JP5859322B2 - Hydraulic control device - Google Patents
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Description
本発明は、油圧アクチュエータがセンターバイパス管路に配置されたオープンセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、操作装置の操作量に応じて前記方向切換弁の位置が可変される建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置に関する。 In the present invention, the hydraulic actuator is connected to the hydraulic pump via an open center type directional switching valve disposed in the center bypass pipe, and the position of the directional switching valve is varied according to the operation amount of the operating device. The present invention relates to a hydraulic control device that controls the hydraulic pump.
従来から、ネガコン制御では、方向切換弁（コントロールバルブ）にブリードオフ通路を設けるとともに、各方向切換弁のブリードオフ通路をセンターバイパス管路によってタンクに接続する構成を前提として、センターバイパス管路の最下流側にネガコン絞りを設け、このネガコン絞りによって発生する油圧(絞りの入口圧＝ネガコン圧)検出し、このネガコン圧に応じてポンプ吐出量を制御する（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in the negative control, a bleed-off passage is provided in the direction switching valve (control valve), and the bleed-off passage of each direction switching valve is connected to the tank by the center bypass pipe. A negative control throttle is provided on the most downstream side, a hydraulic pressure generated by the negative control throttle (inlet pressure of the throttle = negative control pressure) is detected, and a pump discharge amount is controlled according to the negative control pressure (see, for example, Patent Document 1).
一般的に、ネガコン制御は、負荷が高い場合に油圧アクチュエータの速度が低速となり、負荷が低い場合に油圧アクチュエータの速度が高速となる点で人間の感性に相性が良いものである。 In general, negative control is compatible with human sensitivity in that the speed of the hydraulic actuator is low when the load is high and the speed of the hydraulic actuator is high when the load is low.
しかしながら、ネガコン制御では、各方向切換弁のブリードオフ通路によるブリード流量が常に無駄となるので、ネガコン圧が発生している場合には、ブリード流量×ネガコン圧に相当するエネルギが無駄となり、省エネ性に問題がある。 However, in negative control, the bleed flow rate through the bleed-off passage of each directional switching valve is always wasted. Therefore, when negative control pressure is generated, the energy corresponding to the bleed flow rate x negative control pressure is wasted and energy saving There is a problem.
そこで、本発明は、ブリード流量を低減しつつ仮想的にネガコン制御を再現して、省エネ性及び操作性を高めることができる油圧制御装置の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydraulic control device that can virtually reproduce negative control while reducing the bleed flow rate, and can improve energy saving and operability.
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、油圧アクチュエータがセンターバイパス管路に配置されたオープンセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、操作装置の操作量に応じて前記方向切換弁の位置が可変される建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、
前記センターバイパス管路における前記方向切換弁よりもタンク側にネガコン絞りが設けられておらず、
前記操作装置の操作量と前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、前記ネガコン絞りが設けられていると仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出する仮想ネガコン圧算出手段と、
前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する制御指令値算出手段とを備えることを特徴とする、油圧制御装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, the hydraulic actuator is connected to the hydraulic pump via an open center type directional switching valve disposed in the center bypass pipe, and the operation amount of the operating device is In a construction machine in which the position of the direction switching valve is varied according to the hydraulic control device for controlling the hydraulic pump,
There is no negative control throttle on the tank side than the direction switching valve in the center bypass line,
Virtual negative control pressure calculating means for calculating a virtual negative control pressure when it is virtually assumed that the negative control throttle is provided, based on an operation amount of the operating device and a discharge pressure of the hydraulic pump;
There is provided a hydraulic control device comprising control command value calculation means for calculating a control command value for the hydraulic pump based on the virtual negative control pressure.
