JP3758568B2 - ELECTRIC HYDRAULIC CIRCUIT AND CONSTRUCTION MACHINE WITH THE SAME - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧アクチュエータ用の油圧ポンプを電動機で駆動する構成の電動油圧回路及びそれを備えた建設機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、油圧ショベルやクレーン等の建設機械において、電動機で油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧油によって油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータを駆動させる電動駆動式の油圧回路(以下、電動油圧回路と呼ぶ)を搭載したものが知られている。
【0003】
この種の電動油圧回路では、操作レバー(あるいは操作ペダル等の操作手段)を操作すると、その操作角が電気信号に変換され、この電気信号の大きさに応じてコントローラが電動機の回転速度を制御し、制御された回転速度に比例して油圧ポンプから圧油が吐出されるようになっている。
【0004】
ところで、建設機械としての油圧ショベルは、上部旋回体に備えられた掘削アタッチメントを操作することにより、掘削作業以外に地面の均しを行なったり、土砂のばらまきを行なうことがある。
【0005】
この土砂ばらまき作業は、例えば溝内に設置した配管上に土砂を被せるような場合などに実施されるものであり、バケットに土砂を蓄えておきアームを伸ばしつつバケットを短い周期で前後方向に素早く振らすという操作が行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような操作が行なわれる建設機械に上記電動油圧回路を搭載すると、コントロールバルブのスプールについては操作レバーの素早い往復操作に追従して切り換わることができるが、電動機については操作レバーの中立位置で一旦回転が停止するため、操作レバーがさらに中立位置から反対側に操作された場合に応答性の遅い電動機では回転速度が追従できず、所望の回転数に達しない中途半端な回転数で留まってしまう。それにより、バケットが前後方向に素早く振れなくなり、土砂のばらまき作業ができなくなるという不都合が発生する。
【0007】
本発明は以上のような電動油圧回路を搭載した従来の油圧ショベルにおける課題を考慮してなされたものであり、操作レバーの操作量が小さい範囲、特に操作レバーを往復切り換え操作する際の操作レバー中立位置近傍で生じる電動機の応答遅れを解消することのできる電動油圧回路およびそれを備えた建設機械を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動油圧回路は、電動機で駆動する油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油の方向と流量を切り換える切換弁と、この切換弁によって制御された圧油が供給される油圧アクチュエータと、切換弁に切換え指令を与えるとともに電動機に回転数を指令する操作手段と、この操作手段からの指令に基づいて電動機の回転数を制御する制御手段と、操作手段の操作速度を検出する操作速度検出手段とを備え、上記制御手段は、操作速度検出手段によって検出された操作速度に応じ、操作手段の操作量がゼロに戻される場合に電動機の回転数を設定回転数に制御する第一の制御、および操作量がゼロに戻される場合に操作量に基づいて電動機回転数を制御する第二の制御のいずれか一方に切り換えるように構成されていることを要旨とする。
【0009】
本発明に従えば、操作手段をゼロに戻す場合の操作速度が速い場合に第一の制御に切り換え、操作速度が遅い場合に第二の制御に切り換えるようにすると、操作手段としての例えば操作レバーを戻し、中立位置を超えてさらに反対側に操作しても中立位置で電動機の回転が停止しないため、電動機の応答遅れを解消することができる。また、遅い操作速度で操作レバーが中立位置に戻された場合には、操作レバーの操作量に追従して電動機の回転数が制御されるため、従来の操作と同様に電動機を停止させることができる。
【0010】
上記電動油圧回路において制御手段は、操作速度検出手段によって検出された操作速度が電動機の応答速度を超える場合に、第一の制御に切り換えるように構成することが好ましい。
【0011】
また、上記制御手段は、操作速度検出手段によって検出された操作速度に応じて設定回転数に基づく制御期間を決定するように構成することができる。設定回転数で電動機を制御する期間を、操作速度に応じて決定するようにすれば、例えば電動機の応答速度を超えて速く操作されたときにのみ電動機を設定回転数で運転することができるようになる。
