JP6356634B2 - 作業機械の油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態に係る油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは、下部走行体1と、上部旋回体2と、フロント作業装置3とを備えている。
本実施の形態に係る油圧駆動装置の制御方法を、図3を用いて説明する。
Q12b = Pow12b/P12×60
最後に、Q1a,Q12bの最小値を第1ポンプ基準流量Q1cに設定し、Q2a,Q12bの最小値を第2ポンプ基準流量Q2cに設定する。
最後に、Q3a,Q3bの最小値を第3ポンプ基準流量Q3cに設定する。ここで、特にステップS102およびS104で第3ポンプ基準動力Pow3がゼロになった場合は、第3ポンプ基準流量Q3cがゼロとなる。
ここで、Gは0から1の値をとり、アクチュエータ負荷圧がある一定以上の値(図6におけるPam2)では0となる。
ステップS110では、第1〜第3ポンプ目標流量Q1d,Q2d,Q3dを決定する。ここで、第1ポンプ目標流量Q1dはQ1c、第2ポンプ目標流量Q2dは補正後第2ポンプ基準流量Q2c’とし、第3ポンプ目標流量Q3dは補正後第3ポンプ基準流量ポンプQ3c’とする。
上述したコントローラ18の制御フローによって実現される油圧駆動装置の動作を、図2を用いて説明する。
アーム操作レバー19b及びバケット操作レバー20bが同時に操作されると、各レバーの操作方向及び操作量に応じてパイロット圧PL1,PL2及びパイロット圧PL3,PL4がパイロットバルブ19a,20aからそれぞれ出力される。
アーム操作レバー19b、バケット操作レバー20b及び旋回操作レバー21bが同時に操作されると、各レバーの操作方向及び操作量に応じてパイロット圧PL1,PL2、パイロット圧PL3,PL4、及びパイロット圧PL5,PL6がパイロットバルブ19a〜21aからそれぞれ出力される。
アーム操作レバー19b、バケット操作レバー20b及び旋回操作レバー21bが同時に操作されると、各操作レバーの操作に応じてパイロット圧PL1〜PL6がパイロットバルブ19a〜21aから出力される。
アーム単独の軽負荷作業において、アームシリンダ8をエンジン駆動の第2ポンプP2で駆動した場合(駆動モードM1)、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失及び電動機Mの作動に伴う電力損失は生じない。また、第2ポンプP2の吐出油はアームシリンダ8にのみ供給されるため、分流に伴う圧力損失は生じない。一方、アームシリンダ8を電動機駆動の第3ポンプP3で駆動した場合(駆動モードM2)、駆動モードM1と同じく分流に伴う圧力損失は生じないものの、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失及び電動機Mの作動に伴う電力損失が生じる。従って、アーム単独の軽負荷作業においては、エンジン駆動の第2ポンプP2でアームシリンダ8を駆動(駆動モードM5を選択)した方が、エネルギー損失が小さい(燃費が良い)。
旋回・アーム複合の軽負荷作業において、アームシリンダ8と旋回油圧モータ10とをエンジン駆動の第2ポンプP2で駆動した場合(駆動モードM3)、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失及び電動機Mの作動に伴う電力損失は生じない。しかし、第2ポンプP2がアームシリンダ8と旋回油圧モータ10とに連通するとともに、第2ポンプP2から負荷圧の小さいアームシリンダ8に多量の圧油が分流して供給されるため、大きな圧力損失が生じる。一方、旋回油圧モータ10を第2ポンプP2で駆動し、アームシリンダ8を第3ポンプP3で駆動した場合(駆動モードM4)、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失及び電動機Mの作動に伴う電力損失が生じるものの、アーム負荷圧が低く電動機Mの消費電力が小さいため、電力損失は小さい。また、第2ポンプP2の吐出油は旋回油圧モータ10にのみ供給されるため、分流に伴う圧力損失は生じない。従って、旋回・アーム複合の軽負荷作業においては、電動機駆動の第3ポンプP3でアームシリンダ8を駆動(駆動モードM4を選択)した方が、エネルギー損失が小さい(燃費が良い)。