本発明によれば、ブリード流量を低減しつつ仮想的にネガコン制御を再現して、省エネ性及び操作性を高めることができる油圧制御装置が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, negative control is reproduced virtually, reducing a bleed flow rate, and the hydraulic control apparatus which can improve energy-saving property and operativity is obtained.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。図１において、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブレーカや破砕機等のような他のアタッチメントであってもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
次に、建設機械１に搭載される油圧ポンプ制御装置について説明する。ここでは、説明の都合上、本発明の一実施例による油圧ポンプ制御装置１００の説明に先立って、比較例による通常の油圧ポンプ制御装置１００'について説明する。
Next, a hydraulic pump control device mounted on the
図２は、比較例による油圧ポンプ制御装置１００'を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a hydraulic
油圧ポンプ制御装置１００'は、エンジン又は電動モータによって駆動される二つの油圧ポンプ１０L、１０Rから、切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'を連通するセンターバイパス管路３０L、又は、切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'を連通するセンターバイパス管路３０Rを経てタンク２２まで圧油を循環させる。尚、油圧ポンプ１０L、１０Rは、可変容量傾斜板ピストンポンプであり、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である。油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出圧Ｐ１，Ｐ２は、圧力センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出される。圧力センサ２８Ｌ，２８Ｒの出力信号は、メインコントローラ５４に供給される。
The hydraulic
切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'、及び、切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'は全てオープンセンター型である。即ち、切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'、及び、切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'は、それぞれのブリードオフ通路がセンターバイパス管路３０L、３０Ｒに接続されることにより、常態で油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出側をタンク２２に連通させる。
The switching valves 11L ′, 12L ′, 13L ′ and 15L ′, and the switching valves 11R ′, 12R ′, 13R ′, 14R ′ and 15R ′ are all open center types. That is, the switching valves 11L ′, 12L ′, 13L ′ and 15L ′ and the switching valves 11R ′, 12R ′, 13R ′, 14R ′ and 15R ′ have their bleed-off passages to the
切換弁１１Ｌ'は、油圧ポンプ１０Lが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Lで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
The switching valve 11L ′ is a spool valve that switches the flow of pressure oil in order to circulate the pressure oil discharged from the
切換弁１１Ｒ'は、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２L、４２Rと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９又は旋回用油圧モータ４４である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために油圧ポンプ１０Ｌから左右の走行用油圧モータ４２L、４２Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
The switching valve 11R ′ is a traveling straight valve, and traveling hydraulic motors 42L and 42R for driving the lower traveling
また、切換弁１２Ｌ'は、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ４４で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１２Ｒは、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
また、切換弁１３Ｌ'、１３Ｒ'はそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１３Ｒ'は、操作装置２６のブーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム切換弁１３Ｒ'」とする。）であり、切換弁１３Ｌ'は、ブーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｌの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速ブーム切換弁１３Ｌ'」とする。）である。
Further, the switching valves 13L ′ and 13R ′ supply the pressure oil discharged from the
切換弁１４Ｒ'は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油をタンク２２へ排出するためのスプール弁である。
The switching valve 14 </ b> R ′ is a spool valve for supplying the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10 </ b> R to the
また、切換弁１５Ｌ'、１５Ｒ'はそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１５Ｌ'は、操作装置２６のアーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速アーム切換弁１５Ｌ'」とする。）であり、切換弁１５Ｒ'は、アーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速アーム切換弁１５Ｒ'」とする。）である。
Further, the
操作装置２６は、旋回用油圧モータ４４、走行用油圧モータ４２L、４２Ｒ、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置であり、各種のレバーやペダル（アーム操作レバー、ブーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行ペダル（右）、走行ペダル（左））を含んでよい。操作装置２６における各種のレバーやペダルの各操作量を表す電気信号は、メインコントローラ５４に供給される。ユーザによる各種のレバーやペダルの操作量の検知方法は、パイロット圧を圧力センサで検知する方法であってもよいし、レバー角度を検知する方法であってもよい。
The
