JP3645740B2 - Construction machine control equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械に備えられる油圧ポンプの傾転角制御を行なうことによりポンプ吐出流量を制御して、ブームシリンダやバケットシリンダ等の油圧アクチュエータの作動を制御する、建設機械の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の建設機械は、図8に示すように、上部旋回体102と下部走行体100と作業装置118とからなっている。
下部走行体100は、互いに独立して駆動しうる右トラック100R及び左トラック100Lをそなえており、一方、上部旋回体102は、下部走行体100に対して水平面内で旋回可能に設けられている。
【0003】
また、作業装置118は、主にブーム103,スティック104,バケット108等からなっており、ブーム103は、上部旋回体102に対して回動可能に枢着されている。また、ブーム103の先端には、同じく鉛直面内に回動可能にスティック104が接続されている。
また、上部旋回体102とブーム103との間には、ブーム103を駆動するためのブーム駆動用油圧シリンダ(ブームシリンダ,油圧アクチュエータ)105が設けられるとともに、ブーム103とスティック104との間には、スティック104を駆動するためのスティック駆動用油圧シリンダ(スティックシリンダ,油圧アクチュエータ)106が設けられている。また、スティック104とバケット108との間には、バケット108を駆動するためのバケット駆動用油圧シリンダ(バケットシリンダ,油圧アクチュエータ)107が設けられている。
【0004】
また、上述の各シリンダ105〜107には、エンジン(主に、ディーゼルエンジン)により駆動される油圧ポンプ、ブーム用制御弁,スティック用制御弁,バケット用制御弁等の複数の制御弁を備える油圧回路(図示せず)が接続されており、油圧ポンプから各制御弁を介して所定の油圧の作動油が供給され、このようにして供給された作動油圧に応じて駆動されるようになっている。
【0005】
ここで、複数の制御弁はそれぞれ各シリンダ105〜107や油圧ポンプへの作動油の給排を行なう作動油供給通路(油圧ポンプ−シリンダ通路,P−C通路)へ介装されるP−C絞りや作動油排出通路(シリンダ−タンク通路,C−T通路)へ介装されるC−T絞りを備えるほか、油圧ポンプからリザーバタンクへ通じるバイパス通路に介装されるバイパス通路絞りも備える。
【0006】
このような構成により、ブーム103は図中矢印a方向及び矢印b方向に、スティック104は図中矢印c方向及び矢印d方向に、バケット108は図中矢印e方向及び矢印f方向に回動可能に構成されている。
なお、ブーム103の図中矢印a方向への回動をブームアップといい、図中矢印b方向への回動をブームダウンという。また、スティック104の図中矢印c方向への回動をスティックアウトといい、図中矢印d方向への回動をスティックインという。また、バケット108の図中矢印e方向への回動をバケットオープンといい、図中矢印f方向への回動をバケットインという。
【0007】
また、運転操作室101には、油圧ショベルの作動(走行,旋回,ブーム回動,スティック回動及びバケット回動)を制御するための操作部材として、左レバー,右レバー,左ペダル及び右ペダル等がそなえられている。
そして、例えばオペレータがこれらのレバーやペダル等の操作部材を操作することにより、油圧回路の各制御弁が制御されて、各シリンダ105〜107が駆動され、これにより、ブーム103,スティック104及びバケット108等を回動させうるようになっている。
【0008】
また、各制御弁を制御するために、パイロット油圧回路が設けられている。これにより、ブーム103やスティック104を作動させるには、運転操作室101内のブーム操作部材やスティック操作部材を操作して、パイロット油圧が、パイロット油路を通じて、ブーム用制御弁やスティック用制御弁に作用させて、ブーム用制御弁やスティック用制御弁を所要の位置に駆動させる。これにより、ブーム駆動用油圧シリンダ105やスティック駆動用油圧シリンダ106への作動油が給排調整され、これらのシリンダ105,106が所要の長さに伸縮駆動されることになる。
【0009】
上述のように、油圧ショベルでは、各シリンダ105〜107を伸縮駆動させ、ブーム103,スティック104,バケット108等の作業装置118を駆動させることで、掘削作業等の各種作業を行なうようになっている。
ところで、このような各種作業における一動作としては、例えばいわゆる地ならし作業(レベリングオペレーション)があり、この地ならし作業では、上述のブームアップ,スティックイン及びバケットインが同時操作される。
【0010】
ここで、ブームアップ操作された場合、ブーム103は以下のようにして駆動される。
つまり、ブームアップ操作が行なわれた場合に、ブーム103を上昇させるにはブーム駆動用油圧シリンダ105を伸長させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧をブーム用制御弁に作用させる。これにより、ブーム用制御弁のスプール位置がブーム上げ位置となって、油圧ポンプからの作動油が油路を通じてブーム駆動用油圧シリンダ105の一室へ供給される。この一方で、ブーム駆動用油圧シリンダ105の他室内の作動油が、油路を通じてタンクへ排出される。これにより、ブーム駆動用油圧シリンダ105が伸長しながら、ブーム103を図8中、矢印aで示すように上側へ回動させる。
【0011】
また、スティックイン操作された場合、スティック104は以下のようにして駆動される。
つまり、スティックイン操作が行なわれた場合に、スティック104を下降させるにはスティック駆動用油圧シリンダ106を伸長させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧をスティック用制御弁に作用させる。これにより、スティック用制御弁のスプール位置がスティック下げ位置となって、油圧ポンプからの作動油が油路を通じてスティック駆動用油圧シリンダ106の一室へ供給される。この一方で、スティック駆動用油圧シリンダ106の他室内の作動油が、油路を通じてタンクへ排出される。これにより、スティック駆動用油圧シリンダ106が伸長しながら、スティック104を図8中、矢印dで示すように下側へ回動させる。
【0012】
さらに、バケットイン操作された場合、バケット108は以下のようにして駆動される。
つまり、バケットイン操作が行なわれた場合に、バケット108を閉じるにはバケット駆動用油圧シリンダ107を伸長させれば良い。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧をバケット用制御弁に作用させる。これにより、バケット用制御弁のスプール位置がバケット閉位置となって、油圧ポンプからの作動油が油路を通じてバケット駆動用油圧シリンダ107の一室へ供給される。この一方で、バケット駆動用油圧シリンダ107の他室内の作動油が、油路を通じてタンクへ排出される。これにより、バケット駆動用油圧シリンダ107が伸長しながら、バケット108を図8中、矢印fで示すように閉方向へ動させる。
【0013】
また、これらのブーム103,スティック104及びバケット108の同時操作性を確保するためには、油圧ポンプから吐出される作動油の圧力はこれらの作業機の作動圧力のうちの最大圧力(最大圧力値)になるように設定する必要がある。この作動油の圧力を確保する手法として、各シリンダへ供給する作動油の合計流量よりもポンプ吐出流量を少し多くして、余剰ポンプ吐出流量を制御弁のバイパス通路絞りで絞って圧力を上昇させるのが一般的である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようにブーム103,スティック104及びバケット108を同時操作する作業として例えば地ならし作業があるが、この地ならし作業はブームアップ,スティックイン及びバケットインのいずれも微操作で行なわれる。また、この場合のスティックイン及びバケットインの荷重方向はリンケージの自重落下方向であるため、これらの作業においては油圧ポンプから吐出される作動油の流量はそれほど必要でなく、作動油の圧力もあまり必要でない。
【0015】
このような地ならし作業において、ブーム103,スティック104及びバケット108のいずれかを微操作せずに操作する他の作業時において油圧ポンプから吐出される作動油の流量と同量の作動油が供給されることになると、その分だけ過剰な流量の作動油を供給することになり、油圧ポンプからのポンプ吐出圧も過剰に高めることになる。
【0016】
このように、過剰なポンプ吐出圧になるように油圧ポンプのポンプ流量制御を行なうことになるため、その分だけ油圧ポンプを駆動するエンジン出力にロスが生じ、ひいては燃費の悪化につながることになる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、いわゆる地ならし作業時においてブーム,スティック,バケットが微操作された場合に、ポンプ吐出圧が過剰に上昇しないようにポンプ流量制御を行なうようにして、エンジン出力のロスを抑制し、ひいては燃費の悪化を防止できるようにした、建設機械の制御装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の本発明の建設機械の制御装置は、タンク内の作動油を吐出する油圧ポンプと、オペレータによる操作量に応じて電気信号を出力するように構成される複数の操作部材と、該油圧ポンプからの吐出流量を制御する制御手段とを備え、該制御手段が、上記の複数の操作部材のうちのブーム用操作部材からの電気信号に基づいてブーム微操作が行なわれたかを判定するブーム微操作判定手段と、上記の複数の操作部材のうちのスティック用操作部材からの電気信号に基づいてスティック微操作が行なわれたかを判定するスティック微操作判定手段と、上記の複数の操作部材のうちのバケット用操作部材からの電気信号に基づいてバケット微操作が行なわれたかを判定するバケット微操作判定手段と、該ブーム微操作判定手段,該スティック微操作判定手段及び該バケット微操作判定手段によってブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作が同時に行なわれたと判定された場合は、該ブーム用操作部材,該スティック用操作部材及び該バケット用操作部材の操作量に応じて該油圧ポンプの傾転角制御を行なう一方、ブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作のいずれかが行なわれていないと判定された場合は、ネガティブフローコントロールによって該油圧ポンプの傾転角制御を行なうポンプ傾転角制御手段とを備えることを特徴としている。
【0018】
請求項2記載の本発明の建設機械の制御装置は、タンク内の作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧アクチュエータへの作動油の給排を行なうべく、該油圧ポンプと該タンクとを連通するバイパス通路の下流側に設けられた圧力センサと、オペレータによる操作量に応じて電気信号を出力するように構成される複数の操作部材と、該油圧ポンプからの吐出流量を制御する制御手段とを備え、該制御手段が、上記の複数の操作部材のうちのブーム用操作部材からの電気信号に基づいてブーム微操作が行なわれたかを判定するブーム微操作判定手段と、上記の複数の操作部材のうちのスティック用操作部材からの電気信号に基づいてスティック微操作が行なわれたかを判定するスティック微操作判定手段と、上記の複数の操作部材のうちのバケット用操作部材からの電気信号に基づいてバケット微操作が行なわれたかを判定するバケット微操作判定手段と、該ブーム微操作判定手段,該スティック微操作判定手段及び該バケット微操作判定手段によってブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作が同時に行なわれたと判定された場合は、該ブーム用操作部材,該スティック用操作部材及び該バケット用操作部材の操作量に応じて該油圧ポンプの傾転角制御を行なう一方、ブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作のいずれかが行なわれていないと判定された場合は、該圧力センサからの検出信号に基づいて該油圧ポンプの傾転角制御を行なうポンプ傾転角制御手段とを備えることを特徴としている。
請求項3記載の本発明の建設機械の制御装置は、請求項1又は2記載の構成において、該ブーム微操作判定手段が、ブームアップ微操作が行なわれたかを判定するものとして構成され、該スティック微操作判定手段が、スティックイン微操作が行なわれたかを判定するものとして構成され、該バケット微操作判定手段が、バケットイン微操作が行なわれたかを判定するものとして構成され、該ポンプ傾転角制御手段が、該ブーム微操作判定手段,該スティック微操作判定手段及び該バケット微操作判定手段によってブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれたと判定した場合に該ブーム用操作部材,該スティック用操作部材及び該バケット用操作部材の操作量に応じて該油圧ポンプの傾転角制御を行なうことを特徴としている。
【0019】
請求項4記載の本発明の建設機械の制御装置は、請求項1又は3記載の構成において、該ポンプ傾転角制御手段が、該ブーム微操作判定手段,該スティック微操作判定手段及び該バケット微操作判定手段によってブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作が同時に行なわれたと判定された場合は、該油圧ポンプからの吐出流量が該ネガティブフローコントロールによる該油圧ポンプからの吐出流量よりも減るように該油圧ポンプの傾転角制御を行なうことを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本実施形態にかかる建設機械について説明する。
