JPWO2019130451A1 - 作業機械 - Google Patents
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Abstract
フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができるようにする。そのため、油圧システムのコントローラ19に再生制御演算部19bとポンプ流量制御演算部19cを設け、再生制御演算部が再生弁12を制御して再生を行わせるとき、ポンプ流量制御演算部が、慣性計測装置31によって取得したアーム16の姿勢情報に基づいて、アーム16の向きが鉛直下向きに近づくにしたがって油圧ポンプ1の吐出流量が増加するようポンプ流量制御装置20を制御する。
Description
本発明は、油圧システムを備えた作業機械に係わり、特に油圧ショベルなど、油圧アクチュエータや油圧ポンプを有する作業機械であって、油圧アクチュエータの圧油エネルギーを再生する再生回路を油圧システムに備えた作業機械に関する。
一般に油圧ショベル等の作業機械は、フロント作業機を構成する複数のフロントパーツなどの被駆動体のアクチュエータを駆動するために油圧ポンプから圧油を供給している。この油圧ポンプの不要な動力を低減することにより、油圧ポンプを駆動する動力源としてのエンジンの動力消費を抑え、燃費の向上を図ることができる。このことを実現するため、油圧アクチュエータから排出される圧油を再生すると同時に油圧ポンプの吐出流量を低減し、油圧ポンプの動力を低減することで燃費の向上を実現する再生回路が知られており、例えばその一例が特許文献1に記載されている。特許文献1においては、アームが自由落下方向に作動する場合は、油圧ポンプの吐出流量を最小にしつつアームシリンダ
のロッド側から排出される圧油をアームシリンダのボトム側に再生するように制御し、それ以外では油圧ポンプを通常の吐出流量にしつつ、再生を解除するように制御することが提案されている。
のロッド側から排出される圧油をアームシリンダのボトム側に再生するように制御し、それ以外では油圧ポンプを通常の吐出流量にしつつ、再生を解除するように制御することが提案されている。
特許文献1に記載されているように、アームの作動方向を測定して油圧ポンプ出力を低減することができる。しかし、特許文献1に記載されているシステムでは、アームが水平に近い状態でアームを巻き込む方向に作動させた場合にはアームシリンダのロッド側から排出される圧油の流量(再生流量)が多く、鉛直に近づくにつれて再生流量が少なくなる。そのため、動作中にアームシリンダのボトム側に流入する圧油の流量が大きく変動してシリンダ速度が変動し、操作性が悪化する可能性がある。また、アームが鉛直方向下向きとなり、再生流量が零となる再生の切り替え時に、油圧ポンプの吐出流量が増大し、アームシリンダに流入する圧油の量が大きく変動してシリンダ速度が変動し、操作性が悪化する可能性がある。更に、フロント作業機の先端が重い場合に油圧ポンプの吐出流量を低減すると、アームシリンダのボトム側の圧力が負の値になってキャビテーションが発生し、アームシリンダを意図した速度に制御できなくなる。その結果、操作性が悪化してしまう。
特許文献1に記載されているシステムは、アームシリンダのロッド側から排出された圧油を同じアクチュエータであるアームシリンダのボトム側に供給して再生するものであるが、アームシリンダとは別のアクチュエータにアームシリンダのロッド側から排出された圧油を再生する油圧システムにおいても、同様の問題が発生する。
本発明は上述の事柄に基づいてなされたものであり、その目的は、フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができる油圧システムを備えた作業機械を提供することである。
本発明は、上記目的を達成するために、複数のフロントパーツで構成され、前記複数のフロントパーツはそれぞれ車体或いは他のフロントパーツと回動可能に連結されたフロント作業機と、前記複数のフロントパーツを駆動する複数のアクチュエータを備えた油圧システムとを備え、前記複数のフロントパーツは、自由落下方向に動作し得る第1フロントパーツを含み、前記複数のアクチュエータは前記第1フロントパーツを駆動する油圧シリンダタイプの第1アクチュエータを含み、前記油圧システムは、前記第1アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を第2アクチュエータの圧油供給側に供給する再生回路と、前記再生回路の