pressure and the hydraulic oil temperature.
  • the pilot pressure calculation unit 162 calculates the target pilot pressure Ppt based on the target opening area A3t selected by the selection unit 264.
  • the current calculation unit 163 calculates the control current value Ic based on the target pilot pressure Ppt calculated by the pilot pressure calculation unit 162, and outputs the control current according to the calculation result to the electromagnetic proportional valve 7.
  • the crane work (suspended load work) performed by the hydraulic excavator 200 will be described as an example.
  • the boom cylinder 111A extends and the boom 111 rotates upward.
  • the operator smoothly lifts the suspended load by the work device 104.
  • the controller 150 bypass cuts more than when it is high (T ⁇ T0).
  • the electromagnetic proportional valve 7 is controlled so that the opening area A3 of the valve 6 becomes large.
  • the boom cylinder 111A can be smoothly operated without causing a shock.
  • the point that the boom cylinder 111A can be operated without generating a shock during the boom raising operation according to the configuration of the second embodiment will be described in comparison with the first embodiment.
  • FIGS. 12 (a) and 12 (b) are time charts showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom raising operation is performed in the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 12A is a time chart when the temperature T of the hydraulic oil is equal to or higher than the threshold value T0
  • FIG. 12B is a time chart when the temperature T of the hydraulic oil is less than the threshold value T0
  • FIG. 13 is a time chart showing the time change of the opening area of each valve and the pressure of the hydraulic oil when the boom raising operation is performed in the hydraulic excavator 200 according to the second embodiment. The time charts shown in FIGS.
  • 12 (a), 12 (b) and 13 are time charts when the operation lever 181 is operated from the neutral position to the boom raising side.
  • the upper time chart showing the change in the opening area the time change of the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 of the flow control valve 130, the opening area A2 of the meter-in passage portion 132, and the opening area A3 of the bypass cut valve 6 is shown. Shows.
  • the lower time chart showing the change in pressure shows the time change of the pump pressure Ppu, the bottom pressure Pb of the boom cylinder 111A, and the rod pressure Pr of the boom cylinder 111A.
  • the flow control valve 130 is displaced from the neutral position.
  • the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 and the opening area A3 of the bypass cut valve 6 gradually decrease from the time point t31.
  • the meter-in passage portion 132 starts to open from the time point t32, and the opening area A2 of the meter-in passage portion 132 increases as the operation amount increases.
  • the pump pressure Ppu gradually increases from the time point t31.
  • the pump pressure Ppu exceeds the bottom pressure Pb just before t32 when the meter-in passage portion 132 begins to open. In this way, by adjusting the pump pressure pp when the meter-in passage portion 132 opens to the bottom pressure Pb, the operation of the boom cylinder 111A can be started smoothly. Therefore, the boom 111 can be slowly operated to raise the suspended load.
  • the bypass cut valve 6 when the hydraulic oil temperature T is less than the threshold value T0, the bypass cut valve 6 is more than when the hydraulic oil temperature T is equal to or higher than the threshold value T0.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is controlled so that the opening area A3 of the above is large. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 13, the opening area A1 of the center bypass passage portion 131 and the opening of the bypass cut valve 6 are opened from the time t51 when the operation of the operating lever 181 is started from the neutral position to the boom raising side. Although the area A3 decreases, the decrease rate of the opening area A3 of the bypass cut valve 6 decreases at the time point t52.
  • the time point t52 is a time point before the time point when the meter-in passage portion 132 starts to open. From the time point t52 to the time point t53 when the center bypass passage portion 131 is fully closed, the opening area A3 of the bypass cut valve 6 when the hydraulic oil temperature T is less than the threshold value T0 is when the hydraulic oil temperature T is equal to or higher than the threshold value T0. It becomes larger than the opening area A3 of. As a result, the pressure loss when the hydraulic oil passes through the center bypass passage portion 131 and the bypass cut valve 6 of the flow rate control valve 130 is reduced, so that a sudden increase in the pump pressure Ppu is prevented. As a result, a sudden increase in the bottom pressure Pb is also prevented.
  • the second embodiment when the temperature of the hydraulic oil is low, it is possible to prevent the working device 104 from suddenly starting to operate, so that the working device 104 can be easily positioned. be able to. Further, in the second embodiment, when the temperature of the hydraulic oil is low, it is possible to prevent the working device 104 from suddenly starting to operate, so that the operator's fatigue can be reduced. As a result, the work efficiency of the hydraulic excavator 200 can be improved.
  • FIG. 14 is a diagram similar to FIGS. 2 and 9, and is a diagram showing a hydraulic system (hydraulic drive circuit) included in the hydraulic excavator 300 according to the third embodiment.
  • the hydraulic excavator 300 is provided with a plurality of flow rate control valves 130A and 130B on the center bypass line 171.
  • the flow rate control valve 130A and the flow rate control valve 130B connected in tandem have the same configuration as the flow rate control valve 130 described in the first embodiment.
  • the flow rate control valve 130A controls the flow direction and flow rate of the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 111A
  • the flow rate control valve 130B controls the flow direction and flow rate of the hydraulic oil supplied to the arm cylinder 112A.
  • the hydraulic excavator 300 includes an operating device 380 for operating the arm cylinder 112A, and pressure sensors 385A and 385B for detecting the pilot pressure acting on the pilot pressure receiving portions 136 and 137 of the flow control valve 130B.
  • the operation device 380 is an operation device for operating the arm 112 (arm cylinder 112A, flow rate control valve 130B), and the flow rate control valve 130B is operated based on the operation amount of the operation lever 381 and the operation lever 381 which are operation members. It has a pilot valve 382 for an arm cloud and a pilot valve 383 for an arm dump that generate a pilot pressure (operating pressure) to be controlled.
  • the operation device 380 generates a pilot pressure (operation pressure) according to the operation direction and operation amount of the operation lever 381 by the pilot valves 382, 383, and the pilot pressure generated by the pilot valves 382, 383 is used in the flow control valve 130B. It is a hydraulic pilot type operating device that is directly supplied.
  • the operation lever 381 is provided, for example, on the left side of the driver's seat (see FIG. 1) and is operated in the left-right direction.
  • an arm dump operation is performed.
  • the arm dump operation is an operation in which the arm 112 rotates so that the tip of the arm 112 is separated from the machine body 105.
  • the operation lever 381 is operated to the right, the arm cloud operation is performed.
  • the arm cloud operation is an operation in which the arm 112 rotates so that the tip of the arm 112 approaches the machine body 105.
  • the pressure sensor 385A detects the operation pressure Po output from the pilot valve 382 for the arm cloud when the arm cloud operation is performed by the operation lever 381, and outputs the detection result to the controller 350.
  • the pressure sensor 385B detects the operating pressure Po output from the pilot valve 383 for the arm dump when the arm dump operation is performed by the operating lever 381, and outputs the detection result to the controller 350.
  • the opening area (composite opening area) of the center bypass line 171 is narrowed as compared with the case where the single operation is performed. Be done. Therefore, among the plurality of flow rate control valves 130A and 130B connected in tandem, the supply side pressure of the boom cylinder 111A to which hydraulic oil is supplied from the flow rate control valve 130A on the upstream side of the center bypass line 171 becomes higher than necessary. .. Therefore, as in the case where the temperature of the hydraulic oil described in the second embodiment is low, a shock may occur at the start of operation of the boom cylinder 111A.
  • the controller 350 is electromagnetically arranged so that when a plurality of flow control valves 130A and 130B are operated in combination, the opening area A3 of the bypass cut valve 6 becomes larger than when the plurality of flow control valves 130A and 130B are operated independently.
  • the proportional valve 7 is controlled.
  • FIG. 15 is a diagram similar to FIGS. 5 and 10, and is a block diagram showing the calculation processing of the control current value of the electromagnetic proportional valve 7 by the controller 350 of the hydraulic excavator 300 according to the third embodiment.
  • the controller 350 has a selection unit 364 instead of the selection unit 264 described in the second embodiment.
  • the selection unit 364 determines whether or not the flow control valve 130A and the flow control valve 130B are in a combined operation state at the same time based on the operation pressure Po detected by the pressure sensors 185A, 185B, 385A, and 385B. do.
  • one of the operating pressures Po detected by the pressure sensors 185A and 185B has a threshold value Po0 or more, and one of the operating pressures detected by the pressure sensors 385A and 385B has a threshold value Po0 or more. If there is, it is determined that it is in the combined operation state, and in other cases, it is determined that it is not in the combined operation state.
  • the threshold value Po0 is a threshold value for determining whether or not the operating devices 180 and 380 are being operated, and is stored in a predetermined non-volatile memory 152.
  • the selection unit 364 selects the target opening area A3t calculated by the first opening area calculation unit 261A and outputs it to the pilot pressure calculation unit 162.
  • the selection unit 364 selects the target opening area A3t calculated by the second opening area calculation unit 261B and outputs it to the pilot pressure calculation unit 162.
  • the operation pressure is not limited to this, and for example, the operation pressure output from the operation device 180 and the operation pressure output from the operation device 380 are input to select the target opening area A3t as a three-dimensional table. May be good.
  • the center bypass line 171 is provided with a plurality of flow rate control valves 130A and 130B.
  • the controller 350 controls the electromagnetic proportional valve 7 so that the opening area A3 of the bypass cut valve 6 becomes larger when the plurality of flow control valves 130A and 130B are operated in combination than when they are operated independently.
  • the third embodiment when a plurality of flow rate control valves 130A and 130B are operated in combination, it is possible to prevent the working device 104 from suddenly starting operation, so that the working device 104 can be prevented from starting operation. Positioning can be easily performed. Further, in the third embodiment, when a plurality of flow rate control valves 130A and 130B are operated in combination, it is possible to prevent the working device 104 from suddenly starting to operate, thus reducing operator fatigue. be able to. As a result, the efficiency of work by the hydraulic excavator 300 can be improved.
  • the controller 150 increases the opening area A3 of the bypass cut valve 6 from the minimum opening area A3min when the operating pressure Po detected by the pressure sensor 185A is the second operating pressure Po2.
  • the electromagnetic proportional valve 7 has been described above, the present invention is not limited thereto.
  • the controller 150 may control the electromagnetic proportional valve 7 so that the opening area A3 of the bypass cut valve 6 increases from the minimum opening area A3min when the operating pressure Po is larger than the second operating pressure Po2.
  • the electromagnetic proportional valve 7 is controlled so that the opening area A3 of the bypass cut valve 6 increases from the minimum opening area A3min. By doing so, energy loss can be reduced.
  • the controller 150 may control the electromagnetic proportional valve 7 so that the opening area A3 of the bypass cut valve 6 increases from the minimum opening area A3min when the operating pressure Po is less than the second operating pressure Po2.
  • the operating device 180 may be an electric operating device.
  • the operation amount of the electric operation device is detected by an operation amount detection device such as a potentiometer that detects the rotation angle of the operation lever.
  • the controller 150 outputs a control current to the electromagnetic proportional valve (pilot valve) based on the operation amount detected by the operation amount detection device.
  • the electromagnetic proportional valve (pilot valve) reduces the pilot primary pressure supplied from the pilot pump 9 to generate a pilot pressure (operating pressure), and the generated pilot pressure (operating pressure) is used as a pilot pressure receiving unit of the flow control valve 130. Output to 136, 137.
  • the electromagnetic proportional valve 7 that controls the bypass cut valve 6 and the electromagnetic proportional valve (pilot valve) that controls the flow rate control valve 130 are controlled by the controller 150, so that there is a difference in responsiveness. Hateful. However, there is a difference in length between the pilot oil passage connecting the pilot pressure receiving portion 136 of the flow control valve 130 and the electromagnetic proportional valve (pilot valve) and the pilot oil passage connecting the bypass cut valve 6 and the electromagnetic proportional valve 7. , And the operation of the bypass cut valve 6 may be delayed as compared with the operation of the flow rate control valve 130 due to differences in valve characteristics and the like. Therefore, the same effect as that described in the above embodiment can be obtained even for a hydraulic excavator having an electric operating device.
  • ⁇ Modification example 4> In the above embodiment, the case where the work machine is a crawler type hydraulic excavator 100 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The present invention can be applied to various work machines such as wheel type hydraulic excavators and wheel loaders.
  • center bypass line 180 ... operation device, 181 ... operation lever (operation member), 182, 183 ... Pilot valve, 185A, 185B ... Pressure sensor (operation amount detection device), 200 ... Hydraulic excavator (working machine), 250 ... Controller (control device), 261A ... First opening area calculation unit, 261B ... Second opening area Calculation unit, 264 ... selection unit, 286 ... temperature sensor, 300 ... hydraulic excavator (working machine), 350 ... controller (control device), 364 ... selection unit, 380 ... operation device, 381 ... operation lever (operation member), 382 , 383 ... Pilot valve, 385A, 385B ... Pressure sensor (operation amount detection device), A1 ... Center bypass passage opening area, A1c ...

