JP2013068011A - Driving device for hydraulic work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧作業機械の駆動装置に係り、特に、電動機を用いて油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出される圧油を用いて直接に油圧アクチュエータを駆動する電動油圧閉回路構成の駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a hydraulic working machine, and in particular, driving of an electric hydraulic closed circuit configuration in which a hydraulic pump is driven using an electric motor and a hydraulic actuator is directly driven using pressure oil discharged from the hydraulic pump. Relates to the device.
近年、油圧ショベル、ホイールローダ及びフォークリフトなどの油圧駆動式の建設機械・作業機械（本明細書では、これらを総称して「油圧作業機械」という。）においては、省エネルギ化及び低騒音化を目的として、油圧ポンプの駆動源を電動化した駆動装置の開発が進められている。一方、油圧ポンプの駆動源としてエンジンを用いた油圧作業機械の駆動装置としては、油圧ポンプと油圧アクチュエータとを閉回路接続すると共に、油圧ポンプの傾転量を操作レバーの出力信号により設定して油圧ポンプの吐出量を調整し、油圧ポンプから吐出される圧油により油圧アクチュエータを直接に駆動する閉回路方式が従来知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。この閉回路方式の駆動装置は、油圧制御弁により油圧アクチュエータに供給される圧油量を調整する開回路方式の駆動装置に比べて油圧制御弁による圧損がないことから、作業機械の省エネルギ化に適している。また、油圧ポンプの駆動源として電動機を用いると、必要なときのみ電動機を駆動すれば良いので作業機械の低騒音化が可能となり、さらには、油圧ポンプの駆動源としてエンジンを用いた場合に比べて発熱量を低減できるので、オイルタンクやオイルクーラの小型化も可能になる。 In recent years, in hydraulically driven construction machines and work machines such as hydraulic excavators, wheel loaders and forklifts (herein, these are collectively referred to as “hydraulic work machines”), energy saving and noise reduction have been achieved. For the purpose, development of a drive device in which the drive source of the hydraulic pump is electrically driven is underway. On the other hand, as a drive device for a hydraulic working machine using an engine as a drive source of the hydraulic pump, the hydraulic pump and the hydraulic actuator are connected in a closed circuit, and the tilt amount of the hydraulic pump is set by the output signal of the operation lever. A closed circuit system in which the hydraulic pump is directly driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump by adjusting the discharge amount of the hydraulic pump is conventionally known (see, for example, Patent Documents 1 to 3). This closed circuit type drive device has less pressure loss due to the hydraulic control valve than the open circuit type drive device that adjusts the amount of pressure oil supplied to the hydraulic actuator by the hydraulic control valve, so energy saving of the work machine Suitable for In addition, when an electric motor is used as a drive source for the hydraulic pump, it is only necessary to drive the electric motor only when necessary, so that the noise of the work machine can be reduced. Furthermore, compared to the case where an engine is used as the drive source for the hydraulic pump. Therefore, it is possible to reduce the oil tank and oil cooler.
なお、電動油圧閉回路方式の駆動装置は、プレス機や射出成形機などの産業機械分野において実用化されており、省エネルギに効果を挙げている。 In addition, the electrohydraulic closed circuit type driving device has been put into practical use in the field of industrial machines such as a press machine and an injection molding machine, and is effective in energy saving.
しかしながら、電動油圧閉回路方式の駆動装置は、１つの油圧アクチュエータについて一組の電動機と油圧ポンプを必要とするため、多数の油圧アクチュエータが備えられ、電動機及び油圧ポンプの設定スペースも限られる油圧作業機械については、そのままでは適用することができない。 However, since the electrohydraulic closed circuit type drive device requires a set of electric motors and hydraulic pumps for one hydraulic actuator, it is equipped with a large number of hydraulic actuators, and hydraulic work in which the setting space for the electric motor and the hydraulic pump is limited. The machine cannot be applied as it is.
このような問題を解決するための手段として、特許文献１，２には、複数の油圧アクチュエータと複数の油圧ポンプとを複数の電磁切換弁を介して閉回路接続し、操作レバーの操作量に応じて電磁切換弁を制御することにより回路を切り換え、少数の油圧ポンプで多数の油圧アクチュエータを駆動する構成が記載されている。 As means for solving such a problem, in Patent Documents 1 and 2, a plurality of hydraulic actuators and a plurality of hydraulic pumps are connected in a closed circuit via a plurality of electromagnetic switching valves, and the operation amount of the operation lever is reduced. Accordingly, a configuration is described in which a circuit is switched by controlling an electromagnetic switching valve and a large number of hydraulic actuators are driven by a small number of hydraulic pumps.
また、特許文献３には、油圧ショベルに備えられたブーム用油圧アクチュエータ、スティック用油圧アクチュエータ、及びバケット用油圧アクチュエータを駆動する３組の電動機及び油圧ポンプを設け、各油圧アクチュエータの駆動回路間に作動油流量を補充し合う応援回路を設けることで電動機及び油圧ポンプを小型化する構成が記載されている。 In Patent Document 3, a boom hydraulic actuator, a stick hydraulic actuator, and a bucket hydraulic actuator, which are provided in a hydraulic excavator, are provided with three sets of electric motors and hydraulic pumps. A configuration is described in which a motor and a hydraulic pump are miniaturized by providing a support circuit that replenishes the hydraulic oil flow rate.
しかしながら、特許文献１，２に記載の駆動装置は、エンジンにより両傾転タイプの油圧ポンプを駆動することを前提としており、電動機により油圧ポンプを駆動する場合においては、この特許文献１に記載の回路切り換え判断をそのまま用いることはできない。即ち、エンジンの発生トルクは油圧ポンプ１台の必要トルクに比べて十分に大きいので、エンジンにより油圧ポンプを駆動する場合には、特許文献１に記載されているように、ポンプトルクを気にすることなく、要求ポンプ流量に比例するレバー操作量に応じて複数ポンプの要否を判断して電磁切換弁とポンプ流量の制御を行うことができる。 However, the drive devices described in Patent Documents 1 and 2 are based on the premise that the bi-tilt type hydraulic pump is driven by an engine. When the hydraulic pump is driven by an electric motor, the drive device described in Patent Document 1 is described. The circuit switching judgment cannot be used as it is. That is, the generated torque of the engine is sufficiently larger than the required torque of one hydraulic pump, so when driving the hydraulic pump by the engine, as described in Patent Document 1, the pump torque is a concern. Therefore, it is possible to control the electromagnetic switching valve and the pump flow rate by determining the necessity of a plurality of pumps according to the lever operation amount proportional to the required pump flow rate.
