JP7508337B2 - Fluid systems and construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は、流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法に関する。 The present invention relates to a fluid valve, a fluid system, a construction machine, and a control method.
例えば、油圧ショベル等の建設機械は、油圧アクチュエータを有する油圧システムによって駆動される。例えば、油圧アクチュエータは、ポンプ(油圧ポンプ)から吐出される作動油によって駆動される。例えば、油圧システムは、ポンプから吐出された作動油を流量制御する流体バルブ(油圧バルブ)を備える。例えば、油圧バルブは、バルブボディとスプールとを備える。バルブボディは、スプール孔と、スプール孔に接続された流路とを有する。スプールは、スプール孔に移動自在に設けられる。例えば、特許文献1では、スプールの移動により1つのポンプからの作動油が油圧バルブから流される。1つのポンプからの作動油は、流路を経て油圧バルブから油圧アクチュエータに流される。
For example, construction machinery such as hydraulic excavators is driven by a hydraulic system having a hydraulic actuator. For example, the hydraulic actuator is driven by hydraulic oil discharged from a pump (hydraulic pump). For example, the hydraulic system includes a fluid valve (hydraulic valve) that controls the flow rate of the hydraulic oil discharged from the pump. For example, the hydraulic valve includes a valve body and a spool. The valve body has a spool hole and a flow path connected to the spool hole. The spool is movably provided in the spool hole. For example, in
ところで、スプールの一方向の移動により2つの流路からの流体を合流して流すことが望まれている。 However, it is desirable to merge and flow fluids from two flow paths by moving the spool in one direction.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、スプールの一方向の移動により2つの流路からの流体を合流して流すことができる流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a fluid valve, a fluid system, a construction machine, and a control method that can merge and flow fluids from two flow paths by moving a spool in one direction.
(1)本発明の態様に係る流体システムは、流体を吐出する少なくとも2つのポンプと、前記2つのポンプから吐出された流体を流量制御してアクチュエータに流す流体バルブを有する流体制御装置と、を備える流体システムであって、前記流体バルブは、第1スプール孔及び第2スプール孔と、前記第1スプール孔に接続された2つの流路とを有するバルブボディと、前記第1スプール孔に移動自在に設けられたメータインスプールと、前記第2スプール孔に移動自在に設けられたメータアウトスプールと、を備え、前記流体制御装置は、前記メータインスプール及び前記メータアウトスプールをそれぞれ移動させる第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、前記メータインスプールを一方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流す。 ( 1 ) A fluid system according to an aspect of the present invention is a fluid system comprising at least two pumps that discharge fluid, and a fluid control device having a fluid valve that controls the flow rate of the fluid discharged from the two pumps and flows the fluid to an actuator, wherein the fluid valve comprises a valve body having a first spool hole and a second spool hole and two flow paths connected to the first spool hole , a meter-in spool movably provided in the first spool hole , and a meter-out spool movably provided in the second spool hole, and the fluid control device further comprises a first solenoid valve and a second solenoid valve that move the meter-in spool and the meter-out spool, respectively, and a control unit that controls the first solenoid valve and the second solenoid valve, and when the meter-in spool is moved in one direction, fluids from the two flow paths are merged to flow to the actuator.
この構成によれば、スプールの一方向の移動により2つの流路からの流体を合流して流すことができる。 With this configuration, fluids from two flow paths can be merged and flowed by moving the spool in one direction.
(2)本発明の態様に係る建設機械は、ブームと、流体を吐出する2つのポンプと、前記2つのポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、前記流体バルブは、第1スプール孔及び第2スプール孔と、前記第1スプール孔に接続された2つの流路とを有するバルブボディと、前記第1スプール孔に移動自在に設けられたメータインスプールと、前記第2スプール孔に移動自在に設けられたメータアウトスプールと、を備え、前記流体制御装置は、前記メータインスプール及び前記メータアウトスプールをそれぞれ移動させる第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、前記メータインスプールを一方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流し、前記メータインスプールを他方向に移動させると前記2つの流路からの流体のうち一方のみを流す。 ( 2 ) A construction machine according to an aspect of the present invention is a construction machine comprising: a boom; two pumps that discharge fluid; a fluid control device having fluid valves that control the flow rate of the fluid discharged from the two pumps; and an actuator for driving the boom by flowing the fluid flow-controlled by the fluid valves, wherein the fluid valve comprises a valve body having a first spool hole and a second spool hole and two flow paths connected to the first spool hole ; a meter-in spool movably provided in the first spool hole ; and a meter-out spool movably provided in the second spool hole, and the fluid control device further comprises a first solenoid valve and a second solenoid valve that move the meter-in spool and the meter-out spool, respectively, and a control unit that controls the first solenoid valve and the second solenoid valve, and when the meter-in spool is moved in one direction, fluids from the two flow paths are merged to flow to the actuator, and when the meter-in spool is moved in the other direction, only one of the fluids from the two flow paths is flowed.
この構成によれば、スプールの一方向の移動により2つの流路からの流体を合流してアクチュエータに流体を流すことができる。例えば、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータへの流体の供給量を容易に調整することができる。
加えて、スプールの他方向の移動により2つの流路からの流体のうち一方のみを流すことで、必要最小限の出力となるため、省エネルギーに寄与する。例えば、ブームの上げ下げ動作を省エネルギーにできる。
加えて、流体制御装置は、スプールを移動させる電磁弁と、電磁弁を制御する制御部と、を備えることで、スプールの駆動制御を電気的に調整可能となるため、回路構成を簡素化できる。
According to this configuration, the fluid from the two flow paths can be merged by moving the spool in one direction, and the fluid can be supplied to the actuator. For example, the amount of fluid supplied to the actuator can be easily adjusted in response to fluctuations in the load on the actuator.
In addition, by moving the spool in the other direction, only one of the two fluid paths is allowed to flow, resulting in a minimum required output, which contributes to energy conservation. For example, the raising and lowering of a boom can be performed with less energy.
In addition, by including a solenoid valve that moves the spool and a control unit that controls the solenoid valve, the fluid control device can electrically adjust the drive control of the spool, thereby simplifying the circuit configuration.
(3)本発明の態様に係る建設機械は、アームと、流体を吐出する2つのポンプと、前記2つのポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記アームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、前記流体バルブは、第1スプール孔及び第2スプール孔と、前記第1スプール孔に接続された2つの流路とを有するバルブボディと、前記第1スプール孔に移動自在に設けられたメータインスプールと、前記第2スプール孔に移動自在に設けられたメータアウトスプールと、を備え、前記流体制御装置は、前記メータインスプール及び前記メータアウトスプールをそれぞれ移動させる第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、前記2つのポンプの吐出流量はそれぞれ異なり、前記メータインスプールを一方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流し、前記メータインスプールを他方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流す。 ( 3 ) A construction machine according to an aspect of the present invention is a construction machine comprising: an arm, two pumps that discharge fluid, a fluid control device having fluid valves that control the flow rate of the fluid discharged from the two pumps, and an actuator to drive the arm by flowing the fluid flow-controlled by the fluid valves, wherein the fluid valve comprises a valve body having a first spool hole and a second spool hole and two flow paths connected to the first spool hole , a meter-in spool movably provided in the first spool hole , and a meter-out spool movably provided in the second spool hole, and the fluid control device further comprises a first solenoid valve and a second solenoid valve that move the meter-in spool and the meter-out spool, respectively, and a control unit that controls the first solenoid valve and the second solenoid valve, and the discharge flow rates of the two pumps are different, and when the meter-in spool is moved in one direction, the fluids from the two flow paths are joined together to flow to the actuator, and when the meter-in spool is moved in the other direction, the fluids from the two flow paths are joined together to flow to the actuator.
この構成によれば、スプールの一方向の移動により2つの流路からの流体を合流してアクチュエータに流体を流すことができる。例えば、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータへの流体の供給量を容易に調整することができる。
加えて、スプールの他方向の移動により2つの流路からの流体を合流してアクチュエータに流体を流すことができる。
加えて、2つのポンプの吐出流量はそれぞれ異なることで、アクチュエータの使用状況に応じて2つのポンプの吐出流量を調整することができる。例えば、アームの駆動状況に応じて2つのポンプの吐出流量を調整することにより省エネルギーにできる。
加えて、流体制御装置は、スプールを移動させる電磁弁と、電磁弁を制御する制御部と、を備えることで、スプールの駆動制御を電気的に調整可能となるため、回路構成を簡素化できる。
According to this configuration, the fluid from the two flow paths can be merged by moving the spool in one direction, and the fluid can be supplied to the actuator. For example, the amount of fluid supplied to the actuator can be easily adjusted in response to fluctuations in the load on the actuator.