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

作業機械は、油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、ポンプからの作動油を流量制御弁のセンタバイパス通路部を経由してタンクに導くセンタバイパスラインと、センタバイパスラインの開口を制御するバイパスカット弁と、バイパスカット弁を制御するパイロット圧を生成する電磁比例弁と、操作装置の操作量に基づいて流量制御弁を制御するパイロット圧を生成するパイロット弁と、操作量に基づいて電磁比例弁を制御する制御装置とを備える。制御装置は、操作量が所定操作量未満では、操作量の増加に応じてバイパスカット弁の開口面積が小さくなるように電磁比例弁を制御し、操作量が最大操作量であるときには、バイパスカット弁の開口面積が最小開口面積よりも大きい開口面積となるように、電磁比例弁を制御する。

Description

作業機械
 本発明は、作業機械に関する。
 油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油により駆動される油圧アクチュエータと、油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する制御弁と、制御弁を操作する操作装置とを備えた作業機械が知られている(特許文献1参照)。
 特許文献1に記載の作業機械の油圧システムは、センタバイパスラインにおける特定の油圧シリンダに対応する制御弁の下流側に配置されるセンタバイパスカット弁と、特定の油圧シリンダの負荷保持側のシリンダ室に作動油を供給するよう操作手段が操作されたときにセンタバイパスカット弁を作動させ、油圧ポンプの吐出圧力が特定の油圧シリンダの負荷圧よりも高くなるように制御する制御手段と、を備えている。
 特許文献2には、ブームシリンダの昇降をダイレクトに駆動制御する油圧回路において、油撃発生防止装置として、電磁開閉弁と絞り弁を介して負荷シリンダのボトム側油室とロッド側油室とを連通するバイパス回路を設けた昇降用油圧回路が開示されている。特許文献2に記載の昇降用油圧回路では、サージ圧が発生するシリンダ作動開始時、または停止時において、制御部が、予め定められた時間だけバイパス回路を開ける指令を電磁開閉弁に送信する。
特開2011―85198号公報 特開2012―229777号公報
 特許文献1に記載の油圧システムでは、特定の油圧シリンダに対応する制御弁に対して戻し操作を行ったときに、この制御弁の戻り動作に比べてセンタバイパスカット弁が開くのが遅れることに起因して、サージ圧が発生するおそれがある。サージ圧の発生は、作業効率の低下に繋がる。
 特許文献2に記載の技術は、サージ圧の発生を低減することを目的としているが、油圧パイロット3位置切換弁の動作に比べて、バイパス回路に設けられる電磁開閉弁の動作が遅れる場合には、サージ圧の発生を防止することができないおそれがある。
 本発明は、油圧アクチュエータの停止時のサージ圧の発生を防止することを目的とする。
 本発明の一態様による作業機械は、タンクから吸引した作動油を吐出するポンプと、前記ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、中立位置で前記ポンプからの作動油を前記タンクに導くセンタバイパス通路部を有し、前記中立位置からの変位量に応じて前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、前記ポンプから供給された作動油を、前記流量制御弁の前記センタバイパス通路部を経由して前記タンクに導くセンタバイパスラインと、前記センタバイパスラインにおける前記流量制御弁の下流側に設けられ前記センタバイパスラインの開口を制御するバイパスカット弁と、前記バイパスカット弁を制御するパイロット圧を生成する電磁比例弁と、前記油圧アクチュエータを操作するための操作装置と、前記操作装置の操作量に基づいて、前記流量制御弁を制御するパイロット圧を生成するパイロット弁と、前記操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、前記操作量検出装置で検出された操作量に基づいて、前記電磁比例弁を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記操作量検出装置で検出された操作量が、最小操作量以上所定操作量未満の範囲では、前記操作量の増加に応じて前記バイパスカット弁の開口面積が最小開口面積となるまで小さくなるように前記電磁比例弁を制御し、前記操作量検出装置で検出された操作量が、最大操作量であるときには、前記バイパスカット弁の開口面積が前記最小開口面積よりも大きい開口面積となるように、前記電磁比例弁を制御する。
 本発明によれば、油圧アクチュエータの停止時のサージ圧の発生を防止することができる。
図1は、第1実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。 図2は、第1実施形態に係る油圧ショベルが備える油圧システム(油圧駆動回路)について示す図である。 図3は、流量制御弁のセンタバイパス通路部及びメータイン通路部の開口特性について示す図である。 図4は、バイパスカット弁の開口特性について示す図である。 図5は、第1実施形態に係る油圧ショベルのコントローラによる電磁比例弁の制御電流値の演算処理について示すブロック図である。 図6は、バイパスカット弁の目標開口特性について示す図である。 図7は、第1実施形態の比較例に係る油圧ショベルにおいて、ブーム戻し操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートである。 図8は、第1実施形態に係る油圧ショベルにおいて、ブーム戻し操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートである。 図9は、第2実施形態に係る油圧ショベルが備える油圧システム(油圧駆動回路)について示す図である。 図10は、第2実施形態に係る油圧ショベルのコントローラによる電磁比例弁の制御電流値の演算処理について示すブロック図である。 図11は、バイパスカット弁の第1目標開口特性及び第2目標開口特性について示す図である。 図12は、第1実施形態に係る油圧ショベルにおいて、ブーム上げ操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートであり、(a)は作動油の温度Tが閾値T0以上である場合のタイムチャートであり、(b)は作動油の温度Tが閾値T0未満である場合のタイムチャートである。 図13は、第2実施形態に係る油圧ショベルにおいて、ブーム上げ操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートである。 図14は、第3実施形態に係る油圧ショベルが備える油圧システム(油圧駆動回路)について示す図である。 図15は、第3実施形態に係る油圧ショベルのコントローラによる電磁比例弁の制御電流値の演算処理について示すブロック図である。
 図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械について説明する。本実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベルである例について説明する。作業機械は、作業現場において、土木作業、建設作業、解体作業、浚渫作業等の作業を行う。
 <第1実施形態>
 図1は、本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル100の側面図である。図1に示すように、油圧ショベル100は、機体105と、機体105に取り付けられる作業装置104と、を備える。機体105は、クローラ式の走行体102と、走行体102上に旋回可能に設けられた旋回体103と、を有する。走行体102は、左右一対のクローラを走行モータ102Aによって駆動することにより走行する。旋回体103は、旋回モータ103Aを有する旋回装置を介して走行体102に連結され、旋回モータ103Aによって駆動されて走行体102に対して回動する(旋回する)。
 旋回体103は、オペレータが搭乗する運転室118と、エンジン及びエンジンにより駆動される油圧ポンプ等の油圧機器が収容されるエンジン室と、を備える。エンジンは、油圧ショベル100の動力源であり、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。
 作業装置104は、旋回体103に取り付けられる多関節型の作業装置であって、複数の油圧アクチュエータ、及び複数の油圧アクチュエータにより駆動される複数の被駆動部材(フロント部材)を有する。作業装置104は、3つの被駆動部材(ブーム111、アーム112及びバケット113)が直列的に連結された構成である。ブーム111は、その基端部が旋回体103の前部に、ブームピンを介して回動可能に連結される。アーム112は、その基端部がブーム111の先端部に、アームピンを介して回動可能に連結される。バケット113は、アーム112の先端部に、バケットピンを介して回動可能に連結される。
 ブーム111は、油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)であるブームシリンダ111Aの伸縮動作によって回転駆動される。アーム112は、油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)であるアームシリンダ112Aの伸縮動作によって回転駆動される。バケット113は、油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)であるバケットシリンダ113Aの伸縮動作によって回転駆動される。
 図2は、第1実施形態に係る油圧ショベル100が備える油圧システム(油圧駆動回路)について示す図である。なお、説明の簡略化のため、図2では、ブームシリンダ111Aの駆動に関わる部分のみを示し、その他の油圧アクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。
 図2に示すように、油圧システムは、作動流体である作動油が貯留されるタンク4と、エンジン(不図示)によって駆動されタンク4から吸引した作動油を吐出するメインポンプ1及びパイロットポンプ9と、メインポンプ1から吐出された作動油によって駆動されるブームシリンダ111Aと、メインポンプ1とタンク4とを接続するセンタバイパスライン171と、センタバイパスライン171に設けられる流量制御弁130と、センタバイパスライン171における流量制御弁130の下流側に設けられるバイパスカット弁6と、バイパスカット弁6を制御するパイロット圧を生成する電磁比例弁7と、ブームシリンダ111Aを操作するための操作装置180と、油圧ショベル100の各部を制御する制御装置としてのコントローラ150と、流量制御弁130のパイロット受圧部136,137に作用するパイロット圧を検出する圧力センサ185A,185Bと、を備えている。センタバイパスライン171は、メインポンプ1から供給された作動油を、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131を経由してタンク4に導く油路である。
 メインポンプ1は、吐出容量(押しのけ容積)を変更可能な可変容量型の油圧ポンプであり、パイロットポンプ9は、吐出容量が一定の固定容量型の油圧ポンプである。なお、メインポンプ1は、固定容量型の油圧ポンプであってもよい。
 流量制御弁(方向制御弁)130は、メインポンプ1からブームシリンダ111Aに供給される作動油の流れの方向及び流量を制御する。パイロット受圧部136及びパイロット受圧部137のそれぞれにタンク圧が作用している状態では、流量制御弁130は中立位置に位置する。流量制御弁130は、オープンセンタ型の制御弁であり、中立位置でメインポンプ1からの作動油をセンタバイパスライン171を通じてタンク4に導くセンタバイパス通路部131と、メインポンプ1から供給される作動油をブームシリンダ111Aに導くメータイン通路部132と、ブームシリンダ111Aから供給される作動油(戻り油)をタンク4に導くメータアウト通路部133と、を有する。