【0012】
本発明において設定回転数とは、少なくとも操作手段の操作量に対する油圧ポンプの吐出流量が負荷にかかわらず安定して得られる回転数以上であって、具体的には最高回転速度の略30%に相当する回転数である。
【0013】
本発明の建設機械は、下部走行体と、その下部走行体に搭載される上部旋回体と、その上部旋回体に装備されるフロントアタッチメントとを有し、このフロントアタッチメントに上記油圧アクチュエータとしてバケットを駆動させるバケットシリンダが設けられ、このバケットシリンダ駆動用としての上記構成を有する電動油圧回路が上部旋回体に設けられていることを要旨とする。
【0014】
本発明に従えば、バケットを短い周期で前後に振らして土砂のばらまき作業を行なう場合に、操作手段としての例えば操作レバーを中立位置を経由して往復操作してもその中立位置で電動機が停止しないため、電動機の応答遅れが解消されバケットを操作レバー通りに操作することができるようになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明に係る電動油圧回路の一実施形態を示したものである。
【0017】
同図において、1は油圧アクチュエータとしての油圧シリンダであり、ヘッド側油室1aとロッド側油室1bとを有し、この両油室1a,1bに対して圧油を給排することによって伸縮動作が行なわれるようになっている。
【0018】
この油圧シリンダ1に圧油を供給する油圧ポンプとして定容量形の油圧ポンプ2が備えられており、油圧ポンプ2と油圧シリンダ1との間に切換弁としてのコントロールバルブ3が接続されている。
【0019】
コントロールバルブ3は、バルブスプールの移動によって中立位置aからシリンダ伸長位置b、或いは中立位置aからシリンダ縮小位置cへ切り換えられるようになっており、伸長側ソレノイド3aおよび縮小側ソレノイド3bはそれぞれ制御手段としてのコントローラ4に接続されている。なお、中立位置aには余剰の圧油をタンクTに戻すためのブリードオフ回路3cが接続されている。
【0020】
上記油圧ポンプ2は電動機5によって駆動され、この電動機5はインバータ6によって速度制御され、このインバータ6は上記コントローラ4によって制御されるようになっている。
【0021】
このコントローラ4には操作手段としての操作レバー7が接続されており、この操作レバー7は、レバー7aそのものと、レバー7aの操作角を電気信号に変換する変換器7bとから構成されている。
【0022】
このレバー7aを中立位置からd方向に倒すと、操作角信号S1がコントローラ4のコントロールバルブ切換部4aに与えられる。このコントロールバルブ切換部4aはコントロールバルブ3の伸長側ソレノイド3aに対し操作角に相当する切換信号S3を与え、コントロールバルブ3のバルブスプールを中立位置aからb位置に切り換え、それにより油圧ポンプ2からの圧油が油圧シリンダ1のヘッド側油室1aに供給されてロッド1cが伸長する。
【0023】
これとは逆に、レバー7aを中立位置からe方向に倒すと、操作角信号S2がコントロールバルブ切換部4aに与えられ、コントロールバルブ3の縮小側ソレノイド3bに対して切換信号S4が与えられ、バルブスプールが中立位置aからc位置に切り換えられ、油圧ポンプ2からの圧油が油圧シリンダ1のロッド側油室1bに供給されてロッド1cが縮小する。
【0024】
そして中立位置を境としてレバー7aをd方向側とe方向側とに往復させると、油圧シリンダ1のロッド1cが進退動作する。
【0025】
上記コントローラ4の機能については後述するが、概略説明すると、レバー操作によって出力された操作角信号S1またはS2は、コントロールバルブ切換部4aに与えられ、さらに操作速度検出手段としての操作速度演算部4bに与えられる。
【0026】
この操作速度演算部4bはレバー7aが操作されるとその操作速度を演算し、演算された操作速度を比較部4cに与えて電動機応答速度と比較し、その結果を制御手段としての回転速度制御部4dに与える。
【0027】
この回転速度制御部4dは、比較結果に応じ回転速度特性記憶部4eに記憶されている電動機回転速度特性を選択し、その回転速度特性に従ってインバータ6に回転数信号S5を与え、それにより、インバータ6によって回転制御される電動機5の回転数が低速回転域(例えば100rpm)から高速回転域(例えば3000rpm)まで制御する。なお、図中8は逆止弁を示している。
【0028】
図2は上記電動油圧回路が適用される油圧ショベルを示したものである。
【0029】
同図において、10は下部走行体、11はこの下部走行体10上に旋回自在に搭載された上部旋回体、12はその上部旋回体11の前部に装備された掘削アタッチメント(フロントアタッチメント)である。
【0030】
この掘削アタッチメント12はブーム12aと、このブーム12aを起伏させるブームシリンダ12bと、ブーム12aの先端部に接続されるアーム12cと、このアーム12cを揺動させるアームシリンダ12dと、アーム12cの先端部に接続されるバケット12eと、そのバケット12eを押し、引き動作させるバケットシリンダ12fとから構成されている。
【0031】
なお、下部走行体10は左右のクローラフレーム10a(手前側のみ図示)にクローラ10bが装着されており、このクローラ10bは走行モータ10cで駆動するようになっている。
【0032】
図1に示した油圧回路は、この油圧ショベルにおける特定の、またはすべての油圧アクチュエータについて適用することができるが、特に、急な切換操作が行なわれるバケット駆動回路に適用することが好ましい。
【0033】
以下、図1に示した電動油圧回路をそのバケット駆動回路に適用した場合について説明する。なお、以下の説明では油圧シリンダ1をバケットシリンダ12と呼び、シリンダ伸長側をバケット引き側、シリンダ縮小側をバケット押し側として説明する。
【0034】
上述したようにレバー7aを操作することによってコントローラ4からバルブスプールの変位と電動機回転数が指令されるが、レバー7aを急操作すると応答性の良いバルブスプールは追従するものの、応答性の悪い電動機5についてはその回転数がレバー操作に追従することができず、結果としてバルブスプールの変位も影響されてずれることになる。
【0035】
具体的には、バケット12eを振らして土砂のばらまき作業を行なう場合、中立位置を経由してレバー7aの押し(e方向)と引き(d方向)を何度もすばやく切り換えることによりバケット12eを振動させて土砂をまいていくが、従来の電動機回転数特性(図3の特性N参照)のようにレバー操作角が小さくなるのに比例して電動機回転速度も減じていくと、レバー7aを+側(バケット引き側)から−側(バケット押し側)に切り換えるときに一旦、電動機5が停止するため、−側に移行したときに電動機5の回転がすばやく立ち上がらず、バケットが緩慢に動作する。そうするとバケット12eを小刻みに振動させることができなくなり、土砂を広範囲にばらまくという作業が行なえない。
【0036】
そこで、本実施形態ではコントローラ4の回転速度特性記憶部4dに、図3に示す回転速度特性Mおよびブリードオフ特性Bを記憶している。
【0037】
同図において横軸はレバー操作角(レバー操作量)を示し、中立位置“0”を境としてバケット引き側の操作範囲上限を+100%で示し、バケット押し側の操作範囲上限を−100%で示している。また、縦軸は電動機回転速度とブリードオフ開口面積をそれぞれパーセントで示しており、回転速度上限としての100%は本実施形態ではおよそ3000rpmに相当する。
【0038】
+側の操作範囲において、回転速度特性M1は、レバー操作角度L1で回転速N1まで立ち上がり、レバー操作角L2までは定速回転となり、レバー操作角L2からはレバー操作角に比例して回転速度を増加するように設定されている。この回転速度特性M1は−側の操作範囲についても左右対称に設定されている(図中、回転速度特性M2参照)。
【0039】
上記回転速度N1は中速域を若干下回る速度、具体的には1000rpmに設定されている。なお、本実施形態ではN1をフラットに設定しているが、漸次増加するように勾配を持っていてもよい。
【0040】
一方、ブリードオフ特性B1は、レバー操作角が+L1を下回る範囲では開口面積100%に開かれ、レバー操作角が増加するにつれて減じられ、レバー操作角が+L2近辺で0%に閉じられる。従って−側のレバー操作範囲におけるブリードオフ特性B2も含むと、図中−L2〜+L2の範囲Lがブリードオフ領域となる。
【0041】
従来はレバー7aを中立位置を経由して前後に切り換えると、その中立位置で電動機5の回転を一旦停止させていたため、−側に移行してレバー7aの操作角を深くしても電動機5の回転速度が追従できずポンプ流量が不足していた。
【0042】
これに対し、本発明のコントローラ4は、例えば+側の操作範囲において回転速度特性M1に従って電動機5を回転制御するが、+L1〜+L2の範囲では回転数を中速域に近いN1に設定しており、さらに、中立位置を境としてレバー7aを+側から−側に急操作した場合には、レバー7aが中立位置に戻されても回転速度をN1に保持する(図中、設定回転数としての設定回転速度P1参照)ようにしているため、−側に移行してレバー7aを深く操作した場合に、電動機5の回転数は予め途中まで加速された状態とされているため、電動機5の応答遅れを少なくすることができる。
【0043】
−側から+側に操作する場合も同様に回転速度をN1に保持する(図中、設定回転数としての設定回転速度P2参照)。
【0044】
上記設定回転速度P1,P2で電動機5を運転すると、レバー7aが中立位置を跨がって操作されても電動機の応答遅れを解消することができる。
【0045】
また、レバー7aが中立位置を跨がって操作されるとき、コントロールバルブ3のバルブスプールはレバー7aの操作に追従して中立位置aに戻っているため、余剰の圧油はブリードオフ回路3cを通じてタンクTに戻されることになる。
【0046】
なお、レバー操作量が+L1〜+L2(または−L1〜−L2)の範囲では電動機回転速度とブリードオフ開口面積の関係が必ずしも比例していないが、圧力上昇あるいは圧力降下の勾配が若干急になる程度であり、実用上何ら問題はない。
【0047】
また、本実施形態のコントローラ4は、レバー7aの戻り速度に基づいて上記設定回転速度P1またはP2で運転する期間を制御するようにもなっている。
【0048】
まず、電動機5の応答速度は、予め測定しておくことができる。すなわち、電動機の回転速度変化量をΔNd、操作レバー7から指令が与えられて回転速度が指令された回転速度に到達するのに要した時間をΔsdとするとき、電動機の応答速度SはΔNd/Δsdで求められる。
【0049】
一方、操作速度演算部4bはレバー7aが操作されたときにその操作速度を演算する。レバー7aを戻り操作したときの指令回転速度の変化量をΔNd´、戻し操作に要した時間をΔsd´とするとき、レバー戻り速度S´をΔNd´/Δsd´から求める。
【0050】
比較部4cは上記電動機の応答速度Sと操作速度S´とを比較し、その結果を回転速度制御部4dに与える。この回転速度制御部4dはレバー戻り速度S´が電動機応答速度Sよりも遅い場合は、第二の制御として回転速度特性記憶部4eに記憶されている電動機回転数特性Mに従って電動機5の回転数を制御する。この場合、レバー7aを中立位置まで戻すと、レバー操作量が+L2→+L1の範囲については回転速度N1に保持され、レバー操作量が+L1→ゼロの範囲についてはポイントm1からゼロに立ち下げられる。
【0051】
一方、レバー戻り速度S´が電動機応答速度Sよりも速い場合は、第一の制御として回転速度特性記憶部4eに記憶されている、電動機回転数特性Mに設定回転数P1(またはP2)を付加した特性に従って電動機5の回転数を制御する。詳しくは、レバー操作量が+L1を上回る範囲については第二の制御と同様に電動機回転速度特性Mに従って電動機5を制御するが、レバー操作量が+L1を下回ると電動機回転数N1を一定期間保持するようにした設定回転数P1に従って電動機5を制御する。そしてこの設定回転数P1の保持期間をレバー戻り速度に比例させる。
【0052】
具体的には、レバー操作を+L3→+L1まで戻し、それによって電動機回転数がN2変化したとする。そして+L3→+L1までに要したレバー操作時間がΔsd´であると、N2/Δsd´>ΔNd/Δsdである場合には設定回転数P1に保持する。この設定回転数P1の保持期間は、以下の式によって決定する。
【0053】
レバー操作を+L3→+L1→−L1に連続操作したとき、具体的にはバケット12eを引き側から中立位置を超えて押し側に操作したとき、+L3→+L1までレバー7aが戻された時間がΔsd´であると、+L1→ゼロおよびゼロ→−L1すなわち2L1に要するレバー操作の時間はその比で求められるから
Δsd´×2L1/(L3−L1)で求められる。
【0054】
少なくともこの期間について設定回転数P1で電動機5を制御すれば、理論上、電動機5の応答遅れを解消することができる。ただし、実際の制御ではこれに余裕αを加え、
(1+α)×Δsh×2L1/(L3−L1)
で求められる期間について設定回転数P1で電動機5を制御する。
【0055】
このようにコントローラ4は、電動機5の応答速度を超えて操作レバー7が戻し操作された場合に、レバー中立位置で電動機回転数をゼロに落とさずN1に保持するとともにその保持期間をレバー7aの操作速度に応じて決めるように構成されている。
【0056】
なお、上記実施形態では、レバー7aの操作速度を検出する目的で横軸上に+L3の計測点を設定したが、この計測点は+L2で代用することもできる。この場合、コントローラ4の制御がより簡単になる。
【0057】
また、上記実施形態ではレバー7aを+側から−側に操作する、具体的には伸ばしていたバケットシリンダ12fを縮小させる場合を例にとり説明したが、レバー7aを−側から+側に操作する、具体的には縮小させていたバケットシリンダ12fを伸長させる場合であっても上記と同様の制御、すなわち、レバー7aが急操作され中立位置を横切る操作が行なわれた場合には、ポイントm2から電動機回転速度N1を一定期間保持する制御を行なうことになる。
【0058】
本発明は、上記実施形態に示した建設機械に限らず、油圧アクチュエータ駆動用の油圧ポンプを電動機で駆動する任意の構成の建設機械に適用することができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項1の本発明によれば、油圧ポンプを電動機で駆動し、その電動機の回転数を、操作手段からの指令に基づいて制御手段が制御する構成の電動油圧回路において、上記制御手段が、操作速度検出手段によって検出された操作速度に応じ、操作手段の操作量がゼロに戻される場合に電動機の回転数を設定回転数に制御する第一の制御、および操作量がゼロに戻される場合に操作量に基づいて電動機回転数を制御する第二の制御のいずれかに一方に切り換えるように構成したため、操作手段をゼロに戻す場合の操作速度が速い場合に第一の制御に切り換え、操作速度が遅い場合に第二の制御に切り換えるようにすると、操作手段としての例えば操作レバーを戻し、中立位置を超えてさらに反対側に操作しても中立位置で電動機の回転が停止しないため、電動機の応答遅れを解消することができる。また、遅い操作速度で操作レバーが中立位置に戻された場合には、操作レバーの操作量に追従して電動機の回転数が制御されるため、従来の操作と同様に電動機を停止させることができる。
【0060】
請求項2の本発明によれば、上記制御手段を、操作速度検出手段によって検出された操作速度が電動機の応答速度を超える場合に第一の制御に切り換えるように構成したため、電動機の応答遅れを確実に解消することができる。
【0061】
請求項3の本発明によれば、上記制御手段が、操作速度検出手段によって検出された操作速度に応じて設定回転数に基づく制御期間を決定するように構成されているため、電動機の応答速度を超えて操作手段が速く操作されたときにのみ電動機を設定回転数で運転することができるようになる。
【0062】
請求項4の本発明によれば、下部走行体と、その下部走行体に搭載される上部旋回体と、その上部旋回体に装備されるフロントアタッチメントとを有する建設機械において、このフロントアタッチメントに上記油圧アクチュエータとしてバケットを駆動させるバケットシリンダを設け、このバケットシリンダ駆動用としての上記構成を有する電動油圧回路を設けたため、バケットを短い周期で前後に振らして土砂のばらまき作業を行なう場合に、操作手段としての例えば操作レバーを中立位置を経由して往復操作してもその中立位置で電動機が停止せず、電動機の応答遅れが解消され、バケットを操作レバー通りに操作することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動油圧回路図である。
【図2】本発明の電動油圧回路が適用される建設機械の外観図である。
【図3】図1に示すコントローラによって制御される電動機の回転数特性図である。
【符号の説明】
1 油圧シリンダ
2 油圧ポンプ
3 コントロールバルブ
4 コントローラ
4a コントロールバルブ切換部
4b 操作速度演算部
4c 比較部
4d 回転速度制御部
4e 回転速度特性記憶部
5 電動機
6 インバータ
7 操作レバー
7a レバー
10 下部走行体
11 上部旋回体
12 掘削アタッチメント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrohydraulic circuit configured to drive a hydraulic pump for a hydraulic actuator with an electric motor, and a construction machine including the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a construction machine such as a hydraulic excavator or a crane, a hydraulic pump is driven by an electric motor, and hydraulic actuators such as a hydraulic cylinder and a hydraulic motor are driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump (hereinafter referred to as an electric drive type hydraulic circuit). This is known as an electric hydraulic circuit).
[0003]
In this type of electrohydraulic circuit, when an operating lever (or operating means such as an operating pedal) is operated, the operating angle is converted into an electrical signal, and the controller controls the rotation speed of the motor according to the magnitude of the electrical signal. The hydraulic oil is discharged from the hydraulic pump in proportion to the controlled rotational speed.
[0004]
By the way, a hydraulic excavator as a construction machine may perform leveling of the ground or spreading of earth and sand in addition to excavation work by operating a drilling attachment provided in the upper swing body.
[0005]
This earth and sand spreading work is carried out, for example, when covering the pipe installed in the groove with earth and sand, storing the earth and sand in the bucket, extending the arm and quickly moving the bucket back and forth in a short cycle. The operation of shaking is performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the above-mentioned electrohydraulic circuit is mounted on a construction machine in which such an operation is performed, the control valve spool can be switched following the quick reciprocating operation of the operation lever, but the motor is in the neutral position of the operation lever. Since the rotation stops once, if the operating lever is further operated from the neutral position to the opposite side, the motor with slow response cannot follow the rotation speed and remains at a halfway rotation speed that does not reach the desired rotation speed. End up. As a result, the bucket cannot be swung quickly in the front-rear direction, and the inconvenience that the work of spreading the earth and sand cannot be performed occurs.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional hydraulic excavator equipped with the above-described electrohydraulic circuit, and is a range in which the operating amount of the operating lever is small, particularly when the operating lever is operated for reciprocal switching. It is an object of the present invention to provide an electrohydraulic circuit capable of eliminating a response delay of an electric motor that occurs in the vicinity of a neutral position, and a construction machine including the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The electrohydraulic circuit of the present invention includes a hydraulic pump driven by an electric motor, a switching valve for switching the direction and flow rate of pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a hydraulic actuator to which pressure oil controlled by the switching valve is supplied And an operating means for giving a switching command to the switching valve and commanding the rotational speed to the electric motor, a control means for controlling the rotational speed of the electric motor based on the command from the operating means, and an operation for detecting the operating speed of the operating means A speed detecting means, wherein the control means controls the rotation speed of the electric motor to a set rotation speed when the operation amount of the operation means is returned to zero according to the operation speed detected by the operation speed detection means. And the second control for controlling the motor speed based on the operation amount when the operation amount is returned to zero. To.
[0009]
According to the present invention, when the operation speed when returning the operation means to zero is switched to the first control when the operation speed is high, and when the operation speed is low, the control is switched to the second control, for example, an operation lever as the operation means Since the rotation of the electric motor does not stop at the neutral position even if it is operated further to the opposite side beyond the neutral position, the response delay of the electric motor can be eliminated. In addition, when the operating lever is returned to the neutral position at a slow operating speed, the motor speed is controlled following the operating amount of the operating lever, so the motor can be stopped as in the conventional operation. it can.
[0010]
In the electrohydraulic circuit, the control means is preferably configured to switch to the first control when the operation speed detected by the operation speed detection means exceeds the response speed of the electric motor.
[0011]
In addition, the control means can be configured to determine a control period based on the set rotational speed in accordance with the operation speed detected by the operation speed detection means. If the period for controlling the motor at the set speed is determined according to the operation speed, the motor can be operated at the set speed only when the motor is operated faster than the response speed of the motor, for example. become.
[0012]
In the present invention, the set rotational speed is at least the rotational speed at which the discharge flow rate of the hydraulic pump with respect to the operation amount of the operating means is stably obtained regardless of the load, and specifically, approximately 30% of the maximum rotational speed. The corresponding number of revolutions.
[0013]
The construction machine of the present invention has a lower traveling body, an upper swing body mounted on the lower traveling body, and a front attachment equipped on the upper swing body, and a bucket as the hydraulic actuator is provided on the front attachment. A gist is that a bucket cylinder to be driven is provided, and an electrohydraulic circuit having the above-described configuration for driving the bucket cylinder is provided in the upper swing body.
[0014]
In accordance with the present invention, when the bucket is shaken back and forth in a short cycle to perform the sand and sand dispersion operation, the motor is operated at the neutral position even if the operation lever as the operation means is reciprocated via the neutral position. Since the motor does not stop, the response delay of the electric motor is eliminated, and the bucket can be operated according to the operation lever.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows an embodiment of an electrohydraulic circuit according to the present invention.
[0017]
In the figure,
[0018]
A constant displacement
[0019]
The control valve 3 is switched from the neutral position a to the cylinder extension position b or from the neutral position a to the cylinder reduction position c by the movement of the valve spool. The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
Killing the
[0023]
Conversely, when
[0024]
Then, when the
[0025]
The function of the
[0026]
When the
[0027]
The rotation
[0028]
FIG. 2 shows a hydraulic excavator to which the electrohydraulic circuit is applied.
[0029]
In the figure, 10 is a lower traveling body, 11 is an upper revolving body that is rotatably mounted on the lower traveling
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The hydraulic circuit shown in FIG. 1 can be applied to a specific or all hydraulic actuators in this hydraulic excavator, but is particularly preferably applied to a bucket drive circuit in which a sudden switching operation is performed.
[0033]
Hereinafter, the case where the electrohydraulic circuit shown in FIG. 1 is applied to the bucket drive circuit will be described. In the following description, the
[0034]
By operating the
[0035]
Specifically, when the
[0036]
Accordingly, in the present embodiment, the rotational speed characteristic M and the bleed-off characteristic B shown in FIG.
[0037]
In the figure, the horizontal axis indicates the lever operation angle (lever operation amount), the upper limit of the operation range on the bucket pulling side is + 100% from the neutral position “0”, and the upper limit of the operation range on the bucket pushing side is −100%. Show. The vertical axis indicates the motor rotation speed and the bleed-off opening area in percent, and 100% as the upper limit of the rotation speed corresponds to approximately 3000 rpm in this embodiment.
[0038]
In the operating range on the + side, the rotational speed characteristic M1 rises up to the rotational speed N1 at the lever operating angle L1, reaches a constant speed until the lever operating angle L2, and rotates from the lever operating angle L2 in proportion to the lever operating angle. Is set to increase. The rotational speed characteristic M1 is also set symmetrically with respect to the minus side operation range (see the rotational speed characteristic M2 in the figure).
[0039]
The rotational speed N1 is set to a speed slightly lower than the medium speed range, specifically 1000 rpm. In this embodiment, N1 is set to be flat, but may have a gradient so as to increase gradually.
[0040]
On the other hand, the bleed-off characteristic B1 is opened to an opening area of 100% in a range where the lever operating angle is less than + L1, is decreased as the lever operating angle increases, and is closed to 0% near + L2. Accordingly, when the bleed-off characteristic B2 in the -side lever operation range is also included, the range L between -L2 and + L2 in the figure becomes the bleed-off region.
[0041]
Conventionally, when the
[0042]
On the other hand, the
[0043]
Similarly, when operating from the-side to the + side, the rotational speed is kept at N1 (see the set rotational speed P2 as the set rotational speed in the figure).
[0044]
When the electric motor 5 is operated at the set rotational speeds P1 and P2, the response delay of the electric motor can be eliminated even if the
[0045]
When the
[0046]
It should be noted that the relationship between the motor rotation speed and the bleed-off opening area is not necessarily proportional when the lever operation amount is in the range of + L1 to + L2 (or -L1 to -L2), but the gradient of pressure rise or pressure drop is slightly steep. There is no problem in practical use.
[0047]
Further, the
[0048]
First, the response speed of the electric motor 5 can be measured in advance. That is, when the amount of change in the rotation speed of the motor is ΔNd and the time required for the rotation speed to reach the commanded rotation speed when a command is given from the operation lever 7 is Δsd, the response speed S of the motor is ΔNd / It is obtained by Δsd.
[0049]
On the other hand, the operation
[0050]
The
[0051]
On the other hand, when the lever return speed S ′ is faster than the motor response speed S, the set speed P1 (or P2) is set in the motor speed characteristic M stored in the speed characteristic storage unit 4e as the first control. The rotational speed of the electric motor 5 is controlled according to the added characteristics. Specifically, in the range where the lever operation amount exceeds + L1, the electric motor 5 is controlled according to the motor rotation speed characteristic M as in the second control, but when the lever operation amount falls below + L1, the motor rotation speed N1 is held for a certain period. The electric motor 5 is controlled according to the set rotational speed P1. The holding period of the set rotational speed P1 is made proportional to the lever return speed.
[0052]
Specifically, it is assumed that the lever operation is returned from + L3 to + L1, thereby changing the motor rotation speed by N2. If the lever operation time required from + L3 to + L1 is Δsd ′, when N2 / Δsd ′> ΔNd / Δsd, the set rotational speed P1 is maintained. The holding period of the set rotational speed P1 is determined by the following equation.
[0053]
When the lever operation is continuously operated from + L3 → + L1 → −L1, specifically, when the
[0054]
If the electric motor 5 is controlled at the set rotational speed P1 for at least this period, theoretically, the response delay of the electric motor 5 can be eliminated. However, in actual control, a margin α is added to this,
(1 + α) × Δsh × 2L1 / (L3-L1)
The motor 5 is controlled at the set rotational speed P1 for the period obtained in step (1).
[0055]
As described above, when the operating lever 7 is operated to return beyond the response speed of the electric motor 5, the
[0056]
In the above embodiment, the measurement point of + L3 is set on the horizontal axis for the purpose of detecting the operation speed of the
[0057]
In the above embodiment, the
[0058]
The present invention is not limited to the construction machine shown in the above embodiment, but can be applied to a construction machine having an arbitrary configuration in which a hydraulic pump for driving a hydraulic actuator is driven by an electric motor.
[0059]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention of
[0060]
According to the present invention of
[0061]
According to the present invention of claim 3, since the control means is configured to determine a control period based on the set rotational speed in accordance with the operation speed detected by the operation speed detection means, the response speed of the motor The motor can be operated at the set rotational speed only when the operating means is operated faster than this.
[0062]
According to this invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electrohydraulic circuit diagram according to the present invention.
FIG. 2 is an external view of a construction machine to which the electrohydraulic circuit of the present invention is applied.
FIG. 3 is a rotation speed characteristic diagram of an electric motor controlled by the controller shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記制御手段は、上記操作速度検出手段によって検出された操作速度に応じ、上記操作手段の操作量がゼロに戻される場合に上記電動機の回転数を設定回転数に制御する第一の制御、および操作量がゼロに戻される場合に操作量に基づいて上記電動機回転数を制御する第二の制御のいずれか一方に切り換えるように構成されていることを特徴とする電動油圧回路。A hydraulic pump driven by an electric motor, a switching valve for switching the direction and flow rate of pressure oil discharged from the hydraulic pump, a hydraulic actuator to which pressure oil controlled by the switching valve is supplied, and a switching command to the switching valve Operating means for giving a rotational speed to the motor, control means for controlling the rotational speed of the motor based on a command from the operating means, and an operating speed detecting means for detecting the operating speed of the operating means, With
The control means is a first control for controlling the rotational speed of the motor to a set rotational speed when the operation amount of the operating means is returned to zero according to the operating speed detected by the operating speed detecting means; An electrohydraulic circuit configured to switch to one of the second controls for controlling the motor rotation speed based on an operation amount when the operation amount is returned to zero.
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