JP2008128072A - Engine control device for working machine with lifting magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁力によって鉄等の金属スクラップの選別や積み込み作業を行うリフティングマグネットをアームの先端に取り付けた油圧ショベル等のリフティングマグネット付作業機械のエンジン制御装置に関するものである。 The present invention relates to an engine control device for a working machine with a lifting magnet such as a hydraulic excavator in which a lifting magnet for selecting and loading metal scrap such as iron by magnetic force is attached to the tip of an arm.
従来、油圧ショベルにおいては、燃費の節約等のために非作業状態にあるときは、エンジン回転を自動的にアイドル回転数にするアイドリング制御機能を採用している(特許文献1)。 Conventionally, the hydraulic excavator employs an idling control function that automatically sets the engine speed to the idling speed when it is in a non-working state in order to save fuel consumption (Patent Document 1).
このようなアイドリング制御機能を有する油圧ショベルは、ブーム、アーム、バケット及び旋回の全ての操作レバーが中立位置に戻されたときを非作業状態とみなしてエンジン回転をアイドル回転数に低下させている。 In such a hydraulic excavator having an idling control function, when the boom, arm, bucket, and turning all levers are returned to the neutral position, it is regarded as a non-working state, and the engine speed is reduced to the idle speed. .
一方、油圧ショベルのバケットの代わりにリフティングマグネットを取り付け、該リフティングマグネットの磁力によって鉄等の金属スクラップの選別や積み込み作業を行うことは知られている(特許文献2)。 On the other hand, it is known that a lifting magnet is attached instead of a bucket of a hydraulic excavator, and metal scrap such as iron is sorted and loaded by the magnetic force of the lifting magnet (Patent Document 2).
このようなリフティングマグネット付作業機械において、リフティングマグネットへの給電は、作業機械にリフティングマグネット用発電機(以下、「発電機」という)を搭載させ、エンジンにより駆動される油圧ポンプの圧油を油圧モータに導出し、該油圧モータにより前記発電機を駆動して電力を起こし、該電力をリフティングマグネットに供給するようにしている。ここでのエンジンは、油圧ショベルの各アクチュエータ等を駆動しているエンジンを共用している。すなわち、1機のエンジンを使用しているため、アクチュエータの複合操作を行うときや負荷に応じてエンジン回転数が増減するときは、発電機の回転数変化が頻繁に起こる。 In such a working machine with a lifting magnet, power is supplied to the lifting magnet by installing a lifting magnet generator (hereinafter referred to as a “generator”) on the working machine, and hydraulic pressure from a hydraulic pump driven by the engine is hydraulically supplied. The power is led to a motor, the generator is driven by the hydraulic motor to generate electric power, and the electric power is supplied to a lifting magnet. The engine here shares an engine that drives each actuator of a hydraulic excavator. That is, since one engine is used, when the combined operation of the actuator is performed or when the engine speed increases or decreases according to the load, the generator speed frequently changes.
そして、リフティングマグネットの吸引作業中における発電機の出力電圧の低下は、リフティングマグネットに対する電力供給を不安定にし、吊り荷の落下やリフティングマグネットの制御機器等に破損を招くおそれがある。 Further, a decrease in the output voltage of the generator during the lifting operation of the lifting magnet makes the power supply to the lifting magnet unstable, and there is a risk of dropping the suspended load or damaging the lifting magnet control device.
そこで、リフティングマグネットを備えた従来の作業機械では、吊り荷落下事故等を防止するために、発電機を常に高回転で回転させて、出力電圧を常に一定の出力以上に維持していた。
上述したように、従来の1機のエンジンを使用して、油圧ショベルの各アクチュエータの駆動と発電機の駆動を行っている作業機械では、リフティングマグネットの吊り荷落下事故等を防止するのに、発電機を常に高回転で回転させ、出力電圧を一定の出力以上に維持する必要があり、エンジンも高回転で回転させるので燃費が悪化していた。 As described above, in a working machine that uses one conventional engine to drive each actuator of a hydraulic excavator and drive a generator, in order to prevent a lifting magnet dropping accident etc. It is necessary to constantly rotate the generator at a high rotation speed and maintain the output voltage at a certain level or higher, and the engine is also rotated at a high rotation speed.