 流量制御弁130は、中立位置からの変位量(スプールストローク)に応じて、ブームシリンダ111Aへ供給される作動油の流量を制御する。流量制御弁130の中立位置からの変位量が大きくなるほど、ブームシリンダ111Aの速度は大きくなる。また、流量制御弁130が中立位置から一方に移動すると、ブームシリンダ111Aが伸長し、流量制御弁130が中立位置から他方に移動すると、ブームシリンダ111Aが収縮する。つまり、流量制御弁130は、ブームシリンダ111Aの駆動方向及び速度を制御する。
 操作装置180は、ブーム111(ブームシリンダ111A、流量制御弁130)を操作する操作装置であって、操作部材である操作レバー181と、操作レバー181の操作量に基づいて、流量制御弁130を制御するパイロット圧(以下、操作圧とも記す)を生成するブーム上げ用のパイロット弁182及びブーム下げ用のパイロット弁183とを有する。操作装置180は、操作レバー181の操作方向及び操作量に応じたパイロット圧(操作圧)をパイロット弁182,183で生成し、パイロット弁182,183で生成されたパイロット圧を流量制御弁130に直接供給する油圧パイロット式の操作装置である。操作レバー181は、例えば、運転席の右側に設けられ(図1参照)、前後方向に操作される。操作レバー181が後方に操作されると、ブーム111が上げ方向に動作する。操作レバー181が前方に操作されると、ブーム111が下げ方向に動作する。
 ブーム上げ用のパイロット弁182は、パイロットポンプ9から供給されるパイロット一次圧を減圧し、操作レバー181のブーム上げ方向の操作量(レバーストローク)に応じたパイロット圧(操作圧)を生成する。ブーム上げ用のパイロット弁182から出力された操作圧は、パイロット油路を介して流量制御弁130の一方(図示右側)のパイロット受圧部136に導かれ、流量制御弁130を図示左方向に駆動する。これにより、メインポンプ1から吐出された作動油が、流量制御弁130のメータイン通路部132を通じてブームシリンダ111Aのボトム側油室111bに供給されると共にロッド側油室111rの作動油が、流量制御弁130のメータアウト通路部133を通じてタンク4に排出される。その結果、ブームシリンダ111Aが伸長する。
 ブーム下げ用のパイロット弁183は、パイロットポンプ9から供給されるパイロット一次圧を減圧し、操作レバー181のブーム下げ方向の操作量(レバーストローク)に応じたパイロット圧(操作圧)を生成する。ブーム下げ用のパイロット弁183から出力された操作圧は、パイロット油路を介して流量制御弁130の他方(図示左側)のパイロット受圧部137に導かれ、流量制御弁130を図示右方向に駆動する。これにより、メインポンプ1から吐出された作動油が、流量制御弁130のメータイン通路部を通じてブームシリンダ111Aのロッド側油室111rに供給されると共にボトム側油室111bの作動油が、流量制御弁130のメータアウト通路部を通じてタンク4に排出される。その結果、ブームシリンダ111Aが収縮する。
 図3は、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131の開口特性A1c及びメータイン通路部132の開口特性A2cについて示す図である。図3において、横軸はパイロット受圧部136に作用する操作圧Po(パイロット弁182により生成されるパイロット圧)を示し、縦軸はセンタバイパス通路部131の開口面積A1及びメータイン通路部132の開口面積A2を示している。操作圧Poは、流量制御弁130のストローク量に概ね対応している。なお、パイロット受圧部137の圧力は、最小圧力(タンク圧)である。
 図3に示すように、流量制御弁130が中立位置に位置しているとき、すなわち、パイロット受圧部136に作用する操作圧Poが最小圧力(タンク圧)であるときには、センタバイパス通路部131の開口面積A1は最大開口面積A1maxとなり、メータイン通路部132は全閉(すなわち、開口面積A2は0)となる。
 パイロット受圧部136に作用する操作圧Poが増加すると、流量制御弁130のストローク量が増加する。パイロット受圧部136に作用する操作圧Poが増加するほど、メータイン通路部132の開口面積A2が大きくなり、センタバイパス通路部131の開口面積A1は小さくなる。操作圧Poが後述する第2操作圧Po2以上になると、センタバイパス通路部131は全閉(すなわち、開口面積A1は0)となる。また、操作圧Poが、第2操作圧Po2よりも高い所定圧力以上になると、メータイン通路部132の開口面積A2は最大開口面積A2maxとなる(A2max=A1max)。このように、センタバイパス通路部131の操作圧Poに対する開口面積A1の変化と、メータイン通路部132の操作圧Poに対する開口面積A2の変化とは、逆の関係になっている。なお、図示しないが、メータアウト通路部133の開口特性は、メータイン通路部132の開口特性A2cと概ね同じである。
 図2に示すように、バイパスカット弁6は、センタバイパスライン171の開口を制御可能な油圧パイロット式の制御弁である。バイパスカット弁6は、電磁比例弁7により生成されるパイロット圧(2次圧)が作用するパイロット受圧部6aを有し、パイロット受圧部6aに作用するパイロット圧によって制御される。
 電磁比例弁7は、エンジン(不図示)により駆動されるパイロットポンプ9とバイパスカット弁6のパイロット受圧部6aとを結ぶパイロット油路に設けられている。電磁比例弁7は、パイロットポンプ9から供給されるパイロット一次圧を減圧し、コントローラ150からの制御電流に応じたパイロット圧を生成する。電磁比例弁7は、入力される制御電流の増加に応じて減圧度が小さくなる減圧弁である。このため、電磁比例弁7に入力される制御電流が増加すると、制御電流に応じて2次圧力(パイロット圧)が大きくなる。
 図4は、バイパスカット弁6の開口特性A3cについて示す図である。図4において、横軸はパイロット受圧部6aに作用するパイロット圧(電磁比例弁7によって生成されるパイロット圧)を示し、縦軸はバイパスカット弁6の開口面積A3を示している。図4に示すように、パイロット受圧部6aに作用するパイロット圧が最小圧力(タンク圧)であるときには、ばねの力によって、バイパスカット弁6が全開位置に位置する。パイロット受圧部6aに作用するパイロット圧が所定圧力Pp3以上になると、バイパスカット弁6は遮断位置に位置する。バイパスカット弁6が遮断位置に位置しているときには、センタバイパスライン171が遮断される(すなわち、開口面積A3は0となる)。パイロット受圧部6aに作用するパイロット圧Ppが増加するほど、バイパスカット弁6の開口面積A3は小さくなる。なお、本第1実施形態では、後述するように、油圧ショベル100の稼働中、バイパスカット弁6の開口面積A3は、操作圧Poの大きさに応じて、最小開口面積A3min(A3min>0)以上最大開口面積A3max以下の範囲で制御される(図6参照)。
 図2に示すように、圧力センサ185Aは、操作レバー181によりブーム上げ操作が行われたときにブーム上げ用のパイロット弁182から出力される操作圧Poを検出し、検出結果をコントローラ150に出力する。圧力センサ185Bは、操作レバー181によりブーム下げ操作が行われたときにブーム下げ用のパイロット弁183から出力される操作圧Poを検出し、検出結果をコントローラ150に出力する。圧力センサ185A,185Bで検出される操作圧Poは、操作レバー181の操作量と相関関係(比例関係)を有している。このため、圧力センサ185A,185Bは、操作装置180の操作量を検出する操作量検出装置としての機能を有する。
 コントローラ150は、圧力センサ185A,185Bで検出された操作圧Po(操作装置180の操作量に相当)に基づいて、電磁比例弁7を制御する制御装置である。コントローラ150は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサ151、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ152、所謂RAM(Random Access Memory)と呼ばれる揮発性メモリ153、入力インタフェース154、出力インタフェース155及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。なお、コントローラ150は、1つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。
 不揮発性メモリ152には、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ152は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。プロセッサ151は、不揮発性メモリ152に記憶されたプログラムを揮発性メモリ153に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース154、不揮発性メモリ152及び揮発性メモリ153から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。
 入力インタフェース154は、入力された信号をプロセッサ151で演算可能なように変換する。また、出力インタフェース155は、プロセッサ151での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を電磁比例弁7等の装置に出力する。
 図5は、第1実施形態に係る油圧ショベル100のコントローラ150による電磁比例弁7の制御電流値の演算処理について示すブロック図であり、ブーム上げ操作が行われたときの演算処理について示す。図5に示すように、コントローラ150は、開口面積演算部161と、パイロット圧演算部162と、電流演算部163とを有する。開口面積演算部161、パイロット圧演算部162及び電流演算部163の機能は、不揮発性メモリ152に記憶されているプログラムがプロセッサ151によって実行されることにより発揮される。
 開口面積演算部161は、不揮発性メモリ152に予め記憶されている目標開口特性A3tcを参照し、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poに基づいて、バイパスカット弁6の開口面積A3の目標値である目標開口面積A3tを演算する。
 図6は、バイパスカット弁6の目標開口特性A3tcについて示す図である。なお、図6では、破線で流量制御弁130のセンタバイパス通路部131の開口特性A1cについても示している。図6に示すように、目標開口特性A3tcは、パイロット受圧部136に作用する操作圧Poに対するバイパスカット弁6の目標開口面積A3tの特性であり、テーブル形式で不揮発性メモリ152に記憶されている。
 目標開口特性A3tcで定められる操作圧Poと目標開口面積A3tの関係は以下のとおりである。操作圧Poが最小圧力(以下、最小操作圧とも記す)Pon以上第2操作圧Po2未満の範囲では、操作圧Poの増加に応じてバイパスカット弁6の目標開口面積A3tが最小開口面積A3minとなるまで小さくなる。具体的には、操作圧Poが最小操作圧Ponのとき(すなわち操作レバー181が中立位置にあり操作量が0のとき)には、目標開口面積A3tは最大開口面積A3maxである。操作圧Poが最小操作圧Pon以上第1操作圧Po1以下の範囲では、操作圧Poの増加に応じてバイパスカット弁6の目標開口面積A3tが連続的に小さくなり、操作圧Poが第1操作圧Po1のときに最小開口面積A3minとなる。また、操作圧Poが第1操作圧Po1以上第2操作圧Po2未満の範囲では、バイパスカット弁6の目標開口面積A3tは最小開口面積A3minである。
 操作圧Poが増加して第2操作圧Po2になると、バイパスカット弁6の目標開口面積A3tは、最小開口面積A3minから所定開口面積A30まで増加する。本第1実施形態では、操作圧Poが第2操作圧Po2以上最大操作圧Pox以下の範囲において、バイパスカット弁6の目標開口面積A3tは所定開口面積A30である。所定開口面積A30は、最小開口面積A3minよりも大きく、最大開口面積A3max以下の値である。
 図5に示すように、パイロット圧演算部162は、不揮発性メモリ152に予め記憶されている目標パイロット圧特性Cpを参照し、開口面積演算部161で演算された目標開口面積A3tに基づいて、電磁比例弁7で生成するパイロット圧Ppの目標値である目標パイロット圧Pptを演算する。目標パイロット圧特性Cpは、目標開口面積A3tが増加するほど目標パイロット圧Pptが減少する特性であり、テーブル形式で不揮発性メモリ152に記憶されている。