しかしながら、電動機により油圧ポンプを駆動する場合には、電動機のトルクは油圧ポンプ１台のトルクと同程度に構成するのが一般的であり、しかも高回転では電動機の発生トルクが著しく下がるため、単純にレバー操作量に応じて電動機の回転数を上昇させると、トルクが不足して電動機及び油圧ポンプが停止したり、電動機の発熱により耐久性や信頼性が低下する可能性がある。これを避けるためにトルクに十分な余裕のある電動機で構成すると、電動機が大型化するため、作業機械への搭載性が著しく低下する。また、電動機の過負荷を防止するため、微小なレバー操作域から複数の電動機及び油圧ポンプにより１つの油圧アクチュエータを駆動することで、電動機１台当たりの出力を下げるように構成すると、電磁切換弁による油圧回路の切換頻度が増えるため、切換に伴う振動や速度変動が発生して、作業機械の操作性や快適性が損なわれる可能性もある。 However, when a hydraulic pump is driven by an electric motor, the torque of the electric motor is generally configured to be about the same as the torque of one hydraulic pump, and the generated torque of the electric motor is significantly reduced at high speeds. If the rotational speed of the electric motor is increased according to the lever operation amount, the torque and the electric motor and the hydraulic pump may be stopped, and durability and reliability may be reduced due to heat generation of the electric motor. In order to avoid this, if it is configured with an electric motor having a sufficient margin in torque, the electric motor becomes large, and the mounting property on the work machine is remarkably reduced. Further, in order to prevent overload of the electric motor, if one hydraulic actuator is driven by a plurality of electric motors and hydraulic pumps from a minute lever operation range, and the output per electric motor is reduced, an electromagnetic switching valve The switching frequency of the hydraulic circuit increases due to the occurrence of vibrations and speed fluctuations accompanying the switching, which may impair the operability and comfort of the work machine.
一方、特許文献３に記載の駆動装置は、ブーム用油圧アクチュエータの駆動回路のみが閉回路で、スティック用油圧アクチュエータの駆動回路及びバケット用油圧アクチュエータの駆動回路は、制御弁により油圧シリンダを制御して戻り油をタンクに戻す開回路構成であり、全ての油圧アクチュエータの駆動回路が閉回路構成になっていないので、上述した電動油圧閉回路の効果が限定的になる。 On the other hand, in the drive device described in Patent Document 3, only the boom hydraulic actuator drive circuit is a closed circuit, and the stick hydraulic actuator drive circuit and the bucket hydraulic actuator drive circuit control the hydraulic cylinder by a control valve. Thus, the open circuit configuration returns the return oil to the tank, and the drive circuits of all the hydraulic actuators are not closed circuit configurations, so that the effect of the above-described electrohydraulic closed circuit is limited.
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、電動機の小型化と過負荷防止を図ることができ、かつ制御性、操作性及び快適性に優れた電動油圧閉回路構成の油圧作業機械の駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a state of the art, and the problem is that it is possible to reduce the size of the motor and prevent overload, and it is excellent in controllability, operability and comfort. An object of the present invention is to provide a hydraulic working machine drive device having an electrohydraulic closed circuit configuration.
前記課題を解決するため、本発明は、複数の電動機と、これら複数の電動機のそれぞれにより個別に駆動される複数の油圧ポンプと、これら複数の油圧ポンプのそれぞれと閉回路接続された複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとを接続する各閉回路に備えられた複数の電磁切換弁と、前記複数の油圧アクチュエータの駆動を個別に操作する複数の操作レバーと、これら複数の操作レバーから出力される操作量信号に応じて前記電動機の回転数と各電磁切換弁の切り換えを制御するコントローラと、前記複数の電動機の温度を検出する温度検出手段を備えると共に、前記コントローラに、前記操作レバーから出力される前記操作量信号と予め設定された操作量切換点とを比較し、前記操作量信号が前記操作量切換点を超えたときに、前記複数の電動機によって駆動される前記複数の油圧ポンプから吐出される圧油が前記複数の油圧アクチュエータの１つに供給されるように前記電磁切換弁の切り換え判断及び前記電動機の回転数演算を行う切換判断・回転数制御部と、前記温度検出手段によって検出された前記電動機の温度が高いほど前記操作量切換点を大きくする切換点変更部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of electric motors, a plurality of hydraulic pumps individually driven by each of the plurality of electric motors, and a plurality of hydraulic pressures connected to each of the plurality of hydraulic pumps in a closed circuit. An actuator, a plurality of electromagnetic switching valves provided in each closed circuit connecting the plurality of hydraulic pumps and the plurality of hydraulic actuators, a plurality of operating levers for individually operating the driving of the plurality of hydraulic actuators, A controller for controlling the rotation speed of the electric motor and switching of each electromagnetic switching valve according to operation amount signals output from the plurality of operating levers, and a temperature detecting means for detecting the temperature of the plurality of electric motors, The controller compares the operation amount signal output from the operation lever with a preset operation amount switching point, and outputs the operation amount signal. When the pressure exceeds the operation amount switching point, the electromagnetic switching valve is configured such that pressure oil discharged from the plurality of hydraulic pumps driven by the plurality of electric motors is supplied to one of the plurality of hydraulic actuators. A switching determination / rotational speed control unit for performing the switching determination and the rotational speed calculation of the electric motor, and a switching point changing unit for increasing the manipulated variable switching point as the temperature of the electric motor detected by the temperature detecting means is higher. It is characterized by having.
電動機が低温状態にあるときには、高回転・高トルクの高負荷状態で長い時間駆動することができ、高温状態にあるときには、高負荷状態で駆動可能な時間が短くなる。したがって、予め設定された操作量切換点を超えるレバー操作量が入力されたときに、複数の電動機・油圧ポンプにより１つの油圧アクチュエータが駆動されるように電磁切換弁の切り換えを制御すると共に、駆動する電動機の温度に応じてこの操作量切換点を変更する構成とすることで、例えば駆動する電動機が低温状態にあるときには、操作量切換点が大きくなるので、結果として、複数の電動機・油圧ポンプを使用した油圧アクチュエータの駆動状態に移行せず、１つの電動機・油圧ポンプを使用した油圧アクチュエータの駆動状態が維持されやすくなる。これにより、回路の切換頻度を減らすことができるので、回路の切り換えに伴う振動や速度変動が発生する頻度が減り、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性が向上する。また、電動機の過負荷を保護できるので、電動機の故障を防止できて、システムの信頼性を向上することができる。さらに、予め設定された操作量切換点を超えるレバー操作量が入力されたときに、複数の電動機・油圧ポンプにより１つの油圧アクチュエータが駆動されるように電磁切換弁の切り換えを制御するので、各電動機の小型化を図ることができ、油圧作業機械への搭載性を高めることができる。 When the electric motor is in a low temperature state, it can be driven for a long time in a high load state of high rotation and high torque, and when it is in a high temperature state, the driveable time in a high load state is shortened. Therefore, when a lever operation amount exceeding a preset operation amount switching point is input, the switching of the electromagnetic switching valve is controlled so that one hydraulic actuator is driven by a plurality of electric motors / hydraulic pumps. By changing the operation amount switching point according to the temperature of the motor to be operated, for example, when the electric motor to be driven is in a low temperature state, the operation amount switching point becomes large. As a result, a plurality of electric motor / hydraulic pumps are obtained. The drive state of the hydraulic actuator using one electric motor / hydraulic pump is easily maintained without shifting to the drive state of the hydraulic actuator using. As a result, the frequency of circuit switching can be reduced, so that the frequency of vibrations and speed fluctuations associated with circuit switching is reduced, and the controllability, operability, and comfort of the hydraulic working machine are improved. In addition, since the overload of the electric motor can be protected, the electric motor can be prevented from being broken and the reliability of the system can be improved. Further, when a lever operation amount exceeding a preset operation amount switching point is inputted, switching of the electromagnetic switching valve is controlled so that one hydraulic actuator is driven by a plurality of electric motors / hydraulic pumps. It is possible to reduce the size of the electric motor and to improve the mountability to the hydraulic working machine.