Additionally, movement of the spool in the other direction can combine fluid from the two flow paths to provide fluid flow to the actuator.
In addition, since the discharge flow rates of the two pumps are different from each other, the discharge flow rates of the two pumps can be adjusted according to the usage status of the actuator. For example, by adjusting the discharge flow rates of the two pumps according to the driving status of the arm, energy can be saved.
In addition, by including a solenoid valve that moves the spool and a control unit that controls the solenoid valve, the fluid control device can electrically adjust the drive control of the spool, thereby simplifying the circuit configuration.
本発明によれば、スプールの一方向の移動により2つの流路からの流体を合流して流すことができる流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法を提供することができる。 The present invention provides a fluid valve, a fluid system, a construction machine, and a control method that can merge and flow fluids from two flow paths by moving a spool in one direction.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、建設機械として油圧システム(流体システム)を備えた油圧ショベルを例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, a hydraulic excavator equipped with a hydraulic system (fluid system) will be used as an example of construction machinery. Note that in the drawings used in the following description, the scale of each component has been appropriately altered to ensure that each component is of a recognizable size.
<第1実施形態>
<建設機械>
図1は、第1実施形態の建設機械100の模式図である。
図1に示すように、建設機械100は、例えば油圧ショベルである。建設機械100は、旋回体101と、走行体102とを備えている。旋回体101は、走行体102の上に旋回可能に設けられている。旋回体101には、油圧ポンプ110と、油圧ポンプ110から吐出される作動油(流体)の流量制御を行う油圧制御装置(流体制御装置の一例)1と、が搭載されている。
First Embodiment
<Construction machinery>
FIG. 1 is a schematic diagram of a
As shown in Fig. 1, the
旋回体101は、操作者が搭乗可能なキャブ103と、旋回体101に一端が揺動自在に連結されているブーム104と、ブーム104の旋回体101とは反対側の他端(先端)に揺動自在に一端が連結されているアーム105と、アーム105のブーム104とは反対側の他端(先端)に揺動自在に連結されているバケット106と、キャブ103に設けられた操作部107と、を備えている。走行体102、旋回体101、ブーム104、アーム105、及びバケット106は、種々の油圧アクチュエータ(請求項におけるアクチュエータの一例)111によって駆動される。油圧アクチュエータ111は、油圧制御装置1を介して供給される油圧ポンプ110からの作動油によって駆動される。
The rotating
<油圧システム>
図2は、第1実施形態の油圧システム109の模式図である。図2は、油圧制御装置1の断面を含む模式図である。
図2に示すように、油圧システム109は、油圧制御装置1、油圧ポンプ110、及び油圧アクチュエータ111を備えている。
<Hydraulic system>
Fig. 2 is a schematic diagram of a
As shown in FIG. 2 , the
油圧アクチュエータ111は、例えば走行体102を走行させたり旋回体101を旋回させたりする油圧モータ112と、ブーム104、アーム105、及びバケット106を駆動させるための種々の油圧シリンダ(請求項におけるアクチュエータの一例)113と、により構成されている(図1参照)。
以下、種々の油圧シリンダ113のうち、一つの油圧シリンダ113を代表例として説明する。代表例の油圧シリンダ113は、ブーム104、アーム105、及びバケット106から選択した一つを駆動するシリンダである。
The
Hereinafter, one
油圧シリンダ113は、シリンダ114と、シリンダ114内にスライド移動自在に設けられたピストンロッド115と、シリンダ114に設けられたヘッドポート(アクチュエータの給排ポートの一例)Hp、及びロッドポート(アクチュエータの給排ポートの一例)Rpと、を有している。油圧シリンダ113は、2つの給排ポートとして、ヘッドポートHpと、ロッドポートRpと、を有している。
ヘッドポートHpは、シリンダ114のうちシリンダヘッド側の部位114aに設けられている。ロッドポートRpは、シリンダ114のうちピストンロッド115側の部位114bに設けられている。
The
The head port Hp is provided in a
油圧ポンプ110は、図示しない原動機によって駆動する。油圧ポンプ110は、キャブ103に設けられた操作部107の操作信号に基づいて、作動油の吐出量を可変させる(図1参照)。また、操作部107の操作信号に基づいて、油圧制御装置1も駆動制御される(図1参照)。
実施形態において、油圧ポンプ110は、2つ設けられている。以下、2つの油圧ポンプ110の一方を「第1ポンプ110A」、2つの油圧ポンプ110の他方を「第2ポンプ110B」という。
The
In the embodiment, two
<油圧制御装置>
油圧制御装置1は、種々のIMV(Independent Metering Valve)2(以下「独立メータリングバルブ」ともいう。)を備えている。種々の独立メータリングバルブ2(請求項における流体バルブの一例)は、ブーム104、アーム105、及びバケット106を駆動させる種々の油圧シリンダ113を制御する。
以下、種々の独立メータリングバルブ2のうち、一つの独立メータリングバルブ2を代表例として説明する。代表例の独立メータリングバルブ2は、ブーム104、アーム105、及びバケット106から選択した一つを駆動する油圧シリンダ113を制御するバルブである。
<Hydraulic control device>
The
Hereinafter, one
<独立メータリングバルブ(IMV)>
独立メータリングバルブ2は、バルブボディ3(請求項におけるバルブボディの一例)と、バルブボディ3に収納された丸棒状のメータインスプール5(請求項におけるスプールの一例)と、メータインスプール5を移動させる第1メータイン電磁比例弁(請求項における電磁弁の一例)6及び第2メータイン電磁比例弁(請求項における電磁弁の一例)7と、を主構成としている。独立メータリングバルブ2は、油圧ポンプ110から吐出される作動油の流量をメータインスプール5の移動により調整して油圧シリンダ113に作動油を流す。
<Independent Metering Valve (IMV)>
The
また、独立メータリングバルブ2は、バルブボディ3に収納された丸棒状のメータアウトスプール15と、メータアウトスプール15を移動させる第1メータアウト電磁比例弁16及び第2メータアウト電磁比例弁17と、を主構成としている。
The
また、独立メータリングバルブ2は、電磁比例弁6,7,16,17を制御する制御部25を備える。制御部25は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。制御部25は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働することで実現されてもよい。
The
バルブボディ3は、メータインスプール5を収納する第1スプール孔10(請求項におけるスプール孔の一例)と、この第1スプール孔10に接続された第1ポンプポートP1、第2ポンプポートP2、第1供給ポートS1及び第2供給ポートS2と、メータアウトスプール15を収納する第2スプール孔20と、この第2スプール孔20に接続された第1タンクポートT1、第2タンクポートT2、第1排出ポートD1及び第2排出ポートD2と、を有する。
なお、バルブボディ3及びメータインスプール5は、請求項における流体システムの構成の一例である。第1ポンプポートP1は、請求項における2つの流路の一方に相当する。第2ポンプポートP2は、請求項における2つの流路の他方に相当する。ここで、流路は、流体が流れる道を意味する。流路には、流体の流れの方向に沿った長さを有するものだけでなく、ポンプポートのような流入口も含まれる。
The
The
また、バルブボディ3は、断面視で逆U字状を有するブリッジ流路30と、ブリッジ流路30の一側方に位置する第1ロッド流路31と、第1ロッド流路31に接続されている第2ロッド流路32と、ブリッジ流路30の他側方に位置する第1ヘッド流路33と、第1ヘッド流路33に接続されている第2ヘッド流路34と、第1ロッド流路31の側方に位置する第1タンク流路35と、第2ロッド流路32の側方に位置する第2タンク流路36と、断面視でU字状を有するバイパス流路37と、を有する。
The
第1スプール孔10及び第2スプール孔20は、バルブボディ3において一方向(すなわち、メータインスプール5及びメータアウトスプール15の軸方向)に沿って形成されている。第1スプール孔10及び第2スプール孔20は、軸方向に沿う断面が円形状である。第1スプール孔10及び第2スプール孔20は、例えば、各スプール孔10,20の長手方向(すなわち、軸方向)に対して直交する方向に間隔をおいて、並列に形成されている。
The