センターバイパス管路３０L、３０Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁１５Ｌ'、１５Ｒ'とタンク２２との間にネガコン絞り２０L、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガコン絞り２０L、２０Rの上流において、ネガコンシステムのための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる圧油管路である。ネガコン圧は、ネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒにより検出される。ネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒの出力信号は、メインコントローラ５４に供給される。
The
センターバイパス管路３０L、３０Rには、それぞれ、リリーフ弁２９Ｌ，２９Ｒが設けられる。リリーフ弁２９Ｌ，２９Ｒは、それぞれ、ネガコン絞り２０L、２０Ｒの上流側の油圧が所定のリリーフ圧を越えた場合に、ネガコン絞り２０L、２０Ｒの上流側とタンク２２とを連通させるように機能する。
Relief valves 29L and 29R are provided in the
図２に示す構成では、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流のネガコン圧、及び吐出圧Ｐ１，Ｐ２等を圧力センサ２７Ｌ，２７Ｒ，２８Ｌ，２８Ｒで検出し、検出したネガコン圧、吐出圧Ｐ１，Ｐ２等に基づいてメインコントローラ５４により吐出流量の目標値を求め、その吐出流量の目標値となるように電磁比例弁５７Ａ，５５Ａを駆動してスプール弁６００Ｌ，６００Ｒを変位させて傾転アクチュエータ４１Ｌ，４１Ｒを制御する。
In the configuration shown in FIG. 2, the negative control pressure upstream of the negative control throttles 20L, 20R, the discharge pressures P1, P2, etc. are detected by the
典型的には、メインコントローラ５４は、検出されるネガコン圧が大きいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を減少させ、検出されるネガコン圧が小さいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させるようにする。
Typically, the main controller 54 decreases the discharge amount of the
図２に示すように、建設機械１における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０L、３０Rを通ってネガコン絞り２０L、２０Rに至り、ネガコン絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。
As shown in FIG. 2, when any hydraulic actuator in the
この際、メインコントローラ５４は、スプール弁６００Ｌ、６００Ｒを第一位置に変位させ、傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。
At this time, the main controller 54 displaces the
一方、建設機械１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガコン絞り２０L、２０Rに至る量を減少或いは消滅させ、ネガコン絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。
On the other hand, when any hydraulic actuator in the
この際、メインコントローラ５４は、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。
At this time, the main controller 54 increases the discharge amount of the
上述のような構成により、油圧ポンプ制御装置１００'は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０L、１０Rにおける無駄なエネルギ消費（油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。
With the above-described configuration, the hydraulic
図３は、本実施例による油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hydraulic circuit diagram of the hydraulic
本実施例による油圧ポンプ制御装置１００は、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'に対して、構成上、ネガコン絞り２０L、２０Ｒ、ネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒ及びリリーフ弁２９Ｌ，２９Ｒを備えていない点が主に異なる。また、本実施例による油圧ポンプ制御装置１００は、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'に対して、各切換弁（切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌ、並びに、切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４Ｒ及び１５Ｒ）のブリード開口面積が小さい点が異なる。また、メインコントローラ５４の機能（制御方法）についても、以下で詳説する如く異なる。その他の構成は、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'と実質的に同一であってよい。
The hydraulic
図３に示す構成では、メインコントローラ５４は、以下で詳説する態様で吐出流量の目標値（ポンプ流量指令Ｑｓ）を求め、その吐出流量の目標値となるように電磁比例弁５７Ａ，５５Ａを駆動してスプール弁６００Ｌ，６００Ｒを変位させて傾転アクチュエータ４１Ｌ，４１Ｒを制御する。
In the configuration shown in FIG. 3, the main controller 54 obtains a target value (pump flow rate command Qs) of the discharge flow rate in a manner described in detail below, and drives the electromagnetic
図４は、方向切換弁の特性の一例を示す図である。特性Ｃ１は、切換弁１１Ｌにおける操作量（スプール変位）と開口面積（ブリード開口面積）との関係を表す曲線である。特性Ｃ１'は、切換弁１１Ｌ'における操作量（スプール変位）と開口面積（ブリード開口面積）との関係を表す曲線である。尚、符合Ｃ"は、特性Ｃ１と特性Ｃ１'の共通部分（重なる部分）を指す。特性Ｃ２は、方向切換弁におけるメータイン側の開口特性を示し、特性Ｃ３は、方向切換弁におけるメータアウト側の開口特性を示す。切換弁１１Ｌ及び切換弁１１Ｌ'は、特性Ｃ２及び特性Ｃ３については共通であってよい。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of characteristics of the direction switching valve. The characteristic C1 is a curve representing the relationship between the operation amount (spool displacement) and the opening area (bleed opening area) in the switching valve 11L. The characteristic C1 ′ is a curve representing the relationship between the operation amount (spool displacement) and the opening area (bleed opening area) in the switching valve 11L ′. The symbol C ″ indicates a common part (overlapping part) of the characteristic C1 and the characteristic C1 ′. The characteristic C2 indicates the opening characteristic on the meter-in side of the direction switching valve, and the characteristic C3 indicates the meter-out side of the direction switching valve. The switching valve 11L and the switching valve 11L ′ may be common for the characteristics C2 and C3.