再生状態を制御する再生制御装置と、前記第2アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ流量制御装置とを備えた作業機械において、前記第1フロントパーツの姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置と、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて前記再生制御装置及び前記ポンプ流量制御装置を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第1フロントパーツが自由落下方向に動作するとき、前記再生制御装置を制御して前記再生回路によって再生を行わせる再生制御演算部と、前記再生制御演算部が前記再生制御装置を制御して再生を行わせるとき、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量が連続的に増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するポンプ流量制御演算部とを有するものとする。
このようにコントローラに再生制御演算部とポンプ流量制御演算部を設け、再生制御演算部が再生制御装置を制御して再生を行わせるとき、ポンプ流量制御演算部が、姿勢情報取得装置によって取得した第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって油圧ポンプの吐出流量が連続的に増加するようポンプ流量制御装置を制御することにより、フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができる。
本発明によれば、フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、キャビテーションを防止しながら再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態による作業機械を図1〜図13及び図29を用いて説明する。
本発明の第1の実施の形態による作業機械を図1〜図13及び図29を用いて説明する。
図29は、作業機械(建設機械)の一例であ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201と上部旋回体202とフロント作業機203を備えている。下部走行体201と上部旋回体202は車体を構成する。下部走行体201は左右のクローラ式走行装置201a,201b(片側のみ図示)を有し、クローラ式走行装置201a,201bは左右の走行モータ201c,201d(片側のみ図示)により駆動される。上部旋回体202は下部走行体201上に旋回可能に搭載され、旋回モータ202aにより旋回駆動される。フロント作業機203は上部旋回体202の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体202にはキャビン(運転室)202bが備えられ、キャビン202b内には運転席や、運転席の左右に位置するフロント及び旋回用の操作レバー装置、運転席の前側に位置する走行用の操作レバー/ペダル装置等の操作装置が配置されている。
フロント作業機203は、ブーム205、アーム16、バケット35の複数のフロントパーツを有する多関節構造であり、ブーム205は上部旋回体202(車体)に対して上下方向に回動可能に連結され、アーム16はブーム205に対して上下及び前後方向に回動可能に連結され、バケット35はアーム16に対して上下及び前後方向に回動可能に連結されている。また、ブーム205はブームシリンダ34の伸縮により上部旋回体202に対して回動し、アーム16はアームシリンダ9の伸縮によりブーム205に対して回動し、バケット35はバケットシリンダ18の伸縮によりアーム16に対して回動する。
図1は、本発明の第1の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムを示す図である。なお、図1は、アームシリンダ9に係わる回路部分だけを示しており、図示の簡略化のため、アームシリンダ9以外のアクチュエータ(図1に示すブームシリンダ34、バケットシリンダ18、旋回モータ202a、左右の走行モータ201c,201d)に係わる回路部分の図示を省略している。