 電流演算部163は、不揮発性メモリ152に予め記憶されている制御電流特性Ciを参照し、パイロット圧演算部162で演算された目標パイロット圧Pptに基づいて、電磁比例弁7のソレノイドに供給する制御電流値Icを演算し、演算結果に応じた制御電流を電磁比例弁7に出力する。制御電流特性Ciは、目標パイロット圧Pptが増加するほど制御電流値Icが増加する特性である。
 本第1実施形態の主な動作について説明する。以下では、油圧ショベル100で実施されるクレーン作業(吊り荷作業)を例に説明する。クレーン作業では、油圧ショベル100のバケット113の背部に設けられたフックにワイヤーを掛けて吊り荷を吊り上げる。また、クレーン作業では、ブーム111の上げ動作及び下げ動作により、吊り荷の上下方向の移動を行う。ブーム111の上げ動作では、ブームシリンダ111Aのボトム側油室111bが負荷保持側となる。
 オペレータが、操作レバー181をブーム上げ側に操作すると、ブームシリンダ111Aが伸長し、ブーム111が上方向に回動する。その後、オペレータが、操作レバー181を中立位置に戻す戻し操作を行うと、ブームシリンダ111Aが減速し、停止する。
 本第1実施形態では、操作圧Poが最小操作圧Ponから流量制御弁130のセンタバイパス通路部131が全閉となる第2操作圧Po2までの領域では、センタバイパスライン171の開口面積は、流量制御弁130の開口面積とバイパスカット弁6の開口面積の合成開口面積(実効面積)となる。この合成開口面積は、センタバイパス通路部131の開口面積A1に比べて小さい。
 これにより、ブームシリンダ111Aの動作に必要なメインポンプ1の吐出圧力を確保しながら、センタバイパスライン171からタンク4に戻る作動油の流量を減少させることができる。その結果、エネルギーロスを低減することができ、燃費が向上する。また、良好な微操作性を得ることができる。
 本第1実施形態に係るコントローラ150は、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poが、最大操作圧Poxであるときには、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minよりも大きい所定開口面積A30となるように、電磁比例弁7を制御する。
 これにより、オペレータが、最大操作量まで操作レバー181をブーム上げ側に操作してから、操作レバー181を中立位置に戻す操作を行ったときに、ショックが発生することなく、滑らかにブームシリンダ111Aを減速させ、停止することができる。以下、本第1実施形態の構成によって、操作レバー181の戻し操作の際に、ショックが発生することなくブームシリンダ111Aの停止動作を行うことができる点について、本第1実施形態の比較例と比較して説明する。
 図7は、本第1実施形態の比較例に係る油圧ショベルにおいて、ブーム戻し操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートである。図8は、本第1実施形態に係る油圧ショベルにおいて、ブーム戻し操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートである。図7及び図8に示すタイムチャートは、最大操作量まで操作レバー181をブーム上げ側に操作してから、操作レバー181が中立位置に戻し操作された場合におけるタイムチャートである。なお、開口面積の変化を示す上側のタイムチャートでは、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131の開口面積A1及びメータイン通路部132の開口面積A2並びにバイパスカット弁6の開口面積A3の時間変化を示している。また、圧力の変化を示す下側のタイムチャートでは、メインポンプ1の吐出圧(ポンプ圧とも記す)Ppu、ブームシリンダ111Aのボトム側油室111bの作動油の圧力(ボトム圧とも記す)Pb、及びブームシリンダ111Aのロッド側油室111rの作動油の圧力(ロッド圧とも記す)Prの時間変化を示している。
 図7及び図8には、タイムチャートとともに、タイムチャートの説明のための簡略的な油圧回路図と、バイパスカット弁6の目標開口特性図が示されている。図7に示すように、本第1実施形態の比較例に係る油圧ショベルは、本第1実施形態に係る油圧ショベル100と同様の構成を有しているが、不揮発性メモリ152に記憶されている目標開口特性A3tccが本第1実施形態で説明した目標開口特性A3tcと異なっている。具体的には、比較例に係る目標開口特性A3tccは、操作圧Poが第2操作圧Po2以上最大操作圧Pox以下の範囲で、目標開口面積Atが最小開口面積A3minとなる特性である。
 図7に示すように、本実施形態の比較例に係る油圧ショベルでは、操作レバー181をブーム上げ側の最大操作量まで操作している状態から戻し操作を開始すると(時点t11)、流量制御弁130が中立位置に向かって動作する戻り動作が開始される。これにより、時点t11からメータイン通路部132の開口面積A2が減少するとともにセンタバイパス通路部131の開口面積A1が増加する。
 バイパスカット弁6は、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131が開き始める時点t11から遅れ時間Δt1だけ遅れてから開き始める。このように、流量制御弁130とバイパスカット弁6との応答性に違いがでる理由について説明する。流量制御弁130は、操作レバー181の戻し操作によりパイロット弁182から出力されるパイロット圧(操作圧)が低下することにより戻り動作を開始する。
 これに対してバイパスカット弁6は、電磁比例弁7から出力されるパイロット圧が低下することにより戻り動作を開始する。電磁比例弁7は、コントローラ150から出力される制御電流に基づいて制御される。コントローラ150は、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poが低下したことを検出してから、操作圧Poに応じた制御電流を電磁比例弁7に出力する。
 このように、バイパスカット弁6の動作は、コントローラ150によって制御される。このため、コントローラ150が、操作圧Poの検出結果を取得してから電磁比例弁7に制御電流を出力するまでの通信、演算処理に要する時間が、応答遅れの原因の一つとして挙げられる。また、電磁比例弁7に制御電流が入力されてからバイパスカット弁6のパイロット受圧部6aに作用するパイロット圧が変化するまでの時間も応答遅れの原因の一つとして挙げられる。これに対して、流量制御弁130は、コントローラ150によって制御されず、オペレータの操作に応じて操作装置180から出力される操作圧によって直接的に制御される。このことから、バイパスカット弁6の動作は、流量制御弁130の動作よりも遅れる。
 流量制御弁130の戻り動作に比べてバイパスカット弁6の動作が遅れると、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131の開口面積A1が増加したとしてもバイパスカット弁6が閉じられているため、ポンプ圧Ppuが上昇する。ポンプ圧Ppuが上昇すると、メータイン通路部132でメインポンプ1と繋がっているブームシリンダ111Aのボトム側油室111bの作動油の圧力であるボトム圧Pbも高くなる。ボトム圧Pbが高くなると、ブームシリンダ111Aを減速させるブレーキ力(ロッド圧Pr×ロッド側油室111rの受圧面積-ボトム圧Pb×ボトム側油室111bの受圧面積)が弱くなる。このため、比較例では、ブームシリンダ111Aの速度が速い状態のまま、メータイン通路部132及びメータアウト通路部133が閉じられることになり、ロッド側油室111rにサージ圧が発生する(時点t12)。
 ブームシリンダ111Aを停止する際にサージ圧が発生すると、作業装置104に衝撃、振動が発生することになるため、作業装置104の位置決めが困難になる。また、作業装置104に衝撃、振動が発生すると、オペレータの疲労の増大にもつながる。このため、サージ圧の発生は、油圧ショベル100による作業の効率の低下を招くおそれがある。
 これに対して、本第1実施形態では、上述したように、コントローラ150は、操作圧が第2操作圧Po2以上になると、バイパスカット弁6の開口面積A3が所定開口面積A30となるように、電磁比例弁7を制御する。したがって、本第1実施形態では、図8に示すように、操作レバー181をブーム上げ側の最大操作量まで操作している状態では、バイパスカット弁6の開口面積A3が所定開口面積A30となっている。
 この状態から、操作レバー181の戻し操作が行われたときには(時点t21)、既にバイパスカット弁6が開いているため、メインポンプ1から吐出された作動油をタンク4へ逃がすことができる。これにより、ポンプ圧Ppu及びボトム圧Pbが上昇することを防止することができ、ブレーキ力が適切にブームシリンダ111Aに作用するため、ブームシリンダ111Aは滑らかに減速し、停止する。
 このように、本第1実施形態では、流量制御弁130が戻り動作を開始する時点t21からバイパスカット弁6が開き始めるまで(バイパスカット弁6の開口面積A3が増加し始めるまで)に遅れ時間Δt2が発生するが、予め、バイパスカット弁6を開いておくことで、ロッド側油室111rにサージ圧が発生することを防止することができる。つまり、本第1実施形態では、作業装置104に衝撃、振動が発生することを防止することができるので、作業装置104の位置決めを容易に行うことができる。また、本第1実施形態では、作業装置104に衝撃、振動が発生することを防止することができるので、オペレータの疲労を軽減することができる。その結果、油圧ショベル100による作業の効率を向上することができる。
 上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
 (1)油圧ショベル(作業機械)100は、タンク4から吸引した作動油を吐出するメインポンプ(ポンプ)1と、メインポンプ1から吐出された作動油によって駆動されるブームシリンダ(油圧アクチュエータ)111Aと、中立位置でメインポンプ1からの作動油をタンク4に導くセンタバイパス通路部131を有し、中立位置からの変位量に応じてブームシリンダ111Aへ供給される作動油の流量を制御する流量制御弁130と、メインポンプ1から供給された作動油を、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131を経由してタンク4に導くセンタバイパスライン171と、センタバイパスライン171における流量制御弁130の下流側に設けられセンタバイパスライン171の開口を制御するバイパスカット弁6と、バイパスカット弁6を制御するパイロット圧を生成する電磁比例弁7と、ブームシリンダ111Aを操作するための操作装置180と、操作装置180の操作量に基づいて、流量制御弁130を制御する操作圧(パイロット圧)を生成するパイロット弁182と、操作装置180の操作圧(操作量)を検出する圧力センサ(操作量検出装置)185Aと、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poに基づいて、電磁比例弁7を制御するコントローラ(制御装置)150と、を備える。
 コントローラ150は、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poが、最小操作圧Pon以上第2操作圧Po2未満の範囲では、操作圧Poの増加に応じてバイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minとなるまで小さくなるように電磁比例弁7を制御する。これにより、メインポンプ1のエネルギーロスが低減され、燃費が向上する。また、良好な微操作性を得ることができる。