第1ポンプポートP1は、第1供給流路131を介して第1ポンプ110Aに接続されている。第2ポンプポートP2は、第2供給流路132を介して第2ポンプ110Bに接続されている。第1供給ポートS1は、第1チェックバルブ41を介してブリッジ流路30に接続されている。第2供給ポートS2は、第2チェックバルブ42を介してブリッジ流路30に接続されている。
The first pump port P1 is connected to the
第1タンクポートT1は、第1排出流路135を介してタンク120に接続されている。第2タンクポートT2は、第2排出流路136を介してタンク120に接続されている。第1排出ポートD1は、各ロッド流路31,32及びロッド側流路134を経てロッドポートRpに接続されている。第2排出ポートD2は、各ヘッド流路33,34及びヘッド側流路133を経てヘッドポートHpに接続されている。
The first tank port T1 is connected to the
ブリッジ流路30の両端は、第1スプール孔10に接続されている。ブリッジ流路30の両端は、軸方向において第1供給ポートS1及び第2供給ポートS2の外方に配置されている。
Both ends of the
第1ロッド流路31は、軸方向においてブリッジ流路30の一端と第1タンク流路35との間に配置されている。第1ロッド流路31は、軸方向に対して直交する方向に延びている。軸方向に対して直交する方向は、図2の紙面上下方向に相当する。第1ロッド流路31は、過度の高圧を逃がすための第1リリーフバルブ45を介して第1タンク流路35に接続されている。
第2ロッド流路32は、第1スプール孔10と第2スプール孔20との間に配置されている。第2ロッド流路32は、第1ロッド流路31の延長線上に配置されている。
The first
The second
第1ヘッド流路33は、軸方向においてブリッジ流路30の他端と第2タンク流路36との間に配置されている。第1ヘッド流路33は、軸方向に対して交差する方向に延びている。第1ヘッド流路33は、過度の高圧を逃がすための第2リリーフバルブ46を介して第2タンク流路36に接続されている。第1ヘッド流路33には、リーク低減のためのロックバルブ47(ブームが慣性で下がることを抑制するための保持弁)が設けられている。
第2ヘッド流路34は、第1スプール孔10と第2スプール孔20との間に配置されている。第2ヘッド流路34は、軸方向に対して直交する方向に延びている。
The first
The second
第1タンク流路35は、第1ロッド流路31の外方において軸方向に対して直交する方向に延びている。
第2タンク流路36は、第1ヘッド流路33の外方において軸方向に対して直交する方向に延びている。
The first
The second
バイパス流路37の両端は、第2スプール孔20に接続されている。バイパス流路37は、第3チェックバルブ43及び第4チェックバルブ44を介して、第1バイパスポートG1及び第2バイパスポートG2にそれぞれ接続されている。
Both ends of the
バルブボディ3の軸方向の一端には、第1位置決め機構50が設けられている。第1位置決め機構50は、第1スプール孔10及び第2スプール孔20のそれぞれの一端を塞ぐようにバルブボディ3の軸方向の一端に取り付けられている第1ケーシング51を備える。第1ケーシング51は、第1スプール孔10の一端に連なり第1コイルバネ52を収容する第1収容室53と、第2スプール孔20の一端に連なり第2コイルバネ54を収容する第2収容室55と、を有する。また、第1ケーシング51は、第1収容室53及び第2収容室55の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第1ポンプ流路56と、第1ポンプ流路56の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第1ドレン流路57と、を有する。
A
バルブボディ3の軸方向の他端には、第2位置決め機構60が設けられている。第2位置決め機構60は、第1スプール孔10及び第2スプール孔20のそれぞれの他端を塞ぐようにバルブボディ3の軸方向の他端に取り付けられている第2ケーシング61を備える。第2ケーシング61は、第1スプール孔10の他端に連なる第3収容室63と、第2スプール孔20の他端に連なる第4収容室65と、を有する。また、第2ケーシング61は、第3収容室63及び第4収容室65の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第2ポンプ流路66と、第2ポンプ流路66の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第2ドレン流路67と、を有する。
A
バルブボディ3の第1スプール孔10に、メータインスプール5が軸方向にスライド移動自在に収納されている。メータインスプール5は、第1スプール孔10の軸方向の中央位置(図3参照)、第1スプール孔10の軸方向の一端側の位置(図4参照)、第1スプール孔10の軸方向の他端側の位置(図5参照)の3つの位置に位置決めされるように収納されている。
以下、第1スプール孔10の軸方向の中央位置を第1中央位置という。また、第1スプール孔10の軸方向の一端側の位置を第1供給位置、第1スプール孔10の軸方向の他端側の位置を第2供給位置という。
第1スプール孔10及びメータインスプール5等でメータインバルブ4が構成されている。メータインバルブ4は、4ポート3位置切換弁である。メータインバルブ4は、2つのポンプ110A,110Bから吐出された作動油を流量制御する。メータインバルブ4は、請求項における流体バルブの一例である。
The meter-in
Hereinafter, the central position in the axial direction of the
The
メータインスプール5は、例えば、環状に形成された複数の凹部5a、凹部5a間に形成された複数のランド5b、ランド5bに形成された複数のノッチ5cを有する。メータインスプール5は、凹部5a、ランド5b、ノッチ5c等により、流路を塞いだり流量を調整したりすることが可能である。また、メータインスプール5は、例えば、凹部5aやノッチ5c等で形成された第1メータイン流路11(請求項における流路の一例)と、凹部5aやノッチ5c等で形成された第2メータイン流路12(請求項における流路の一例)とを有する(図4参照)。
The meter-in
図3は、第1実施形態のメータインスプール5が中立位置(第1中立位置)に位置するときの油圧システム109の動作の一例の説明図である。
図3に示すように、メータインスプール5は、第1中立位置に配置された状態で、例えば、第1ポンプポートP1、第2ポンプポートP2、第1供給ポートS1、第2供給ポートS2をランド5b等により閉塞する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
As shown in FIG. 3, when the meter-in
図4は、第1実施形態のブームを上げるときの油圧システム109の動作の一例の説明図である。図4は、油圧シリンダ113のピストンロッド115を押し出す作用の説明図に相当する。
図4に示すように、メータインスプール5は、第1供給位置に配置された状態で、第1ポンプポートP1と第1供給ポートS1とを第1メータイン流路11により通じさせる。第1メータイン流路11は、凹部5aやノッチ5c等で形成された流路であって矢印Vs1に沿う流路である。また、メータインスプール5は、第1供給位置に配置された状態で、第2ポンプポートP2と第2供給ポートS2とを第2メータイン流路12により通じさせる。第2メータイン流路12は、凹部5aやノッチ5c等で形成された流路であって矢印Vs2に沿う流路である。この結果、第1ポンプポートP1及び第2ポンプポートP2は、それぞれ第1供給ポートS1及び第2供給ポートS2等を経てヘッドポートHpに通じる。なお、通じさせる(通じる)とは、作動油(すなわち流体)が流れるようにすることをいう。例えば、「第1ポンプポートP1と第1供給ポートS1とを第1メータイン流路11により通じさせる。」とは、第1ポンプポートP1と第1供給ポートS1とが第1メータイン流路11により接続されて作動油が流れるようにすることである。
なお、メータインスプール5は、第1供給位置に配置された状態で、ロッドポートRpを第2ロッド流路32等に通じさせる。
4 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
As shown in Fig. 4, when the meter-in
When the meter-in
図5は、第1実施形態のブームを下げるときの油圧システム109の動作の一例の説明図である。図5は、油圧シリンダ113のピストンロッド115を引き込む作用の説明図に相当する。
図5に示すように、メータインスプール5は、第2供給位置に配置された状態で、第1ポンプポートP1と第1供給ポートS1とを第1メータイン流路11により通じさせる。この結果、第1ポンプポートP1は、第1供給ポートS1等を経てロッドポートRpに通じる。また、メータインスプール5は、第2供給位置に配置された状態において、第2供給ポートS2をランド5b等により閉塞する。
5 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
5, when the meter-in
メータインスプール5は、2つの油圧ポンプ110の少なくとも一方から吐出された作動油を、ポンプポート等を経てヘッドポートHp、ロッドポートRpから油圧シリンダ113に流すためのスプールである。また、メータインスプール5は、油圧シリンダ113に作動油を流す際に、油圧シリンダ113への作動油の供給量の制御を行う。
The meter-in
図2に示すように、メータインスプール5の軸方向の一端側には、第1メータイン電磁比例弁6が設けられている。メータインスプール5の軸方向の他端側に、第2メータイン電磁比例弁7が設けられている。第1メータイン電磁比例弁6及び第2メータイン電磁比例弁7は、一般に使用されているバルブであり、構成の詳しい説明を省略する。
As shown in FIG. 2, a first meter-in solenoid
第1メータイン電磁比例弁6及び第2メータイン電磁比例弁7は、両方のメータイン電磁比例弁6,7の非通電時に、メータインスプール5を第1中立位置(図3参照)に配置する。
第1メータイン電磁比例弁6は、第2メータイン電磁比例弁7の非通電状態で通電されることにより、メータインスプール5を移動させて第1供給位置(図4参照)に配置する。ここで、第1メータイン電磁比例弁6は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第1供給位置を無段階に制御(調整)できる。
第2メータイン電磁比例弁7は、第1メータイン電磁比例弁6の非通電状態で通電されることにより、メータインスプール5を移動させて第2供給位置(図5参照)に配置する。ここで、第2メータイン電磁比例弁7は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第2供給位置を無段階に制御(調整)できる。
The first meter-in electromagnetic