図1において、本実施の形態における油圧システムは、エンジン50と、このエンジン50により駆動される可変容量型の油圧ポンプ1と、油圧ポンプ1の吐出流量を制御するポンプ流量制御装置20と、油圧ポンプ1の圧油供給管路2に接続された方向制御弁4と、アーム16を駆動する上述したアームシリンダ9と、方向制御弁4をアームシリンダ9のボトム側室9bに接続するボトム管路5と、方向制御弁4をアームシリンダ9のロッド側室9rに接続するロッド管路6と、方向制御弁4をタンク15に接続するセンタバイパス管路7と、方向制御弁4をタンク15に接続するタンク管路8と、タンク管路8に配置された再生制御装置である電磁弁タイプの再生弁12と、再生弁12の上流側においてタンク管路8を圧油供給管路2に接続する再生管路10と、再生管路10に配置され、タンク管路8から圧油供給管路2には圧油が流れ、逆方向の圧油の流れは阻止するチェック弁11とを備えている。
アーム16には、アーム16の姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置として、水平面からのアーム16の角度を測定するための慣性計測装置(IMU)31が取り付けられている。この慣性計測装置31は、3次元の角速度と加速度が測定できる装置であり、それらの情報を用いて水平面に対するアーム16の角度を求めることができる。
また、油圧システムは、図29に示したキャビン202b内に配置された操作装置の1つである操作レバー装置21を備え、操作レバー装置21は操作レバー21aと、操作レバー21aの基端部に取り付けられたパイロット弁13とで構成されている。パイロット弁13は、パイロット管路22を介して方向制御弁4のアームクラウド方向作動の操作ポート4cに、パイロット管路23を介してアームダンプ方向作動の操作ポート4dにそれぞれ接続されており、操作レバー21aの操作量に応じた圧力が、パイロット弁13から方向制御弁4の操作ポート4cあるいは操作ポート4dへと導かれる。
圧油供給管路2には、油圧ポンプ1の吐出圧を取得する圧力情報取得装置として、油圧ポンプ1の吐出圧を測定するための圧力センサ3が取り付けられている。
パイロット管路22には、アームシリンダ9の作動方向を取得する作動方向情報取得装置及びオペレータの操作に基づく操作レバー装置21の操作量を取得する操作量情報取得装置として、操作ポート4cに伝えられる圧力を検出するための圧力センサ14が取り付けられている。
圧力センサ3と圧力センサ14と慣性計測装置31はコントローラ19に電気的に接続され、コントローラ19はポンプ流量制御装置20と再生弁12のソレノイドに電気的に接続されている。コントローラ19は、プログラムが組み込まれたCPU19aを有し、コントローラ19に入力された圧力センサ3と圧力センサ14と慣性計測装置31の検出値に対して、そのプログラムに基づいて所定の演算処理を行い、ポンプ流量制御装置20と再生弁12のソレノイドに制御信号を生成する。
アーム16は自由落下方向に動作し得る第1フロントパーツであり、アームシリンダ9はその第1フロントパーツ(アーム16)を駆動するための油圧シリンダタイプの第1アクチュエータである。ここで、「自由落下方向」とは、アーム16がアーム16とバケット35の重量(バケット35が土砂を保持している場合は、土砂の重量を含む)によりブーム205との回動支点回りに鉛直方向下向きに向けて自由落下する動作方向を意味し、「アーム16が自由落下方向に動作する」は「アーム16が鉛直方向下向きに向けて動作する」と言い換えることもできる。
また、本実施の形態において、再生管路10とチェック弁11は、第1アクチュエータ(アームシリンダ9)の圧油排出側(ロッド側室9r)から排出された圧油を第2アクチュエータの圧油供給側に供給する再生回路41を構成する。本実施の形態において、第2アクチュエータは第1アクチュエータと同じアクチュエータ(アームシリンダ9)であり、アームシリンダ9は第1アクチュエータと第2アクチュエータを兼ねている。また、再生弁12は、再生回路41の再生状態を制御する再生制御装置を構成する。
次に、本実施の形態の基本動作について、図1から図3を用いて説明する。
図1は、操作レバー21aに入力がなく、方向制御弁4を介して圧油供給管路2とセンタバイパス管路7が連通し、かつ再生弁12が連通位置にある場合を示している。この場合、油圧ポンプ1からの圧油は圧油供給管路2を通り、方向制御弁4を通ってセンタバイパス管路7に流れ、その後タンク15に戻される。
