JP5089973B2 - 作業機械のポンプ制御方法 - Google Patents

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Description

この発明は、作業機械のポンプ制御方法に関する。
作業機械の油圧回路としてロードセンシング回路が採用されている。これは、回路中のシリンダに不足なく圧油を供給しようとするもので、シリンダの操作レバー位置だけでなく、回路中の油圧量を計測のうえ、マージン圧を考慮したシリンダ負荷圧を算定し、その算出値に基づき回路に供給するポンプ流量を制御する（例えば、特許文献１参照）。もっとも、シリンダに大きな負荷がかかり、エンジンが最も効率よく馬力を出力できる回転数より下がった場合は、電子制御システムによりポンプ流量を減少させ、エンジン回転数を維持するように制御されるが、いずれにしても、ロードセンシング回路を主とした流量制御により、エンジンはストールすることなく、また負荷に関係なく一定のレバーストロークにより対象アクチュエータを作動させるものとなっている。
ところで、作業機械によっては、ブーム下げ時のアクチュエータ速度の向上とポンプ流量の節減を図るために、ブームシリンダのロッド側からヘッド側に圧油を戻す再生回路が用いられるものがある（例えば、特許文献２参照）。この再生回路では、シリンダ縮み方向動作時、シリンダヘッド圧がロッド圧より高い場合に、ヘッド側からロッド側に作動油を戻す再生が行われ、シリンダ縮み動作が終了に近づき、ロッド圧がヘッド圧より高くなれば再生が終了する。
実開平６−８４００５号（０００１段、０００２段、図２及び３） 特開２００６−９８８８号（０００２段）
したがって、前記再生回路を前記ロードセンシング回路が配置された作業機械に適用すれば、理論上、シリンダ負荷に応じた適正なポンプ流量制御が図れたうえ、ブーム下げ時のアクチュエータ速度の向上とポンプ流量の節減が図れることになる。
しかし、両回路を実際の油圧回路として併存させようとすると、適正なロードセンシング制御が生じ得ない事態となる。このことを、両回路を併存させた回路の一例である図３を用いて説明する。ロードセンシング回路の制御では、ブームシリンダ1とメインバルブ3との間の油圧値をメインにポンプ2の斜板を制御するので（図示上、Ａが検出ポイントであり、その地点の油圧値がポンプ2に送られる）、再生が行われるとその再生油分（リサイクル分）、メインバルブ側の油圧値と差異が生じてしまう。その結果、差異が生じたまま、シリンダ負荷を算定してしまうことになるので、ポンプ2からは不必要な流量（再生油分を考慮しない量）を吐出することになってしまうのである。
この結果、ロードセンシングの本来的意図であるシリンダ圧の適正制御が図れないことはもとより、再生回路が意図するポンプ流量の節減効果も生じ得ないことになる。
この発明は、以上のような問題に鑑み創案されたもので、何の問題も生じることなく、ロードセンシング制御と再生回路の両者の長所を活かすことができる技術を提供しようとするものである。
このため、この発明に係る作業機械のポンプ制御方法は、以下のような特徴を有する。
［1］回路の油圧値を検出し、その検出値を基準にシリンダへの圧油量を制御させる油圧信号ラインを備えた油圧回路に、再生回路を付加させた油圧回路におけるポンプ制御方法であって、
前記油圧信号ラインの途中に、
前記検出値の油圧値を低減させ、その低減させた油圧値を操作信号としてポンプに出力する減圧出力手段を配置させ、制御手段により、前記再生回路が再生状態のとき、前記減圧出力手段から、低減させた油圧値を出力させ、ポンプからの吐出量を減少させるようにしたポンプ制御方法であり、
前記減圧出力手段が減圧弁からなり、該減圧弁は、前記制御手段であるコントローラから低減指令信号を受けると、前記検出した油圧値を絞りにより減じ、該油圧値がポンプに出力されることを特徴とする作業機械のポンプ制御方法。
［2］回路の油圧値を検出し、その検出値を基準にシリンダへの圧油量を制御させる油圧信号ラインを備えた油圧回路に、再生回路を付加させた油圧回路におけるポンプ制御方法であって、
前記油圧信号ラインの途中に、
前記検出値の油圧値を低減させ、その低減させた油圧値を操作信号としてポンプに出力する減圧出力手段を配置させ、制御手段により、前記再生回路が再生状態のとき、前記減圧出力手段から、低減させた油圧値を出力させ、ポンプからの吐出量を減少させるようにしたポンプ制御方法であり、
前記減圧出力手段がリリーフ弁からなるとともに、該リリーフ弁の上流側には電磁切替弁が配置され、前記制御手段であるコントローラによる前記電磁切替弁の切換制御により、前記再生回路が非再生状態のときには前記検出値が直接ポンプに出力され、前記再生回路が再生状態のときには前記検出値がリリーフ弁側に出力され、該リリーフ弁からの低減された油圧値がポンプに出力されることを特徴とする作業機械のポンプ制御方法。