The first meter-in solenoid
The second meter-in solenoid
バルブボディ3の第2スプール孔20に、メータアウトスプール15が軸方向にスライド移動自在に収納されている。メータアウトスプール15は、第2スプール孔20の軸方向の中央位置(図3参照)、第2スプール孔20の軸方向の一端側の位置(図5参照)、第2スプール孔20の軸方向の他端側の位置(図4参照)の3つの位置に位置決めされるように収納されている。
以下、第2スプール孔20の軸方向の中央位置を第2中央位置という。また、第2スプール孔20の軸方向の一端側の位置を第1排出位置、第2スプール孔20の軸方向の他端側の位置を第2排出位置という。
第2スプール孔20及びメータアウトスプール15等でメータアウトバルブ14が構成されている。メータアウトバルブ14は、メータインバルブ4と同様に、4ポート3位置切換弁である。
The meter-out
Hereinafter, the central position in the axial direction of the
The
メータアウトスプール15は、例えば、環状に形成された複数の凹部15a、凹部15a間に形成された複数のランド15b、ランド15bに形成された複数のノッチ15cを有する。メータアウトスプール15は、凹部15a、ランド15b、ノッチ15c等により、流路を塞いだり流量を調整したりすることが可能である。また、メータアウトスプール15は、例えば、凹部15a等で形成された第1メータアウト流路21(図4参照)と、凹部15a等で形成された第2メータアウト流路22(図5参照)と、を有する。
The meter-out
図3は、第1実施形態のメータアウトスプール15が中立位置(第2中立位置)に位置するときの油圧システム109の動作の一例の説明図である。
図3に示すように、メータアウトスプール15は、第2中立位置に配置された状態において、例えば、第1タンクポートT1、第2タンクポートT2、第1排出ポートD1、第2排出ポートD2、第1バイパスポートG1及び第2バイパスポートG2をランド15b等により閉塞する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
As shown in FIG. 3, when the meter-out
図5に示すように、メータアウトスプール15は、第1排出位置に配置された状態で、第2排出ポートD2と第2バイパスポートG2とを第2メータアウト流路22により通じさせる。また、メータインスプール5は、第1排出位置に配置された状態において、ヘッドポートHpを第2ヘッド流路34等に通じさせる。この結果、バイパス流路37に、第2排出ポートD2及び第2バイパスポートG2を経てヘッドポートHpが通じる。
また、メータアウトスプール15は、第1排出位置に配置された状態で、第1バイパスポートG1を第2ロッド流路32等に通じさせる。この結果、第2排出ポートD2は、バイパス流路37を経て第2ロッド流路32に通じる。
また、第1排出位置に配置された状態で、第2タンクポートT2をランド15b等により閉塞する。
5, when the meter-out
Furthermore, when the meter-out
In addition, with the
図4に示すように、メータアウトスプール15は、第2排出位置に配置された状態で、第1タンクポートT1と第1排出ポートD1とを第1メータアウト流路21により通じさせる。この結果、第1タンクポートT1に、第1排出ポートD1を経てロッドポートRpが通じる。また、メータアウトスプール15は、第2排出位置に配置された状態において、第2排出ポートD2をランド15b等により閉塞する。
As shown in FIG. 4, when the meter-out
メータアウトスプール15は、ヘッドポートHp、ロッドポートRpから油圧シリンダ113の内部の作動油を、タンクポート等を経てタンクに排出するためのスプールである。また、メータアウトスプール15は、タンクに作動油を排出する際に、油圧シリンダ113からの作動油の排出量の制御を行う。
The meter-out
図2に示すように、メータアウトスプール15の一端側には、第1メータアウト電磁比例弁16が設けられている。また、メータアウトスプール15の他端側には、第2メータアウト電磁比例弁17が設けられている。第1メータアウト電磁比例弁16及び第2メータアウト電磁比例弁17は、第1メータイン電磁比例弁6及び第2メータイン電磁比例弁7と同様に、一般に使用されているバルブであり、構成の詳しい説明を省略する。
As shown in FIG. 2, a first meter-out solenoid
第1メータアウト電磁比例弁16及び第2メータアウト電磁比例弁17は、両方のメータアウト電磁比例弁16,17の非通電時に、メータアウトスプール15を第2中立位置(図3参照)に配置する。
第1メータアウト電磁比例弁16は、第2メータアウト電磁比例弁17の非通電状態で通電されることにより、メータアウトスプール15を移動させて第1排出位置(図5参照)に配置する。ここで、第1メータアウト電磁比例弁16は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第1排出位置を無段階に制御(調整)できる。
第2メータアウト電磁比例弁17は、第1メータアウト電磁比例弁16の非通電状態で通電されることにより、メータアウトスプール15を移動させて第2排出位置(図4参照)に配置する。ここで、第2メータアウト電磁比例弁17は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第2排出位置を無段階に制御(調整)できる。
The first meter-out solenoid
The first meter-out solenoid
The second meter-out solenoid
<独立メータリングバルブの作用>
次に、独立メータリングバルブ2の作用について説明する。
図3に示すように、第1メータイン電磁比例弁6及び第2メータイン電磁比例弁7を非通電状態として、メータインスプール5を第1中立位置に配置する。配置したメータインスプール5で、第1ポンプポートP1、第2ポンプポートP2、第1供給ポートS1、第2供給ポートS2を閉塞する。
<Function of independent metering valve>
Next, the operation of the
3, the first meter-in solenoid
また、第1メータアウト電磁比例弁16及び第2メータアウト電磁比例弁17を非通電状態として、メータアウトスプール15を第2中立位置に配置する。配置したメータアウトスプール15で、第1タンクポートT1、第2タンクポートT2、第1排出ポートD1、及び第2排出ポートD2を閉塞する。
各油圧ポンプ110A,110Bが図示しない原動機によって駆動されると、各油圧ポンプ110A,110Bの吐出ポートから所定流量の作動油が吐出される。例えば、吐出された作動油は、不図示のリターン回路を経てタンクに戻されてもよい。
In addition, the first meter-out solenoid
When each of the
図4に示すように、メータアウトスプール15を矢印A1方向に移動して第2排出位置に配置する。この場合、第1メータアウト電磁比例弁16の非通電状態で、第2メータアウト電磁比例弁17を通電状態に切り換えることにより、メータアウトスプール15を第1メータアウト電磁比例弁16(図2参照)側の方向に移動して第2排出位置に配置する。メータアウトスプール15を第2排出位置に配置することにより、第1タンクポートT1と第1排出ポートD1とを第1メータアウト流路21で通じる。この結果、第1タンクポートT1を、第1メータアウト流路21及び第1排出ポートD1を経てロッドポートRpに通じる。一方、第2排出ポートD2をメータアウトスプール15で閉塞する。
As shown in FIG. 4, the meter-out
また、メータインスプール5を矢印B1方向に移動して第1供給位置に配置する。この場合、第2メータイン電磁比例弁7の非通電状態で、第1メータイン電磁比例弁6を通電状態に切り換えることにより、メータインスプール5を第2メータイン電磁比例弁7(図2参照)側の方向に移動して第1供給位置に配置する。メータインスプール5を第1供給位置に配置することにより、第1ポンプポートP1と第1供給ポートS1とを第1メータイン流路11で通じる。また、メータインスプール5を第1供給位置に配置することにより、第2ポンプポートP2と第2供給ポートS2とを第2メータイン流路12で通じる。この結果、第1ポンプポートP1を第1メータイン流路11及び第1供給ポートS1を経てヘッドポートHpに通じるともに、第2ポンプポートP2を第2メータイン流路12及び第2供給ポートS2等を経てヘッドポートHpに通じる。
The meter-in
具体的には、第1ポンプポートP1を第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、第1逆止弁71、ブリッジ流路30の一部、第1ヘッド流路33、ヘッド側流路133を経てヘッドポートHpに通じるとともに、第2ポンプポートP2を第2メータイン流路12、第2供給ポートS2、第2逆止弁72、ブリッジ流路30の一部、第1ヘッド流路33、ヘッド側流路133を経てヘッドポートHpに通じる。
なお、メータインスプール5を第1供給位置に配置することにより、ロッドポートRpを第2ロッド流路32等に通じる。
Specifically, the first pump port P1 is connected to the head port Hp via the first meter-in
By placing the meter-in
この状態では、シリンダ114のうちピストンロッド115側の作動油が、ロッドポートRp、第1排出ポートD1、第1メータアウト流路21、及び第1タンクポートT1を経て矢印Vd1の如くタンク120に排出される(戻される)。具体的には、シリンダ114のうちピストンロッド115側の作動油が、ロッドポートRp、ロッド側流路134、第1ロッド流路31、第2ロッド流路32、第1排出ポートD1、第1メータアウト流路21、第1タンクポートT1、及び第1排出流路135を経て矢印Vd1の如くタンク120に排出される。本実施形態では、ブームを上げる場合、第1排出ポートD1からの作動油をタンク120に還流する。
In this state, hydraulic oil on the
一方、第1ポンプ110Aの吐出ポートから吐出された作動油が、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、及びヘッドポートHpを経てシリンダ114のうちシリンダヘッド側に矢印Vs1の如く流入される。具体的には、第1ポンプ110Aの吐出ポートから吐出された作動油が、第1供給流路131、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、第1逆止弁71、ブリッジ流路30の一部、第1ヘッド流路33、ヘッド側流路133、及びヘッドポートHpを経てシリンダ114のうちシリンダヘッド側に矢印Vs1の如く流入される。