本建設機械は、従来技術(図8参照)で既に説明したように、油圧ショベル等の建設機械(作業機械)であって、上部旋回体102と下部走行体100と作業装置118とからなっている。
【0021】
下部走行体100は、互いに独立して駆動しうる右トラック100R及び左トラック100Lをそなえており、一方、上部旋回体102は、下部走行体100に対して水平面内で旋回可能に設けられている。
また、作業装置118は、主にブーム103,スティック104,バケット108等からなっており、ブーム103は、上部旋回体102に対して回動可能に枢着されている。また、ブーム103の先端には、同じく鉛直面内に回動可能にスティック104が接続されている。
【0022】
また、上部旋回体102とブーム103との間には、ブーム103を駆動するためのブーム駆動用油圧シリンダ(ブームシリンダ,油圧アクチュエータ)105が設けられるとともに、ブーム103とスティック104との間には、スティック104を駆動するためのスティック駆動用油圧シリンダ(スティックシリンダ,油圧アクチュエータ)106が設けられている。また、スティック104とバケット108との間には、バケット108を駆動するためのバケット駆動用油圧シリンダ(バケットシリンダ,油圧アクチュエータ)107が設けられている。
【0023】
そして、このような構成により、ブーム103は図中a方向及びb方向に、スティック104は図中c方向及びd方向に、バケット108は図中e方向及びf方向に回動可能に構成されている。
ここで、図2はこのような油圧ショベルの油圧回路の要部を模式的に示す図である。
【0024】
図2に示すように、上述の左トラック100L及び右トラック100Rには、それぞれ独立した動力源としての走行モータ109L,109Rが設けられ、また、上部旋回体102には、下部走行体100に対して上部旋回体102を旋回駆動させるための旋回モータ110が設けられている。
これらの走行モータ109L,109Rや旋回モータ110は、油圧により作動する油圧モータとして構成されており、後述するようにエンジン(主に、ディーゼルエンジン)50により駆動される複数(ここでは2つ)の油圧ポンプ51,52からの作動油が油圧回路53を介して所定圧力とされて供給され、このようにして供給される作動油圧に応じて各油圧モータ109L,109R,110が駆動されるようになっている。
【0025】
ここで、油圧ポンプ51,52は、リザーバタンク70内の作動油を所定油圧として吐出するもので、ここでは、斜板回転式ピストンポンプ(ピストン型可変容量ポンプ,可変吐出量形ピストンポンプ)として構成されている。これらの油圧ポンプ51,52は、油圧ポンプ内に設けられたピストン(図示略)のストローク量を変更することでポンプ吐出流量を調整しうるようになっている。
【0026】
つまり、これらの油圧ポンプ51,52では、上記ピストンの一端が斜板(クリーププレート:図示略)に当接するように構成されており、この斜板の傾き(傾転角)を後述するコントローラ1からの作動信号に基づいて変更することでピストンのストローク量を変更してポンプ吐出流量を調整しうるようになっている。
【0027】
このようにコントローラ1からの作動信号に基づいて斜板の傾きを変更しうるようになっており、油圧回路を構成する油路内の作動油の圧力のほかに、オペレータによる各操作部材54の操作量をも加味することができるため、従来のように油路内の作動油の圧力を導いて斜板の傾きを変更するものに比べ、オペレータの運転フィーリングを向上させることができることになる。
【0028】
また、エンジン50は、オペレータがエンジン回転数設定ダイヤルを切り替えることでエンジン回転数を設定できるようになっており、ここでは、最大エンジン回転数(例えば約2000rpm)と最小エンジン回転数(例えば約1000rpm)との間で複数段階に切り換えられるようになっている。なお、エンジン回転数はこのように段階的に切り換えるものに限られず、滑らかに変更しうるものであっても良い。また、エンジン50の全馬力はこれらの油圧ポンプ51,52及び後述するパイロットポンプ83を駆動するために消費される。
【0029】
また、各シリンダ105〜107についても、これらの走行モータ109L,109Rや旋回モータ110と同様に、エンジン50により駆動される複数(ここでは2つ)の油圧ポンプ51,52から供給される作動油の油圧により駆動されるようになっている。
また、運転操作室101には、油圧ショベルの作動(走行,旋回,ブーム回動,スティック回動及びバケット回動)を制御するために左レバー,右レバー,左ペダル及び右ペダル等の複数の操作部材54が備えられている。これらの操作部材54は電気式操作部材(例えば電気式操作レバー)として構成され、その操作量に応じた電気信号を後述するコントローラ(制御手段)1へ出力するようになっている。
【0030】
そして、例えばオペレータがこれらの操作部材54を操作することにより、油圧回路53に介装される各制御弁57〜60,62〜65が制御されて、各シリンダ105〜107や油圧モータ109L,109R,110が駆動される。これにより、上部旋回体102を旋回させたり、ブーム103,スティック104及びバケット108等を回動させたり、油圧ショベルを走行させることができるのである。
【0031】
なお、ブーム103を回動させる場合に操作するものをブーム用操作部材54aといい、スティック104を回動させる場合に操作するものをスティック用操作部材54bといい、バケット108を回動させる場合に操作するものをバケット用操作部材54cという。
次に、これらの各シリンダ等を制御するための油圧回路53について説明する。
【0032】
油圧回路53は、図2に示すように、第1回路部55と、第2回路部56とを備える。
このうち、第1回路部55は、第1油圧ポンプ51に接続される油路61と、油路61に介装される右走行モータ用制御弁57,バケット用制御弁58,第1ブーム用制御弁59,第2スティック用制御弁60等の制御弁とを備えて構成される。
【0033】
そして、第1油圧ポンプ51からの作動油が、油路61,右走行モータ用制御弁57を介して右走行モータ109Rへ供給され、右走行モータ109Rを駆動するようになっている。また、第1油圧ポンプ51からの作動油は、油路61,バケット用制御弁58を介してバケット駆動用油圧シリンダ107へ供給されるとともに、油路61,第1ブーム用制御弁59を介してブーム駆動用油圧シリンダ105へ供給され、さらに油路61,第2スティック用制御弁60を介してスティック駆動用油圧シリンダ106へ供給され、これにより、各シリンダ105,106,107が駆動されるようになっている。
【0034】
また、第1回路部55の油路61の下流側には絞り(リリーフ弁付き絞り)81が備えられており、この絞り81を通じて第1油圧ポンプ51からの作動油をリザーバタンク70へ戻すようになっている。
第2回路部56は、第2油圧ポンプ52に接続される油路66と、油路66に介装される左走行モータ用制御弁62,旋回モータ用制御弁63,第1スティック用制御弁64,第2ブーム用制御弁65等の制御弁と、絞り82とを備えて構成される。
【0035】
そして、第2油圧ポンプ52からの作動油が、油路66,左走行モータ用制御弁62を介して左走行モータ109Lへ供給され、これにより、左走行モータ109Lが駆動されるようになっている。また、第2油圧ポンプ52からの作動油は、油路66,旋回モータ用制御弁63を介して旋回モータ110へ供給され、これにより、旋回モータ110が駆動されるようになっている。さらに、第2油圧ポンプ52からの作動油は、油路66,第1スティック用制御弁64を介してスティック駆動用油圧シリンダ106へ供給されるとともに、油路66,第2ブーム用制御弁65を介してブーム駆動用油圧シリンダ105へ供給され、これにより、各シリンダ105,106が駆動されるようになっている。
【0036】
また、第2回路部56の油路66の下流側には絞り(リリーフ弁付き絞り)82が備えられており、この絞り82を通じて第2油圧ポンプ52からの作動油をリザーバタンク70へ戻すようになっている。
なお、各制御弁57〜60,62〜65は、図示しないコントロールユニット内に収納されている。
【0037】
このように、本実施形態では、建設機械の作業において重要なスティック104に他の作業機118との同時操作時においても十分な作動油が供給されるように、第2回路部56の第2油圧ポンプ52からの作動油に加え、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油もスティック駆動用油圧シリンダ106へ供給されるようになっている。
【0038】
このため、第2回路部56の油路66に第1スティック用制御弁64が介装され、第1回路部55の油路61に第2スティック用制御弁60が介装されている。そして、第1スティック用制御弁64を比例制御弁64a,64bにより制御するとともに、第2スティック用制御弁60を比例制御弁60a,60bにより制御することにより、スティック駆動用油圧シリンダ106への作動油の給排を行なえるようになっている。
【0039】
同様に、他の作業機118との同時操作時においてもブーム103に十分な作動油が供給されるように、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油に加え、第2回路部56の第2油圧ポンプ52からの作動油もブーム駆動用油圧シリンダ105へ供給されるようになっている。
このため、第1回路部55の油路61に第1ブーム用制御弁59が介装され、第2回路部56の油路66に第2ブーム用制御弁65が介装されている。そして、第1ブーム用制御弁59を比例制御弁59a,59bにより制御するとともに、第2ブーム用制御弁65を比例制御弁65a,65bにより制御することにより、ブーム駆動用油圧シリンダ105への作動油の給排を行なえるようになっている。
【0040】
また、本実施形態では、スティック駆動用油圧シリンダ106への作動油の給排を行なう油路67,68にはスティック用再生弁76が介装されており、作動油排出側油路から作動油供給側油路へ所定量の作動油を再生できるようになっている。
同様に、ブーム駆動用油圧シリンダ105への作動油の給排を行なう油路78,79にもブーム用再生弁77が介装されており、作動油排出側油路から作動油供給側油路へ所定量の作動油を再生できるようになっている。
【0041】
ここで、各制御弁57〜60,62〜65は、図3に示すように、スプール弁として構成され、いずれも複数(ここでは5つ)の絞りを備えて構成される。
つまり、各制御弁57〜60,62〜65は、図3に示すように、第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52とスティック駆動用油圧シリンダ106とを連通する油路(作動油供給通路,P−C通路)61a,66aに介装されるP−C絞り8と、スティック駆動用油圧シリンダ106とリザーバタンク70とを連通する油路(作動油排出通路,C−T通路)66b,69に介装されるC−T絞り9と、第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52とリザーバタンク70とを連通する油路(バイパス通路)61b,66cに介装されるバイパス通路絞り10とを備えて構成される。
【0042】
なお、図3ではスティック用制御弁60,64はスティック下げ位置になっているが、スティック用制御弁60,64を、図3中、上方向へ移動させて、スティック用制御弁60,64のバイパス通路絞り10をバイパス通路61b,66cに介装させることで、スティック用制御弁60,64を中立位置とすることができ、また、スティック用制御弁60,64を、図3中、最も上方向へ移動させて、スティック用制御弁60,64のP−C絞り8をP−C通路61a,66aに介装させるとともに、スティック用制御弁60,64のC−T絞り9をC−T通路66b,69に介装させることで、スティック用制御弁60,64をスティック上げ位置にすることができる。
【0043】
なお、絞り8,9,10の径の設定においては、ブーム103やスティック104等の作業装置118の連動性を確保すべく、各操作部材54がフル操作されている場合に全ての作業装置118が動くように考慮される。
そして、P−C絞り8によって、第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52とスティック駆動用油圧シリンダ106とを連通する油路61a,66aの開口面積(作動油供給通路の開口面積,P−C開口面積)が調整される。
【0044】
C−T絞り9によって、スティック駆動用油圧シリンダ106とリザーバタンク70とを連通する油路66b,69の開口面積(作動油排出通路の開口面積,C−T開口面積)が調整される。
バイパス通路絞り10によって、第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52とリザーバタンク70とを連通する油路61b,66cの開口面積(バイパス通路の開口面積)が調整される。
【0045】
ところで、本実施形態では、図2に示すように、各制御弁57〜60,62〜65を制御するために、パイロットポンプ83と、比例減圧弁57a〜60a,57b〜60b,62a〜65a,62b〜65bとを備えるパイロット油圧回路が設けられている。なお、図2では、パイロット油圧回路に備えられるパイロットポンプ83及び比例減圧弁57a〜60a,57b〜60b,62a〜65a,62b〜65bのみを図示し、パイロット油路を省略してパイロット油圧を符号Pで示している。
【0046】