 コントローラ150は、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poが、最大操作圧Poxであるときには、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minよりも大きい開口面積(所定開口面積A30)となるように、電磁比例弁7を制御する。これにより、ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)111Aの停止時のサージ圧の発生を防止することができる。その結果、油圧ショベル100の作業効率を向上することができる。
 (2)流量制御弁130のセンタバイパス通路部131は、操作圧Poが第2操作圧Po2未満の範囲では操作圧Poが増加するほど開口面積A1が小さくなり、第2操作圧Po2で全閉となる開口特性A1cを有する。コントローラ150は、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poが、第2操作圧Po2以上最大操作圧Pox以下であるときに、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minから増加するように電磁比例弁7を制御する。これにより、操作圧Poが、第2操作圧Po2未満でバイパスカット弁6の開口面積A3を最小開口面積A3minから増加させる場合に比べて、エネルギーロスを低減することができる。なお、操作圧Poが第2操作圧Po2であるときのバイパスカット弁6の目標開口面積A3tを所定開口面積A30に設定することにより、バイパスカット弁6の開き遅れを効果的に防止することができる。
 <第2実施形態>
 図9から図13を参照して、第2実施形態に係る油圧ショベル200について説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図9は、図2と同様の図であり、第2実施形態に係る油圧ショベル200が備える油圧システム(油圧駆動回路)について示す図である。図9に示すように、第2実施形態に係る油圧ショベル200は、第1実施形態に係る油圧ショベル100と同様の構成に加え、バイパスカット弁6を通過する作動油の温度を検出する温度センサ286を備えている。
 本実施形態では、温度センサ286は、メインポンプ1によって吸い上げられる作動油が貯留されるタンク4内の作動油の温度を検出する。なお、温度センサ286の設置場所は、タンク4に限られない。
 図10は、図5と同様の図であり、第2実施形態に係る油圧ショベル200のコントローラ250による電磁比例弁7の制御電流値の演算処理について示すブロック図である。図10に示すように、コントローラ250は、第1開口面積演算部261Aと、第2開口面積演算部261Bと、選択部264と、パイロット圧演算部162と、電流演算部163と、を有する。第1開口面積演算部261Aは、第1実施形態で説明した開口面積演算部161と同様の機能を有する。第1開口面積演算部261Aは、第1目標開口特性A3acを参照し、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poに基づいて、バイパスカット弁6の目標開口面積A3tを演算する。
 第2開口面積演算部261Bは、第1目標開口特性A3acとは異なる第2目標開口特性A3bcを参照し、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poに基づいて、バイパスカット弁6の目標開口面積A3tを演算する。図11は、バイパスカット弁6の第1目標開口特性A3ac及び第2目標開口特性A3bcについて示す図である。第1目標開口特性A3ac及び第2目標開口特性A3bcは、テーブル形式で不揮発性メモリ152に記憶されている。図11では、細い実線で第1目標開口特性A3acについて示し、太い実線で第2目標開口特性A3bcについて示している。なお、図11では、破線で流量制御弁130のセンタバイパス通路部131の開口特性A1cについても示している。第1目標開口特性A3acは、第1実施形態で説明した目標開口特性A3tcと同じ特性であるので、説明を省略する。
 第2目標開口特性A3bcで定められる操作圧Poと目標開口面積A3tの関係は以下のとおりである。操作圧Poが最小操作圧Ponのときには、目標開口面積A3tは最大開口面積A3maxである。操作圧Poが最小操作圧Pon以上第2操作圧Po2未満の範囲では、操作圧Poの増加に応じてバイパスカット弁6の目標開口面積A3tが最小開口面積A3min2となるまで連続的に小さくなる。なお、第2目標開口特性A3bcにおける最小開口面積A3min2は、第1目標開口特性A3acにおける最小開口面積A3minよりも大きい。
 操作圧Poが第2操作圧Po2以上では、バイパスカット弁6の目標開口面積A3tは、最小開口面積A3min2よりも大きい所定開口面積A30となる。なお、操作圧Poが最小操作圧Pon以上第3操作圧Po3未満の範囲における操作圧Poに対する目標開口面積A3tの変化率(傾き)と、第3操作圧Po3以上第2操作圧Po2未満の範囲における操作圧Poに対する目標開口面積A3tの変化率(傾き)とは異なっている。なお、各操作圧の大小関係は、Pon<Po3<Po1<Po2<Poxである。
 操作圧Poが第3操作圧Po3以上第2操作圧Po2未満の範囲において、第2目標開口特性A3bcで定められる目標開口面積A3tは、第1目標開口特性A3acで定められる目標開口面積A3tよりも大きい。
 図10に示すように、選択部264は、温度センサ286で検出された作動油の温度Tが、閾値T0以上であるか否かを判定する。閾値T0は、作動油が低温状態であるか否かを判定するための閾値であり、予め不揮発性メモリ152に記憶されている。選択部264は、作動油の温度Tが閾値T0以上であると判定した場合、第1開口面積演算部261Aで演算された目標開口面積A3tを選択し、パイロット圧演算部162に出力する。選択部264は、作動油の温度Tが閾値T0未満であると判定した場合、第2開口面積演算部261Bで演算された目標開口面積A3tを選択し、パイロット圧演算部162に出力する。なお、これに限られるものではなく、例えば、操作圧と作動油温とを入力し3次元テーブルとして目標開口面積A3tを選択するようにしてもよい。
 パイロット圧演算部162は、選択部264で選択された目標開口面積A3tに基づいて、目標パイロット圧Pptを演算する。電流演算部163は、パイロット圧演算部162で演算された目標パイロット圧Pptに基づいて制御電流値Icを演算し、演算結果に応じた制御電流を電磁比例弁7に出力する。
 本第2実施形態の主な動作について説明する。以下では、油圧ショベル200で実施されるクレーン作業(吊り荷作業)を例に説明する。オペレータが、操作レバー181をブーム上げ側に操作すると、ブームシリンダ111Aが伸長し、ブーム111が上方向に回動する。オペレータは、操作レバー181の操作量を徐々に増加させることにより(微操作を行うことにより)、吊り荷が作業装置104によってスムーズに持ち上げられる。
 ここで、第1実施形態に係る油圧ショベル100では、作動油の温度Tが低温の状態であると、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131及びバイパスカット弁6を通過する作動油の圧力損失が大きくなることに起因して、ブームシリンダ111Aをスムーズに動作させることができないおそれがある。
 これに対して、本第2実施形態では、コントローラ150が、温度センサ286で検出された作動油の温度Tが低いとき(T<T0)には、高いとき(T≧T0)よりもバイパスカット弁6の開口面積A3が大きくなるように、電磁比例弁7を制御する。
 これにより、例えば、オペレータが、操作レバー181をブーム上げ側に操作したときに、ショックが発生することなく、滑らかにブームシリンダ111Aを動作させることができる。以下、本第2実施形態の構成によって、ブーム上げ操作の際に、ショックが発生することなくブームシリンダ111Aを動作させることができる点について、第1実施形態と比較して説明する。
 図12(a)及び図12(b)は、第1実施形態に係る油圧ショベル100において、ブーム上げ操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートである。図12(a)は作動油の温度Tが閾値T0以上である場合のタイムチャートであり、図12(b)は作動油の温度Tが閾値T0未満である場合のタイムチャートである。図13は、本第2実施形態に係る油圧ショベル200において、ブーム上げ操作を行ったときの各弁の開口面積及び作動油の圧力の時間変化を示すタイムチャートである。図12(a)、図12(b)及び図13に示すタイムチャートは、操作レバー181を中立位置からブーム上げ側に操作した場合におけるタイムチャートである。なお、開口面積の変化を示す上側のタイムチャートでは、流量制御弁130のセンタバイパス通路部131の開口面積A1及びメータイン通路部132の開口面積A2並びにバイパスカット弁6の開口面積A3の時間変化を示している。また、圧力の変化を示す下側のタイムチャートでは、ポンプ圧Ppu、ブームシリンダ111Aのボトム圧Pb、及びブームシリンダ111Aのロッド圧Prの時間変化を示している。
 図12(a)に示すように、第1実施形態では、作動油の温度Tが所定の温度T0以上である場合には、操作レバー181を中立位置からブーム上げ側に操作を開始すると(時点t31)、流量制御弁130が中立位置から変位する。これにより、時点t31からセンタバイパス通路部131の開口面積A1及びバイパスカット弁6の開口面積A3が徐々に減少する。また、メータイン通路部132が時点t32から開き始め、操作量の増加に応じて、メータイン通路部132の開口面積A2が増加する。
 作動油の温度Tが所定の温度T0以上である場合には、時点t31からポンプ圧Ppuが緩やかに上昇する。ポンプ圧Ppuは、メータイン通路部132が開き始める時点t32の直前にボトム圧Pbを超える。このように、メータイン通路部132が開く際のポンプ圧ppをボトム圧Pbに合わせることにより、スムーズにブームシリンダ111Aの動作を開始させることができる。したがって、ブーム111をゆっくりと動作させて吊り荷を上昇させることができる。
 しかしながら、図12(b)に示すように、作動油の温度Tが所定温度T0よりも低くなると、作動油の粘性(粘度)が増加するため、作動油が流量制御弁130のセンタバイパス通路部131及びバイパスカット弁6を通過する際の圧力損失が大きくなる。このため、操作レバー181を中立位置からブーム上げ側に操作を開始した時点t41からポンプ圧Ppuが急上昇する。つまり、ポンプ圧Ppuの上昇率が、作動油の温度が高いとき(T≧T0)に比べて大きくなる。その結果、作動油の温度Tが所定温度T0よりも低いときには、所定温度T0よりも高いときに比べて、ブーム上げ動作を行う場合において、ブームシリンダ111Aのボトム側油室111bに流入する作動油の圧力(すなわち、ボトム圧Pb)が必要以上に高くなる。その結果、ブームシリンダ111Aが急に動作することに起因して、ショックが発生するおそれがある。このように、作動油の温度Tが低い場合には、微操作性が悪化し、作業装置104の位置決めが困難になる。また、作業装置104が急に動作を開始すると(動作開始時にショックが発生すると)、オペレータの疲労の増大にもつながる。このため、作業装置104の急な動作は、油圧ショベル100による作業の効率の低下を招くおそれがある。
 これに対して、本第2実施形態では、上述したように、コントローラ250は、作動油の温度Tが閾値T0未満のときには、作動油の温度Tが閾値T0以上のときよりもバイパスカット弁6の開口面積A3が大きくなるように、電磁比例弁7を制御する。したがって、本第2実施形態では、図13に示すように、操作レバー181を中立位置からブーム上げ側に操作を開始した時点t51からセンタバイパス通路部131の開口面積A1及びバイパスカット弁6の開口面積A3が減少するが、時点t52においてバイパスカット弁6の開口面積A3の減少率が小さくなる。時点t52は、メータイン通路部132が開き始める時点よりも前の時点である。時点t52からセンタバイパス通路部131が全閉となる時点t53まで、作動油の温度Tが閾値T0未満のときのバイパスカット弁6の開口面積A3は、作動油の温度Tが閾値T0以上のときの開口面積A3よりも大きくなる。これにより、作動油が流量制御弁130のセンタバイパス通路部131及びバイパスカット弁6を通過する際の圧力損失が低下するため、ポンプ圧Ppuの急な上昇が防止される。その結果、ボトム圧Pbの急な上昇も防止される。