また、第2ポンプ110Bの吐出ポートから吐出された作動油が、第2ポンプポートP2、第2メータイン流路12、第2供給ポートS2、及びヘッドポートHpを経てシリンダ114のうちシリンダヘッド側に矢印Vs2の如く流入される。具体的には、第2ポンプ110Bの吐出ポートから吐出された作動油が、第2供給流路132、第2ポンプポートP2、第2メータイン流路12、第2供給ポートS2、第2逆止弁72、ブリッジ流路30の一部、第1ヘッド流路33、ヘッド側流路133、及びヘッドポートHpを経てシリンダ114のうちシリンダヘッド側に矢印Vs2の如く流入される。
本実施形態の油圧システム109では、ブームを上げる場合のように慣性負荷が閾値以上のとき、2つのポンプポートP1,P2からの作動油が合流してメータインバルブ4から流される。
Meanwhile, hydraulic oil discharged from the discharge port of the
Moreover, the hydraulic oil discharged from the discharge port of the
In the
すなわち、メータインスプール5を矢印B1方向(請求項における一方向の一例)に移動させると2つのポンプポートP1,P2を経て2つのポンプ110A,110Bからの作動油の両方がメータインバルブ4から一緒に流される。2つのポンプ110A,110Bから吐出された作動油は、2つのポンプポートP1,P2、2つのメータイン流路11,12、第1ヘッド流路33等を経て合流してメータインバルブ4から油圧シリンダ113のシリンダヘッド側に流される。
このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115がシリンダ114から突出するように矢印E1の如く押し出される。
That is, when the meter-in
As a result, the
図5に示すように、メータアウトスプール15を矢印A2方向に移動して第1排出位置に配置する。この場合、第2メータアウト電磁比例弁17を非通電状態に切り換え、第1メータアウト電磁比例弁16を通電状態に切り換えることにより、メータアウトスプール15を第2メータアウト電磁比例弁17(図2参照)側の方向に移動して第1排出位置に配置する。メータアウトスプール15を第1排出位置に配置することにより、第2排出ポートD2と第2バイパスポートG2とを第2メータアウト流路22で通じる。この結果、第2バイパスポートG2を、第2メータアウト流路22及び第2排出ポートD2を経てヘッドポートHpに通じる。一方、第1排出ポートD1、第1タンクポートT1及び第2タンクポートT2をメータアウトスプール15で閉塞する。
また、メータアウトスプール15を第1排出位置に配置することにより、第1バイパスポートG1を第2ロッド流路32等に通じる。これにより、第2排出ポートD2を、バイパス流路37を経て第2ロッド流路32に通じる。
As shown in Fig. 5, the meter-out
Moreover, by disposing the meter-out
また、メータインスプール5を矢印B2方向に移動して第2供給位置に配置する。この場合、第1メータイン電磁比例弁6を非通電状態に切り換え、第2メータイン電磁比例弁7を通電状態に切り換えることにより、メータインスプール5を第1メータイン電磁比例弁6(図2参照)側の方向に移動して第2供給位置に配置する。メータインスプール5を第2供給位置に配置することにより、第1ポンプポートP1と第1供給ポートS1とを第1メータイン流路11で通じる。これにより、第1ポンプポートP1を、第1メータイン流路11及び第1供給ポートS1を経てロッドポートRpに通じる。一方、第2供給ポートS2をメータインスプール5で閉塞する。
The meter-in
具体的には、第1ポンプポートP1を、第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、第1逆止弁71、ブリッジ流路30の一部、第1ロッド流路31、ロッド側流路134を経てロッドポートRpに通じる。
Specifically, the first pump port P1 is connected to the rod port Rp via the first meter-in
この状態では、シリンダ114のうちシリンダヘッド側の作動油が、ヘッドポートHp、第2排出ポートD2、第2メータアウト流路22、及び第2バイパスポートG2等を経て、第2ロッド流路32(再生流路の一例)に向けて矢印Veの如く流れる。具体的には、シリンダ114のうちシリンダヘッド側の作動油が、ヘッドポートHp、ヘッド側流路133、第1ヘッド流路33、第2ヘッド流路34、第2排出ポートD2、第2メータアウト流路22、第2バイパスポートG2、バイパス流路37、第3逆止弁73、第1バイパスポートG1、第2ロッド流路32、第1ロッド流路31、及びロッド側流路134を経て矢印Veの如くロッドポートRpに向けて流れる。本実施形態では、ブームを下げる場合、第2排出ポートD2からの作動油を油圧シリンダ113の駆動に利用(再生)する。
In this state, the hydraulic oil on the cylinder head side of the
一方、第1ポンプ110Aの吐出ポートから吐出された作動油が、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、及びロッドポートRpを経てシリンダ114のうちピストンロッド115側に矢印Vs3の如く流入される。具体的には、第1ポンプ110Aの吐出ポートから吐出された作動油が、第1供給流路131、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、第1逆止弁71、ブリッジ流路30の一部、第1ロッド流路31、ロッド側流路134、及びロッドポートRpを経てシリンダ114のうちピストンロッド115側に矢印Vs3の如く流入される。本実施形態の油圧システム109では、ブームを下げる場合のように慣性負荷が閾値未満のとき、2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみ(1つのポンプポートP1のみからの作動油)がメータインバルブ4から流される。
On the other hand, hydraulic oil discharged from the discharge port of the
すなわち、メータインスプール5を矢印B2方向(他方向)に移動させると2つのポンプポートP1,P2の一方のみ(第1ポンプポートP1のみ)を経て2つのポンプ110A,110Bの一方のみ(第1ポンプ110Aのみ)からの作動油がメータインバルブ4から流される。第1ポンプ110Aから吐出された作動油は、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11、第1ロッド流路31等を経てメータインバルブ4から油圧シリンダ113のピストンロッド115側に流される。加えて、メータアウトスプール15を矢印A2方向に移動させると第2排出ポートD2からの作動油がメータアウトバルブ14から油圧シリンダ113のピストンロッド115側に流される。
このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115がシリンダ114に押し込まれるように矢印E2の如く引き込まれる。
That is, when the meter-in
As a result, the
このように、独立メータリングバルブ2では、メータインスプール5及びメータアウトスプール15を備えた。メータインスプール5及びメータアウトスプール15の駆動制御により、ピストンロッド115を矢印E1及び矢印E2方向の2方向へ移動させることができる。このように、ピストンロッド115の2方向への移動を切り換えるスプールを、メータインスプール5とメータアウトスプール15とに分割できる。
In this way, the
また、メータインスプール5を第1メータイン電磁比例弁6で第1供給位置まで駆動制御し、メータアウトスプール15を第2メータアウト電磁比例弁17で第2排出位置まで駆動制御する。このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115を矢印E1方向(一方向)に移動できる。
さらに、メータインスプール5を第2メータイン電磁比例弁7で第2供給位置まで駆動制御し、メータアウトスプール15を第1メータアウト電磁比例弁16で第1排出位置まで駆動制御する。このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115を矢印E2方向(他方向)に移動できる。
In addition, the meter-in
Furthermore, the meter-in
このため、メータインスプール5とメータアウトスプール15との駆動制御を、第1メータイン電磁比例弁6、第2メータイン電磁比例弁7、第1メータアウト電磁比例弁16、及び第2メータアウト電磁比例弁17で電気的に個別に調整できる。すなわち、メータインスプール5とメータアウトスプール15とにより独立メータリングバルブ2を構成できる。この結果、例えば建設機械等の用途に合わせて独立メータリングバルブ2(すなわち、油圧制御装置1)の実機調整を行う場合に、メータインスプール5とメータアウトスプール15との駆動制御を個別に調整できる。このため、実機調整を容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる。
Therefore, the drive control of the meter-in
ここで、第1メータイン電磁比例弁6は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第1供給位置を無段階に調整できる。第2メータイン電磁比例弁7は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第2供給位置を無段階に調整できる。さらに、第1メータアウト電磁比例弁16は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第1排出位置を無段階に調整できる。第2メータアウト電磁比例弁17は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第2排出位置を無段階に調整できる。
このため、建設機械等の用途に合わせて独立メータリングバルブ2(油圧制御装置1)の実機調整を行う場合に、メータインスプール5とメータアウトスプール15との駆動制御を無段階に調整できる。よって、実機調整を一層容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる。
Here, the first meter-in solenoid