ここで、比例減圧弁57a〜60a,57b〜60b,62a〜65a,62b〜65bは、電磁弁であって、後述するコントローラ1からの作動信号により作動されるようになっている。これにより、パイロットポンプ83からのパイロット油圧をコントローラ1からの作動信号に基づいて所定圧として各制御弁57〜60,62〜65に作用させるようになっている。
【0047】
このような構成により、例えばブーム103を作動させるには、運転操作室101内のブーム用操作部材54aを操作して、パイロットポンプ83からのパイロット油圧Pを図示しないパイロット油路を通じて、ブーム用制御弁59,65に作用させて、ブーム用制御弁59,65を所要の位置に移動させる。これにより、ブーム駆動用油圧シリンダ105の作動油が給排調整され、これらのシリンダ105が所要の長さに伸縮駆動され、これにより、ブーム103が作動される。
【0048】
例えば、ブーム103を下側へ回動させる(ブームダウン)には、ブーム駆動用油圧シリンダ105を収縮させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧を第1ブーム用制御弁59に作用させる。これにより、第1ブーム用制御弁59のスプール位置がブーム下側回動位置(ブームダウン位置)となって、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油が油路95,79を経て、ブーム駆動用油圧シリンダ105の一室へ供給され、ブーム駆動用油圧シリンダ105の一室へ供給される。この一方で、ブーム駆動用油圧シリンダ105の他室内の作動油が、油路78,69を経てリザーバタンク70へ排出される。これにより、ブーム駆動用油圧シリンダ105が収縮しながら、ブーム103を図8中、矢印bで示すように下側へ回動させる。
【0049】
逆に、ブーム103を上側へ回動させる(ブームアップ)には、ブーム駆動用油圧シリンダ105を伸長させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧を第1ブーム用制御弁59,第2ブーム用制御弁65に作用させる。これにより、第1ブーム用制御弁59,第2ブーム用制御弁65のスプール位置がブーム上側回動位置(ブームアップ位置)となって、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油が油路95,78を経て、ブーム駆動用油圧シリンダ105の一室へ供給され、さらに、第2回路部56の第2油圧ポンプ52からの作動油が油路66a,90,78を経て、ブーム駆動用油圧シリンダ105の他室へ供給される。この一方で、ブーム駆動用油圧シリンダ105の一室内の作動油が、油路79,91,66b又は、油路79,69を経てリザーバタンク70へ排出される。これにより、ブーム駆動用油圧シリンダ105が伸長しながら、ブーム103を図8中、矢印aで示すように上側へ回動させる。
【0050】
さらに、ブーム駆動用油圧シリンダ105の現状態を保持するには、パイロット油圧を第1ブーム用制御弁59,第2ブーム用制御弁65に適宜作用させて、第1ブーム用制御弁59,第2ブーム用制御弁65の各スプールの位置を中立位置(油圧給排路遮断位置)にすればよい。これにより、ブーム駆動用油圧シリンダ105の各油室における作動油の給排が停止され、ブーム103が現位置に保持される。
【0051】
また、例えばスティック104を作動させるには、運転操作室101内の操作部材54を操作して、パイロットポンプ83からのパイロット油圧Pを図示しないパイロット油路を通じて、スティック用制御弁60,64に作用させて、スティック用制御弁60,64を所要の位置に駆動させるようにする。これにより、スティック駆動用油圧シリンダ106の作動油が給排調整され、これらのシリンダ105,106が所要の長さに伸縮駆動され、これにより、スティック104が作動される。
【0052】
例えば、スティック104を内側へ回動させる(スティックイン)には、スティック駆動用油圧シリンダ106を伸長させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧を第2スティック用制御弁60に作用させる。これにより、第2スティック用制御弁60のスプール位置がスティック内側回動位置(スティックイン位置)となって、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油が油路61,67を経て、スティック駆動用油圧シリンダ106の一室へ供給される。この一方で、スティック駆動用油圧シリンダ106の他室内の作動油が、油路68,69を経てリザーバタンク70へ排出される。これにより、スティック駆動用油圧シリンダ106が伸長しながら、スティック104を図8中、矢印dで示すように内側へ回動させる。
【0053】
逆に、スティック104を外側へ回動させる(スティックアウト)には、スティック駆動用油圧シリンダ106を収縮させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧を第2スティック用制御弁60に作用させる。これにより、第2スティック用制御弁60のスプール位置がスティック外側回動位置(スティックアウト位置)となって、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油が油路61,68を経て、スティック駆動用油圧シリンダ106の他室へ供給される。この一方で、スティック駆動用油圧シリンダ106の一室内の作動油が、油路67,69を経てリザーバタンク70へ排出される。これにより、スティック駆動用油圧シリンダ106が収縮しながら、スティック104を図8中、矢印cで示すように外側へ回動させる。
【0054】
さらに、スティック駆動用油圧シリンダ106の現状態を保持するには、パイロット油圧を第2スティック用制御弁60に適宜作用させて、第2スティック用制御弁60の各スプールの位置を中立位置(油圧給排路遮断位置)にすればよい。これにより、スティック駆動用油圧シリンダ106の各油室における作動油の給排が停止され、スティック104が現位置に保持される。
【0055】
また、例えばバケット108を作動させるには、運転操作室101内のバケット用操作部材54cを操作して、パイロットポンプ83からのパイロット油圧Pを図示しないパイロット油路を通じて、バケット用制御弁58に作用させて、バケット用制御弁58を所要の位置に移動させる。これにより、バケット駆動用油圧シリンダ107の作動油が給排調整され、これらのシリンダ107が所要の長さに伸縮駆動され、これにより、バケット108が作動される。
【0056】
例えば、バケット108を内側へ回動させる(バケットイン)には、バケット駆動用油圧シリンダ107を伸長させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧をバケット用制御弁58に作用させる。これにより、バケット用制御弁58のスプール位置がバケット内側回動位置(バケットイン位置)となって、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油が油路61,92を経て、バケット駆動用油圧シリンダ107の一室へ供給される。この一方で、バケット駆動用油圧シリンダ107の他室内の作動油が、油路93,69を経てリザーバタンク70へ排出される。これにより、バケット駆動用油圧シリンダ107が伸長しながら、バケット108を図8中、矢印fで示すように内側へ回動させる。
【0057】
逆に、バケット108を外側へ回動させる(バケットオープン)には、バケット駆動用油圧シリンダ107を収縮させればよい。この場合には、パイロット油路を通じてパイロット油圧をバケット用制御弁58に作用させる。これにより、バケット用制御弁58のスプール位置がバケット外側回動位置(バケットオープン位置)となって、第1回路部55の第1油圧ポンプ51からの作動油が油路94,93を経て、バケット駆動用油圧シリンダ107の他室へ供給される。この一方で、バケット駆動用油圧シリンダ107の一室内の作動油が、油路92,69を経てリザーバタンク70へ排出される。これにより、バケット駆動用油圧シリンダ107が収縮しながら、バケット108を図8中、矢印eで示すように外側へ回動させる。
【0058】
さらに、バケット駆動用油圧シリンダ107の現状態を保持するには、パイロット油圧をバケット用制御弁58に適宜作用させて、バケット用制御弁58のスプールの位置を中立位置(油圧給排路遮断位置)にすればよい。これにより、バケット駆動用油圧シリンダ107の油室における作動油の給排が停止され、バケット108が現位置に保持される。
【0059】
ところで、このように構成される建設機械には、種々のセンサが取り付けられており、各センサからの検出信号は後述するコントローラ1へ送られるようになっている。
例えば、油圧ポンプ51,52を駆動するエンジン50にはエンジン回転数センサ71が取り付けられており、このエンジン回転数センサ71からの検出信号は後述するコントローラ1へ送られるようになっている。そして、コントローラ1は、実際のエンジン回転数がオペレータによりエンジン回転数設定ダイヤルで設定された目標エンジン回転数になるようにフィードバック制御するようになっている。
【0060】
また、第1回路部55の第1油圧ポンプ51及び第2回路部56の第2油圧ポンプ52の吐出側には、ポンプ吐出圧を検出すべくそれぞれ圧力センサ(P/S−P1)72,圧力センサ(P/S−P2)73が備えられており、これらの圧力センサ72,73からの検出信号は後述するコントローラ1へ送られるようになっている。
【0061】
また、第1回路部55の油路61の各制御弁57〜60及び第2回路部56の油路66の各制御弁62〜65の下流側には、それぞれ圧力センサ(P/S−N1)74,圧力センサ(P/S−N2)75が備えられており、これらの圧力センサ74,75からの検出信号は後述するコントローラ1へ送られるようになっている。
【0062】
また、ブーム駆動用油圧シリンダ105への作動油の給排を行なう油路には圧力センサ(P/S−BMd)80が設けられており、この圧力センサ80によってブーム駆動用油圧シリンダ105のロッド側圧力(負荷圧力)を検出できるようになっている。そして、この圧力センサ80からの検出信号は後述するコントローラ1へ送られるようになっている。
【0063】
そして、本実施形態では、上述のように構成される建設機械を制御すべく、コントローラ1が備えられている。
コントローラ1は、上述の各センサ71〜75,80からの検出信号や操作部材54からの電気信号に基づいて、第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52,各再生弁76,77,各制御弁57〜60,62〜65へ作動信号を出力することにより、第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52の傾転角制御,各制御弁57〜60,62〜65の位置制御,各再生弁76,77の位置制御等を行なうようになっている。
【0064】
このうち、コントローラ1による第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52の傾転角制御は、第1回路部55のバイパス通路61bの下流側及び第2回路部56のバイパス通路66cの下流側に設けられたそれぞれの圧力センサ74,75からの検出信号に基づいてネガティブフローコントロールにより行なわれるようになっている。なお、圧力センサ74,75により検出される圧力に基づいてネガティブフローコントロールが行なわれるため、圧力センサ74,75により検出される圧力をネガコン圧ともいう。
【0065】
ここで、ネガティブフローコントロール(電子式ネガティブフローコントローシステム)とは、バイパス通路61b,66cの下流側の圧力が上がったらポンプ吐出流量を減らすようなネガティブな特性のポンプ流量制御をいう。
ここで、ネガティブフローコントロールは、各操作部材54の操作量、即ちネガコン圧に応じてポンプ吐出流量が制御される流量制御と、アクチュエータにかかる負荷圧力、即ちポンプ吐出圧力に応じてポンプ吐出流量が制御される馬力制御とに分けられる。
【0066】
このうち、流量制御は、許容馬力内でアクチュエータ(各シリンダ)のスピードを制御しうるものである。つまり、ポンプ吐出流量を各操作部材54の操作量、即ちネガコン圧に応じて制御でき、これにより、アクチュエータのスピードを制御できるものである。
ところで、各操作部材54がフル操作され、ポンプ吐出流量が最大となり、アクチュエータのスピードが最大となる場合、ポンプ吐出流量(即ち、アクチュエータのスピード)は、次式により決定される。
【0067】
ポンプ吐出流量Q=許容馬力W/ポンプ吐出圧力P
この状態で、アクチュエータにかかる負荷圧力が変動するとポンプ吐出圧力Pも変動し、上式より、ポンプ吐出流量Qも変動することになるため、これにより、アクチュエータのスピードも変動することになる。
このように、ポンプ吐出流量Qが、各操作部材54の操作量に応じて制御されるのではなく、アクチュエータにかかる負荷圧力、即ちポンプ吐出圧力Pに応じて制御され、ポンプ吐出流量Qの大小は第1油圧ポンプ51,第2油圧ポンプ52を駆動するエンジン50の許容馬力Wに依存するような状態における制御を馬力制御という。
【0068】
このような馬力制御が行なわれる場合には、オペレータが各操作部材54をフル操作し、アクチュエータの最大スピードを要求しても、実際のアクチュエータのスピードは負荷圧力の大きさによって決まることになる。この場合、エンジン50の馬力は許容最大値となる。
また、例えば複数のアクチュエータを同時操作するような場合、各々の操作部材54がフル操作されていない状態であっても、それぞれのアクチュエータへ作動油が供給されてネガコン圧が低下し、要求流量が許容馬力によって決定される許容流量を超えているときは馬力制御における許容流量になるようにポンプ傾転角制御が行なわれる。
【0069】