図2は、操作レバー21aのアームダンプ方向の入力で方向制御弁4の操作ポート4dに伝わる圧力が増加し、圧油供給管路2とロッド管路6が連通し、ボトム管路5とタンク管路8が連通し、かつ再生弁12が連通位置にある場合を示している。この場合、油圧ポンプ1からの圧油は圧油供給管路2を通り、方向制御弁4を通ってロッド管路6に流れてアームシリンダ9のロッド側室9rに流入する。それと同時に、アームシリンダ9のボトム側室9bから排出された圧油はボトム管路5を通り、方向制御弁4を通ってタンク管路8に送られる。ここで、再生弁12が連通位置にあるため、タンク管路8の圧油は再生弁12を通ってタンク15へと戻される。
図3は、操作レバー21aのアームクラウド方向の入力で方向制御弁4の操作ポート4cにかかる圧力が増加し、圧油供給管路2とボトム管路5が連通し、ロッド管路6とタンク管路8が連通し、かつ再生弁12が遮断位置にある場合を示している。この場合、油圧ポンプ1からの圧油は圧油供給管路2を通り、方向制御弁4を通ってボトム管路5に流れてアームシリンダ9のボトム側室9bに流入する。それと同時に、アームシリンダ9のロッド側室9rから排出された圧油はロッド管路6を通り、方向制御弁4を通ってタンク管路8に送られる。ここで、再生弁12が遮断位置にあるため、タンク管路8の圧油は再生管路10とチェック弁11を通って油圧ポンプ1の圧油供給管路2へと再生される。再生弁12は、アーム16が重力で自由落下方向に動作する場合は遮断位置にあり、そうでない場合には連通位置に切り換わるように制御される。再生弁12が連通位置にある場合は、タンク管路8の圧油は再生弁12を通ってタンク15へと戻される。
次に、図3のように再生弁12が遮断位置にあって再生回路41が再生状態にある場合の再生流量と油圧ポンプ1の吐出流量の関係を、図4を用いて説明する。図4のグラフの縦軸は流量、横軸は水平面に対するアーム16の角度である。点線は油圧ポンプ1の吐出流量、破線は再生流量、実線はその合計流量である。図4に示されるように、アーム16の角度が水平に近いほど再生流量は増加し、アーム16の角度が鉛直に近いほど再生流量は減少する。本実施の形態では、それに合わせて、アーム16の角度が水平に近いほど油圧ポンプ1の吐出流量を減少させ、アーム16の角度が鉛直に近いほど油圧ポンプ1の吐出流量を増加させるよう制御することで、アームシリンダ9のボトム側室9bに流入する流量の変化を小さくする。
次に、本実施の形態において、油圧ポンプ1の吐出流量の低減制御を行わない条件について説明する。
まず、操作レバー21aへの入力がなく方向制御弁4の操作ポート4cに圧力が導かれていない条件1と、再生回路41による再生が行われていない条件2においては、油圧ポンプ1の吐出流量の低減制御を行わない。また、キャビテーションが発生する可能性がある条件3においても油圧ポンプ1の吐出流量の低減制御を行わない。ここで、キャビテーションが発生する可能性がある条件3について、図5を用いて説明する。
図5は、水平面に対するアーム16の角度とアームシリンダ9のボトム側室9bの圧力の関係を示している。点線はフロント作業機203に通常のバケット35が取り付けられていてかつ油圧ポンプ1の吐出流量を低減しなかった場合(操作レバー21aの操作量に応じて油圧ポンプ1の吐出流量が増大するよう制御される場合)、破線はバケット35に代えて重いアタッチメントが取り付けられていてかつ油圧ポンプ1の吐出流量を低減しなかった場合、実線は重いアタッチメントが取り付けられていてかつ油圧ポンプ1の吐出流量を低減した場合を、それぞれ示している。
油圧ポンプ1の吐出流量を低減した場合は、低減しなかった場合よりもアームシリンダ9のボトム側室9bの圧力は低下する。また、重いアタッチメントが取り付けられている場合は、通常のバケットが取り付けられている場合よりもアームシリンダ9にかかる外力が大きくなるので、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力が更に低下する。
そのため、図5の長円で囲んだ部分のように、重いアタッチメントが取り付けられていてかつ油圧ポンプ1の吐出流量を低減した場合は、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力が負の値になり、キャビテーションが発生する可能性がある。
そこで、図5の長円で囲んだ部分の範囲では油圧ポンプ1の吐出流量を低減せずに破線上を推移させ、長円で囲んだ部分以外の範囲では油圧ポンプ1の吐出流量を低減して実線上を推移させるよう制御することで、燃費を低減しつつキャビテーションを防止することができる。
以上のように本実施の形態においては、油圧ポンプ1の吐出流量を低減するとアームシリンダ9のボトム側室9bの圧力が負の値になるときには、油圧ポンプ1の吐出流量の低減制御を行わないものとする。