そこで、吊り荷落下の危険の無い状態で燃費を向上させることができるようにして、燃費と安全を両立できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, there is a technical problem to be solved in order to improve the fuel efficiency in a state where there is no danger of dropping a suspended load and to achieve both fuel efficiency and safety. The purpose is to solve the problem.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、エンジンにより駆動される油圧ポンプの圧油を油圧モータに導出し、該油圧モータにより発電機を駆動し、発電された電力によりコイルを励磁するリフティングマグネットと、該リフティングマグネットを制御する制御盤と、前記エンジンを制御するエンジンコントローラと、前記リフティングマグネットを装着した作業機械を制御する車体コントローラを具備し、吸引・釈放スイッチにより吸着物の吸引及び釈放を行うと共に、所定の条件下でエンジン回転を自動的にアイドル回転数に低下させるアイドリング制御機能を有するリフティングマグネット付作業機械において、前記吸引・釈放スイッチにより吸引信号が前記制御盤に導出されたときは、該制御盤から前記車体コントローラを介してエンジンコントローラにアイドリング制御機能を解除する信号を導出し、エンジン回転を所定の回転数以上に保持して吸着物の落下を防止したリフティングマグネット付作業機械のエンジン制御装置を提供する。
The present invention has been proposed in order to achieve the above-mentioned object, and the invention according to
この構成によれば、吸引・釈放スイッチにより吸引信号が制御盤に導出され、リフティングマグネットが吸着物を吸引しているときは、エンジン回転数を自動的に低下させるアイドリング制御機能を解除して発電機の出力電圧が所定以下の電圧にならないようにすることができる。 According to this configuration, when the suction signal is led to the control panel by the suction / release switch and the lifting magnet is sucking the attracted matter, the idling control function that automatically reduces the engine speed is canceled to generate power. It is possible to prevent the output voltage of the machine from being below a predetermined voltage.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、吸引・釈放スイッチにより釈放信号が制御盤に導出されたときは、該制御盤から車体コントローラを介してエンジンコントローラにアイドリング制御機能にする信号を導出し、エンジン回転をアイドル回転数に低下させるようにしたリフティングマグネット付作業機械のエンジン制御装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, when a release signal is derived to the control panel by the suction / release switch, the engine controller has an idling control function via the vehicle body controller from the control panel. Provided is an engine control device for a working machine with a lifting magnet that derives a signal and reduces the engine speed to an idle speed.
この構成によれば、吸引・釈放スイッチにより釈放信号が制御盤に導出され、リフティングマグネットが吸着物を釈放したときは、エンジン回転をアイドル回転数に低下させることができる。 According to this configuration, when the release signal is led out to the control panel by the suction / release switch and the lifting magnet releases the adsorbate, the engine speed can be reduced to the idle speed.
なお、ここでのアイドリング制御機能には、「オートアイドル」の他に「ワンタッチアイドル」や「オートデセル」と称する機能を含む。 The idling control function here includes a function called “one-touch idle” or “auto-decel” in addition to “auto-idle”.
すなわち、「オートアイドル」又は「オートデセル」は、建設機械の走行レバーやブーム操作レバーなどの操作系が無操作状態の場合に、エンジン回転をアイドル回転数へ自動的に低下させる機能であり、油圧系のパイロット油路に設けた圧力スイッチ等の操作検出手段によって操作の有無を検出する。そして、全ての操作系がオフ状態となってパイロット油路の圧力が低下すると、コントローラがエンジン回転をアイドル回転数とし、いずれかの操作レバーが操作されてパイロット油路の圧力スイッチがオンしたときは、「オートアイドル制御機能」又は「オートデセル制御機能」を解除して、エンジン回転がスロットルボリュームにより設定された回転数に復帰する。 In other words, “auto idle” or “auto decel” is a function that automatically reduces the engine speed to the idle speed when the operation system such as the travel lever or boom control lever of the construction machine is in the non-operating state. The presence or absence of operation is detected by operation detection means such as a pressure switch provided in the pilot oil passage of the system. When all the operation systems are turned off and the pilot oil passage pressure drops, the controller sets the engine rotation to the idle rotation speed, and when one of the operation levers is operated and the pilot oil passage pressure switch is turned on. Cancels the “auto idle control function” or the “auto decel control function” and returns the engine speed to the speed set by the throttle volume.
一方、「ワンタッチアイドル」は、ノンロック型のワンタッチアイドルスイッチを押すと、コントローラがこのオン信号を受けてエンジン回転をアイドル回転数とし、再びワンタッチアイドルスイッチを押すと、エンジン回転がスロットルボリュームにより設定された回転数に復帰する。 On the other hand, in “One-touch idle”, when the non-lock type one-touch idle switch is pressed, the controller receives this ON signal and sets the engine rotation to the idle rotation speed. When the one-touch idle switch is pressed again, the engine rotation is set by the throttle volume. Return to the specified rotation speed.