図４に示すように、切換弁１１Ｌは、特性Ｃ１に示すように、切換弁１１Ｌ'（特性Ｃ１'）よりも操作量に対する開口面積が小さく設定される。従って、切換弁１１Ｌ及び切換弁１１Ｌ'は、図４のハッチング領域Tで示すような特性差を有する。尚、この特性差は、後述のポンプ制御により補償される。例えば、切換弁１１Ｌは、ブリード最大流量が１０Ｌ／minの特性としてよく、切換弁１１Ｌ'は、ブリード最大流量が５０Ｌ／minの特性としてよい。また、切換弁１１Ｌの物理的なブリード開口は、圧力変動抑制作用を得るために、最低吐出量を上回る部分においても０より大きく設定される。 As shown in FIG. 4, the switching valve 11 </ b> L is set to have a smaller opening area with respect to the operation amount than the switching valve 11 </ b> L ′ (characteristic C <b> 1 ′) as indicated by the characteristic C <b> 1. Therefore, the switching valve 11L and the switching valve 11L ′ have a characteristic difference as indicated by the hatched region T in FIG. This characteristic difference is compensated by pump control described later. For example, the switching valve 11L may have a characteristic with a bleed maximum flow rate of 10 L / min, and the switching valve 11L ′ may have a characteristic with a bleed maximum flow rate of 50 L / min. Further, the physical bleed opening of the switching valve 11L is set to be larger than 0 even in a portion exceeding the minimum discharge amount in order to obtain a pressure fluctuation suppressing action.
尚、図４では、一例として切換弁１１Ｌ及び切換弁１１Ｌ'の関係を示したが、他の切換弁（切換弁１２Ｌ及び切換弁１２Ｌ'の関係、切換弁１３Ｌ及び切換弁１３Ｌ'の関係等）についても同様であってよい。
In FIG. 4, the relationship between the switching valve 11L and the switching valve 11L ′ is shown as an example, but other switching valves (the relationship between the switching
図５は、本実施例のメインコントローラ５４により実現される要部処理の一例を示す制御ブロック図である。図５は、油圧ポンプ１０L側の構成に関する。
FIG. 5 is a control block diagram illustrating an example of a main process realized by the main controller 54 of the present embodiment. FIG. 5 relates to the configuration on the
図５のブロック９０は、ブリード開口面積の大きい切換弁（例えば５０Ｌ／min）を持つネガコンシステムを仮想した制御ブロックである。即ち、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'を仮想した制御ブロックである。
A
ブロック９０には、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌに関連する操作装置２６の各操作量、即ち走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４を表す信号が入力される。また、ブロック９０には、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧ｐｄ（以下、単に「ポンプ吐出圧ｐｄ」という）を表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、油圧センサ２８Ｌの検出値である。
In the
ブリード開口データテーブル９０−１は、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁のブリード開口データテーブルを備える。ここでは、油圧ポンプ制御装置１００'を仮想しているので、各切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'のブリード開口データテーブルを備える。ブリード開口データテーブル９０−１は、例えば図４に示すような特性図の特性Ｃ１'に基づいて設定されてもよい。特性Ｃ１'を表すテーブルは、ブリード開口データテーブルとして、切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'のそれぞれに対して用意される。
The bleed opening data table 90-1 includes a bleed opening data table for each switching valve arranged in the
走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４は、それぞれ、対応するブリード開口データテーブル（図４参照）９０−１にて、開口面積Ａｂｖに変換され、ブロック９０−２にて、対応する流量係数ｃｂｖが乗算され、ブロック９０−５に入力される。ブロック９０−５は、直列に接続された絞りの等価開口面積Ａｅｖを以下の式で表すことができることに基づいて、各切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'の全体としてのパラメータｃｅｖＡｅｖを算出する。 The travel pedal (left) operation amount LS1, the turning lever operation amount LS2, the boom lever operation amount LS3, and the arm lever operation amount LS4 are respectively represented by the opening area A in the corresponding bleed opening data table (see FIG. 4) 90-1. converted to bv , the corresponding flow coefficient c bv is multiplied in block 90-2 and input to block 90-5. Based on the fact that the equivalent opening area A ev of the throttles connected in series can be expressed by the following equation, the block 90-5 is a parameter as a whole of each switching valve 11L ′, 12L ′, 13L ′ and 15L ′. c ev A ev is calculated.