なお、本実施の形態の場合は、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力を直接計測していないが、図3の状態では、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力と、方向制御弁4を介してボトム管路5と接続している圧油供給管路2の圧力とが所定の関係にあるため、圧油供給管路2の圧力を測定する圧力センサ3の値を用いることで、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力の判定が可能となる。
次に、コントローラ19の処理内容を、図6の機能ブロック図を用いて説明する。
コントローラ19は、再生制御演算部19bとポンプ流量制御演算部19cの機能を備えている。
再生制御演算部19bは、慣性計測装置31からアーム16の姿勢情報であるアーム角度情報を、圧力センサ14から操作ポート4cの圧力情報(作動方向情報)を、それぞれ入力し、再生弁12の励磁目標値を演算する。そしてその目標値の信号を、再生弁12のソレノイドとポンプ流量制御演算部19cに出力する。
ポンプ流量制御演算部19cは、慣性計測装置31からアーム角度情報を、再生制御演算部19bから再生弁12のソレノイドの励磁目標値情報を、圧力センサ14から方向制御弁4の操作ポート4cの圧力情報(操作量情報)を、圧力センサ3から油圧ポンプ1の吐出圧情報を、それぞれ入力し、油圧ポンプ1の吐出流量目標値を演算する。そしてその目標値の信号を、ポンプ流量制御装置20に出力する。
次に、再生制御演算部19bの処理内容を、図7と図8を用いて説明する。
図7は再生制御演算部19bの処理フローを示しており、例えばコントローラ19が動作している間、所定の演算サイクルでその処理フローが繰り返される。
コントローラ19が起動されると、ステップS101において再生制御演算部19bの演算処理がスタートする。
まず、再生制御演算部19bは、ステップS102において、操作ポート4cの圧力が所定の閾値以上かを判定する。この判定は、アーム16が自由落下方向に動作しているかどうかを判定するものであり、操作ポート4c圧が所定の閾値以上であった場合、ステップS102においてYesと判定し、ステップS103の処理へと進む。
ステップS103では、アーム16の姿勢が鉛直方向下向きまで達していないかを判定する。アーム16の姿勢が鉛直方向下向きまで達していない場合、ステップS104の処理へと進む。
ステップS104では、アームシリンダ9の再生制御を行うと判定する。この場合、再生制御演算部19bは再生弁12のソレノイドを励磁するための励磁目標値を演算し、その信号を出力する。
ステップS102又はS103でNoと判定された場合、ステップS105の処理へと進む。ステップS105では、アームシリンダ9の再生制御を行わないと判定する。この場合、再生制御演算部19bは再生弁12のソレノイドを励磁しない励磁目標値を演算し、その信号を出力する。
次に、図7のステップS102における所定の閾値について、図8を用いて説明する。図8は方向制御弁4のメータイン開口面積特性を示している。横軸は操作ポート4cの圧力、縦軸はメータイン開口面積を表している。
操作ポート4cの圧力が図中の値Pth1以上になると、方向制御弁4のメータイン開口は0ではなくなり、ボトム管路5を介してアームシリンダ9のボトム側室9bに圧油が供給される。よって、所定の閾値をPth1とする。
次に、ポンプ流量制御演算部19cの処理内容を、図9と図10と図11と図12を用いて説明する。
図9はポンプ流量制御演算部19cの処理内容を示す機能ブロック図である。
ポンプ流量制御演算部19cは、基準ポンプ流量演算部24、流量低減無効演算部25、ポンプ流量低減量演算部26、乗算部37、減算部38の機能を有している。
まず、基準ポンプ流量演算部24は、操作ポート4cの圧力を入力し、油圧ポンプ1の基準ポンプ流量を演算する。図10は操作ポート4cの圧力と油圧ポンプ1の基準ポンプ流量との関係を示す図である。基準ポンプ流量は、操作ポート4cの圧力が上昇するにしたがって増加するように設定されている。基準ポンプ流量演算部24は、そのような操作ポート4cの圧力と油圧ポンプ1の基準ポンプ流量との関係を記憶したテーブルを有し、操作ポート4cの圧力をそのテーブルに入力し、油圧ポンプ1の基準ポンプ流量を演算する。