ところで、操作部材54が中立位置の場合、即ちオペレータが操作部材54を操作していない場合は、作業機118は何ら仕事せず、アクチュエータを駆動させる必要がないため、油圧ポンプ51,52からのポンプ吐出流量は望ましくはゼロにしたい。
このため、本実施形態では、各制御弁57〜60,62〜65はオープンセンタ(スプール中立位置でバイパス通路61b,66cがオープンになるように配設すること)にして、操作部材54が中立位置の場合は、油圧ポンプ51,52から供給される作動油はバイパス通路61b,66cを通じてリザーバタンク70へ戻るようになっている。
【0070】
これにより、操作部材54が中立位置の場合は、バイパス通路61b,66cの下流側に介装された絞り81,82の直上流側の圧力が大きくなり、ネガティブフローコントロールによって、可変容量油圧ポンプ51,52からのポンプ吐出流量が減少するように制御されるようになっている。
一方、操作部材54が操作された場合には、その操作量に応じた量の作動油が各アクチュエータ(シリンダ等)へ供給され、残りの作動油がバイパス通路61b,66cを通じてリザーバタンク70へ戻るようになっている。
【0071】
また、バイパス通路61b,66cの下流側には、上述したように絞り(オリフィス)81,82が設けられている。そして、これらの絞り81,82の直上流側のバイパス通路61b,66cに圧力センサ74,75が介装され、これらの圧力センサ74,75により検出される絞り81,82の直上流側の圧力に基づいて油圧ポンプ51,52の傾転角制御が行なわれるようになっている。
【0072】
そして、オペレータが操作部材54を操作すると、操作部材54の操作量に応じて制御弁57〜60,62〜65が移動してバイパス通路61b,66cが絞られ、バイパス通路61b,66cを流れる作動油の流量が減少するが、絞り81,82の径は一定であるため、流量が減った分だけ絞り81,82の直上流側の圧力、即ち圧力センサ74,75により検出される圧力が低下し、この低下した圧力に応じてポンプ吐出流量が多くなるように可変容量油圧ポンプ51,52の傾転角制御が行なわれることになる。
【0073】
これは、オペレータの要求、即ちオペレータによる操作部材54の操作量に応じてポンプ吐出流量が多くなるように制御されることを意味し、これはオペレータが操作部材54を操作することで油圧ポンプ51,52からのポンプ吐出流量を制御してアクチュエータ(各シリンダ)のスピードを制御できることを意味する。
【0074】
ここで、コントローラ1によるネガティブフローコントロールにおける基本的なポンプ傾転角制御について説明する。
つまり、コントローラ1は、圧力センサ74,75によって検出された作動油圧(ネガコン圧)PN1,PN2を読み込んで、ネガコン圧PN と要求流量QN とを関係づけた図4に示すようなマップから、読み込まれたネガコン圧PN1,PN2に対応する要求流量QN1,QN2(具体的には要求流量QN1,QN2に相当するポンプ傾転角VN1,VN2)を設定するようになっている。なお、要求流量とは、ネガティブフローコントロールにおいて要求される流量をいう。また、図4ではネガコン圧PN1に対応する要求流量QN1(具体的には要求流量QN1,に相当するポンプ傾転角VN1)のみ示している。
【0075】
一方、コントローラ1は、圧力センサ72,73によって検出されたポンプ吐出圧PP1,PP2を読み込んで、ポンプ吐出圧PP と許容流量QP とを関係づけた図5に示すようなマップから、読み込まれたポンプ吐出圧PP1,PP2に対応する許容流量QP1,QP2(具体的には許容流量QP1,QP2に相当するポンプ傾転角VP1,VP2)を設定するようになっている。なお、許容流量とは第1油圧ポンプ51及び第2油圧ポンプ52を駆動するエンジン50の許容馬力に応じたポンプ吐出流量をいう。また、図5ではポンプ吐出圧PP1に対応する許容流量QP1(具体的には許容流量QP1に相当するポンプ傾転角VP1)のみ示している。
【0076】
そして、コントローラ1は、上述の要求流量QN1,QN2と許容流量QP1,QP2とを比較し、小さい方のポンプ流量(要求流量QN1,QN2又は許容流量QP1,QP2)になるようにポンプ傾転角(ポンプ傾転角VN1,VN2又はポンプ傾転角VP1,VP2)を設定し、これを傾転角制御信号として第1油圧ポンプ51及び第2油圧ポンプ52へ出力するようになっている。
【0077】
次に、コントローラ1によるネガティブフローコントロールにおける基本的なポンプ傾転角制御の動作について、図6のフローチャートを参照しながら説明する。
つまり、まずステップS10でネガコン圧PN1,PN2を読み込むとともに、ステップS20でポンプ吐出圧PP1,PP2を読み込む。
【0078】
次に、ステップS30でステップS10で読み込まれたネガコン圧PN1,PN2に対応する要求流量QN1,QN2を図4のマップから算出するとともに、ステップ40でステップS20で読み込まれたポンプ吐出圧PP1,PP2に対応する許容流量QP1,QP2を図5のマップから算出する。
そして、ステップS50で要求流量QN1,QN2が許容流量QP1,QP2よりも小さいか否かを判定し、この判定の結果、要求流量QN1,QN2が許容流量QP1,QP2よりも小さいと判定された場合は、ステップS60に進み、要求流量QN1,QN2をポンプ流量として設定し、リターンする。これにより、第1油圧ポンプ51及び第2油圧ポンプ52の傾転角が要求流量QN1,QN2に応じた傾転角となるように設定される。
【0079】
一方、要求流量QN1,QN2が許容流量QP1,QP2以上であると判定された場合は、ステップS70に進み、許容流量QP1,QP2をポンプ流量として設定し、リターンする。これにより、第1油圧ポンプ51及び第2油圧ポンプ52の傾転角が許容流量QP1,QP2に応じた傾転角となるように設定される。
本実施形態にかかる建設機械の制御装置は、上述のように構成され、コントローラ1による各種の制御が行なわれ、本実施形態では、いわゆる地ならし作業時においてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれる場合には、通常のネガティブフローコントロールにおけるポンプ流量制御とは異なるポンプ流量制御が行なわれる。
【0080】
次に、本実施形態にかかる建設機械の制御装置において特徴となる地ならし作業時においてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれた場合におけるポンプ流量制御について説明する。
ここで、図1は本実施形態にかかる建設機械の制御装置によるポンプ流量制御を説明するための制御ブロック図である。
【0081】
本実施形態では、図1に示すように、コントローラ1は、ブームアップ微操作判定手段(ブーム微操作判定手段)2と、スティックイン微操作判定手段(スティック微操作判定手段)3と、バケットイン微操作判定手段(バケット微操作判定手段)4と、ポンプ傾転角制御手段5とを備えて構成される。
このうち、ブームアップ微操作判定手段2は、ブーム用操作部材54aの操作量に応じた電気信号に基づいてブームアップの微操作が行なわれたか否かを判定し、その判定結果をポンプ傾転角制御手段5へ信号を出力するものである。
【0082】
スティックイン微操作判定手段3は、スティック用操作部材54bの操作量に応じた電気信号に基づいてスティックインの微操作が行なわれたか否かを判定し、その判定結果をポンプ傾転角制御手段5へ信号を出力するものである。
バケットイン微操作判定手段4は、バケット用操作部材54cの操作量に応じた電気信号に基づいてバケットインの微操作が行なわれたか否かを判定し、その判定結果をポンプ傾転角制御手段5へ信号を出力するものである。
【0083】
ポンプ傾転角制御手段5は、ブームアップ微操作判定手段2,スティックイン微操作判定手段3及びバケットイン微操作判定手段4からの信号に基づいてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれたと判定した場合に、この操作パターンでの最適ポンプ流量になるように、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cの操作量に相当する電気信号に基づいて油圧ポンプ51,52のポンプ傾転角制御を行なうものである。
【0084】
具体的には、本実施形態では、ポンプ傾転角制御手段5は、以下のように油圧ポンプ51,52の傾転角制御を行なう。
このポンプ傾転角制御手段5では、基本的にはネガティブフローコントロールにより油圧ポンプ51,52の傾転角制御を行なう。
このネガティブフローコントロールでは、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cが操作されると、これらの操作部材54a,54b,54cの操作量に応じて各制御弁58〜60,64,65の移動量が制御され、ブーム駆動用油圧シリンダ105,スティック駆動用油圧シリンダ106及びバケット駆動用油圧シリンダ107へ作動油が供給されるため、これらの各制御弁58〜60,64,65の下流側の作動油の圧力(バイパス通路61b,66c内の作動油の圧力)は低下し、この圧力が圧力センサ74,75により検出されてネガティブフローコントロールにおいて用いられ、ポンプ吐出流量が増加するように油圧ポンプ51,52の傾転角が制御される。
【0085】
このため、ブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれ、いわゆる地ならし作業である場合には、過剰なポンプ吐出流量となるように油圧ポンプ51,52の傾転角制御が行なわれることになる。
そこで、本実施形態では、ポンプ傾転角制御手段5は、ブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれたと判定した場合に、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cからの電気信号に基づいて、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cの操作量に応じてポンプ吐出流量が減るように油圧ポンプ51,52のポンプ傾転角制御を行なうようになっている。
【0086】
このようにして、油圧ポンプ51,52のポンプ傾転角制御が行なわれると、例えばブースト圧(油圧ポンプ51,52のポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧)は所定圧力(約100kgf/cm2 )となる。このため、ポンプ吐出圧力が負荷圧力よりも所定圧力(約100kgf/cm2 )高くなるようにブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cからの電気信号に基づいてポンプ傾転角制御を行なっても良い。
【0087】
なお、これらのブーム103,スティック104及びバケット108の同時操作性を確保するためには、油圧ポンプ51,52から吐出される作動油の圧力はこれらの作業機118の作動圧力のうちの最大圧力(最大圧力値)になるように設定する必要がある。このため、上述のネガティブフローコントロールの制御バランスも、各シリンダ105〜107へ供給する作動油の合計流量よりもポンプ吐出流量を少し多くして、余剰ポンプ吐出流量を各制御弁のバイパス通路絞りで絞って圧力を上昇させるように設定されている。
【0088】
一方、ポンプ傾転角制御手段5は、ブームアップ微操作判定手段2,スティックイン微操作判定手段3及びバケットイン微操作判定手段4からの信号に基づいてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれていないと判定した場合には、ブーム103,スティック104及びバケット108のいずれかを微操作せずに操作する他の作業であるとして、通常のネガティブフローコントロールにおける最適ポンプ流量になるように油圧ポンプ51,52のポンプ流量制御を行なうものである。
【0089】
ここで、通常のネガティブフローコントロールとは、上述のように、各操作部材54の操作量に応じて各制御弁57〜60,62〜65が作動し、バイパス油路61b,66cの作動油の流量が変化することにより発生する圧力(ネガコン圧)を圧力センサ74,75により検出して、油圧ポンプ51,52のポンプ傾転角を制御してポンプ流量制御を行なうものである。なお、この場合には、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cからの電気信号に基づくポンプ傾転角制御が行なわない。
【0090】
このようにして、油圧ポンプ51,52のポンプ傾転角制御が行なわれると、例えばブースト圧は所定圧力(約150〜200kgf/cm2 )となる。このため、ポンプ吐出圧力が負荷圧力よりも所定圧力(約150〜200kgf/cm2 )高くなるようにポンプ傾転角制御を行なうこともできる。
ここで、ネガティブフローコントロールでは、レバーパターンの違いや操作量の違いに応じて必要なポンプ流量も異なるものとなる。
【0091】
例えば、操作部材54の操作パターンの違いとして、ブームアップとスティックアウトとを連動させる場合はブースト圧が所定圧力(約200kgf/cm2 )になるようなポンプ流量とし、またブームアップとバケットアウトとを連動させる場合はブースト圧が所定圧力(約150kgf/cm2 )になるようなポンプ流量とする。
【0092】
一方、操作部材54の操作量の違いとして、例えば、ブームアップ微操作,スティックイン操作(全操作量に対して約50〜100%程度の操作)及びバケットイン操作(全操作量に対して約50〜100%程度の操作)が行なわれた場合は、スティック104及びバケット108を使った掘削作業に相当し、ポンプ吐出圧力は掘削負荷とバランスさせた圧力になる。この場合、ブースト圧は発生しないため、操作部材54の操作量に見合ったポンプ流量を供給し、生産性を確保する。
【0093】