このようにして得られたｃｅｖＡｅｖは、ブロック９０−６に入力される。ブロック９０−６には、その他、Ａｎｃｎ及びポンプ吐出圧ｐｄが入力される。Ａｎｃｎは、ネガコン絞り２０Lにおける開口面積Ａｎにネガコン絞り２０Lにおける流量係数ｃｎを乗じたものであり、ブロック９０−３及び９０−４から入力される。ブロック９０−６では、以下の式に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出される。 The c ev A ev thus obtained is input to the block 90-6. The block 90-6, the other, A n c n and the pump discharge pressure p d is input. A n c n are those multiplied by the flow coefficient c n in the negative control aperture 20L in the opening area A n in negative control diaphragm 20L, inputted from the block 90-3, and 90-4. In block 90-6, a virtual negative control pressure pn is calculated based on the following equation.
尚、数３の式は、以下の数４と数５の式に基づく。
In addition, the formula 3 is based on the following
図５のブロック９２は、馬力制御ブロックである。ブロック９２−１では、エンジン回転数と設定トルクとポンプ吐出圧ｐｄから馬力制御時の最大流量（馬力制御目標値）が算出される。 A block 92 in FIG. 5 is a horsepower control block. In block 92-1, the maximum flow rate of the horsepower control from the set torque and the pump discharge pressure p d between the engine speed (power control target value) is calculated.
モードセレクタ９４は、ブロック９０で算出された吐出流量の目標値と馬力制御目標値のいずれか小さい方を選択して出力する。
The
図４のブロック９３は、ブリード流量差分算出ブロックである。 4 is a bleed flow rate difference calculation block.
ブロック９３には、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌに関連する操作装置２６の各操作量、即ち走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４を表す信号が入力される。また、ブロック９３には、油圧ポンプ１０Ｌのポンプ吐出圧ｐｄを表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、油圧センサ２８Ｌの検出値である。
In the
ブリード開口データテーブル９３−１は、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌのブリード開口データテーブルを備える。ブリード開口データテーブル９３−１は、例えば図４に示すような特性図の特性Ｃ１に基づいて設定されてもよい。特性Ｃ１を表すテーブルは、ブリード開口データテーブルとして、切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌのそれぞれに対して用意される。
The bleed opening data table 93-1 includes bleed opening data tables for the switching
走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４は、それぞれ、対応するブリード開口データテーブル（図４参照）９３−１にて、開口面積Ａｂｒに変換され、ブロック９３−２にて、対応する流量係数ｃｂｒが乗算され、ブロック９３−５に入力される。ここで、特性Ｃ１と特性Ｃ１'（図４参照）の相違に起因して、ブリード開口データテーブル９３−１にて算出される各開口面積Ａｂｒは、ブリード開口データテーブル９０−１にて算出される各開口面積Ａｂｖよりも小さくなる。 The travel pedal (left) operation amount LS1, the turning lever operation amount LS2, the boom lever operation amount LS3, and the arm lever operation amount LS4 are respectively represented by the opening area A in the corresponding bleed opening data table (see FIG. 4) 93-1. is converted into br, at block 93-2, the corresponding flow coefficient c br are multiplied, is input to the block 93-5. Here, due to the difference between the characteristic C1 and the characteristic C1 ′ (see FIG. 4), each opening area A br calculated in the bleed opening data table 93-1 is calculated in the bleed opening data table 90-1. It becomes smaller than each opening area Abv .
ブロック９３−５は、直列に接続された絞りの等価開口面積Ａｅｒを以下の式で表すことができることに基づいて、各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌの全体としてのパラメータｃｅｒＡｅｒを算出する。
Based on the fact that the equivalent opening area A er of the throttles connected in series can be expressed by the following equation, the block 93-5 is a parameter c er A er as a whole of each switching
ブロック９３−６では、ブロック９３−６からの出力とポンプ吐出圧ｐｄと用いて、以下の式に基づいて、実ブリード流量Qｂｒが算出される。 In block 93-6, using the output and the pump discharge pressure p d from block 93-6, based on the following equation, the actual bleed flow Q br is calculated.