アーム単独の重負荷作業において、アームシリンダ8をエンジン駆動の第2ポンプP2で駆動した場合(駆動モードM5)、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失及び電動機Mの作動に伴う電力損失は生じない。また、第2ポンプP2の吐出油はアームシリンダ8にのみ供給されるため、分流に伴う圧力損失は生じない。一方、アームシリンダ8を電動機駆動の第3ポンプP3で駆動した場合(駆動モードM6)、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失及び電動機Mの作動に伴う電力損失が生じるものの、アームシリンダ8の負荷圧が低く電動機Mの消費電力が小さいため、電力損失は小さい。従って、アーム単独の重負荷作業においては、エンジン駆動の第2ポンプP2でアームシリンダ8を駆動(駆動モードM5を選択)した方が、エネルギー損失は小さい(燃費が良い)。
旋回・アーム複合の重負荷作業において、アームシリンダ8と旋回油圧モータ10をエンジン駆動の第2ポンプP2で同時に駆動した場合(駆動モードM7)、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失及び電動機Mの作動に伴う電力損失は生じない。また、第2ポンプP2はアームシリンダ8と旋回油圧モータ10とに連通することとなるが、アーム負荷圧が高く第2ポンプP2からアームシリンダ8に分流して供給される圧油が少量であるため、大きな圧力損失は生じない。一方、旋回油圧モータ10を第2ポンプP2で駆動し、アームシリンダ8を第3ポンプP3で駆動した場合(駆動モードM8)、第2ポンプP2の吐出油は旋回油圧モータ10にのみ供給されるため、分流に伴う圧力損失は生じない。しかし、第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失が生じるとともに、負荷圧の高いアームシリンダ8を電動機駆動の第3ポンプP3で駆動することにより、電動機Mの消費電力が増大し、大きな電力損失が生じる。従って、旋回・アーム複合の重負荷作業においては、エンジン駆動の第2ポンプP2でアームシリンダ8を駆動(駆動モードM7を選択)した方が、エネルギー損失が小さい(燃費が良い)。
上述した本発明の実施の形態によれば、第2ポンプ油路L2に接続された複数のアクチュエータ8,10のうちアームシリンダ8のみが操作される単独動作時は、電動機Mを作動させず、第2ポンプP2でアームシリンダ8を駆動することにより、第3油圧ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失の発生を抑えることができる。一方、第2ポンプ油路L2に接続されたアームシリンダ8を含む複数のアクチュエータ8,10が同時に操作される複合動作時は、電動機Mを作動させ、第3ポンプP3でアームシリンダ8を駆動することにより、第2ポンプP2の吐出油を分流してアームシリンダ8に供給した場合に発生する圧力損失を抑えることできる。このように、アーム操作及び旋回操作に応じてアームシリンダ8をエンジン駆動の第2ポンプP2と電動機駆動の第3ポンプP3とで選択的に駆動し、分流に伴う圧力損失及び第3ポンプP3の駆動に伴う引きずり損失を抑えることにより、作業機械の燃費を改善することができる。なお、軽負荷作業において複合操作される頻度が高くかつ大流量を要するアームシリンダ8を、第2ポンプP2と第3ポンプP3とで選択的に駆動可能な特定のアクチュエータとすることで、その他のアクチュエータを特定のアクチュエータとした場合よりも圧力損失及び引きずり損失の抑制効果を高めることができる。
2:上部旋回体
2a:旋回フレーム
3:フロント作業装置
4:ブーム
5:アーム
6:バケット
7:ブームシリンダ
8:アームシリンダ(第2アクチュエータ/特定のアクチュエータ)
9:バケットシリンダ(第1アクチュエータ)
10:旋回油圧モータ(第2アクチュエータ)
11a,11b:履帯
12a,12b:走行油圧モータ
13:エンジン
14:バッテリ
15:コントロールバルブ
17:パイロット油圧源
18:メインコントロ一ラ(制御装置)
19:アーム操作装置
20:バケット操作装置
21:旋回操作装置
19a〜21a:パイロットバルブ
19b:アーム操作レバー
20b:バケット操作レバー
21b:旋回操作レバー
22:バッテリコントローラ(充電率検出装置)
23:第1インバータ用コントローラ
24:第2インバータ用コントローラ
25:発電電動機用サーミスタ
26:電動機用サーミスタ
30:電動系統
GM:発電電動機
INV1:第1インバータ
INV2:第2インバータ