請求項1記載の発明は、リフティングマグネットの吸引動作中は、発電機の出力電圧が所定以下の電圧にならないようにして、リフティングマグネットによる吊り荷落下事故等の発生を防止するので安全が維持できると共に、エンジン回転がスロットルボリュームにより設定された回転数に復帰するので作業能率を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, during the lifting operation of the lifting magnet, the output voltage of the generator does not become a predetermined voltage or less, and the occurrence of a suspended load dropping accident caused by the lifting magnet is prevented, so that safety can be maintained. At the same time, the engine speed returns to the rotational speed set by the throttle volume, so that the work efficiency can be improved.
請求項2記載の発明は、リフティングマグネットが吸引動作を終えると、アイドリング制御機能によりエンジン回転を自動的にアイドル回転数にすることができるので、燃費を向上させることができる。 According to the second aspect of the present invention, when the lifting magnet finishes the attraction operation, the engine speed can be automatically set to the idling speed by the idling control function, so that the fuel consumption can be improved.
吊り荷落下の危険の無い状態で燃費を向上させることができるようにして、燃費と安全を両立できるようにするという目的を達成するために、エンジンにより駆動される油圧ポンプの圧油を油圧モータに導出し、該油圧モータにより発電機を駆動し、発電された電力によりコイルを励磁するリフティングマグネットと、該リフティングマグネットを制御する制御盤と、前記エンジンを制御するエンジンコントローラと、前記リフティングマグネットを装着した作業機械を制御する車体コントローラを具備し、吸引・釈放スイッチにより吸着物の吸引及び釈放を行うと共に、所定の条件下でエンジン回転を自動的にアイドル回転数に低下させるアイドリング制御機能を有するリフティングマグネット付作業機械において、前記吸引・釈放スイッチにより吸引信号が前記制御盤に導出されたときは、該制御盤から前記車体コントローラを介してエンジンコントローラにアイドリング制御機能を解除する信号を導出し、エンジン回転を所定の回転数以上に保持して吸着物の落下を防止し、一方、上記吸引・釈放スイッチにより釈放信号が前記制御盤に導出されたときは、該制御盤から上記車体コントローラを介してエンジンコントローラにアイドリング制御機能にする信号を導出し、エンジン回転をアイドル回転数に低下させることにより実現した。 In order to achieve the purpose of improving fuel economy in a state where there is no danger of falling loads and achieving both fuel economy and safety, the hydraulic oil driven by the hydraulic pump driven by the engine is used as a hydraulic motor. A lifting magnet that drives the generator by the hydraulic motor and excites the coil by the generated power, a control panel that controls the lifting magnet, an engine controller that controls the engine, and the lifting magnet It has a vehicle body controller that controls the installed work machine, and has an idling control function that suctions and releases the adsorbed material by a suction / release switch and automatically reduces the engine speed to an idle speed under a predetermined condition. In working machines with lifting magnets, the suction / release switch When the suction signal is derived to the control panel, a signal for canceling the idling control function is derived from the control panel to the engine controller via the vehicle body controller, and the engine speed is maintained at a predetermined rotational speed or more. When the release signal is led to the control panel by the suction / release switch, the signal for the idling control function is derived from the control panel to the engine controller via the body controller. This was realized by reducing the engine speed to the idle speed.
以下、本発明のリフティングマグネット付作業機械のエンジン制御装置について、好適な実施例をあげて説明する。 Hereinafter, an engine control device for a working machine with a lifting magnet according to the present invention will be described with reference to preferred embodiments.