また本発明は、前記構成の油圧作業機械の駆動装置において、前記切換判断・回転数制御回路は、前記複数の電動機の温度を比較し、低温側の電動機を優先して使用することを特徴とする。 Further, the present invention provides the hydraulic working machine drive device having the above-described configuration, wherein the switching determination / rotational speed control circuit compares the temperatures of the plurality of electric motors and preferentially uses the low temperature side electric motor. To do.
上述したように、低温状態にある電動機ほど、高負荷状態で長い時間駆動することができるので、温度が低い電動機を優先的に使用することにより、複数の電動機・油圧ポンプを使用した油圧アクチュエータの駆動状態への移行頻度を減少でき、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上することができる。また、特定の電動機のみを長時間使用することがなくなるので、複数の電動機間での使用時間が均一化し、電動機の長寿命化・高信頼化も実現できる。 As described above, an electric motor in a low temperature state can be driven for a long time in a high load state. Therefore, by using a motor having a low temperature preferentially, a hydraulic actuator using a plurality of electric motors / hydraulic pumps can be used. The frequency of transition to the drive state can be reduced, and the controllability, operability, and comfort of the hydraulic work machine can be improved. In addition, since only a specific motor is not used for a long time, the use time among a plurality of motors can be made uniform, and the service life and reliability of the motor can be increased.
また本発明は、前記構成の油圧作業機械の駆動装置において、前記複数の電動機として最大出力が異なる少なくとも２仕様以上の電動機を備え、前記切換判断・回転数制御回路は、出力が大きい油圧アクチュエータに最大出力が大きい電動機により駆動される油圧ポンプから吐出される圧油を主に供給されるように、前記電磁切換弁の切り換え判断を行うことを特徴とする。 According to the present invention, in the drive device for a hydraulic working machine having the above-described configuration, the plurality of electric motors include at least two electric motors having different maximum outputs, and the switching determination / rotation speed control circuit is a hydraulic actuator having a large output. The electromagnetic switching valve switching determination is performed so that pressure oil discharged from a hydraulic pump driven by an electric motor having a large maximum output is mainly supplied.
かかる構成によると、要求出力の大きい油圧アクチュエータについては、最大出力が大きい電動機を優先的に使用するので、当該要求出力の大きい油圧アクチュエータの駆動に際して、使用する電動機・油圧ポンプを単数から複数に切り換える頻度を減少でき、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上することができる。また、複数の電動機・油圧ポンプを用いて複数の油圧アクチュエータをそれぞれ駆動する複合駆動の時間を長くできるので、油圧作業機械の稼動効率を高めることもできる。さらに、要求出力の小さい油圧アクチュエータに主として使用される電動機については小出力のものを用いるので、トータルとして十分な出力を確保しながら油圧作業機械への搭載性を高めることができる。 According to such a configuration, for a hydraulic actuator having a large required output, an electric motor having a large maximum output is preferentially used. Therefore, when driving the hydraulic actuator having a large required output, the electric motor / hydraulic pump to be used is switched from a single to a plurality. The frequency can be reduced, and the controllability, operability and comfort of the hydraulic working machine can be improved. In addition, since the combined drive time for driving a plurality of hydraulic actuators using a plurality of electric motors / hydraulic pumps can be lengthened, the operating efficiency of the hydraulic working machine can be increased. Furthermore, since the motor mainly used for the hydraulic actuator with a small required output is used with a small output, the mountability to the hydraulic working machine can be improved while ensuring a sufficient total output.
本発明によれば、電動油圧閉回路の駆動を制御するコントローラに、操作レバーから出力される操作量信号と予め設定された操作量切換点とを比較し、操作量信号が操作量切換点を超えたときに、複数の電動機によって駆動される複数の油圧ポンプから吐出される圧油が１つの油圧アクチュエータに供給されるように電磁切換弁の切り換え判断及び電動機の回転数演算を行う切換判断・回転数制御部と、電動機の温度が高いほど操作量切換点を高くする切換点変更部とを備えたので、電動機の温度状態に応じた適切な回路切り換えが可能になる。よって、無駄に頻繁な回路切り換えを抑制できるので、切換ショックや振動を防止して、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上できる。また、電動機の過負荷が防止されるので、システムの信頼性を向上できる。さらには、各電動機及び油圧ポンプが有している能力を無駄なく使うことができるので、電動機の小出力化ひいては小型化することができ、油圧作業機械への搭載性の向上と製造コストの低減を実現することができる。 According to the present invention, the controller for controlling the driving of the electrohydraulic closed circuit is compared with the operation amount signal output from the operation lever and the preset operation amount switching point, and the operation amount signal is set to the operation amount switching point. Switching judgment for performing switching judgment of the electromagnetic switching valve and calculation of the rotational speed of the motor so that the pressure oil discharged from the plurality of hydraulic pumps driven by the plurality of electric motors is supplied to one hydraulic actuator when exceeding Since the rotation speed control unit and the switching point changing unit that raises the operation amount switching point as the temperature of the motor is higher, the circuit can be switched appropriately according to the temperature state of the motor. Therefore, since unnecessary frequent circuit switching can be suppressed, switching shock and vibration can be prevented, and the controllability, operability and comfort of the hydraulic working machine can be improved. Moreover, since the overload of the electric motor is prevented, the reliability of the system can be improved. Furthermore, since the capabilities of each motor and hydraulic pump can be used without waste, the output of the motor can be reduced and the size can be reduced. Can be realized.
以下、実施形態に係る油圧作業機械の駆動装置につき、図を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態においては、油圧ショベルに搭載される駆動装置を例にとって説明するが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ホイールローダ、ダンプトラック、ブルドーザなど、走行用及び作業用の油圧アクチュエータを備えた他の油圧作業機械の駆動装置に適用することもできる。 Hereinafter, a drive device for a hydraulic working machine according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a drive device mounted on a hydraulic excavator will be described as an example, but the gist of the present invention is not limited to this, and a wheel loader, a dump truck, a bulldozer, etc. The present invention can also be applied to a drive device of another hydraulic working machine provided with a working hydraulic actuator.