ここで、本発明は、回路の油圧値を検出し、その検出値を基準にシリンダへの圧油量を制御させるものとなっており、これは、いわゆるロードセンシング回路における圧油流量制御である。すなわち、本発明は、いわゆるロードセンシング回路に再生回路を付加させた油圧回路を前提としている。また、再生回路とは従来技術で説明したとおりのものであり、さらに、その再生回路が再生状態にあるとは、再生回路において再生油が流れている状態、より具体的にはシリンダヘッド側の圧油が再生回路を通ってロッド側へ流れている状態をいう。
前記減圧出力手段としては、検出した油圧値を低減させ、その低減させた値を操作信号としてポンプに出力できる減圧手段であればよく、減圧弁やリリーフ弁、その他の圧力調整器機等が挙げられる。
本発明によれば、ロードセンシング回路と再生回路とを何の問題もなく併存させることができる。すなわち、通常状態であれば、いわゆるロードセンシング回路の制御によってポンプ吐出流量が制御される一方、再生回路が再生状態にあるときには、制御手段により、減圧出力手段で低減させた油圧値がそこから操作指令としてポンプに出力され、これにより再生油分の油量を減少させてポンプ流量が制御される。したがって、ロードセンシング回路によるシリンダ圧の適正制御と、再生回路によるアクチュエータ作動速度の向上、ポンプ吐出流量の低減による燃費向上という効果が一つの回路で得られるものとなる。
本発明に係る具体的形態である第１形態例を図１に基づき説明する。以下説明する形態例は、いずれも油圧ショベルのブームに関する油圧回路に本発明が用いられる例である。なお、本発明が以下の形態例（第２形態例も含む）に限定されないことは当然であり、例えば油圧ショベルのアームやバケットに関する油圧回路に用いられても、また他の作業機械の任意の油圧回路に用いられても良い。
図中、1はブームシリンダ、2はメインポンプ、3はメインコントロールバルブ、4は再生用調整バルブ、5は制御手段であるコントローラ、6は減圧弁である。
まず、本形態例の回路は、ロードセンシング回路を前提としている。すなわち、回路中には油圧値検出ポイントＡが設けられ、この検出ポイントＡからメインポンプ2に油圧信号ラインが形成される（ライン途中に減圧弁6が介在するがそれは後述する）。メインポンプ2は、この信号ラインからの信号によって斜板が制御され、その吐出量が制御される。このように、油圧値検出ポイントＡからの検出値が、ポンプ2吐出量制御の操作信号となるロードセンシング回路が形成されている。
次に、本形態例の回路では、ブームシリンダ1とメインコントロールバルブ3との間に、再生用調整バルブ4が配置される。該バルブ4に加え、チェックバルブとから回路が形成され、この回路はブームシリンダ1のヘッド側がロッド側より圧が高いときに、シリンダヘッド側からロッド側に圧油が流れる、いわゆる再生回路となっている。これにより、ブーム（図示なし）が下げ状態となったとき、ヘッド側の圧がロッド側より高くなっている間は、再生回路からロッド側に圧油が流入することになり、ブーム下げ動作速度の向上と、圧油の節減が図れる。
また、該再生回路において圧油が流れているとき、再生用調整バルブ4からその再生状態を示す信号が前記コントローラ5に出力される。このコントローラ5には、操作レバー7から位置信号も入力される。この位置信号に対応したブームシリンダ1の想定圧（マージン圧含む）がテーブルに設定されている。
このような構成において、本形態例の特徴は、前記回路中に、減圧出力手段である減圧弁6が配置される点にある。該減圧弁6は、前記油圧検出値ポイントＡから形成される油圧信号ラインの途中に配置され、再生状態にある場合に、Ａで検出された油圧値を絞りにより低減制御をする。この絞り制御は、前記コントローラ5の指令により行われ、該コントローラ5の指令は、前記再生用調整バルブ4からの再生状態を示す信号を受けることにより出力される。この低減量、すなわち絞り量は再生油量を考慮したものであり、その値はコントローラ5の前記テーブルに予め算定されて設定されている。したがって、コントローラ5は、操作レバー7の位置信号と再生状態を示す信号とから、対応する絞り量をテーブルから抽出し、その絞り量を低減指令信号として、前記減圧弁6に出力する。
減圧弁6がコントローラ5から低減指令信号を受けると、検出した油圧値を絞りにより減じ、それをロードセンシング圧としてメインポンプ2に送ることになる。上述のように、ロードセンシング圧は、メインポンプ2の吐出圧制御の操作信号であるので、再生状態のとき、減圧弁6は、メインポンプ2に対して減圧指令信号を出力することになる。減圧弁6からの減圧された操作信号である圧を受けたメインポンプ2では、その圧を基に斜板が制御され、再生油量を減じた量が吐出圧として流出される。