次に、ポンプ流量低減量演算部26は、水平面に対するアームの角度を入力し、油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を演算する。図11は、図9のポンプ流量低減量演算部26の演算に用いるアーム角度とポンプ流量低減量との関係を示している。ポンプ流量低減量は、アーム16の角度が水平に近いほど大きく、鉛直方向下向きに近いほど小さくなり、鉛直方向下向きになると0になるように設定されている。ポンプ流量低減量演算部26は、そのような関係を記憶したテーブルを有し、アームの角度を入力し、油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を演算する。このようにすることで、アーム16が水平に近く、再生管路10を流れる圧油の量が多いときに油圧ポンプ1の吐出流量が低減され、油圧ポンプ1の出力が下がることで燃費が向上する。また、アームが鉛直方向下向きに達し、再生弁12のソレノイドが非励磁状態になって再生管路10を流れる圧油の流量がなくなっても、油圧ポンプ1の吐出流量が連続的に増加するため速度が下がりにくくなる。
次に、流量低減無効演算部25は、油圧ポンプ1の吐出圧と再生弁12の励磁目標値を入力し、油圧ポンプ1の吐出流量の低減無効演算を行う。このとき、油圧ポンプ1の吐出流量の低減を無効にする場合は0を出力し、無効にしない場合は1を出力する。
図12は、図9の流量低減無効演算部25の処理フローを示している。これは、例えばコントローラ19が動作している間、所定の演算サイクルでその処理フローが繰り返される。
コントローラ19が起動されると、ステップS201において流量低減無効演算部25の演算処理がスタートする。
まず、流量低減無効演算部25はステップS203において、油圧ポンプ1の吐出圧が所定の閾値以上かを判定する。これは、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力が負の値になってキャビテーションが発生しないようにするための判定である。油圧ポンプ1の吐出圧が所定の閾値以上であった場合、ステップS203においてYesと判定し、ステップS204の処理へと進む。
ステップS204では、再生弁12のソレノイドが励磁されているかを判定する。再生弁12のソレノイドを励磁する信号を入力している場合、ステップS204においてYesと判定し、ステップS205の処理へと進む。ステップS203,S204のいずれかでNoと判定された場合、ステップS206の処理へと進む。
ステップS205では、油圧ポンプ1の吐出流量の低減を行うと判定し、1を出力する。ステップS206では、油圧ポンプ1の吐出流量の低減を行わないと判定し、0を出力する。
次に、図12におけるステップS203の所定の閾値について、図13を用いて説明する。
図13は、重いアタッチメントを取り付けた状態で油圧ポンプ1の吐出流量を低減した場合の、油圧ポンプ1の吐出圧とアームシリンダ9のボトム側室9bの圧力の関係を示している。配管損失により、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力は油圧ポンプ1の吐出圧より小さい値になる。その圧力差の値がΔP1であるとすると、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力が0MPaになるときの油圧ポンプ1の吐出圧はΔP1になる。この値ΔP1を所定の閾値とする。
以上のようにポンプ流量低減量演算部26で油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を演算し、流量低減無効演算部25で油圧ポンプ1の吐出流量の低減無効演算を行った後、ポンプ流量低減量演算部26の出力と流量低減無効演算部25の出力を乗算部37で掛け合わせ、その値を減算部38において、基準ポンプ流量演算部24の出力値から差し引く。この値が最終的な油圧ポンプ1の吐出流量の目標値となる。
以上のように構成した本実施の形態においては、アーム16の角度が水平に近いときには油圧ポンプ1の吐出流量を低減し、アーム16の角度が鉛直方向下向きに近づくにつれて油圧ポンプ1の吐出流量を連続的に増加させるよう制御することにより、油圧ポンプ1の出力を下げて燃費を向上させつつ、アーム16の速度低下を抑えて操作性を保つことができる。
また、フロント作業機203に重いアタッチメントが取り付けられている場合でも、油圧ポンプ1の吐出圧が所定の閾値以上でない場合は油圧ポンプ1の吐出流量の低減を行わないため、アームシリンダ9のボトム側室9bの圧力が負の値にならず、燃費を低減しつつキャビテーションを防止することができる。