まず、油圧ショベルの構成について説明すると、図２に示すように、本例の油圧ショベルは、下部走行体３１と、下部走行体３１に旋回可能に搭載された上部旋回体３２と、上部旋回体３２上に設置されたキャブ（運転室）３３と、一端が上部旋回体に回動可能に連結されたブーム３４と、一端がブーム３４の先端部に回動可能に連結されたアーム３５と、一端がアーム３５の先端部に回動可能に連結されたバケット３６と、ブーム３４に対してアーム３５を回動させるアームシリンダ７ａと、上部旋回体３２に対してブーム３４を回動させるブームシリンダ７ｂとから主に構成されている。上部旋回体３２には、以下に説明する駆動装置２０と、コントローラ１１と、バッテリ１３とが搭載されている。ブーム３４を下げる際は、ブーム３４の自重によりブームシリンダ７ｂが駆動されるので、このエネルギにより駆動装置２０の油圧ポンプ及び電動機が回転駆動され、回生電力が発生する。回生した電力は、バッテリ１３に蓄電される。 First, the configuration of the hydraulic excavator will be described. As shown in FIG. 2, the hydraulic excavator of this example includes a lower traveling body 31, an upper swinging body 32 that is turnably mounted on the lower traveling body 31, and an upper swinging body. A cab (operator's cab) 33 installed on 32, a boom 34 having one end rotatably connected to the upper swing body, and an arm 35 having one end rotatably connected to the tip of the boom 34, A bucket 36 whose one end is rotatably connected to the tip of the arm 35, an arm cylinder 7 a that rotates the arm 35 relative to the boom 34, and a boom cylinder that rotates the boom 34 relative to the upper swing body 32. 7b. The upper swing body 32 is mounted with a drive device 20, a controller 11, and a battery 13 described below. When lowering the boom 34, the boom cylinder 7b is driven by the weight of the boom 34, so that the hydraulic pump and the electric motor of the drive device 20 are driven to rotate by this energy, and regenerative power is generated. The regenerated electric power is stored in the battery 13.
図１に示すように、本実施形態に係る油圧作業機械の駆動装置２０は、油圧ショベルのアームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂを駆動するもので、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂと第１及び第２の閉回路２１，２２を介してそれぞれ接続された第１油圧ポンプ２ａと、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂと第３及び第４の閉回路２３，２４を介してそれぞれ接続された第２油圧ポンプ２ｂと、第１油圧ポンプ２ａを駆動する第１電動機１ａと、第２油圧ポンプ２ｂを駆動する第２電動機１ｂとを備えている。さらに、本実施形態に係る油圧作業機械の駆動装置２０には、第１乃至第４の閉回路２１〜２４に適宜作動油を補充する低圧ポンプ８が備えられている。 As shown in FIG. 1, a hydraulic working machine drive device 20 according to this embodiment drives an arm cylinder 7a and a boom cylinder 7b of a hydraulic excavator. The first hydraulic pump 2a connected via the closed circuits 21 and 22 and the second hydraulic pump connected via the arm cylinder 7a and the boom cylinder 7b via the third and fourth closed circuits 23 and 24, respectively. 2b, a first electric motor 1a that drives the first hydraulic pump 2a, and a second electric motor 1b that drives the second hydraulic pump 2b. Furthermore, the drive device 20 for the hydraulic working machine according to the present embodiment is provided with a low-pressure pump 8 that appropriately supplies hydraulic oil to the first to fourth closed circuits 21 to 24.
第１及び第２の油圧ポンプ２ａ，２ｂはいずれも両回転型の油圧ポンプである。また、第１電動機１ａは第１油圧ポンプ２ａに直結され、第２電動機１ｂは第２油圧ポンプ２ｂに直結されている。これら第１及び第２の電動機１ａ，１ｂは、それぞれ第１及び第２の油圧ポンプ２ａ，２ｂを正回転又は逆回転させることにより、オイルタンク９内の作動油を吸入・吐出して、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂを往復運動させる。本明細書では、第１電動機１ａと第１油圧ポンプ２ａの組み合わせを第１サーボポンプＳＰ１、第２電動機１ｂと第２油圧ポンプ２ｂの組み合わせを第２サーボポンプＳＰ２と呼ぶことがある。 The first and second hydraulic pumps 2a and 2b are both double-rotation type hydraulic pumps. The first electric motor 1a is directly connected to the first hydraulic pump 2a, and the second electric motor 1b is directly connected to the second hydraulic pump 2b. These first and second electric motors 1a and 1b respectively draw in and discharge hydraulic oil in the oil tank 9 by rotating the first and second hydraulic pumps 2a and 2b in the forward and reverse directions, respectively. The cylinder 7a and the boom cylinder 7b are reciprocated. In this specification, the combination of the first electric motor 1a and the first hydraulic pump 2a may be referred to as a first servo pump SP1, and the combination of the second electric motor 1b and the second hydraulic pump 2b may be referred to as a second servo pump SP2.
第１電動機１ａには第１インバータ１２ａが付設され、第２電動機１ｂには第２インバータ１２ｂが付設されていて、これら第１及び第２の電動機１ａ，１ｂは、第１及び第２のインバータ１２ａ，１２ｂを介して、コントローラ１１から出力される駆動信号により駆動が制御される。駆動信号は、操作レバー１０ａ，１０ｂから出力される操作量信号と図示しない各種のセンサ類から出力されるセンサ信号とから、コントローラ１１で算出される。 The first motor 1a is provided with a first inverter 12a, the second motor 1b is provided with a second inverter 12b, and these first and second motors 1a and 1b are first and second inverters. Drive is controlled by a drive signal output from the controller 11 via 12a and 12b. The drive signal is calculated by the controller 11 from an operation amount signal output from the operation levers 10a and 10b and sensor signals output from various sensors (not shown).
電磁切換弁５ａ〜５ｄは、第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２から吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータを、アームシリンダ７ａ、ブームシリンダ７ｂ又はその双方に切り換えるものである。電磁切換弁５ａ〜５ｄの切換状態とこれよって駆動される油圧アクチュエータとの関係は、図３に示してある。 The electromagnetic switching valves 5a to 5d are for switching the hydraulic actuator driven by the hydraulic oil discharged from the first and second servo pumps SP1 and SP2 to the arm cylinder 7a, the boom cylinder 7b, or both. The relationship between the switching states of the electromagnetic switching valves 5a to 5d and the hydraulic actuator driven thereby is shown in FIG.