本実施形態にかかる建設機械の制御装置は、上述のように構成され、いわゆる地ならし作業時に最適ポンプ流量制御を行なうべく、図7のフローチャートに示すように動作する。
つまり、ステップA10では各操作部材54からの電気信号を読み込み、ステップA20に進む。
【0094】
ステップA20では、ブームアップ微操作判定手段2によってブーム用操作部材54aの操作量に基づいてブームアップの微操作が行なわれたか否かが判定される。
その判定の結果、ブームアップ微操作が行なわれたと判定された場合は、ステップA30に進み、スティックイン微操作判定手段3によってスティック用操作部材54bの操作量に基づいてスティックインの微操作が行なわれたか否かが判定される。
【0095】
その判定の結果、スティックイン微操作が行なわれたと判定された場合は、ステップA40に進み、さらにバケットイン微操作判定手段4によってバケット用操作部材54cの操作量に基づいてバケットインの微操作が行なわれたか否かが判定され、その結果、バケットイン微操作が行なわれたと判定された場合は、ステップA50に進み、ブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれ、いわゆる地ならし作業時であると考えられるため、ポンプ傾転角制御手段5によって地ならし作業時(ブーム・スティック・バケット微操作時)の最適ポンプ流量になるように、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cの操作量に応じてポンプ傾転角制御を行ない、リターンする。
【0096】
一方、ステップA20でブームアップ微操作判定手段2によってブームアップ微操作が行なわれていないと判定された場合、ステップA30でスティックイン微操作判定手段3によってスティックイン微操作が行なわれていないと判定された場合、ステップA40でバケットイン微操作判定手段4によってバケットイン微操作が行なわれていないと判定された場合は、いずれの場合も地ならし作業は行なわれていないと判断して、ステップA60に進み、通常のネガティブフローコントロールにおける最適ポンプ流量になるようにポンプ傾転角制御を行ない、リターンする。
【0097】
ここで、以下に示す表1は地ならし作業時に最適ポンプ流量制御を行なった場合の燃費の計測結果を示すものである。なお、表1は地ならし作業(レベリングオペレーション)を10サイクル行なった場合の計測結果である。
【0098】
【表1】
この表1に示すように、本実施形態における最適ポンプ流量制御を行なった場合、従来のポンプ流量制御に比べ、地ならし作業時の燃費を約25%向上させることができることがわかる。なお、バケット用操作部材54cやスティック用操作部材54bがフル操作された場合の燃費は従来の場合とほとんど変わらない。
【0099】
したがって、本実施形態によれば、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cの操作量に基づいてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれた場合にいわゆる地ならし作業であると判定し、この地ならし作業において最適なポンプ流量となるように油圧ポンプ51,52の傾転角制御を行なうため、油圧ポンプ51,52を駆動するエンジン50の出力ロスを抑制することができ、ひいては燃費を良くすることができるという利点がある。
【0100】
また、ブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cの操作量に基づいてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれた場合に地ならし作業であると判定し、ポンプ吐出圧が過剰に上昇しないようにブーム用操作部材54a,スティック用操作部材54b及びバケット用操作部材54cの操作量に応じて油圧ポンプ51,52の傾転角制御を行なうため、つまりポンプ吐出流量を減らすように油圧ポンプ51,52の傾転角を制御するため、油圧ポンプ51,52を駆動するエンジン50の出力ロスを抑制することができ、ひいては燃費を良くすることができるという利点がある。
【0101】
なお、上述の実施形態では、ブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が行なわれる場合について説明したが、これに限られるものではなく、ブームダウン微操作(ブーム微操作),スティックアウト微操作(スティック微操作)及びバケットオープン微操作(バケット微操作)が行なわれる場合であっても、本発明を同様に適用できる。
【0102】
この場合、ブーム微操作判定手段2は、ブーム用操作部材54aの操作量に基づいてブームダウン微操作が行なわれたかを判定するものとして構成され、スティック微操作判定手段3は、スティック用操作部材54bの操作量に基づいてスティックアウト微操作が行なわれたかを判定するものとして構成されるとともに、バケット微操作判定手段4は、バケット用操作部材54cの操作に基づいてバケットオープン微操作が行なわれたかを判定するものとして構成される。そして、ポンプ傾転角制御手段5が、ブーム微操作判定手段2,スティック微操作判定手段3及びバケット微操作判定手段4の判定結果に基づいて油圧ポンプ51,52の傾転角制御を行なうことになる。
【0104】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1,2,3記載の本発明の建設機械の制御装置によれば、ブーム用操作部材,スティック用操作部材及びバケット用操作部材の操作量に基づいてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれた場合にいわゆる地ならし作業であると判定し、この地ならし作業において最適なポンプ流量となるように油圧ポンプの傾転角制御を行なうため、油圧ポンプを駆動するエンジンの出力ロスを抑制することができ、ひいては燃費を良くすることができるという利点がある。
【0105】
また、請求項4記載の本発明の建設機械の制御装置によれば、ブーム用操作部材,スティック用操作部材及びバケット用操作部材の操作量に基づいてブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれた場合に地ならし作業であると判定し、ポンプ吐出圧が過剰に上昇しないようにブーム用操作部材,スティック用操作部材及びバケット用操作部材の操作量に応じてポンプ吐出流量を減らすように油圧ポンプの傾転角を制御するため、油圧ポンプを駆動するエンジンの出力ロスを抑制することができ、ひいては燃費を良くすることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる建設機械の制御装置における油圧ポンプの傾転角制御を説明するための制御ブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる建設機械の制御装置の全体構成図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかる建設機械の制御装置の制御弁を説明するための模式図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる建設機械の制御装置におけるネガティブフローコントロールの要求流量とネガコン圧との関係を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる建設機械の制御装置におけるネガティブフローコントロールの許容流量とポンプ吐出圧との関係を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態にかかる建設機械の制御装置におけるネガティブフローコントロールを説明するためのフローチャートである。
【図7】本発明の一実施形態にかかる建設機械の制御装置におけるポンプ傾転角制御を説明するためのフローチャートである。
【図8】従来の建設機械を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
1 コントローラ(制御手段)
2 ブームアップ微操作判定手段(ブーム微操作判定手段)
3 スティックイン微操作判定手段(スティック微操作判定手段)
4 バケットイン微操作判定手段(バケット微操作判定手段)
5 ポンプ傾転角制御手段
51 第1油圧ポンプ
52 第2油圧ポンプ
54 操作部材
54a ブーム用操作部材
54b スティック用操作部材
54c バケット用操作部材
72,73,74,75 圧力センサ
103 ブーム
104 スティック
108 バケット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a construction machine that controls the operation of hydraulic actuators such as a boom cylinder and a bucket cylinder by controlling the pump discharge flow rate by controlling the tilt angle of a hydraulic pump provided in the construction machine.
[0002]
[Prior art]
In general, a construction machine such as a hydraulic excavator includes an
The lower traveling
[0003]
The
A boom drive hydraulic cylinder (boom cylinder, hydraulic actuator) 105 for driving the
[0004]
Further, each of the
[0005]
Here, the plurality of control valves are respectively installed in hydraulic oil supply passages (hydraulic pump-cylinder passage, PC passage) that supply / discharge hydraulic oil to / from the
[0006]
With such a configuration, the
Note that the rotation of the
[0007]
In the
For example, when the operator operates the operation members such as the levers and the pedals, the control valves of the hydraulic circuit are controlled, and the
[0008]
A pilot hydraulic circuit is provided to control each control valve. Accordingly, in order to operate the
[0009]
As described above, in the hydraulic excavator, the
By the way, as one operation in such various works, for example, there is a so-called ground leveling work (leveling operation), and in the ground leveling work, the above-described boom-up, stick-in and bucket-in are operated simultaneously.
[0010]
Here, when the boom-up operation is performed, the
That is, when the boom up operation is performed, the boom driving
[0011]
When a stick-in operation is performed, the
That is, when the stick-in operation is performed, the stick driving
[0012]
Further, when the bucket-in operation is performed, the
That is, when the bucket-in operation is performed, the bucket driving
[0013]
In order to ensure the simultaneous operability of the
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, there is, for example, a leveling work as a work for simultaneously operating the
[0015]
In such leveling work, the same amount of hydraulic oil as that discharged from the hydraulic pump is supplied during other work in which any one of the
[0016]
As described above, since the pump flow rate control of the hydraulic pump is performed so that the pump discharge pressure becomes excessive, a loss occurs in the engine output for driving the hydraulic pump correspondingly, leading to deterioration of fuel consumption. .