L1:第1ポンプ油路
L2:第2ポンプ油路
L3:第3ポンプ油路
L4:パラレル油路
L5:ヘッド側油路
L6:ロッド側油路
M:電動機
M1〜M8:駆動モード
P1:第1ポンプ
P2:第2ポンプ
P3:第3ポンプ
PL1〜PL6:パイロット圧
R1:第1ポンプレギュレータ
R2:第2ポンプレギュレータ
S1〜S3:ポンプ圧センサ
S4,S5:負荷圧センサ(負荷圧検出装置)
S6〜S11:パイロット圧センサ(操作量検出装置)
T1,T2:変換テーブル
V1:方向制御弁(第2方向制御弁)
V2:方向制御弁(第1方向制御弁)
V3:方向制御弁(第2方向制御弁)
V4:方向制御弁(第3方向制御弁)
Claims (5)
- エンジンと、
前記エンジンによって駆動される第1及び第2油圧ポンプと、
前記第1及び第2油圧ポンプの吐出油がそれぞれ供給される第1及び第2ポンプ油路と、
前記第1ポンプ油路から供給される圧油によって駆動される少なくとも1つの第1アクチュエータと、
前記第2ポンプ油路から供給される圧油によって駆動される複数の第2アクチュエータと、
前記第1ポンプ油路に設けられ、前記第1アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する第1方向制御弁と、
前記第2ポンプ油路に設けられ、前記複数の第2アクチュエータに供給される圧油の流量をそれぞれ制御する複数の第2方向制御弁と、
前記第1方向制御弁及び前記複数の第2方向制御弁をそれぞれ切換操作することにより前記第1アクチュエータ及び前記複数の第2アクチュエータを操作する複数の操作装置と、
電動機と、
前記電動機によって駆動される第3油圧ポンプと、
前記第3油圧ポンプの吐出油が供給される第3ポンプ油路と、
前記第3ポンプ油路に設けられ、前記複数の第2アクチュエータのうちの特定のアクチュエータを操作する前記複数の操作装置のうちの特定の操作装置によって切換操作され、前記第3油圧ポンプから前記特定のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する第3方向制御弁と、
前記複数の第2アクチュエータの操作に応じて前記電動機を駆動制御する制御装置と、
前記複数の操作装置の操作量をそれぞれ検出する複数の操作量検出装置とを備え、
前記制御装置は、前記複数の操作量検出装置によって前記複数の第2アクチュエータのうち前記特定のアクチュエータを含む2つ以上の第2アクチュエータの複合操作が検出されたときに、前記電動機で前記第3油圧ポンプを駆動することを特徴とすることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の作業機械の油圧駆動装置において、
前記特定のアクチュエータの負荷圧を検出する負荷圧検出装置を更に備え、
前記制御装置は、前記複数の操作量検出装置によって前記複数の第2アクチュエータのうち前記特定のアクチュエータを含む2つ以上の第2アクチュエータの複合操作が検出され、かつ前記負荷圧検出装置によって検出された前記特定のアクチュエータの負荷圧が所定の負荷圧より高いときは、前記電動機で前記第3油圧ポンプを駆動しないことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の油圧駆動装置において、
前記特定のアクチュエータがアームシリンダであることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の作業機械の油圧駆動装置において、
前記電動機を含む電動系統の異常を検出する異常検出装置を更に備え、
前記制御装置は、前記異常検出装置によって前記電動系統の異常が検出されたときは、前記電動機で前記第3油圧ポンプを駆動しないことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の作業機械の油圧駆動装置において、
前記電動機を駆動するための電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリの充電率を検出する充電率検出装置とを更に備え、
前記制御装置は、前記充電率検出装置によって検出されたバッテリ充電率が所定の充電率よりも低いときは、前記電動機で第3油圧ポンプを駆動しないことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
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