この図から明らかなように、第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａのみをＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１とアームシリンダ７ａとが接続され、アーム３５が単独で駆動される。第４電磁切換弁（Ｖ２Ｂ）５ｄのみをＯＮ状態に切り換えた場合には、第２サーボポンプＳＰ２とブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４が単独で駆動される。第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａと第４電磁切換弁（Ｖ２Ｂ）５ｄとを同時にＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１とアームシリンダ７ａとが接続されると共に、第２サーボポンプＳＰ２とブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４とアーム３５とがそれぞれ独立して複合的に駆動される。第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａと第３電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｃをＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１及び第２サーボポンプＳＰ２とアームシリンダ７ａとが接続され、アーム３５が最高出力で駆動される。第２電磁切換弁（Ｖ１Ｂ）５ｂと第４電磁切換弁（Ｖ２Ｂ）５ｄをＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１及び第２サーボポンプＳＰ２とブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４が最高出力で駆動される。さらに、第１乃至第４の電磁切換弁（Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ）５ａ〜５ｄを全てＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１及び第２サーボポンプＳＰ２とアームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４及びアーム３５を同時に駆動することによる高速動作が可能になる。 As is apparent from this figure, when only the first electromagnetic switching valve (V1A) 5a is switched to the ON state, the first servo pump SP1 and the arm cylinder 7a are connected, and the arm 35 is driven independently. . When only the fourth electromagnetic switching valve (V2B) 5d is switched to the ON state, the second servo pump SP2 and the boom cylinder 7b are connected, and the boom 34 is driven independently. When the first electromagnetic switching valve (V1A) 5a and the fourth electromagnetic switching valve (V2B) 5d are simultaneously switched ON, the first servo pump SP1 and the arm cylinder 7a are connected and the second servo The pump SP2 and the boom cylinder 7b are connected, and the boom 34 and the arm 35 are independently driven in combination. When the first electromagnetic switching valve (V1A) 5a and the third electromagnetic switching valve (V2A) 5c are switched to the ON state, the first servo pump SP1, the second servo pump SP2 and the arm cylinder 7a are connected, and the arm 35 is driven at maximum power. When the second electromagnetic switching valve (V1B) 5b and the fourth electromagnetic switching valve (V2B) 5d are switched to the ON state, the first servo pump SP1, the second servo pump SP2 and the boom cylinder 7b are connected, and the boom 34 is driven at full power. Further, when all of the first to fourth electromagnetic switching valves (V1A, V1B, V2A, V2B) 5a to 5d are switched to the ON state, the first servo pump SP1, the second servo pump SP2, the arm cylinder 7a, The boom cylinder 7b is connected, and high speed operation is enabled by simultaneously driving the boom 34 and the arm 35.
第１乃至第４の閉回路２１〜２４に備えられたチェック弁３ａ〜３ｈは、回路内の圧力が下がると低圧ポンプ８からの油を吸い込み、回路内に発生するキャビテーションを防止する。リリーフ弁４ａ〜４ｈは、回路内の圧力が設定値以上になったとき、回路内の作動油をオイルタンク９に逃がし、ポンプや配管の破損を防止する。パイロットチェック弁６ａ〜６ｄは、片ロッドシリンダであるアームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂの往復動に伴う流量差の収支を合わせ、回路内の油を低圧ラインに排出・吸入する役割を持つ。 The check valves 3a to 3h provided in the first to fourth closed circuits 21 to 24 suck in oil from the low-pressure pump 8 when the pressure in the circuit decreases, and prevent cavitation occurring in the circuit. The relief valves 4a to 4h release hydraulic oil in the circuit to the oil tank 9 when the pressure in the circuit becomes equal to or higher than a set value, and prevent damage to the pump and piping. The pilot check valves 6a to 6d have a role of discharging and sucking oil in the circuit to the low-pressure line by adjusting the balance of flow rate difference accompanying the reciprocation of the arm cylinder 7a and the boom cylinder 7b, which are single rod cylinders.
図３は、回路切換時の電磁切換弁とサーボポンプの動作例を示す表である。停止状態では、図１に示した第１乃至第４の電磁切換弁（Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ）５ａ〜５ｄと、第１及び第２のサーボポンプＳＰ１,ＳＰ２とはいずれもＯＦＦ状態に切り換えられている。この状態では、各電磁切換弁５ａ〜５ｄにより油の移動が阻止されるので、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂの自重による落下が防止される。アーム３５のみを単独で動作する場合は、第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａと第１サーボポンプＳＰ１とをＯＮ状態に切り換え、ブーム３４のみを単独で動作する場合は、第４電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｄと第２サーボポンプＳＰ２とをＯＮ状態に切り換える。また、表には記載していないが、第３電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｃと第２サーボポンプＳＰ２をＯＮ状態に切り換えた場合にも、アーム３５を単独で動作させることができる。操作レバー１０ａ，１０ｂのレバー操作量が増え、ブーム３４を最高出力で動作したい場合は、第２及び第４の電磁切換弁（Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂ）５ｂ，５ｄと第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２とをＯＮ状態に切り換える。これにより、第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２の両方がブームシリンダ７ｂに接続され、これら２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２によりブームシリンダ７ｂを駆動することができる。さらに、油圧ショベルのフロント部分を高速に駆動する場合には、第１乃至第４の電磁切換弁５ａ〜５ｄ及び第１及び第２のサーボポンプを全てＯＮ状態に切り換える。これにより、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂと第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２と相互に接続されるので、アームシリンダ７ａとブームシリンダ７ｂの同時駆動が可能になり、油圧ショベルのフロント部分を高速で駆動することができる。 FIG. 3 is a table showing an operation example of the electromagnetic switching valve and the servo pump at the time of circuit switching. In the stop state, the first to fourth electromagnetic switching valves (V1A, V1B, V2A, V2B) 5a to 5d shown in FIG. 1 and the first and second servo pumps SP1 and SP2 are all in the OFF state. It has been switched. In this state, since the movement of oil is blocked by the electromagnetic switching valves 5a to 5d, the arm cylinder 7a and the boom cylinder 7b are prevented from dropping due to their own weight. When operating only the arm 35 alone, the first electromagnetic switching valve (V1A) 5a and the first servo pump SP1 are switched to the ON state, and when operating only the boom 34 alone, the fourth electromagnetic switching valve ( V2A) 5d and the second servo pump SP2 are switched to the ON state. Although not shown in the table, the arm 35 can be operated independently even when the third electromagnetic switching valve (V2A) 5c and the second servo pump SP2 are switched to the ON state. When the lever operation amount of the operation levers 10a and 10b increases and the boom 34 is to be operated at the maximum output, the second and fourth electromagnetic switching valves (V1B and V2B) 5b and 5d and the first and second servo pumps SP1 are used. , SP2 are switched on. Thus, both the first and second servo pumps SP1 and SP2 are connected to the boom cylinder 7b, and the boom cylinder 7b can be driven by the two servo pumps SP1 and SP2. Further, when the front portion of the excavator is driven at high speed, the first to fourth electromagnetic switching valves 5a to 5d and the first and second servo pumps are all switched to the ON state. As a result, the arm cylinder 7a and the boom cylinder 7b and the first and second servo pumps SP1 and SP2 are connected to each other, so that the arm cylinder 7a and the boom cylinder 7b can be driven simultaneously. Can be driven at high speed.
このような構成とすることで、小型の各サーボポンプＳＰ１，ＳＰ２を用いて、必要なシリンダ出力を発生させることが可能になる。よって、油圧ショベルのように電動機１ａ，１ｂの搭載スペースが限られる油圧作業機械への適用が容易になる。 With such a configuration, it is possible to generate a necessary cylinder output using the small servo pumps SP1 and SP2. Therefore, it becomes easy to apply to a hydraulic working machine in which the mounting space for the electric motors 1a and 1b is limited, such as a hydraulic excavator.