The present invention was devised in view of such problems, and performs pump flow control so that the pump discharge pressure does not increase excessively when a boom, stick, or bucket is finely operated during so-called leveling work. Thus, it is an object of the present invention to provide a construction machine control device capable of suppressing loss of engine output and thus preventing deterioration of fuel consumption.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the construction machine control device according to the first aspect of the present invention includes a hydraulic pump that discharges hydraulic oil in the tank and an operator. Configured to output an electrical signal according to the operation amount A plurality of operation members; and a control means for controlling a discharge flow rate from the hydraulic pump, wherein the control means is a boom operation member among the plurality of operation members. Electrical signal from Boom fine operation determining means for determining whether or not a boom fine operation has been performed based on the above, and a stick operation member among the plurality of operation members Electrical signal from Stick fine operation determining means for determining whether or not a stick fine operation has been performed based on the above, and a bucket operation member among the plurality of operation members Electrical signal from Fine operation determination means for determining whether a fine bucket operation has been performed based on the above, fine boom operation determination means, stick fine operation determination means, and fine bucket operation determination means When it is determined that the boom fine operation, the stick fine operation and the bucket fine operation are performed simultaneously, the boom operation member, the stick operation member, and the bucket operation member are operated according to the operation amount. Control the tilt angle of the hydraulic pump On the other hand, when it is determined that any one of the boom fine operation, the stick fine operation, and the bucket fine operation is not performed, the tilt angle control of the hydraulic pump is performed by the negative flow control. And a pump tilt angle control means.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control device for a construction machine that supplies and discharges hydraulic oil to and from a hydraulic pump that discharges hydraulic oil in a tank. Therefore, the downstream side of the bypass passage communicating the hydraulic pump and the tank A pressure sensor, a plurality of operation members configured to output an electric signal according to an operation amount by an operator, and a control means for controlling a discharge flow rate from the hydraulic pump, the control means Is a boom fine operation determination means for determining whether a boom fine operation has been performed based on an electric signal from a boom operation member among the plurality of operation members, and a stick for the stick among the plurality of operation members. A stick fine operation determination means for determining whether or not a stick fine operation has been performed based on an electric signal from the operation member, and a bucket fine operation based on an electric signal from the bucket operation member among the plurality of operation members. The bucket fine operation determining means for determining whether the operation has been performed, the boom fine operation determining means, the stick fine operation determining means, and the bucket fine operation determining means. If it is determined that the minute operation, the stick operation, and the bucket operation are performed at the same time, the hydraulic pump is tilted according to the operation amounts of the boom operation member, the stick operation member, and the bucket operation member. When it is determined that any one of the boom fine operation, the stick fine operation, and the bucket fine operation is not performed while performing the rotation angle control, the tilt angle of the hydraulic pump is determined based on the detection signal from the pressure sensor. And a pump tilt angle control means for performing control.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a construction machine control device according to the first or second aspect, wherein the boom fine operation determining means determines whether a boom up fine operation has been performed, The stick fine operation determining means is configured to determine whether a stick-in fine operation has been performed, and the bucket fine operation determining means is configured to determine whether a bucket-in fine operation has been performed. When the turning angle control means determines that the boom fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are simultaneously performed by the boom fine operation determination means, the stick fine operation determination means, and the bucket fine operation determination means. The tilt angle of the hydraulic pump is controlled according to the operation amounts of the boom operation member, the stick operation member, and the bucket operation member. It is characterized in that Nau.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a construction machine control device according to the first aspect. Or 3 In the configuration described, The The pump tilt angle control means is controlled by the boom fine operation determining means, the stick fine operation determining means, and the bucket fine operation determining means. Fine Operation, sticky Fine Operation and bucket Fine Operation at the same time If it is determined that it was done Is Discharge flow rate from the hydraulic pump Is due to the negative flow control Less than the discharge flow rate from the hydraulic pump Ru Thus, the tilt angle control of the hydraulic pump is performed.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the construction machine according to the present embodiment will be described.