図1は、本発明を適用したリフティングマグネット付作業機械としての油圧ショベルを示す。図1に示す油圧ショベル1は、自走可能な下部走行体2と、該下部走行体2上に旋回機構3を介して旋回自在に設置された上部旋回体4とよりなる。
FIG. 1 shows a hydraulic excavator as a working machine with a lifting magnet to which the present invention is applied. A
下部走行体2は、センターフレーム5と、該センターフレーム5の両側に、互いに平行するように設けられた1対のサイドフレーム6,6よりなるロワーフレーム7を有している。各サイドフレーム6,6の一端側には、遊動輪8が前後移動可能に支承され、他端側には、走行油圧モータ9により回転駆動される駆動輪10が設けられている。
The lower traveling
遊動輪8と駆動輪10の間には、無端状のトラックシュー11が捲装され、サイドフレーム6,6の上下部には、複数のトラックローラ12,12…が回転自在に支承されている。そして、トラックシュー11を駆動輪10で駆動し、トラックローラ12,12…でトラックシュー11の走行を案内することにより、下部走行体2が自走できるようになっている。
An
前記上部旋回体4は、底部が旋回フレーム13で構成され、この旋回フレーム13の前部中央に作業機14が装着されている。
The upper revolving
作業機14は、基端が旋回フレーム13に枢着され、ブームシリンダ15により俯仰自在なブーム16と、該ブーム16の先端に基端側が枢着され、アームシリンダ17により回動可能なアーム18と、該アーム18の先端に枢着され、リフティングマグネットシリンダ19により回動可能なリフティングマグネット20とより構成されている。なお、リフティングマグネット20は、油圧ショベル1の使用目的に応じて現場で取り外し、バケット(図示せず)等と交換できるようになっている。
The
旋回フレーム13の前部には、作業機14の左側方に位置し、かつ作業機14に近接してキャブ21が設置され、旋回フレーム13の後部には、ボンネットカバー22により覆われたエンジン室23が設置されている。該エンジン室23内には動力用のエンジン24(図2参照)が収容されており、旋回フレーム13の後端にはカウンタウエイト25が取り付けられている。
A
図2は、油圧ショベル1の駆動制御回路図である。図2において、前記油圧ショベル1に搭載された前記エンジン24の駆動軸には、発電用油圧ポンプ26と、油圧ショベル1の各種油圧アクチュエータ等を駆動する作業機用油圧ポンプ27A,27Bが取り付けられている。作業機用油圧ポンプ27A,27Bの下流にはそれぞれコントロールバルブ28,29,30,31とコントロールバルブ32,33,34,35が直列に配置されている。
FIG. 2 is a drive control circuit diagram of the
図2において、初段のコントロールバルブ28,32はそれぞれ左と右の走行油圧モータ9,9(図1参照)を制御し、次段以降のコントロールバルブ29,30,31とコントロールバルブ33,34,35は、旋回モータやブームシリンダ、アームシリンダ、リフティングマグネットシリンダやその他の作業用アクチュエータを制御する。
In FIG. 2, first-
前記エンジン24は、例えばディーゼルエンジンであり、電子制御の燃料調整装置36を備えている。燃料調整装置36は、エンジンコントローラ37からの燃料噴射指令により制御され、エンジン24の回転数を制御する。
The
エンジンコントローラ37は、車体コントローラ38からの信号に基づいて燃料噴射指令を演算し、かつ燃料噴射指令により燃料調整装置36を制御し、エンジン回転数を目標エンジン回転数となるように制御する。
The
車体コントローラ38は、油圧ショベル1の全体を制御するもので、オートアイドル制御機能、ワンタッチアイドル制御機能、モード切換制御機能等のエンジン自動制御システムを搭載しており、これらの制御機能が作動しているときには、その制御機能により設定された目標回転数を出力する。すなわち、車体コントローラ38は、演算、設定した目標回転数をシリアル通信やCAN通信によってエンジンコントローラ37に送り、エンジンコントローラ37は燃料調整装置36を制御し、目標エンジン回転数にする。
The
前記発電機用油圧ポンプ26から吐出される圧油の油路は、電磁切換弁39を介して発電用油圧モータ40に接続されている。該電磁切換弁39は入力ポートが前記発電機用油圧ポンプ26に接続され、出力ポートがタンクに連通するポジション(イ)と発電機用油圧モータに連通するポジション(ロ)に切り換え可能な3ポート2位置切換弁であり、該電磁切換弁39のソレノイド39aに通電されないときは、ばね39bの付勢力によりポジション(イ)に保持される。前記発電機用油圧モータ40には、該発電機用油圧モータ40により駆動されて交流電力を発電する発電機41が連結され、該発電機41はリフティングマグネット20の電源となるもので、該発電機41の出力端子は制御盤42を介して、前記リフティングマグネット20に接続されている。
The oil passage for the pressure oil discharged from the generator
また、前記制御盤42には、前記電磁切換弁39のソレノイド39aと左右の操作レバー43,43に設けた吸引スイッチ44、釈放スイッチ45とリフマグモード設定手段としてのリフマグモード設定スイッチ46が夫々接続され、該リフマグモード設定スイッチ46はヒューズ47を介して電源48に接続されている。
Also connected to the
図3は、リフマグモード設定スイッチ46、吸引スイッチ44及び釈放スイッチ45を操作した場合のリフティングマグネット作業のフローチャートであり、図3のフローチャートを用いて動作を次に説明する。