 以上のとおり、本第2実施形態によれば、作動油の温度が低い場合において、作業装置104が急に動作を開始することを防止することができるので、作業装置104の位置決めを容易に行うことができる。また、本第2実施形態では、作動油の温度が低い場合において、作業装置104が急に動作を開始することを防止することができるので、オペレータの疲労を軽減することができる。その結果、油圧ショベル200による作業の効率を向上することができる。
 <第3実施形態>
 図14及び図15を参照して、第3実施形態に係る油圧ショベル300について説明する。なお、図中、第2実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図14は、図2及び図9と同様の図であり、第3実施形態に係る油圧ショベル300が備える油圧システム(油圧駆動回路)について示す図である。
 図14に示すように、第3実施形態に係る油圧ショベル300は、センタバイパスライン171に、複数の流量制御弁130A,130Bが設けられている。タンデム接続される流量制御弁130A及び流量制御弁130Bは、第1実施形態で説明した流量制御弁130と同様の構成である。流量制御弁130Aは、ブームシリンダ111Aに供給される作動油の流れの方向及び流量を制御し、流量制御弁130Bは、アームシリンダ112Aに供給される作動油の流れの方向及び流量を制御する。
 油圧ショベル300は、アームシリンダ112Aを操作するための操作装置380と、流量制御弁130Bのパイロット受圧部136,137に作用するパイロット圧を検出する圧力センサ385A,385Bと、を備えている。
 操作装置380は、アーム112(アームシリンダ112A、流量制御弁130B)を操作する操作装置であって、操作部材である操作レバー381と、操作レバー381の操作量に基づいて、流量制御弁130Bを制御するパイロット圧(操作圧)を生成するアームクラウド用のパイロット弁382及びアームダンプ用のパイロット弁383とを有する。操作装置380は、操作レバー381の操作方向及び操作量に応じたパイロット圧(操作圧)をパイロット弁382,383で生成し、パイロット弁382,383で生成されたパイロット圧を流量制御弁130Bに直接供給する油圧パイロット式の操作装置である。操作レバー381は、例えば、運転席の左側に設けられ(図1参照)、左右方向に操作される。操作レバー381が左方に操作されると、アームダンプ動作が行われる。アームダンプ動作とは、アーム112の先端が機体105から離れるようにアーム112が回動する動作である。操作レバー381が右方に操作されると、アームクラウド動作が行われる。アームクラウド動作とは、アーム112の先端が機体105に近づくようにアーム112が回動する動作である。
 圧力センサ385Aは、操作レバー381によりアームクラウド操作が行われたときにアームクラウド用のパイロット弁382から出力される操作圧Poを検出し、検出結果をコントローラ350に出力する。圧力センサ385Bは、操作レバー381によりアームダンプ操作が行われたときにアームダンプ用のパイロット弁383から出力される操作圧Poを検出し、検出結果をコントローラ350に出力する。
 操作レバー181及び操作レバー381により複数の流量制御弁130A,130Bの複合操作が行われた場合、単独操作が行われた場合に比べて、センタバイパスライン171の開口面積(合成開口面積)が絞られる。このため、タンデム接続される複数の流量制御弁130A,130Bのうち、センタバイパスライン171の上流側の流量制御弁130Aから作動油が供給されるブームシリンダ111Aの供給側圧力が必要以上に高くなる。このため、第2実施形態で説明した作動油の温度が低温状態のときと同様、ブームシリンダ111Aの動作開始時にショックが発生するおそれがある。
 そこで、本第3実施形態では、コントローラ350は、複数の流量制御弁130A,130Bが複合操作されたときには、単独操作されたときよりもバイパスカット弁6の開口面積A3が大きくなるように、電磁比例弁7を制御する。
 図15は、図5及び図10と同様の図であり、第3実施形態に係る油圧ショベル300のコントローラ350による電磁比例弁7の制御電流値の演算処理について示すブロック図である。図15に示すように、コントローラ350は、第2実施形態で説明した選択部264に代えて、選択部364を有している。選択部364は、圧力センサ185A,185B,385A,385Bで検出された操作圧Poに基づいて、流量制御弁130A及び流量制御弁130Bが同時に操作されている複合操作状態であるか否かを判定する。
 選択部364は、圧力センサ185A,185Bで検出された操作圧Poのいずれか一方が閾値Po0以上であり、かつ、圧力センサ385A,385Bで検出された操作圧のいずれか一方が閾値Po0以上である場合、複合操作状態であると判定し、それ以外の場合には複合操作状態でないと判定する。閾値Po0は、操作装置180,380が操作されているか否かを判定するための閾値であり、予め定められ不揮発性メモリ152に記憶されている。選択部364は、複合操作状態でない(すなわち単独操作状態である)と判定した場合、第1開口面積演算部261Aで演算された目標開口面積A3tを選択し、パイロット圧演算部162に出力する。選択部364は、複合操作状態であると判定した場合、第2開口面積演算部261Bで演算された目標開口面積A3tを選択し、パイロット圧演算部162に出力する。なお、これに限られるものではなく、例えば、操作装置180から出力される操作圧と、操作装置380から出力される操作圧とを入力し3次元テーブルとして目標開口面積A3tを選択するようにしてもよい。
 このように第3実施形態では、センタバイパスライン171に複数の流量制御弁130A,130Bが設けられている。コントローラ350は、複数の流量制御弁130A,130Bが複合操作されたときには、単独操作されたときよりもバイパスカット弁6の開口面積A3が大きくなるように、電磁比例弁7を制御する。
 したがって、本第3実施形態によれば、複数の流量制御弁130A,130Bが複合操作された場合において、作業装置104が急に動作を開始することを防止することができるので、作業装置104の位置決めを容易に行うことができる。また、本第3実施形態では、複数の流量制御弁130A,130Bが複合操作された場合において、作業装置104が急に動作を開始することを防止することができるので、オペレータの疲労を軽減することができる。その結果、油圧ショベル300による作業の効率を向上することができる。
 次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
 <変形例1>
 上記第1実施形態では、コントローラ150は、圧力センサ185Aで検出された操作圧Poが、第2操作圧Po2であるときに、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minから増加するように電磁比例弁7を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
 <変形例1-1>
 コントローラ150は、操作圧Poが第2操作圧Po2よりも大きいときに、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minから増加するように電磁比例弁7を制御してもよい。上述したように、操作圧Poが、第2操作圧Po2以上最大操作圧Pox以下であるときに、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minから増加するように電磁比例弁7を制御することにより、エネルギーロスを低減することができる。
 <変形例1-2>
 コントローラ150は、操作圧Poが第2操作圧Po2未満のときに、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minから増加するように電磁比例弁7を制御してもよい。なお、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minから増加する操作圧Poは低いほどエネルギーロスが発生する。このため、バイパスカット弁6の開口面積A3が最小開口面積A3minから増加する操作圧Poは、高い方が(すなわち第2操作圧Po2に近い方が)好ましい。
 <変形例2>
 上記第1実施形態では、操作装置180が、油圧パイロット式の操作装置である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。操作装置180は、電気式の操作装置であってもよい。電気式の操作装置の操作量は、操作レバーの回動角度を検出するポテンショメータ等の操作量検出装置によって検出される。コントローラ150は、操作量検出装置で検出された操作量に基づいて、電磁比例弁(パイロット弁)に制御電流を出力する。電磁比例弁(パイロット弁)は、パイロットポンプ9から供給されるパイロット一次圧を減圧してパイロット圧(操作圧)を生成し、生成したパイロット圧(操作圧)を流量制御弁130のパイロット受圧部136,137に出力する。このような構成では、バイパスカット弁6を制御する電磁比例弁7と、流量制御弁130を制御する電磁比例弁(パイロット弁)は、それぞれコントローラ150によって制御されるので、応答性に差が生じにくい。しかしながら、流量制御弁130のパイロット受圧部136と電磁比例弁(パイロット弁)とを接続するパイロット油路と、バイパスカット弁6と電磁比例弁7とを接続するパイロット油路との長さの違い、及び弁の特性の違い等により、バイパスカット弁6の動作が、流量制御弁130の動作に比べて遅れることもある。したがって、電気式の操作装置を有する油圧ショベルに対しても、上記実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
 <変形例3>
 上記第1実施形態では、ブームシリンダ111Aにおけるサージ圧の発生を防止するための構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。アームシリンダ112A及びバケットシリンダ113Aにおけるサージ圧の発生も同様に防止することができる。
 <変形例4>
 上記実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベル100である場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。ホイール式の油圧ショベル、ホイールローダ等の種々の作業機械に本発明を適用することができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 1…メインポンプ、4…タンク、6…バイパスカット弁、7…電磁比例弁、9…パイロットポンプ、100…油圧ショベル(作業機械)、111A…ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)、112A…アームシリンダ(油圧アクチュエータ)、113A…バケットシリンダ(油圧アクチュエータ)、130…流量制御弁、130A…流量制御弁、130B…流量制御弁、131…センタバイパス通路部、132…メータイン通路部、133…メータアウト通路部、150…コントローラ(制御装置)、161…開口面積演算部、162…パイロット圧演算部、163…電流演算部、171…センタバイパスライン、180…操作装置、181…操作レバー(操作部材)、182,183…パイロット弁、185A,185B…圧力センサ(操作量検出装置)、200…油圧ショベル(作業機械)、250…コントローラ(制御装置)、261A…第1開口面積演算部、261B…第2開口面積演算部、264…選択部、286…温度センサ、300…油圧ショベル(作業機械)、350…コントローラ(制御装置)、364…選択部、380…操作装置、381…操作レバー(操作部材)、382,383…パイロット弁、385A,385B…圧力センサ(操作量検出装置)、A1…センタバイパス通路部の開口面積、A1c…センタバイパス通路部の開口特性、A2…メータイン通路部の開口面積、A2c…メータイン通路部の開口特性、A3…バイパスカット弁の開口面積、A3ac…バイパスカット弁の第1目標開口特性、A3bc…バイパスカット弁の第2目標開口特性、A3tc…バイパスカット弁の目標開口特性