This construction machine is a construction machine (working machine) such as a hydraulic excavator as already described in the prior art (see FIG. 8), and includes an
[0021]
The
The working
[0022]
A boom drive hydraulic cylinder (boom cylinder, hydraulic actuator) 105 for driving the
[0023]
With such a configuration, the
Here, FIG. 2 is a diagram schematically showing the main part of the hydraulic circuit of such a hydraulic excavator.
[0024]
As shown in FIG. 2, the
These
[0025]
Here, the
[0026]
That is, in these
[0027]
As described above, the inclination of the swash plate can be changed based on the operation signal from the
[0028]
Further, the
[0029]
Also for each of the
The
[0030]
For example, when the operator operates these operation members 54, the
[0031]
In addition, what is operated when the
Next, the
[0032]
As shown in FIG. 2, the
Among these, the
[0033]
Then, the hydraulic oil from the first
[0034]
Further, a throttle (restriction with a relief valve) 81 is provided on the downstream side of the oil passage 61 of the
The
[0035]
Then, the hydraulic oil from the second
[0036]
Further, a throttle (restriction with a relief valve) 82 is provided on the downstream side of the
In addition, each control valve 57-60, 62-65 is accommodated in the control unit which is not shown in figure.
[0037]
As described above, in the present embodiment, the
[0038]
For this reason, the first
[0039]
Similarly, in addition to the hydraulic oil from the first
For this reason, the first boom control valve 59 is interposed in the oil passage 61 of the
[0040]
In this embodiment, a
Similarly, boom regeneration valves 77 are also interposed in the
[0041]
Here, as shown in FIG. 3, each of the
That is, as shown in FIG. 3, each control valve 57-60, 62-65 is provided with an oil passage (hydraulic oil supply passage) that connects the first
[0042]
In FIG. 3, the
[0043]
In setting the diameters of the
Then, the opening area of the
[0044]
The opening area of the
By the
[0045]
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 2, in order to control each control valve 57-60, 62-65, the
[0046]
Here, the proportional pressure reducing valves 57a to 60a, 57b to 60b, 62a to 65a, and 62b to 65b are electromagnetic valves and are operated by an operation signal from the
[0047]
With such a configuration, for example, to operate the
[0048]
For example, in order to rotate the
[0049]
Conversely, in order to rotate the
[0050]
Further, in order to maintain the current state of the boom drive
[0051]
Further, for example, to operate the
[0052]
For example, in order to rotate the
[0053]
Conversely, to rotate the
[0054]
Further, in order to maintain the current state of the stick driving
[0055]
Further, for example, in order to operate the
[0056]
For example, in order to rotate the
[0057]
Conversely, to rotate the
[0058]
Further, in order to maintain the current state of the bucket drive
[0059]
By the way, various sensors are attached to the construction machine configured as described above, and detection signals from the respective sensors are sent to the
For example, an engine speed sensor 71 is attached to the
[0060]
Further, on the discharge side of the first
[0061]
Further, pressure sensors (P / S-N1) are respectively provided downstream of the
[0062]
Further, a pressure sensor (P / S-BMd) 80 is provided in an oil passage for supplying and discharging hydraulic oil to and from the boom driving
[0063]
And in this embodiment, the
The
[0064]
Among these, the tilt angle control of the first
[0065]
Here, negative flow control (electronic negative flow control system) refers to pump flow control with negative characteristics that reduces the pump discharge flow rate when the pressure on the downstream side of the
Here, the negative flow control is a flow control in which the pump discharge flow rate is controlled in accordance with the operation amount of each operation member 54, that is, the negative control pressure, and the pump discharge flow rate in accordance with the load pressure applied to the actuator, that is, the pump discharge pressure. It is divided into horsepower control to be controlled.
[0066]
Among these, the flow rate control can control the speed of the actuator (each cylinder) within the allowable horsepower. That is, the pump discharge flow rate can be controlled in accordance with the operation amount of each operation member 54, that is, the negative control pressure, and thereby the speed of the actuator can be controlled.
By the way, when each operation member 54 is fully operated and the pump discharge flow rate becomes maximum and the actuator speed becomes maximum, the pump discharge flow rate (that is, the actuator speed) is determined by the following equation.
[0067]
Pump discharge flow rate Q = allowable horsepower W / pump discharge pressure P
In this state, if the load pressure applied to the actuator varies, the pump discharge pressure P also varies, and the pump discharge flow rate Q also varies from the above equation. Therefore, the actuator speed also varies.
As described above, the pump discharge flow rate Q is not controlled according to the operation amount of each operation member 54, but is controlled according to the load pressure applied to the actuator, that is, the pump discharge pressure P. The control in a state depending on the allowable horsepower W of the
[0068]
When such horsepower control is performed, even if the operator fully operates each operation member 54 and requests the maximum speed of the actuator, the actual speed of the actuator is determined by the magnitude of the load pressure. In this case, the horsepower of the
For example, when operating a plurality of actuators simultaneously, even if each operation member 54 is not fully operated, hydraulic oil is supplied to each actuator, the negative control pressure is reduced, and the required flow rate is reduced. When the allowable flow rate determined by the allowable horsepower is exceeded, the pump tilt angle control is performed so that the allowable flow rate in the horsepower control is obtained.
[0069]
By the way, when the operation member 54 is in the neutral position, that is, when the operator is not operating the operation member 54, the
For this reason, in this embodiment, each control valve 57-60, 62-65 is an open center (arranged so that the
[0070]
Thus, when the operation member 54 is in the neutral position, the pressure immediately upstream of the
On the other hand, when the operation member 54 is operated, an amount of hydraulic oil corresponding to the operation amount is supplied to each actuator (cylinder, etc.), and the remaining hydraulic oil returns to the
[0071]
Further, as described above, the restrictors (orifices) 81 and 82 are provided on the downstream side of the
[0072]
When the operator operates the operation member 54, the
[0073]
This means that the pump discharge flow rate is controlled to increase according to the operator's request, that is, the operation amount of the operation member 54 by the operator. This is because the operator operates the operation member 54 to operate the
[0074]
Here, basic pump tilt angle control in the negative flow control by the
That is, the
[0075]
On the other hand, the
[0076]
And the
[0077]
Next, the basic pump tilt angle control operation in the negative flow control by the
That is, first, in step S10, the negative control pressure P N1 , P N2 And at step S20 the pump discharge pressure P P1 , P P2 Is read.
[0078]
Next, the negative control pressure P read in step S10 in step S30 N1 , P N2 Required flow rate Q corresponding to N1 , Q N2 4 is calculated from the map of FIG. 4 and the pump discharge pressure P read in step S20 in step 40. P1 , P P2 Allowable flow rate Q corresponding to P1 , Q P2 Is calculated from the map of FIG.
In step S50, the required flow rate Q N1 , Q N2 Is allowable flow rate Q P1 , Q P2 Or less, and as a result of this determination, the required flow rate Q N1 , Q N2 Is allowable flow rate Q P1 , Q P2 When it is determined that the flow rate is smaller than the required flow rate Q, the process proceeds to step S60. N1 , Q N2 Set as the pump flow rate and return. As a result, the tilt angles of the first
[0079]
On the other hand, required flow rate Q N1 , Q N2 Is allowable flow rate Q P1 , Q P2 If it is determined that the flow rate is equal to or greater than the allowable flow rate Q, the process proceeds to step S70. P1 , Q P2 Set as the pump flow rate and return. As a result, the tilt angles of the first
The construction machine control device according to the present embodiment is configured as described above, and various controls are performed by the
[0080]
Next, the pump flow rate control in the case where the boom-up fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are performed at the same time during the leveling work, which is a feature of the construction machine control device according to the present embodiment, will be described.
Here, FIG. 1 is a control block diagram for explaining the pump flow rate control by the construction machine control device according to the present embodiment.
[0081]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
Of these, the boom-up fine
[0082]
The stick-in fine operation determining means 3 determines whether or not the stick-in fine operation has been performed based on an electrical signal corresponding to the operation amount of the
The bucket-in fine operation determination means 4 determines whether or not the bucket-in fine operation has been performed based on an electrical signal corresponding to the operation amount of the
[0083]
The pump tilt
[0084]
Specifically, in the present embodiment, the pump tilt angle control means 5 controls the tilt angles of the
The pump tilt angle control means 5 basically performs tilt angle control of the
In this negative flow control, when the boom operation member 54a, the
[0085]
For this reason, the boom-up fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are performed at the same time. Will be performed.
Therefore, in this embodiment, the pump tilt angle control means 5 determines that the boom-up fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are performed at the same time, the boom operation member 54a, the stick operation member. Based on the electrical signals from 54b and the
[0086]
When the pump tilt angle control of the
[0087]
In order to ensure the simultaneous operability of the
[0088]
On the other hand, the pump tilt angle control means 5 is configured to perform boom-up fine operation, stick-in fine operation and stick-in fine operation based on signals from the boom-up fine operation determination means 2, the stick-in fine operation determination means 3, and the bucket-in fine operation determination means 4. When it is determined that the bucket-in fine operation is not performed at the same time, it is determined that the operation is one of the
[0089]
Here, the normal negative flow control means that, as described above, the
[0090]
Thus, when the pump tilt angle control of the
Here, in the negative flow control, the required pump flow rate varies depending on the difference in lever pattern and the amount of operation.
[0091]
For example, as a difference in the operation pattern of the operation member 54, when the boom-up and the stick-out are linked, the boost pressure is a predetermined pressure (about 200 kgf / cm 2 ) And when the boom-up and bucket-out are linked, the boost pressure is a predetermined pressure (about 150 kgf / cm 2 The pump flow rate should be such that
[0092]
On the other hand, differences in the operation amount of the operation member 54 include, for example, a boom-up fine operation, a stick-in operation (operation of about 50 to 100% with respect to the total operation amount), and a bucket-in operation (about about the total operation amount). When operation of about 50 to 100% is performed, this corresponds to excavation work using the
[0093]
The construction machine control device according to the present embodiment is configured as described above, and operates as shown in the flowchart of FIG. 7 in order to perform optimal pump flow rate control during so-called leveling work.
That is, in step A10, an electric signal from each operation member 54 is read, and the process proceeds to step A20.