以上のように、本形態例では、再生状態にない通常状態であれば、通常のロードセンシング制御が行われ、またブームを下げる時のように、圧油の再生が行われる状態となれば、再生のリサイクル分の圧油を考慮して低減されたポンプ流量が制御される。
したがって、本形態例では、通常時はロードセンシング制御によりポンプ2の適正流量制御が行われながら、再生時は、再生回路によるブームシリンダ1作動速度の向上と、ポンプ流量低減による燃費向上が図れる制御となる。
しかも、装置構成としては、既存のロードセンシング回路と再生回路を組み合わせたうえ、減圧弁6を付加してその制御をコントローラ5で指令するだけで済むので、既存の回路に大幅な変更を加えることなく、実現可能な形態となっているので、コスト的にも低廉で済むものとなっている。
次に、本発明の別の形態例である第２形態例を図２に基づき説明する。本形態例は、上記第１形態例とほぼ同様の構成であるが（共通する構成の符号は同じであるので説明は省略する）、減圧出力手段の構成のみ異なっている。
すなわち、本形態例の減圧出力手段にはリリーフ弁8が用いられ、該リリーフ弁8により、油圧信号ラインの油圧値を低減させる構成となっている。また、本形態例では、前記リリーフ弁8の上流には電磁切替弁9が配置され、コントローラ5の切換制御により、通常時（非再生時）にはＡの検出値が直接ポンプに出力される一方、再生時にはリリーフ弁8側に出力される。該リリーフ弁8へ向かうラインでは、一次圧に影響を与えないための絞り10が形成されるとともに、リリーフ弁8からの低減された油圧値がチェックバルブ11を通ってポンプ2に出力される。前記リリーフ弁8の減圧調整は、前記第１形態例と同様に、コントローラ5に設定されたテーブルに基づいて行われ、これにより、再生時には、リリーフ弁8から再生油分を考慮した減圧値が操作信号としてポンプ2に出力され、ポンプ2からは操作信号に基づいた低減流量制御が行われる。
したがって、本形態例においても、通常時はロードセンシング制御によりポンプ2の適正流量制御が行われながら、再生時は、再生回路によるブームシリンダ1作動速度の向上と、ポンプ流量低減による燃費向上が図れる制御となる。もちろん、前記第１形態例と同様に、既存の回路に大幅な変更を加えることなく、実現可能な形態となっているので、コスト的にも低廉で済むものとなっている。
この発明は、作業機械の油圧回路として適用可能である。
本発明に係る第１実施形態例の回路図である。 本発明に係る第２実施形態例の回路図である。 ロードセンシング回路に再生回路を単に付加した形態の回路図である。
符号の説明
1 ブームシリンダ
2 メインポンプ
3 メインコントロールバルブ
4 再生用調整バルブ
5 コントローラ（制御手段）
6 減圧弁
8 リリーフ弁
9 電磁切替弁

Claims (2)

  1. 回路の油圧値を検出し、その検出値を基準にシリンダへの圧油量を制御させる油圧信号ラインを備えた油圧回路に、再生回路を付加させた油圧回路におけるポンプ制御方法であって、
    前記油圧信号ラインの途中に、
    前記検出値の油圧値を低減させ、その低減させた油圧値を操作信号としてポンプに出力する減圧出力手段を配置させ、制御手段により、前記再生回路が再生状態のとき、前記減圧出力手段から、低減させた油圧値を出力させ、ポンプからの吐出量を減少させるようにしたポンプ制御方法であり、
    前記減圧出力手段が減圧弁からなり、該減圧弁は、前記制御手段であるコントローラから低減指令信号を受けると、前記検出した油圧値を絞りにより減じ、該油圧値がポンプに出力されることを特徴とする作業機械のポンプ制御方法。
  2. 回路の油圧値を検出し、その検出値を基準にシリンダへの圧油量を制御させる油圧信号ラインを備えた油圧回路に、再生回路を付加させた油圧回路におけるポンプ制御方法であって、
    前記油圧信号ラインの途中に、
    前記検出値の油圧値を低減させ、その低減させた油圧値を操作信号としてポンプに出力する減圧出力手段を配置させ、制御手段により、前記再生回路が再生状態のとき、前記減圧出力手段から、低減させた油圧値を出力させ、ポンプからの吐出量を減少させるようにしたポンプ制御方法であり、
    前記減圧出力手段がリリーフ弁からなるとともに、該リリーフ弁の上流側には電磁切替弁が配置され、前記制御手段であるコントローラによる前記電磁切替弁の切換制御により、前記再生回路が非再生状態のときには前記検出値が直接ポンプに出力され、前記再生回路が再生状態のときには前記検出値がリリーフ弁側に出力され、該リリーフ弁からの低減された油圧値がポンプに出力されることを特徴とする作業機械のポンプ制御方法。
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