Claims (4)

  1.  タンクから吸引した作動油を吐出するポンプと、
     前記ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
     中立位置で前記ポンプからの作動油を前記タンクに導くセンタバイパス通路部を有し、前記中立位置からの変位量に応じて前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、
     前記ポンプから供給された作動油を、前記流量制御弁の前記センタバイパス通路部を経由して前記タンクに導くセンタバイパスラインと、
     前記センタバイパスラインにおける前記流量制御弁の下流側に設けられ前記センタバイパスラインの開口を制御するバイパスカット弁と、
     前記バイパスカット弁を制御するパイロット圧を生成する電磁比例弁と、
     前記油圧アクチュエータを操作するための操作装置と、
     前記操作装置の操作量に基づいて、前記流量制御弁を制御するパイロット圧を生成するパイロット弁と、
     前記操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、
     前記操作量検出装置で検出された操作量に基づいて、前記電磁比例弁を制御する制御装置と、を備えた作業機械において、
     前記制御装置は、
     前記操作量検出装置で検出された操作量が、最小操作量以上所定操作量未満の範囲では、前記操作量の増加に応じて前記バイパスカット弁の開口面積が最小開口面積となるまで小さくなるように前記電磁比例弁を制御し、
     前記操作量検出装置で検出された操作量が、最大操作量であるときには、前記バイパスカット弁の開口面積が前記最小開口面積よりも大きい開口面積となるように、前記電磁比例弁を制御する
     ことを特徴とする作業機械。
  2.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記流量制御弁の前記センタバイパス通路部は、前記操作量が前記所定操作量未満の範囲では前記操作量が増加するほど開口面積が小さくなり、前記所定操作量で全閉となる開口特性を有し、
     前記制御装置は、前記操作量検出装置で検出された操作量が、前記所定操作量以上前記最大操作量以下であるときに、前記バイパスカット弁の開口面積が前記最小開口面積から増加するように前記電磁比例弁を制御する
     ことを特徴とする作業機械。
  3.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記バイパスカット弁を通過する作動油の温度を検出する温度センサを備え、
     前記制御装置は、前記温度センサで検出された作動油の温度が低いときには、高いときよりも前記バイパスカット弁の開口面積が大きくなるように、前記電磁比例弁を制御する
     ことを特徴とする作業機械。
  4.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記センタバイパスラインには、複数の前記流量制御弁が設けられ、
     前記制御装置は、前記複数の流量制御弁が複合操作されたときには、単独操作されたときよりも前記バイパスカット弁の開口面積が大きくなるように、前記電磁比例弁を制御する
     ことを特徴とする作業機械。
PCT/JP2021/041600 2020-12-24 2021-11-11 作業機械 WO2022137872A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180052603.4A CN115989353A (zh) 2020-12-24 2021-11-11 作业机械
JP2022571951A JP7472321B2 (ja) 2020-12-24 2021-11-11 作業機械
KR1020237006762A KR20230041809A (ko) 2020-12-24 2021-11-11 작업 기계
US18/023,577 US20230304262A1 (en) 2020-12-24 2021-11-11 Work Machine
EP21910026.0A EP4191073A4 (en) 2020-12-24 2021-11-11 CONSTRUCTION EQUIPMENT