次に、図４を用いて、電動機の連続使用領域及び反復使用領域について説明する。図４に示すように、一般に電動機の発生トルクは、高回転では減少する特性を示し、軸受などの耐久限界から最高回転数Ｎｍａｘが決まっている。図４に太い実線で示すＡの領域は連続使用領域と呼ばれ、トルク及び回転数がこの領域内になるときには、連続して使用することができる。破線で示すＢの領域は、反復使用領域と呼ばれ、短時間であれば使用できるが、Ａの領域から離れるほど使用できる時間は短くなる。これは、Ｂの領域では熱的に平衡せず、電動機の温度が運転時間と共に上昇してしまうからである。この電動機で油圧ポンプを駆動すると、回転数に比例したポンプ流量、トルクに比例した圧力の油圧動力を得られるので、回転数の軸を流量に、トルクの軸を圧力に置き換えれば、この電動機の特性図はそのまま油圧ポンプの圧力−流量特性図に置き換えてみることができる。 Next, the continuous use area | region and repeated use area | region of an electric motor are demonstrated using FIG. As shown in FIG. 4, the generated torque of the electric motor generally shows a characteristic that decreases at high rotation, and the maximum rotation speed Nmax is determined from the durability limit of the bearing and the like. The area A indicated by a thick solid line in FIG. 4 is called a continuous use area, and can be used continuously when the torque and the rotational speed are within this area. The area B indicated by a broken line is called a repeated use area, and can be used for a short time, but the usable time becomes shorter as the distance from the area A increases. This is because in the region B, there is no thermal equilibrium, and the temperature of the motor increases with the operating time. When a hydraulic pump is driven by this electric motor, hydraulic power with a pump flow rate proportional to the rotational speed and a pressure proportional to the torque can be obtained. Therefore, if the rotational speed axis is replaced with the flow rate and the torque axis is replaced with the pressure, the electric motor The characteristic diagram can be directly replaced with the pressure-flow rate characteristic diagram of the hydraulic pump.
図４において、細い実線は、油圧ショベルに搭載する油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７ｂ）に求められる圧力−流量領域の例である。最高圧力Ｐａ−ｍａｘは、油圧ショベルや油圧シリンダの最高圧力により規定され、最大流量Ｑａ−ｍａｘは、アクチュエータの最大動作速度によって決まる。図４の例では、サーボポンプの最大流量Ｑｐ−ｍａｘよりもアクチュエータが要求する最大流量Ｑａ−ｍａｘの方が大きくなる領域（ア）では、複数のサーボポンプで油圧アクチュエータを駆動する必要がある。また、Ｎｍａｘ以下の低回転域においても、Ａで示す連続使用領域よりアクチュエータが要求する領域の方が広くなっているため、時間制限のある反復使用領域（イ）を使って駆動する必要がある。逆にいえば、Ｂの領域をできるだけ使用することで、サーボポンプの駆動数を増やすことなく、１つのサーボポンプのみで駆動できる領域が増えるので、無駄な回路切換を抑えて振動や速度変動を抑えると共に、複合動作の時間を長くすることができる。 In FIG. 4, a thin solid line is an example of a pressure-flow rate region required for a hydraulic actuator (for example, boom cylinder 7b) mounted on a hydraulic excavator. The maximum pressure Pa-max is defined by the maximum pressure of a hydraulic excavator or a hydraulic cylinder, and the maximum flow rate Qa-max is determined by the maximum operating speed of the actuator. In the example of FIG. 4, in a region (A) where the maximum flow rate Qa-max required by the actuator is larger than the maximum flow rate Qp-max of the servo pump, it is necessary to drive the hydraulic actuator with a plurality of servo pumps. Even in the low rotation range below Nmax, the area required by the actuator is wider than the continuous use area indicated by A. Therefore, it is necessary to drive using the repeated use area (A) with a time limit. . In other words, by using the area B as much as possible, the area that can be driven by only one servo pump is increased without increasing the number of servo pumps driven. In addition to the suppression, the time for the combined operation can be lengthened.
なお、十分に出力がある電動機を使用すれば、Ａの連続使用領域のみを使用することも可能であるが、電動機が大型化して搭載性が低下し、電動機の搭載スペースに制限のある油圧ショベルでは実現困難となってしまうため、図４のような特性で選定するのが現実的である。したがって、駆動回路２０のコントローラ１１は、上記の考察を踏まえて、第１乃至第４の電磁切換弁５ａ〜５ｄの切換判断と第１及び第２の電動機１ａ，１ｂの回転数制御を合理的に行える構成とする必要がある。 If an electric motor with sufficient output is used, it is possible to use only the continuous use area of A, but the excavator has a large electric motor and its mountability is reduced, and the mounting space of the electric motor is limited. In this case, it is difficult to realize the selection. Therefore, it is realistic to select with the characteristics as shown in FIG. Therefore, the controller 11 of the drive circuit 20 rationally performs the switching determination of the first to fourth electromagnetic switching valves 5a to 5d and the rotational speed control of the first and second electric motors 1a and 1b based on the above consideration. It is necessary to have a configuration that can be performed.
以下、実施形態に係るコントローラ１１の構成を、図５に基づいて説明する。 Hereinafter, the configuration of the controller 11 according to the embodiment will be described with reference to FIG.
図５に示すように、実施形態にコントローラ１１は、第１サーボポンプＳＰ１の操作量切換点ＣＰの変更回路１１ａと、第２サーボポンプＳＰ２の操作量切換点ＣＰの変更回路１１ｂと、電磁切換弁の切換判断と電動機の回転数制御を行う切換判断・電動機回転数制御回路１１ｃを備えている。まず、本例のコントローラは、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量が要求流量に比例することから、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量が小さいときには、１つのサーボポンプＳＰ１又はＳＰ２で油圧アクチュエータ７ａ，７ｂを駆動し、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量がコントローラ１１に予め設定された操作量切換点ＣＰを超えた場合には、２つのサーボポンプＳＰ１及びＳＰ２で油圧アクチュエータ７ａ，７ｂを駆動することを基本としている。 As shown in FIG. 5, in the embodiment, the controller 11 includes an operation amount switching point CP changing circuit 11a of the first servo pump SP1, an operation amount switching point CP changing circuit 11b of the second servo pump SP2, and electromagnetic switching. A switching determination / motor rotation speed control circuit 11c for performing valve switching determination and motor rotation speed control is provided. First, since the operation amount of the operation levers 10a and 10b is proportional to the required flow rate in the controller of this example, when the operation amount of the operation levers 10a and 10b is small, the hydraulic actuators 7a and 7b are operated by one servo pump SP1 or SP2. When the operation amount of the operation levers 10a and 10b exceeds the operation amount switching point CP preset in the controller 11, the hydraulic actuators 7a and 7b are driven by the two servo pumps SP1 and SP2. Basic.