[0094]
In step A20, it is determined by the boom-up fine operation determination means 2 whether or not a boom-up fine operation has been performed based on the operation amount of the boom operation member 54a.
As a result of the determination, if it is determined that the boom-up fine operation has been performed, the process proceeds to step A30, where the stick-in fine operation determination means 3 performs the stick-in fine operation based on the operation amount of the
[0095]
As a result of the determination, if it is determined that the stick-in fine operation has been performed, the process proceeds to step A40, and the bucket-in fine operation determination means 4 further performs the bucket-in fine operation based on the operation amount of the
[0096]
On the other hand, if it is determined in step A20 that the boom-up fine
[0097]
Here, Table 1 shown below shows the measurement results of fuel consumption when optimal pump flow rate control is performed during leveling work. Table 1 shows the measurement results when the leveling operation (leveling operation) is performed 10 cycles.
[0098]
[Table 1]
As shown in Table 1, when the optimum pump flow rate control is performed in the present embodiment, it can be seen that the fuel efficiency during the leveling work can be improved by about 25% compared to the conventional pump flow rate control. Note that the fuel consumption when the
[0099]
Therefore, according to the present embodiment, the boom-up fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are simultaneously performed based on the operation amounts of the boom operation member 54a, the
[0100]
Further, the leveling work is performed when the boom-up fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are simultaneously performed based on the operation amounts of the boom operation member 54a, the
[0101]
In the above-described embodiment, the case where the boom-up fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are performed has been described. However, the present invention is not limited to this, and the boom-down fine operation (boom fine operation), stick The present invention can be similarly applied even when an out fine operation (stick fine operation) and a bucket open fine operation (bucket fine operation) are performed.
[0102]
In this case, the boom fine operation determination means 2 is configured to determine whether the boom down fine operation has been performed based on the operation amount of the boom operation member 54a, and the stick fine operation determination means 3 is the stick operation member. It is configured to determine whether or not the stick-out fine operation has been performed based on the operation amount of 54b, and the bucket fine operation determination means 4 performs the bucket open fine operation based on the operation of the
[0104]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the construction machine control device of the present invention, the boom-up operation is performed based on the operation amounts of the boom operation member, the stick operation member, and the bucket operation member. In order to perform the tilt angle control of the hydraulic pump so as to determine the so-called leveling work when the fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket-in fine operation are performed at the same time, and to achieve the optimum pump flow rate in this leveling work There is an advantage that the output loss of the engine that drives the hydraulic pump can be suppressed, and the fuel consumption can be improved.
[0105]
According to the construction machine control device of the present invention, the boom-up fine operation, the stick-in fine operation, and the bucket based on the operation amounts of the boom operation member, the stick operation member, and the bucket operation member. It is determined that the work is leveling when the in-fine operation is performed at the same time, and the pump discharge is performed according to the operation amount of the boom operation member, stick operation member, and bucket operation member so that the pump discharge pressure does not increase excessively. Since the tilt angle of the hydraulic pump is controlled so as to reduce the flow rate, there is an advantage that the output loss of the engine that drives the hydraulic pump can be suppressed and the fuel consumption can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram for explaining tilt angle control of a hydraulic pump in a construction machine control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a construction machine control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a control valve of the control device for the construction machine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a required flow rate of negative flow control and a negative control pressure in the control device for a construction machine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an allowable flow rate of negative flow control and a pump discharge pressure in the construction machine control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining negative flow control in the construction machine control device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a flowchart for explaining pump tilt angle control in the construction machine control device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a conventional construction machine.
[Explanation of symbols]
1 Controller (control means)
2 Boom-up fine operation determination means (boom fine operation determination means)
3 Stick-in fine operation determination means (stick fine operation determination means)
4 Bucket-in fine operation determination means (bucket fine operation determination means)
5 Pump tilt angle control means
51 1st hydraulic pump
52 Second hydraulic pump
54 Operating members
54a Operation member for boom
54b Operation member for stick
54c Operation member for bucket
72, 73, 74, 75 Pressure sensor
103 boom
104 stick
108 buckets
Claims (4)
オペレータによる操作量に応じて電気信号を出力するように構成される複数の操作部材と、
該油圧ポンプからの吐出流量を制御する制御手段とを備え、
該制御手段が、
上記の複数の操作部材のうちのブーム用操作部材からの電気信号に基づいてブーム微操作が行なわれたかを判定するブーム微操作判定手段と、
上記の複数の操作部材のうちのスティック用操作部材からの電気信号に基づいてスティック微操作が行なわれたかを判定するスティック微操作判定手段と、
上記の複数の操作部材のうちのバケット用操作部材からの電気信号に基づいてバケット微操作が行なわれたかを判定するバケット微操作判定手段と、
該ブーム微操作判定手段,該スティック微操作判定手段及び該バケット微操作判定手段によってブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作が同時に行なわれたと判定された場合は、該ブーム用操作部材,該スティック用操作部材及び該バケット用操作部材の操作量に応じて該油圧ポンプの傾転角制御を行なう一方、ブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作のいずれかが行なわれていないと判定された場合は、ネガティブフローコントロールによって該油圧ポンプの傾転角制御を行なうポンプ傾転角制御手段と
を備えることを特徴とする、建設機械の制御装置。A hydraulic pump that discharges hydraulic oil in the tank;
A plurality of operating members adapted to output an electrical signal according to the operation amount that by the operator,
Control means for controlling the discharge flow rate from the hydraulic pump,
The control means
Boom fine operation determination means for determining whether a boom fine operation has been performed based on an electric signal from the boom operation member among the plurality of operation members;
A stick fine operation determination means for determining whether a stick fine operation has been performed based on an electrical signal from a stick operation member among the plurality of operation members;
Bucket fine operation determination means for determining whether a bucket fine operation has been performed based on an electrical signal from the bucket operation member among the plurality of operation members;
When the boom fine operation determining means, the stick fine operation determining means and the bucket fine operation determining means determine that the boom fine operation, the stick fine operation and the bucket fine operation are performed simultaneously, the boom operation member, While the tilt angle control of the hydraulic pump is performed according to the operation amount of the stick operation member and the bucket operation member, it is determined that any one of the boom fine operation, the stick fine operation, and the bucket fine operation is not performed. And a pump tilt angle control means for controlling the tilt angle of the hydraulic pump by negative flow control .
油圧アクチュエータへの作動油の給排を行なうべく、該油圧ポンプと該タンクとを連通するバイパス通路の下流側に設けられた圧力センサと、
オペレータによる操作量に応じて電気信号を出力するように構成される複数の操作部材と、
該油圧ポンプからの吐出流量を制御する制御手段とを備え、
該制御手段が、
上記の複数の操作部材のうちのブーム用操作部材からの電気信号に基づいてブーム微操作が行なわれたかを判定するブーム微操作判定手段と、
上記の複数の操作部材のうちのスティック用操作部材からの電気信号に基づいてスティック微操作が行なわれたかを判定するスティック微操作判定手段と、
上記の複数の操作部材のうちのバケット用操作部材からの電気信号に基づいてバケット微操作が行なわれたかを判定するバケット微操作判定手段と、
該ブーム微操作判定手段,該スティック微操作判定手段及び該バケット微操作判定手段によってブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作が同時に行なわれたと判定された場合は、該ブーム用操作部材,該スティック用操作部材及び該バケット用操作部材の操作量に応じて該油圧ポンプの傾転角制御を行なう一方、ブーム微操作,スティック微操作及びバケット微操作のいずれかが行なわれていないと判定された場合は、該圧力センサからの検出信号に基づいて該油圧ポンプの傾転角制御を行なうポンプ傾転角制御手段とを備えることを特徴とする、建設機械の制御装置。A hydraulic pump that discharges hydraulic oil in the tank;
A pressure sensor provided on the downstream side of a bypass passage communicating the hydraulic pump and the tank in order to supply and discharge hydraulic oil to and from the hydraulic actuator;
A plurality of operation members configured to output an electrical signal according to an operation amount by an operator;
Control means for controlling the discharge flow rate from the hydraulic pump,
The control means
A boom fine operation determination means for determining whether a boom fine operation has been performed based on an electric signal from a boom operation member among the plurality of operation members;
A stick fine operation determination means for determining whether a stick fine operation has been performed based on an electric signal from a stick operation member among the plurality of operation members;
Bucket fine operation determination means for determining whether a bucket fine operation has been performed based on an electrical signal from the bucket operation member among the plurality of operation members;
When the boom fine operation determining means, the stick fine operation determining means, and the bucket fine operation determining means determine that the boom fine operation, the stick fine operation, and the bucket fine operation are performed simultaneously, the boom operation member, While the tilt angle control of the hydraulic pump is performed according to the operation amount of the stick operation member and the bucket operation member, it is determined that any one of the boom fine operation, the stick fine operation, and the bucket fine operation is not performed. And a pump tilt angle control means for controlling the tilt angle of the hydraulic pump based on a detection signal from the pressure sensor.
該スティック微操作判定手段が、スティックイン微操作が行なわれたかを判定するものとして構成され、
該バケット微操作判定手段が、バケットイン微操作が行なわれたかを判定するものとして構成され、
該ポンプ傾転角制御手段が、該ブーム微操作判定手段,該スティック微操作判定手段及び該バケット微操作判定手段によってブームアップ微操作,スティックイン微操作及びバケットイン微操作が同時に行なわれたと判定した場合に該ブーム用操作部材,該スティック用操作部材及び該バケット用操作部材の操作量に応じて該油圧ポンプの傾転角制御を行なうことを特徴とする、請求項1又は2記載の建設機械の制御装置。The boom fine operation determining means is configured to determine whether a boom up fine operation has been performed,
The stick fine operation determination means is configured to determine whether a stick-in fine operation has been performed,
The bucket fine operation determination means is configured to determine whether a bucket-in fine operation has been performed,
The pump tilt angle control means determines that boom-up fine operation, stick-in fine operation, and bucket-in fine operation are simultaneously performed by the boom fine operation determination means, the stick fine operation determination means, and the bucket fine operation determination means. the boom operating member when, and performs the tilt angle control of the hydraulic pump in accordance with the operation amount of the operation member and said bucket operation member for the stick, the construction of claim 1 or 2, wherein Machine control device.
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