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020215521 2020-12-24
JP2020-215521 2020-12-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022137872A1 true WO2022137872A1 (ja) 2022-06-30

Family

ID=82157563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/041600 WO2022137872A1 (ja) 2020-12-24 2021-11-11 作業機械

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230304262A1 (ja)
EP (1) EP4191073A4 (ja)
JP (1) JP7472321B2 (ja)
KR (1) KR20230041809A (ja)
CN (1) CN115989353A (ja)
WO (1) WO2022137872A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7379631B1 (ja) 2022-09-30 2023-11-14 日立建機株式会社 作業機械

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011085198A (ja) 2009-10-15 2011-04-28 Hitachi Constr Mach Co Ltd 作業機械の油圧システム
JP2012229777A (ja) 2011-04-27 2012-11-22 Yuken Kogyo Co Ltd ブームシリンダ昇降用油圧回路
JP2017057926A (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 キャタピラー エス エー アール エル 油圧作業機における油圧ポンプ制御システム
US20170130427A1 (en) * 2015-11-05 2017-05-11 Caterpillar Inc. Device and Process for Controlling and Optimizing Hydraulic System Performance
JP2019148318A (ja) * 2018-02-28 2019-09-05 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧システム
JP2020153461A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 日立建機株式会社 油圧ショベル

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7305968B2 (ja) 2019-01-28 2023-07-11 コベルコ建機株式会社 作業機械における油圧シリンダの駆動装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011085198A (ja) 2009-10-15 2011-04-28 Hitachi Constr Mach Co Ltd 作業機械の油圧システム
JP2012229777A (ja) 2011-04-27 2012-11-22 Yuken Kogyo Co Ltd ブームシリンダ昇降用油圧回路
JP2017057926A (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 キャタピラー エス エー アール エル 油圧作業機における油圧ポンプ制御システム
US20170130427A1 (en) * 2015-11-05 2017-05-11 Caterpillar Inc. Device and Process for Controlling and Optimizing Hydraulic System Performance
JP2019148318A (ja) * 2018-02-28 2019-09-05 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧システム
JP2020153461A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 日立建機株式会社 油圧ショベル

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4191073A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7379631B1 (ja) 2022-09-30 2023-11-14 日立建機株式会社 作業機械
WO2024070905A1 (ja) * 2022-09-30 2024-04-04 日立建機株式会社 作業機械
JP2024052330A (ja) * 2022-09-30 2024-04-11 日立建機株式会社 作業機械

Also Published As

Publication number Publication date
US20230304262A1 (en) 2023-09-28
KR20230041809A (ko) 2023-03-24
JPWO2022137872A1 (ja) 2022-06-30
EP4191073A4 (en) 2024-08-28
JP7472321B2 (ja) 2024-04-22
CN115989353A (zh) 2023-04-18
EP4191073A1 (en) 2023-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101793993B1 (ko) 작업 기계의 유압 시스템
EP2535464A2 (en) Lift system implementing velocity-based feedforward control
WO2019182128A1 (ja) ショベル
CN110036211B (zh) 油压挖掘机驱动系统
KR20140034214A (ko) 작업 기계의 유압 구동 장치
KR20110046529A (ko) 유압 작업 기계의 엔진 러그 다운 억제 장치
EP2681458A2 (en) Hydraulic control system having cylinder stall strategy
EP3409846A1 (en) Shovel
WO2012166225A2 (en) Hydraulic control system having cylinder stall strategy
WO2005042983A1 (en) Hydraulic system for a work machine
JP6915042B2 (ja) ショベル
CN109790857B (zh) 建筑机械的油压驱动系统
WO2022137872A1 (ja) 作業機械
JP6936690B2 (ja) 油圧ショベル駆動システム
JP6591370B2 (ja) 建設機械の油圧制御装置
KR20190109549A (ko) 건설기계의 제어 시스템 및 건설기계의 제어 방법
JP6924161B2 (ja) 建設機械の油圧システム
JP7152968B2 (ja) 油圧ショベル駆動システム
JP6078292B2 (ja) 油圧駆動システム
JP6943798B2 (ja) ショベル
JP2021134516A (ja) 建設機械
JP7498851B2 (ja) 作業機械
JP7455285B2 (ja) 建設機械
WO2024166582A1 (ja) 作業機械の再生制御装置
EP2480794B1 (en) Configurable active jerk control

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21910026

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20237006762

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

Ref document number: 2022571951

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021910026

Country of ref document: EP

Effective date: 20230227

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE