JP4867614B2 - 制御装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents
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Description
コントローラ15は、前記操作レバー30からの入力信号O1と、予め記憶された図4に示すマップとに基づいて、目標とすべき油圧ポンプ17の傾転q1を特定する。
コントローラ15は、前記操作レバー30からの入力信号O1と、予め記憶された図5に示すマップとに基づいて、回生を行わないときのMO弁20の開口面積A1(以下、非回生開口面積A1と称す)を特定する。
Q1=Cv×A1×√(2g×P2÷γ)・・・[1]
コントローラ15は、上記式[1]を用い、前記非回生開口面積A1及び旋回モータ12の戻り油圧P2に基づいて、回生が行なわれないときにMO弁20を流れる流量Q1(以下、非回生流量Q1と称す)を算出する。なお、Cvは、流量係数であり、gは、重力加速度であり、γは、作動油の比重である。
Q2=(q1−qmin)×R1・・・[2]
コントローラ15は、上記式[2]を用い、前記目標傾転q1及びエンジン回転数R1に基づいて、油圧ポンプ17に予め設定された最小傾転qminとしたときに回生可能となる流量Q2(以下、回生可能流量Q2と称す)。
Q3=Cv×Amax×√(2g×P2÷γ)・・・[3]
コントローラ15は、上記式[3]を用い、前記回生弁40を予め設定された最大開口面積Amaxとしたときに当該回生弁40を流れる流量(以下、最大流量Q3と称す)を算出する。
具体的に、このステップU1では、上記式[4]に従い、MO弁20の流量が前記被回生流量Q1に設定されている場合に、旋回モータ12の戻り油圧P2を前記開放圧P4以下に下げるための非リリーフ回生弁流量Q4を算出する。なお、Gは、制御ゲインであり、例えば、G=qmax×R1/(P4×0.10)とすれば、P2をP4に対し+10%の範囲内に収めることができる。なお、qmaxは、油圧ポンプ17の最大傾転である。
具体的に、このステップU3では、上記式[5]に従い、前記Qmin1が回生弁40を流れるための開口面積A2を算出し、回生弁40を開口面積A2に調整する。ここで、回生可能流量Q2、最大流量Q3、及び非リリーフ回生弁流量Q4のうちの最小流量Qmin1を回生弁40に流すことにしているのは、これら流量Q2〜Q4の最小のものが、油圧ポンプ17に回生することができる流量の最大値を規定しているためであり、これら流量Q2〜Q4の何れかよりも大きな流量とすることは事実上不可能だからである。
具体的に、このステップU4では、上記式[6]に従い、回生弁40を流れない作動油の流量(Q1−Qmin1)を流すためのMO弁20の開口面積A3を算出し、MO弁20を開口面積A3に調整する。このようにMO弁20を開口面積A3に調整することにより、旋回モータ12の戻り油圧P2がリリーフ弁34の開放圧P4を超えるのを阻止することができる。
具体的に、このステップU5では、上記式[7]に従い、前記最小流量Qmin1が回生された分だけ油圧ポンプ17の流量が減るように、この流量Qmin1に対応する傾転(Qmin1÷R1)を前記目標傾転q1から減じることにより、新たな傾転q2を算出し、油圧ポンプ17の傾転を傾転q2に調整する。
具体的に、このステップV2では、上記式[8]に従い、前記Qmin2が回生弁40を流れるための開口面積A4を算出し、回生弁40を開口面積A4に調整する。ここで、非回生流量Q1、回生可能流量Q2、及び最大流量Q3のうち最小流量Qmin2を回生弁40に流すことにしているのは、これら流量Q1〜Q3の最小のものが、油圧ポンプ17に回生することができる流量の最大値を規定しているためであり、これら流量Q1〜Q3の何れかよりも大きな流量とすることは事実上不可能だからである。
具体的に、このステップV3では、上記式[9]に従い、回生弁40を流れない作動油の流量(Q1−Qmin2)を流すためのMO弁20の開口面積A5を算出し、MO弁20を開口面積A5に調整する。このようにMO弁20を開口面積A5に調整することにより、前記回生弁40に最小流量Qmin2を流しながら、残りの戻り油をMO弁20に流すことが可能となる。
具体的に、このステップV4では、上記式[10]に従い、前記最小流量Qmin2が回生された分だけ油圧ポンプ17の流量が減るように、この流量Qmin2に対応する傾転(Qmin2÷R1)を前記目標傾転q1から減じることにより、新たな傾転q2を算出し、油圧ポンプ17の傾転を傾転q2に調整する。
P1 流入圧
P2 戻り油圧
P4 開放圧
Qmax1、Qmin2 最小流量(回生流量)
Q1 非回生流量
Q2 回生可能流量
Q3 最大流量
Q4 非リリーフ回生弁流量
U 第一回生処理
V 第二回生処理
1 油圧ショベル(作業機械)
3 上部旋回体(旋回体)
5、43 制御装置
9 ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
10 アームシリンダ(油圧アクチュエータ)
11 バケット用シリンダ(油圧アクチュエータ)
12 旋回モータ(特定のアクチュエータ)
15 コントローラ(制御部)
17 油圧ポンプ
19、45 導出油路
20、46 MO弁(導出弁)
22 レギュレータ(吐出流量調整部)
34、52 リリーフ弁
35、36 分岐油路(回生油路)
37 合流油路(回生油路)
40、50 回生弁
49 回生油路
Claims (9)