また、図５に示すように、操作量切換点ＣＰの変更回路１１ａ，１１ｂは、電動機１ａ，１ｂの温度に応じ、温度が低い場合は操作量切換点ＣＰを高く設定し、温度が高い場合は操作量切換点ＣＰを低く設定する。これにより、電動機１ａ，１ｂの温度が低い場合は、大きなレバー操作量まで１つのサーボポンプＳＰ１又はＳＰ２で各油圧アクチュエータ７ａ，７ｂを駆動することができ、逆に、電動機１ａ，１ｂの温度が高い場合は、レバー操作量が小さい段階で２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２での各油圧アクチュエータ７ａ，７ｂの駆動に移行して、サーボポンプ１台当たりの出力を下げることができる。 In addition, as shown in FIG. 5, the operation amount switching point CP changing circuits 11a and 11b set the operation amount switching point CP high when the temperature is low and the temperature is high according to the temperature of the electric motors 1a and 1b. Sets the manipulated variable switching point CP low. Thereby, when the temperature of the electric motors 1a and 1b is low, the hydraulic actuators 7a and 7b can be driven by one servo pump SP1 or SP2 up to a large lever operation amount, and conversely, the temperature of the electric motors 1a and 1b is If it is high, it is possible to shift to driving of the hydraulic actuators 7a and 7b by the two servo pumps SP1 and SP2 when the lever operation amount is small, and the output per servo pump can be lowered.
なお、電動機の温度は、熱電対などの温度センサを用いて直接計測して得たデータを用いるほか、電動機の電流、負荷圧力及び回転数などから計算により推定されるデータを用いることもできる。また、電動機の周辺部材やインバータの温度で代用することも可能である。本明細書において、電動機の温度とは、これら各温度の総称をいう。 The temperature of the electric motor may be data estimated by direct calculation using a temperature sensor such as a thermocouple, or may be data estimated by calculation from the electric current, load pressure, rotation speed, etc. of the electric motor. It is also possible to substitute the temperature of the peripheral member of the electric motor or the inverter. In this specification, the temperature of the electric motor is a general term for these temperatures.
次に、図６を用いて、アームシリンダ７ａを駆動操作する場合における駆動装置各部の切換動作タイミングを、切換例１〜３に分けて説明する。 Next, the switching operation timing of each part of the driving device when the arm cylinder 7a is driven and operated will be described separately for switching examples 1 to 3 with reference to FIG.
〈切換例１〉
アームレバー１０ａの操作量信号が入力されると同時に、第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａがＯＮとなり、サーボポンプＳＰ１の流量をレバー操作量に応じて増やしてゆく。レバー操作量が操作量切換点ＣＰ（図６では、説明を容易にするため、ＣＰ１＝ＣＰ２としてある）を超えると、第３電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｃもＯＮとなり、サーボポンプＳＰ２の流量を増やしてゆく。２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２の流量が合流される結果、レバー操作量に応じたアーム速度を得ることができる。
<Switching example 1>
At the same time that the operation amount signal of the arm lever 10a is input, the first electromagnetic switching valve (V1A) 5a is turned on, and the flow rate of the servo pump SP1 is increased according to the lever operation amount. When the lever operation amount exceeds the operation amount switching point CP (CP1 = CP2 in FIG. 6 for ease of explanation), the third electromagnetic switching valve (V2A) 5c is also turned on, and the flow rate of the servo pump SP2 is reduced. Increase it. As a result of the flow rates of the two servo pumps SP1 and SP2 being merged, an arm speed corresponding to the lever operation amount can be obtained.
〈切換例２〉
電動機の温度が低い場合は、操作量切換点ＣＰが高くなるため、１つのサーボポンプで駆動できる。この例では、サーボポンプＳＰ１よりサーボポンプＳＰ２の温度が低いため、操作量切換点ＣＰ１より操作量切換点ＣＰ２の方が高くなっており、温度が低い側のサーボポンプＳＰ２を優先的に使用することで、１つのサーボポンプでの駆動が実現されている。
<Switching example 2>
When the temperature of the electric motor is low, the manipulated variable switching point CP becomes high, so that it can be driven by one servo pump. In this example, since the temperature of the servo pump SP2 is lower than that of the servo pump SP1, the operation amount switching point CP2 is higher than the operation amount switching point CP1, and the servo pump SP2 on the lower temperature side is preferentially used. Thus, driving with one servo pump is realized.
〈切換例３〉
逆に、電動機の温度が高い場合には、操作量切換点ＣＰが高くなるので、微小なレバー操作量から電磁切換弁Ｖ２ＡがＯＮになり、２つのサーボアンプＳＰ１，ＳＰ２での駆動となる。
<Switching example 3>
On the contrary, when the temperature of the motor is high, the operation amount switching point CP becomes high, so that the electromagnetic switching valve V2A is turned ON from a minute lever operation amount, and the two servo amplifiers SP1 and SP2 are driven.
以上説明したように、本発明によれば、電動油圧閉回路の駆動を制御するコントローラ１１に、電動機１ａ，１ｂの温度が高いほど操作量切換点ＣＰを高く設定する切換点変更部１１ａ，１１ｂと、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量に応じて電磁切換弁５ａ〜５ｄの切り換え判断及び電動機１ａ，１ｂの回転数演算を行う切換判断・回転数制御部１１ｃとを備えたので、電動機１ａ，１ｂの温度状態に応じた適切な回路切り換えが可能になり、頻繁な回路切り換えを抑制できて、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上できる。また、電動機１ａ，１ｂの過負荷が防止されるので、システムの信頼性を向上できる。さらには、各電動機１ａ，１ｂ及び油圧ポンプ２ａ，２ｂが有している能力を無駄なく使うことができるので、電動機１ａ，１ｂを小出力化ひいては小型化することができ、油圧作業機械への搭載性の向上と製造コストの低減を実現することができる。 As described above, according to the present invention, the controller 11 that controls the driving of the electrohydraulic closed circuit switches the switching point changing units 11a and 11b that set the operation amount switching point CP higher as the temperature of the motors 1a and 1b increases. And a switching determination / rotation speed control unit 11c that performs switching determination of the electromagnetic switching valves 5a to 5d and calculation of the rotation speed of the electric motors 1a and 1b according to the operation amount of the operation levers 10a and 10b. Appropriate circuit switching according to the temperature state of 1b can be performed, frequent circuit switching can be suppressed, and controllability, operability, and comfort of the hydraulic working machine can be improved. Moreover, since the overload of the electric motors 1a and 1b is prevented, the reliability of the system can be improved. Furthermore, since the capabilities of the electric motors 1a and 1b and the hydraulic pumps 2a and 2b can be used without waste, the electric motors 1a and 1b can be reduced in output and downsized. Improvement of mountability and reduction of manufacturing cost can be realized.