FIG. 3 is a flowchart of the lifting magnet operation when the lift magnet
先ずエンジン24を始動し(ステップS1)、スロットルボリューム(図示省略)によりエンジン回転数を設定する(ステップS2)。その後、リフマグモード設定スイッチ46をオン(ON)にすると(ステップS3)、その信号が制御盤42に導出されてリフマグモードに切り換わり、制御盤42から電磁切換弁39のソレノイド39aに通電されると、該電磁切換弁39はポジション(イ)からポジション(ロ)に切り換わり、発電機用油圧ポンプ26から吐出された圧油が発電機用油圧モータ40に供給され、該発電機用油圧モータ40が回転を始める。この結果、発電機用油圧モータ40の駆動で発電機41が回転し、発電機41で交流電力が発電される(ステップS4)。この交流電力は、制御盤42で整流されて直流電力に変換される。
First, the
次に、操作レバー43に取り付けられている吸引スイッチ44をオンにすると(ステップS5)、その信号が制御盤42に導出され、該制御盤42からアイドリング制御機能を解除する信号が車体コントローラ38を介してエンジンコントローラ37に導出され(ステップS6)、該エンジンコントローラ37からエンジン24の燃料調整装置36にエンジン回転をスロットルボリュームにより設定されたエンジン回転数にする燃料噴射指令が出力され(ステップS7)、エンジンの高回転により発電機用油圧ポンプ26の吐出量が増加し、発電機用油圧モータ40が高回転になるため、発電機41で発電された電力も増加し、その増加した電力が制御盤42を介してリフティングマグネット20に供給される。
Next, when the
これにより、作業機用油圧ポンプ27A,27Bによってブームシリンダ15、アームシリンダ16、及びリフティングマグネットシリンダ19等の作業機のアクチュエータを駆動しながら、リフティングマグネット20によって対象物の吸着や運搬等の作業が安全に実行される。
As a result, the lifting
一方、操作レバー43に取り付けられている釈放スイッチ45をオンにすると(ステップS8)、その信号が制御盤42に導出され、該制御盤42からリフティングマグネット20への電気エネルギーの供給が遮断されると共に、該制御盤42からアイドリング制御機能にする信号が車体コントローラ38を介してエンジンコントローラ37に導出され、該エンジンコントローラ37からエンジン24の燃料調整装置36にエンジン回転をアイドル回転数にする燃料噴射指令が出力されエンジン回転数が低下する(ステップS9)。
On the other hand, when the
これにより、燃料消費量が減少し、燃費が向上する。 This reduces fuel consumption and improves fuel efficiency.
その後、リフマグ作業を継続するか又は終了するかの判断を行い(ステップ10)、リフマグ作業を継続する場合は、ステップS5の吸引スイッチ44をオンにして上記サイクルを繰り返す。一方、リフマグ作業を終了する場合は、リフマグモード設定スイッチ46をオフにし(ステップS11)、その信号が制御盤42に導出されると、該制御盤42からは前記電磁切換弁39のソレノイド39aに通電されないので、該電磁切換弁39は、ばね39bの付勢力によりポジション(イ)に切り換わり、発電機用油圧ポンプ26から発電機用油圧モータ40に供給される圧油が停止し、同時に発電機41の回転も停止する。
Thereafter, it is determined whether to continue or end the riffmag work (step 10). When continuing the riffmag work, the
以上により、本実施例における駆動制御回路では、燃費と安全を両立させることができる。 As described above, the drive control circuit according to the present embodiment can achieve both fuel efficiency and safety.
なお、上記実施例の構造では、エンジン24の駆動時に、リフマグモード設定スイッチ46をオフにすると、発電機用油圧モータ40と発電機41の回転を停止させるようにした場合について説明したが、発電機用油圧モータ40と発電機41の回転をそのまま継続させ、発電機41で作られた電力を蓄電器等に蓄電するようにしてもよい。また、下部走行体2が無端状のトラックシューの場合について説明したが、下部走行体がホイール式のリフティングマグネット付作業機械であってもよい。
In the structure of the above embodiment, the case where the rotation of the generator
尚、本発明は本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified one.
1 油圧ショベル(リフティングマグネット付作業機械)
20 リフティングマグネット
24 エンジン
26 発電用油圧ポンプ
27A,27B 作業機用油圧ポンプ
36 燃料調整装置
37 エンジンコントローラ
38 車体コントローラ
39 電磁切換弁
40 発電用油圧モータ
41 発電機
42 制御盤
43 操作レバー
44 吸引スイッチ
45 釈放スイッチ
46 リフマグモード設定スイッチ
1 Excavator (Working machine with lifting magnet)
20
37
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