- 可変容量式の油圧ポンプから作動油の供給を受けるとともに内部の作動油を排出することにより駆動される複数の油圧アクチュエータを制御するための装置であって、
これら油圧アクチュエータのうち少なくとも一つの特定のアクチュエータに対し前記油圧ポンプから作動油を供給するための供給油路と、前記特定のアクチュエータから排出された戻り油をタンクに導く戻り油路と、これら両油路内を流れる作動油の流量を同時に調整可能な給排調整部とを有する給排回路と、
前記戻り油を前記給排調整部を介さずにタンクに導くように前記戻り油路から分岐する導出油路と、
前記戻り油を前記給排調整部を介さずに前記供給油路へ導く回生油路と、
前記導出油路及び回生油路を流れる前記戻り油の流量をそれぞれ調整可能な分配流量調整手段と、
前記油圧ポンプから吐出される流量を調整可能な吐出流量調整部と、
前記戻り油の圧力が油圧ポンプの吐出圧を超える外力付加期間中に、前記戻り油のうち回生油路に導くことができる回生流量とこの回生流量以外の余剰流量とを特定し、前記回生流量の戻り油を前記回生油路に導くとともにこの回生流量の分だけ油圧ポンプの吐出流量を減じる一方、前記余剰流量の戻り油が導出油路に導かれるように前記分配流量調整手段及び吐出流量調整部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする制御装置。 - 前記制御部は、前記供給油路へ戻り油を供給しない場合の油圧ポンプの目標流量から当該油圧ポンプに予め設定された最小吐出流量を減じた回生可能流量以下の流量を前記回生流量として特定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記分配流量調整手段は、前記導出油路に設けられた導出弁と、前記回生油路に設けられた回生弁とを備え、前記制御部は、前記回生弁を予め設定された最大開口面積で開放したときの最大通過流量、及び前記回生可能流量のうち小さいもの以下の流量を前記回生流量として特定することを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
- 前記制御部は、前記供給油路へ戻り油を供給しない場合の前記特定のアクチュエータの駆動速度を所定の速度とするために前記導出弁を通じてタンクへ導くことが必要な戻り油の非回生流量を特定し、この非回生流量、前記最大通過流量及び回生可能流量のうち最も小さいものを前記回生流量として特定することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
- 前記戻り油路には、前記戻り油の圧力が所定の開放圧以上となったときに開放するリリーフ弁が設けられており、前記制御部は、前記供給油路へ戻り油を供給しない場合の戻り油圧が前記開放圧以上である場合に、この戻り油圧を前記開放圧未満とするために前記回生弁を通じて供給油路へ導くことが必要な前記戻り油の流量である非リリーフ流量を特定するとともに、この非リリーフ流量、前記最大通過流量及び回生可能流量のうち最も小さいものを前記回生流量として特定することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
- 前記制御部は、前記戻り油の圧力が前記開放圧以下となった場合でも、予め設定された解除条件が成立するまでの間、前記非リリーフ流量、最大通過流量及び回生可能流量のうち最も小さなものを前記回生流量として前記供給油路へ供給する制御を継続することを特徴とする請求項5に記載の制御装置。
- 前記制御部は、前記外力付加期間中ではないと判定されたとき、又は、前記特定のアクチュエータの戻り油圧が前記油圧ポンプの吐出圧以下であると判定されたときに、前記解除条件が成立したと判定することを特徴とする請求項6に記載の制御装置。
- 旋回体と、可変容量式の油圧ポンプと、この油圧ポンプから作動油の供給を受けるとともに内部の作動油を排出することにより駆動される複数の油圧アクチュエータと、請求項1〜7の何れか1項に記載の制御装置とを備えた作業機械であって、前記油圧アクチュエータには、前記旋回体を駆動する油圧モータが含まれており、前記制御部は、旋回駆動に基づく前記旋回体の慣性力が付加されて前記油圧モータから排出される戻り油圧が当該油圧モータに供給される作動油圧を超える外力付加期間中に、前記戻り油のうち前記回生油路に導くことができる回生流量とこの回生流量以外の余剰流量とを特定し、前記回生流量の戻り油を前記回生油路に導くとともにこの回生流量の分だけ前記油圧ポンプの吐出流量を減じる一方、前記余剰流量の戻り油がタンクに導かれるように前記分配流量調整手段及び吐出量調整手段を制御することを特徴とする作業機械。
- 作業アタッチメントと、可変容量式の油圧ポンプと、この油圧ポンプから作動油の供給を受けるとともに内部の作動油を排出することにより駆動される複数の油圧アクチュエータと、請求項1〜7の何れか1項に記載の制御装置とを備えた作業機械であって、前記油圧アクチュエータには、前記作業アタッチメントを駆動する油圧シリンダが含まれており、前記制御部は、前記作業アタッチメントの自重が付加されて前記油圧シリンダから排出される戻り油圧が当該油圧シリンダに供給される作動油圧を超える外力付加期間中に、前記戻り油のうち前記回生油路に導くことができる回生流量とこの回生流量以外の余剰流量とを特定し、前記回生流量の戻り油を前記回生油路に導くとともにこの回生流量の分だけ前記油圧ポンプの吐出流量を減じる一方、前記余剰流量の戻り油が導出油路に導かれるように前記分配流量調整手段及び吐出流量調整部を制御することを特徴とする作業機械。
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