なお、前記実施形態においては、２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２と２つの油圧アクチュエータ７ａ，７ｂとを備えたが、サーボポンプの数と油圧アクチュエータの数は同数である必要はなく、本発明は、それぞれ複数のサーボポンプと油圧アクチュエータとを備えた駆動回路に適用することができる。 In the above embodiment, the two servo pumps SP1 and SP2 and the two hydraulic actuators 7a and 7b are provided. However, the number of servo pumps and the number of hydraulic actuators are not necessarily the same, and the present invention Each can be applied to a drive circuit having a plurality of servo pumps and hydraulic actuators.
また、前記実施形態においては、第１電動機１ａ及び第２電動機１ｂとして同一出力のものを用いた場合を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、第１電動機１ａ及び第２電動機１ｂとして最大出力が異なる２仕様の電動機を備え、切換判断・回転数制御回路１１ｃは、出力が大きい油圧アクチュエータに最大出力が大きい電動機により駆動される油圧ポンプから吐出される圧油を主に供給されるように、電磁切換弁５ａ〜５ｄの切り換え判断を行うこともできる。 Moreover, in the said embodiment, although the case where the thing of the same output was used as the 1st electric motor 1a and the 2nd electric motor 1b was demonstrated as an example, the summary of this invention is not limited to this, The 1st electric motor 1a and the second motor 1b are equipped with two specification motors having different maximum outputs, and the switching determination / rotation speed control circuit 11c is a pressure discharged from a hydraulic pump driven by a motor having a large maximum output to a hydraulic actuator having a large output. It is also possible to determine whether to switch the electromagnetic switching valves 5a to 5d so that oil is mainly supplied.
かかる構成によると、要求出力の大きい油圧アクチュエータについては、最大出力が大きい電動機を優先的に使用するので、当該要求出力の大きい油圧アクチュエータの駆動に際して、使用する電動機・油圧ポンプを単数から複数に切り換える頻度を減少でき、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上することができる。また、複数の電動機・油圧ポンプを用いて複数の油圧アクチュエータをそれぞれ駆動する複合駆動の時間を長くできるので、油圧作業機械の稼動効率を高めることもできる。さらに、要求出力の小さい油圧アクチュエータに主として使用される電動機については小出力のものを用いるので、トータルとして十分な出力を確保しながら油圧作業機械への搭載性を高めることができる。 According to such a configuration, for a hydraulic actuator having a large required output, an electric motor having a large maximum output is preferentially used. Therefore, when driving the hydraulic actuator having a large required output, the electric motor / hydraulic pump to be used is switched from a single to a plurality. The frequency can be reduced, and the controllability, operability and comfort of the hydraulic working machine can be improved. In addition, since the combined drive time for driving a plurality of hydraulic actuators using a plurality of electric motors / hydraulic pumps can be lengthened, the operating efficiency of the hydraulic working machine can be increased. Furthermore, since the motor mainly used for the hydraulic actuator with a small required output is used with a small output, the mountability to the hydraulic working machine can be improved while ensuring a sufficient total output.
１…電動機、２…両回転油圧ポンプ、３ａ〜３ｈ…チェック弁、４ａ〜４ｈ…リリーフ弁、５ａ〜５ｄ…電磁切換弁、６ａ〜６ｄ…パイロットチェック弁、７ａ…アームシリンダ、７ｂ…ブームシリンダ、８…低圧ポンプ、９…オイルタンク、１０ａ，１０ｂ…操作レバー、１１…コントローラ、１２ａ，１２ｂ…インバータ、１３…バッテリ、２０…駆動回路、２１〜２４…閉回路、３１…下部走行体、３２…上部旋回体、３３…キャビン、３４…ブーム、３５…アーム、３６…バケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric motor, 2 ... Double rotary hydraulic pump, 3a-3h ... Check valve, 4a-4h ... Relief valve, 5a-5d ... Electromagnetic switching valve, 6a-6d ... Pilot check valve, 7a ... Arm cylinder, 7b ... Boom cylinder , 8 ... Low pressure pump, 9 ... Oil tank, 10a, 10b ... Operation lever, 11 ... Controller, 12a, 12b ... Inverter, 13 ... Battery, 20 ... Drive circuit, 21-24 ... Closed circuit, 31 ... Undercarriage, 32 ... Upper revolving structure, 33 ... Cabin, 34 ... Boom, 35 ... Arm, 36 ... Bucket
Claims (3)
前記コントローラに、
前記操作レバーから出力される前記操作量信号と予め設定された操作量切換点とを比較し、前記操作量信号が前記操作量切換点を超えたときに、前記複数の電動機によって駆動される前記複数の油圧ポンプから吐出される圧油が前記複数の油圧アクチュエータの１つに供給されるように前記電磁切換弁の切り換え判断及び前記電動機の回転数演算を行う切換判断・回転数制御部と、
前記温度検出手段によって検出された前記電動機の温度が高いほど前記操作量切換点を高く設定する切換点変更部とを備えた
ことを特徴とする油圧作業機械の駆動装置。 A plurality of electric motors, a plurality of hydraulic pumps individually driven by each of the plurality of electric motors, a plurality of hydraulic actuators connected in closed circuit with each of the plurality of hydraulic pumps, the plurality of hydraulic pumps, and the plurality A plurality of electromagnetic switching valves provided in each closed circuit for connecting the hydraulic actuators, a plurality of operating levers for individually operating the driving of the plurality of hydraulic actuators, and an operation amount output from the plurality of operating levers A controller for controlling switching of the rotation speed of each electric motor and each electromagnetic switching valve in accordance with a signal, and a temperature detecting means for detecting temperatures of the plurality of electric motors,
In the controller,
The operation amount signal output from the operation lever is compared with a preset operation amount switching point, and the operation amount signal is driven by the plurality of electric motors when the operation amount signal exceeds the operation amount switching point. A switching determination / rotational speed control unit for performing switching determination of the electromagnetic switching valve and calculating the rotational speed of the electric motor so that pressure oil discharged from a plurality of hydraulic pumps is supplied to one of the hydraulic actuators;
A drive unit for a hydraulic working machine, comprising: a switching point changing unit configured to set the operation amount switching point higher as the temperature of the electric motor detected by the temperature detection means is higher.
The plurality of electric motors are provided with at least two motors having different maximum outputs, and the switching determination / rotation speed control circuit is a pressure discharged from a hydraulic pump driven by a motor having a large maximum output to a hydraulic actuator having a large output. 2. The drive device for a hydraulic working machine according to claim 1, wherein switching determination of the electromagnetic switching valve is performed so that oil is mainly supplied.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2011207678A JP2013068011A (en) | 2011-09-22 | 2011-09-22 | Driving device for hydraulic work machine |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180061764A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-08 | 재단법인 자동차융합기술원 | Hydraulic Supply System with Improved Continuous Operation Time for Small Cargo Crane |
| WO2023248681A1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-12-28 | 川崎重工業株式会社 | Hydraulic drive device |
-
2011
- 2011-09-22 JP JP2011207678A patent/JP2013068011A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| KR20180061764A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-08 | 재단법인 자동차융합기술원 | Hydraulic Supply System with Improved Continuous Operation Time for Small Cargo Crane |
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