モードセレクタ９６は、建設機械１の作業状況に応じて、差分ブリード量が差し引かれた吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）又は差分ブリード量が差し引かれない吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）を選択して出力する。このようにして、ポンプ流量指令Ｑｓが生成される。
The
モードセレクタ９６の切り替え動作は、メインコントローラ５４により実現されてよい。メインコントローラ５４は、建設機械１の作業状況を検出（又は推定）し、作業状況に応じた適切な動作モードを実現すべく、モードセレクタ９６の切り替えを行う。或いは、メインコントローラ５４は、ユーザからの指令（例えばスイッチによる入力）に応じてードセレクタ９６の切り替えを行ってもよい。
The switching operation of the
ここで、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続される場合には、上述の如く、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれてポンプ流量指令Ｑｓが生成される。従って、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続される場合には、油圧ポンプ制御装置１００'の場合よりも実際のブリード流量（実ブリード流量Qｂｒ）を低減して省エネを図りつつ、油圧ポンプ制御装置１００'と同様のネガコン特性（例えば、５０Ｌ／minのようなブリード開口の大きい切換弁を用いたネガコン特性）を実現することができる。また、ブリード開口は小さいながらも確保されているため、油圧回路の圧力変動を抑えることができる。
Here, when the
他方、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続される場合には、上述の如く、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれずにポンプ流量指令Ｑｓが生成される。そのため、油圧アクチュエータへの供給油量が増加することになる。従って、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続される場合には、油圧ポンプ制御装置１００'の場合よりも実際のブリード流量（実ブリード流量Qｂｒ）を低減しつつ、油圧アクチュエータへの供給油量を増大させることができる。
On the other hand, when the
尚、図５は、油圧ポンプ１０Ｌ側の構成に関するものであるが、油圧ポンプ１０Ｒ側についても同様であってよい。即ち、油圧ポンプ１０Ｒ側の場合は、ブロック９０には、センターバイパス管路３０Ｒに配置された各切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４Ｒ及び１５Ｒに関連する操作装置２６の各操作量が入力される。また、ブロック９０には、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧ｐｄ（ポンプ吐出圧ｐｄ）を表す信号が入力される。そして、ブリード開口データテーブル９０−１は、各切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'のブリード開口データテーブル（図４参照）を備え、ブリード開口データテーブル９３−１は、センターバイパス管路３０Ｒに配置された各切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４Ｒ及び１５Ｒのブリード開口データテーブル（図４参照）を備えることになる。
FIG. 5 relates to the configuration on the
図７は、メインコントローラ５４により実現されるモードセレクタ９６の切換処理の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of switching processing of the
ステップ７００では、操作装置２６の各操作量や各種センサ（例えば油圧センサ２８Ｌ、２８Ｒ等）の出力値や各種スイッチのオン／オフ状態に基づいて、建設機械１の作業状況を検出（又は推定）する。
In
ステップ７０２では、建設機械１の作業状況が荷吊り作業（又はジャッキアップ作業、以下同じ）であるか否かが判定される。建設機械１の作業状況が荷吊り作業であるか否かは、例えば荷吊り作業用の操作スイッチのオン／オフ状態に基づいて判断されてもよい。建設機械１の作業状況が荷吊り作業である場合は、ステップ７０４に進み、それ以外の場合は、ステップ７０６に進む。
In step 702, it is determined whether or not the work status of the
ステップ７０４では、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続される。この場合、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれずにポンプ流量指令Ｑｓが生成される。これにより、荷吊り作業時の制御に必要な流量（例えばレバー操作速度に応じたアタッチメントの動きを実現するために必要な流量）が供給されるので、荷吊り作業の操作性が向上する。
In
ステップ７０６では、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続される。この場合、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれてポンプ流量指令Ｑｓが生成される。
In
このように図7に示す処理によれば、荷吊り作業である場合には、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続され、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれずにポンプ流量指令Ｑｓが生成される一方、それ以外の作業である場合には、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続され、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれてポンプ流量指令Ｑｓが生成される。これにより、実際のブリード流量（実ブリード流量Qｂｒ）を低減しつつ、荷吊り作業とそれ以外の作業とでそれぞれ最適な流量を供給することができる。
As described above, according to the process shown in FIG. 7, in the case of a load lifting operation, the
以上説明した本実施例の油圧ポンプ制御装置１００によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
According to the hydraulic
上述の如く、ネガコン絞り２０L、２０Ｒが無いためネガコン圧が発生せず、ブリード流量も少ないので、省エネとなる。他方、ソフトウェア的にネガコンシステムを再現するので、操作性及び省エネ性を確保することができる。尚、一般的に知られるように、ネガコン制御は、負荷が高い場合に油圧アクチュエータの速度が低速となり、負荷が低い場合に油圧アクチュエータの速度が高速となる点で人間の感性に相性が良いものである。 As described above, since there are no negative control throttles 20L and 20R, no negative control pressure is generated and the bleed flow rate is small, so that energy is saved. On the other hand, since the negative control system is reproduced by software, operability and energy saving can be ensured. As generally known, negative control is compatible with human sensitivity in that the speed of the hydraulic actuator is low when the load is high and the speed of the hydraulic actuator is high when the load is low. It is.