Therefore, when adjusting the independent metering valve 2 (hydraulic control device 1) in accordance with the application of a construction machine or the like, the drive control of the meter-in
また、メータインスプール5及びメータアウトスプール15を第1メータイン電磁比例弁6、第2メータイン電磁比例弁7、第1メータアウト電磁比例弁16、及び第2メータアウト電磁比例弁17で駆動制御するようにした。このため、メータインスプール5及びメータアウトスプール15の駆動制御を電気的に調整可能となり、今後電化が予想されるマーケットに対応でき、汎用性を増すことができる。
The meter-in
本実施形態の油圧制御装置1は、メータインスプール5及びメータアウトスプール15をそれぞれ1つずつ備える構成とすることにより、油圧シリンダ113のピストンロッド115を2方向に切り換えるようにした。このため、ピストンロッド115の2方向への切換えを、メータインスプール5及びメータアウトスプール15のそれぞれ1つで共用できる。したがって、ピストンロッド115を2方向に切り換えるために、例えばメータインスプール、メータアウトスプールをそれぞれ2つずつ備える必要がない。よって、独立メータリングバルブ2(すなわち、メータインスプール、メータアウトスプール)の回路構成を簡索化できる。
The
ここで、図1に示すように、建設機械100は、独立メータリングバルブ2を備えた油圧制御装置1が旋回体101に搭載されている。このように構成することで、建設機械100の用途に合わせて油圧制御装置1の実機調整を行う場合に、メータインスプール5とメータアウトスプール15との駆動制御を個別に調整でき、調整期間の短縮を図ることができる。
As shown in FIG. 1, the
以上説明したように、本実施形態に係る建設機械100は、ブーム104と、作動油を吐出する2つのポンプ110A,110Bと、2つのポンプ110A,110Bから吐出された作動油を流量制御するメータインバルブ4を有する油圧制御装置1と、メータインバルブ4で流量制御された作動油が流されブーム104を駆動するための油圧シリンダ113と、を備える。メータインバルブ4は、スプール孔10と、スプール孔10に接続された2つのポンプポートP1,P2とを有するバルブボディ3と、スプール孔10に移動自在に設けられたスプール5と、を備える。油圧制御装置1は、スプール5を移動させる電磁弁6,7と、電磁弁6,7を制御する制御部25と、を備える。メータインバルブ4は、スプール5を一方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して油圧シリンダ113に作動油を流す。メータインバルブ4は、スプール5を他方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみを流す。スプール5は、流路を塞いだり流量を調整したり可能なノッチ5c及びランド5bを有する。
As described above, the
この構成によれば、スプール5の一方向の移動により2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して油圧シリンダ113に作動油を流すことができる。例えば、油圧シリンダ113の負荷変動に応じて油圧シリンダ113への作動油の供給量を容易に調整することができる。
加えて、スプール5の他方向の移動により2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみを流すことで、必要最小限の出力となるため、省エネルギーに寄与する。例えば、ブーム104の上げ下げ動作を省エネルギーにできる。
加えて、スプール5は、流路を塞いだり流量を調整したり可能なノッチ5c及びランド5bを有することで、流路の閉塞及び流量の調整を簡素な構造で実現することができる。
加えて、油圧制御装置1は、スプール5を移動させる電磁弁6,7と、電磁弁6,7を制御する制御部25と、を備えることで、スプール5の駆動制御を電気的に調整可能となるため、回路構成を簡素化できる。
According to this configuration, the hydraulic oil from the two pump ports P1, P2 can be joined together by unidirectional movement of the
In addition, by moving the
In addition, the
In addition, since the
本実施形態の制御方法は、ブーム104を上げる上昇工程と、ブーム104を下げる下降工程と、を含む。上昇工程では、スプール5を一方向に動かして2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して流す。下降工程では、スプール5を他方向に動かして2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみを流す。
The control method of this embodiment includes an ascent process for raising the
この方法によれば、上昇工程では、スプール5を一方向に動かして2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して流すことで、ブーム104の上げ動作において、スプール5の一方向の移動により2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して流すことができる。加えて、下降工程では、スプール5を他方向に動かして2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみを流すことで、ブーム104の下げ動作において、必要最小限の出力となるため、省エネルギーに寄与する。したがって、ブーム104の上げ下げ動作を省エネルギーにできる。
According to this method, in the raising stroke, the
上述した実施形態では、スプール5を一方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して流し、スプール5を他方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみを流す例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、スプール5を他方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち少なくとも一方を流してもよい。
例えば、スプール5を他方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみを流す場合と、スプール5を他方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して流す場合とが切り換え可能に構成されていてもよい。この構成によれば、2つのポンプ110A,110Bを油圧シリンダ113の使用状況に応じて2つ使用するか1つ使用するかを選択できる。
In the above embodiment, an example has been described in which the hydraulic oil from the two pump ports P1, P2 is joined and flows when the
For example, the configuration may be such that it is possible to switch between a case where only one of the hydraulic oils from the two pump ports P1, P2 flows when the
上述した実施形態では、スプール5を一方向に動かして2つのポンプ110A,110Bからの作動油を使用する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、スプール5を一方向に動かして2つのポンプ110A,110Bの一方のみからの作動油を使用してもよい。例えば、この場合、第2ポンプ110B側の流路を閉じて第1ポンプ110Aのみからの作動油を使用してもよい。または、第2ポンプ110B側の流路に第1ポンプ110Aからの流路を分岐させて接続してもよい。
In the above embodiment, an example has been described in which the
<第2実施形態>
図6は、第2実施形態のアームを押すときの油圧システム209の動作の一例の説明図である。図6は、油圧シリンダ113のピストンロッド115を引き込む作用の説明図に相当する。
図7は、第2実施形態のアームを引くときの油圧システム209の動作の一例の説明図である。図7は、油圧シリンダ113のピストンロッド115を押し出す作用の説明図に相当する。
上述した第1実施形態では、ブームを上げたり下げたりするときの油圧システムの動作の一例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、アームを押したり引いたりするときの油圧システムの動作に本発明を適用してもよい。図6、図7において、上記第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
6 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
7 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
In the above-described first embodiment, an example of the operation of the hydraulic system when raising and lowering a boom has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to the operation of a hydraulic system when pushing and pulling an arm. In Figures 6 and 7, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図6に示すように、本実施形態の油圧システム209では、アームを押す場合、2つのポンプポートP1,P2を経て2つのポンプ110A,110Bからの作動油が吐出される。すなわち、メータインスプール5を矢印B1方向(一方向)に移動させると2つのポンプポートP1,P2を経て2つのポンプ110A,110Bからの作動油の両方がメータインバルブ4から一緒に流される。2つのポンプ110A,110Bから吐出された作動油は、2つのポンプポートP1,P2、2つのメータイン流路11,12、第1ヘッド流路33等を経て合流してメータインバルブ4から油圧シリンダ113のピストンロッド115側に流される。
このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115がシリンダ114に押し込まれるように矢印E1の如く引き込まれる。
なお、本実施形態の油圧システム209では、2つのポンプ110A,110Bの吐出流量はそれぞれ異なる。
6, in the
As a result, the
In the
図7に示すように、本実施形態の油圧システム209では、アームを引く場合、2つのポンプポートP1,P2を経て2つのポンプ110A,110Bからの作動油が吐出される。すなわち、メータインスプール5を矢印B2方向(他方向)に移動させると2つのポンプポートP1,P2を経て2つのポンプ110A,110Bからの作動油の両方がメータインバルブ4から一緒に流される。2つのポンプ110A,110Bから吐出された作動油は、2つのポンプポートP1,P2、2つのメータイン流路11,12、第1ロッド流路31等を経て合流してメータインバルブ4から油圧シリンダ113のシリンダヘッド側に流される。
このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115がシリンダ114から突出するように矢印E2の如く押し出される。
7, in
As a result, the
図7において矢印Vs4は、第2ポンプ110Bの吐出ポートから吐出された作動油が、第2供給流路132、第2ポンプポートP2、第2メータイン流路12、第2供給ポートS2、第2逆止弁72、ブリッジ流路30の一部、第1ロッド流路31、ロッド側流路134、及びヘッドポートHpを経てシリンダ114のうちシリンダヘッド側に向かう流れを示す。
In FIG. 7, the arrow Vs4 indicates the flow of hydraulic oil discharged from the discharge port of the
この構成によれば、メータインバルブ4は、スプール5を一方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して油圧シリンダ113に作動油を流すことで、スプール5の一方向の移動により2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して油圧シリンダ113に作動油を流すことができる。
加えて、メータインバルブ4は、スプール5を他方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して油圧シリンダ113に作動油を流すことで、スプール5の他方向の移動により2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して油圧シリンダ113に作動油を流すことができる。
加えて、2つのポンプ110A,110Bの吐出流量はそれぞれ異なることで、油圧シリンダ113の使用状況に応じて2つのポンプ110A,110Bの吐出流量を調整することができる。例えば、アームの駆動状況に応じて2つのポンプ110A,110Bの吐出流量を調整することにより省エネルギーにできる。
According to this configuration, when the
In addition, when the
In addition, since the two
<第3実施形態>
図8は、第3実施形態のメータインスプールが中立位置に位置するときの油圧システム309の動作の一例の説明図である。
図9は、第3実施形態のブームを上げるときの油圧システム309の動作の一例の説明図である。図9は、油圧シリンダ113のピストンロッド115を押し出す作用の説明図に相当する。
図10は、第3実施形態のブームを下げるときの油圧システム309の動作の一例の説明図である。図10は、油圧シリンダ113のピストンロッド115を引き込む作用の説明図に相当する。
上述した第1実施形態では、建設機械が2つのポンプポートP1,P2が接続された1つのスプール5を含む2つのスプール5,15を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、建設機械は2つのポンプポートP1,P2が接続された1つのスプール5のみを備えていてもよい。図8~図10において、上記第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Third Embodiment
FIG. 8 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
9 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
10 is an explanatory diagram of an example of the operation of the
In the above-described first embodiment, an example has been described in which the construction machine is equipped with two
図8に示すように、メータインスプール5を中立位置に配置することにより、第1ポンプポートP1、第2ポンプポートP2、第1供給ポートS1、第2供給ポートS2を閉塞する。
As shown in FIG. 8, by placing the meter-in
図9に示すように、本実施形態の油圧システム309では、ブームを上げる場合、2つのポンプポートP1,P2を経て2つのポンプ110A,110Bからの作動油がメータインバルブ4から流される。すなわち、メータインスプール5を矢印B1方向(一方向)に移動させると2つのポンプポートP1,P2を経て2つのポンプ110A,110Bからの作動油の両方がメータインバルブ4から一緒に流される。2つのポンプ110A,110Bから吐出された作動油は、2つのポンプポートP1,P2、2つのメータイン流路11,12等を経て合流してメータインバルブ4から油圧シリンダ113のシリンダヘッド側に流される。
このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115がシリンダ114から突出するように矢印E1の如く押し出される。
9, in
As a result, the
図9において、矢印Vs31は、第1ポンプ110Aの吐出ポートから吐出された作動油が、第1供給流路131、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、ブリッジ流路30の一部、ヘッド側流路133、及びヘッドポートHpを経てシリンダ114のうちシリンダヘッド側に向かう流れを示し、矢印Vs32は、第2ポンプ110Bの吐出ポートから吐出された作動油が、第2供給流路132、第2ポンプポートP2、第2メータイン流路12、第2供給ポートS2、ブリッジ流路30の一部、ヘッド側流路133、及びヘッドポートHpを経てシリンダ114のうちシリンダヘッド側に向かう流れを示す。本実施形態の第2メータイン流路12の一部は、ノッチを有しないランド305b(例えばノッチ5cを有するランド5bよりも軸方向の長さが短いランド)等で形成されている。
9, the arrow Vs31 indicates the flow of hydraulic oil discharged from the discharge port of the
図10に示すように、本実施形態の油圧システム309では、ブームを下げる場合、1つのポンプポートP1を経て1つのポンプ110Aのみからの作動油がメータインバルブ4から流される。すなわち、メータインスプール5を矢印B2方向(他方向)に移動させると2つのポンプポートP1,P2の一方のみ(第1ポンプポートP1のみ)を経て2つのポンプ110A,110Bの一方のみ(第1ポンプ110Aのみ)からの作動油がメータインバルブ4から流される。第1ポンプ110Aから吐出された作動油は、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11等を経てメータインバルブ4から油圧シリンダ113のピストンロッド115側に流される。
このため、油圧シリンダ113のピストンロッド115がシリンダ114に押し込まれるように矢印E2の如く引き込まれる。
10 , in
As a result, the
図10において、矢印Vs33は、第1ポンプ110Aの吐出ポートから吐出された作動油が、第1供給流路131、第1ポンプポートP1、第1メータイン流路11、第1供給ポートS1、ブリッジ流路30の一部、ロッド側流路134、及びロッドポートRpを経てシリンダ114のうちピストンロッド115側に向かう流れを示す。
In FIG. 10, the arrow Vs33 indicates the flow of hydraulic oil discharged from the discharge port of the
この構成によれば、メータインバルブ4は、スプール5を一方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して流すことで、スプール5の一方向の移動により2つのポンプポートP1,P2からの作動油を合流して流すことができる。
加えて、メータインバルブ4は、スプール5を他方向に移動させると2つのポンプポートP1,P2からの作動油のうち一方のみを流すことで、必要最小限の出力となるため、省エネルギーに寄与する。例えば、ブームの上げ下げ動作を省エネルギーにできる。
According to this configuration, when the
In addition, when the
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、建設機械1が油圧ショベルである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、油圧クレーン等、油圧ショベル以外の建設機械に本発明を適用してもよい。
For example, in the above embodiment, the
上述した実施形態では、流体システムが油圧制御装置を備える油圧システムである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、流体システムは、空気圧制御装置や水圧制御装置等、油圧制御装置以外の流体制御装置を備えていてもよい。 In the above-described embodiment, an example was given in which the fluid system is a hydraulic system equipped with a hydraulic control device, but this is not limited thereto. For example, the fluid system may be equipped with a fluid control device other than a hydraulic control device, such as an air pressure control device or a water pressure control device.
上述した実施形態では、流体システムが2つのポンプ、流体制御装置及びアクチュエータを備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、流体システムは、3つ以上のポンプを備えていてもよい。例えば、流体システムは、ポンプを備えず、流体制御装置及びアクチュエータを備えていてもよい。例えば、流体システムは、アクチュエータを備えず、少なくとも2つのポンプ、及び流体制御装置を備えていてもよい。 In the above-described embodiment, an example has been described in which the fluid system includes two pumps, a fluid control device, and an actuator, but this is not limiting. For example, the fluid system may include three or more pumps. For example, the fluid system may not include a pump, but may include a fluid control device and an actuator. For example, the fluid system may not include an actuator, but may include at least two pumps and a fluid control device.
上述した実施形態では、1つのスプールがアクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、1つのスプールがメータインスプール以外の他のスプールであってもよい。 In the above-described embodiment, an example was given in which one spool is a meter-in spool that controls the amount of fluid supplied to the actuator, but this is not limited thereto. For example, the one spool may be a spool other than a meter-in spool.
上述した実施形態では、アクチュエータとして油圧シリンダ113を例に説明したが、これに限らない。例えば、油圧モータ等のアクチュエータに本発明を適用してもよい。
In the above embodiment, the
上述した実施形態では、各電磁弁として電磁比例弁6,7,16,17を例に説明したが、これに限らない。例えば、電気信号に基づいて駆動するさまざまな電磁弁に本発明を適用してもよい。
In the above-described embodiment, the solenoid valves are the
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは可能である。また、上述した各変形例を組み合わせても構わない。 In addition, the components in the above-described embodiment may be replaced with well-known components without departing from the spirit of the present invention. In addition, the above-described variations may be combined.
1…油圧制御装置(流体制御装置)
2…独立メータリングバルブ(流体バルブ)
3…バルブボディ
4…メータインバルブ(流体バルブ)
5…メータインスプール(1つのスプール)
5b,305b…ランド
5c…ノッチ
6…第1メータイン電磁比例弁(電磁弁)
7…第2メータイン電磁比例弁(電磁弁)
10…第1スプール孔(スプール孔)
11…第1メータイン流路(流路)
12…第2メータイン流路(流路)
15…メータアウトスプール(スプール)
25…制御部
100…油圧ショベル(建設機械)
104…ブーム
105…アーム
109,209,309…油圧システム(流体システム)
110…油圧ポンプ(ポンプ)
110A…第1ポンプ(ポンプ)
110B…第2ポンプ(ポンプ)
113…油圧シリンダ(アクチュエータ)
B1…一方向
B2…他方向
P1…第1ポンプポート(流路)
P2…第2ポンプポート(流路)
1...Hydraulic control device (fluid control device)
2...Independent metering valve (fluid valve)
3...
5...Meter-in spool (one spool)
5b, 305b...land 5c...
7...Second meter-in solenoid proportional valve (solenoid valve)
10...First spool hole (spool hole)
11...First meter-in passage (passage)
12...Second meter-in passage (passage)
15...Meter-out spool (spool)
25: Control unit 100: Hydraulic excavator (construction machine)
104...
110...Hydraulic pump (pump)
110A...First pump (pump)
110B...Second pump (pump)
113...Hydraulic cylinder (actuator)
B1: One direction B2: Other direction P1: First pump port (flow path)
P2: Second pump port (flow path)
Claims (3)
前記2つのポンプから吐出された流体を流量制御してアクチュエータに流す流体バルブを有する流体制御装置と、を備える流体システムであって、
前記流体バルブは、
第1スプール孔及び第2スプール孔と、前記第1スプール孔に接続された2つの流路とを有するバルブボディと、
前記第1スプール孔に移動自在に設けられたメータインスプールと、
前記第2スプール孔に移動自在に設けられたメータアウトスプールと、を備え、
前記流体制御装置は、前記メータインスプール及び前記メータアウトスプールをそれぞれ移動させる第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、
前記メータインスプールを一方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流す
流体システム。 at least two pumps for discharging fluid;
A fluid control device having a fluid valve that controls the flow rate of the fluid discharged from the two pumps and flows the fluid to an actuator,
The fluid valve includes:
a valve body having a first spool hole and a second spool hole , and two flow passages connected to the first spool hole ;
a meter-in spool movably provided in the first spool hole ;
a meter-out spool movably provided in the second spool hole,
The fluid control device further includes a first solenoid valve and a second solenoid valve that move the meter-in spool and the meter-out spool, respectively, and a control unit that controls the first solenoid valve and the second solenoid valve,
A fluid system in which, when the meter-in spool is moved in one direction, the fluids from the two flow paths are joined together to cause the fluid to flow to the actuator.
流体を吐出する2つのポンプと、
前記2つのポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、
前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、
前記流体バルブは、
第1スプール孔及び第2スプール孔と、前記第1スプール孔に接続された2つの流路とを有するバルブボディと、
前記第1スプール孔に移動自在に設けられたメータインスプールと、
前記第2スプール孔に移動自在に設けられたメータアウトスプールと、を備え、
前記流体制御装置は、前記メータインスプール及び前記メータアウトスプールをそれぞれ移動させる第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、
前記メータインスプールを一方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流し、
前記メータインスプールを他方向に移動させると前記2つの流路からの流体のうち一方のみを流す
建設機械。 Boom and
Two pumps for discharging fluid;
a fluid control device having a fluid valve for controlling the flow rate of the fluid discharged from the two pumps;
an actuator for driving the boom by flowing the fluid whose flow rate is controlled by the fluid valve,
The fluid valve includes:
a valve body having a first spool hole and a second spool hole , and two flow passages connected to the first spool hole ;
a meter-in spool movably provided in the first spool hole ;
a meter-out spool movably provided in the second spool hole,
The fluid control device further includes a first solenoid valve and a second solenoid valve that move the meter-in spool and the meter-out spool, respectively, and a control unit that controls the first solenoid valve and the second solenoid valve,
When the meter-in spool is moved in one direction, the fluids from the two flow paths are joined together to flow to the actuator,
When the meter-in spool is moved in the other direction, only one of the fluids from the two flow paths flows.
流体を吐出する2つのポンプと、
前記2つのポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、
前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記アームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、
前記流体バルブは、
第1スプール孔及び第2スプール孔と、前記第1スプール孔に接続された2つの流路とを有するバルブボディと、
前記第1スプール孔に移動自在に設けられたメータインスプールと、
前記第2スプール孔に移動自在に設けられたメータアウトスプールと、を備え、
前記流体制御装置は、前記メータインスプール及び前記メータアウトスプールをそれぞれ移動させる第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、
前記2つのポンプの吐出流量はそれぞれ異なり、
前記メータインスプールを一方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流し、
前記メータインスプールを他方向に移動させると前記2つの流路からの流体を合流して前記アクチュエータに流体を流す
建設機械。 An arm,
Two pumps for discharging fluid;
a fluid control device having a fluid valve for controlling the flow rate of the fluid discharged from the two pumps;
an actuator for driving the arm by flowing a fluid whose flow rate is controlled by the fluid valve,
The fluid valve includes:
a valve body having a first spool hole and a second spool hole , and two flow passages connected to the first spool hole ;
a meter-in spool movably provided in the first spool hole ;
a meter-out spool movably provided in the second spool hole,
The fluid control device further includes a first solenoid valve and a second solenoid valve that move the meter-in spool and the meter-out spool, respectively, and a control unit that controls the first solenoid valve and the second solenoid valve,
The discharge flow rates of the two pumps are different,
When the meter-in spool is moved in one direction, the fluids from the two flow paths are joined together to flow to the actuator,
When the meter-in spool is moved in the other direction, the fluids from the two flow paths are joined together and supplied to the actuator.
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