また、本実施例では、ブリード流量が少ないため、特定作業（荷吊り作業等）の操作性が向上する。また、ハードウェア的には通常交換する部分の改良であるため、簡素に実現することができる。また、ネガコン絞り２０L、２０Ｒやネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒ等を廃止した分だけコストダウンを図ることができる。
Further, in this embodiment, since the bleed flow rate is small, the operability of specific work (loading work or the like) is improved. Moreover, since it is an improvement of the part normally exchanged in terms of hardware, it can be realized simply. In addition, the cost can be reduced by eliminating the negative control diaphragms 20L and 20R, the negative
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述した実施例では、図２等に示す特定の構成の油圧回路が用いられているが、油圧回路の構成は多種多様である。例えば、油圧アクチュエータの一部は、電動モータにより駆動される油圧ポンプにより実現されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the hydraulic circuit having a specific configuration shown in FIG. 2 or the like is used, but the configuration of the hydraulic circuit is various. For example, a part of the hydraulic actuator may be realized by a hydraulic pump driven by an electric motor.
また、上述した実施例では、図３等示すように、特定の算出方法により仮想ネガコン圧を算出しているが、ネガコン圧の算出方法は変更・修正されてもよい。例えば、油の経年劣化により油の粘度が変化することや、機器の経年劣化によって油圧ポンプ１０Ｌ，１０Ｒの漏れ損失が増加すること（これにより、指令値を実現できない場合があること）が考慮され、吐出圧調整ゲインが乗算されたポンプ吐出圧が使用されてもよい。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3 and the like, the virtual negative control pressure is calculated by a specific calculation method, but the negative control pressure calculation method may be changed or modified. For example, it is considered that the viscosity of the oil changes due to aging of the oil and that the leakage loss of the
１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０Ｌ、１０Ｒ 油圧ポンプ
１１Ｌ、１１Ｒ 切換弁
１２Ｌ、１２Ｒ 切換弁
１３Ｌ、１３Ｒ 切換弁
１４Ｒ 切換弁
１５Ｌ、１５Ｒ 切換弁
２０Ｌ、２０Ｒ ネガコン絞り
２２ タンク
２６ 操作装置
２７Ｌ、２７Ｒ ネガコン圧センサ
２８Ｌ、２８Ｒ 圧力センサ
３０Ｌ、３０Ｒ センターバイパス管路
４１Ｌ、４１Ｒ 傾転アクチュエータ
４２Ｌ、４２Ｒ 走行用油圧モータ
４４ 旋回用油圧モータ
５４ メインコントローラ
５５Ａ，５７Ａ 電磁比例弁
１００ 油圧ポンプ制御装置
１００' 比較例による油圧ポンプ制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記センターバイパス管路における前記方向切換弁よりもタンク側にネガコン絞りが設けられておらず、
前記操作装置の操作量と前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、前記ネガコン絞りが設けられていると仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出する仮想ネガコン圧算出手段と、
前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する制御指令値算出手段とを備えることを特徴とする、油圧制御装置。 In a construction machine in which a hydraulic actuator is connected to a hydraulic pump via an open center type directional switching valve disposed in a center bypass pipe, and the position of the directional switching valve is variable in accordance with an operation amount of an operating device. A hydraulic control device for controlling the hydraulic pump,
There is no negative control throttle on the tank side than the direction switching valve in the center bypass line,
Virtual negative control pressure calculating means for calculating a virtual negative control pressure when it is virtually assumed that the negative control throttle is provided, based on an operation amount of the operating device and a discharge pressure of the hydraulic pump;
And a control command value calculating means for calculating a control command value for the hydraulic pump based on the virtual negative control pressure.
前記制御指令値算出手段は、前記仮想ネガコン圧算出手段により算出される仮想ネガコン圧と、前記ブリード流量差分算出手段により算出される差分とに基づいて、前記制御指令値を算出する、請求項３に記載の油圧制御装置。 Further comprising a bleed flow rate difference calculating means for calculating a difference between an actual bleed flow rate calculated from a bleed opening area characteristic of the direction switching valve and a virtual bleed flow rate when the negative control is virtually installed;
The control command value calculation means calculates the control command value based on a virtual negative control pressure calculated by the virtual negative control pressure calculation means and a difference calculated by the bleed flow rate difference calculation means. Hydraulic control device according to.
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