なお、図7のステップS102において、圧力センサ14の代わりに慣性計測装置31からのアーム角度の情報を用いて、アーム16が自由落下方向に動作している(鉛直方向下向きに向けて動作している)かどうかを判定することもできる。その場合は、図6の再生制御演算部19bには操作ポート4cの圧力の代わりに慣性計測装置31からアーム角度が入力される。また、図7のステップS103において、慣性計測装置31からのアーム角度の情報を用いて、例えば1ステップ前のアーム角度と現在のアーム角度を比較し、アーム16が鉛直方向下向きに向けて動作しているかどうかを判定する。これにより図6の再生制御演算部19bでは、操作ポート4cの圧力を用いず、慣性計測装置31からの情報だけを用いてアームシリンダ9の再生制御を行うかどうかを判定することができる。
また、圧力センサ14の代わりに方向制御弁4のストローク量を測るストロークセンサ(移動量測定装置)からの情報を用いて、アーム16が自由落下方向に動作しているかどうかを判定することもできる。その場合、図6の再生制御演算部19bには操作ポート4cの圧力の代わりに方向制御弁4のストローク量が入力される。また、図7のステップS103において、方向制御弁4のストローク量を用いてアーム16が鉛直方向下向きに向けて動作しているかどうかを判定する。
更に、操作レバー装置21が操作レバー21aの操作量に応じた電気信号を出力する電気式であり、コントローラ19において方向制御弁4の移動量の指令値が演算される場合は、その指令値を用いてアーム16の動作方向を判定することもできる。その場合、図6の再生制御演算部19bには操作ポート4cの圧力の代わりに方向制御弁4の移動量の指令値が入力される。また、図7のステップS103において、方向制御弁4の移動量の指令値が閾値以上かどうかを判定することで、アーム16が鉛直方向下向きに向けて動作しているかどうかを判定する。
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態による作業機械の油圧システムを図14及び図15を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
本発明の第2の実施の形態による作業機械の油圧システムを図14及び図15を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
図14に示す本実施の形態において、第1の実施の形態と異なる個所は、圧油供給管路2に取り付けられている圧力センサ3の代わりに、アームシリンダ9(第1アクチュエータ)の圧油流入側の圧力を取得する圧力情報取得装置として、アームシリンダ9のボトム側室6bの圧力を測定するための圧力センサ30がボトム管路5に取り付けられている点である。圧力センサ30は、コントローラ19に電気的に接続されている。
図15は、第2の実施の形態における流量低減無効演算部25の処理フローを示している。図15において、第1の実施の形態の図12と異なるのは、ステップS203がステップS207に置き換わっていることである。ステップS203では、油圧ポンプ1の吐出圧が所定の閾値以上かを判定していたが、ステップS207では圧力センサ30で測定したアームシリンダ9のボトム圧が所定の閾値(例えば0MPa)以上かを判定している。これにより、第1の実施の形態よりもキャビテーションの発生条件をより正確に検知することができる。
本実施の形態によると、第1の実施の形態よりもアームシリンダ9のボトム側室9bの圧力をより正確に測定できるため、キャビテーションをより効率的に回避することができる。
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態による作業機械の油圧システムを図16から図18を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
本発明の第3の実施の形態による作業機械の油圧システムを図16から図18を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
まず、第3の実施の形態の構成について、図16を用いて説明する。第1の実施の形態と異なる個所は、姿勢情報取得装置として、アーム16に取り付けられた慣性計測装置31の代わりに、水平面に対する車体(下部走行体201と上部旋回体202)の角速度を測定する角速度センサ27と、車体とブームとのなす角度を測定する角度センサ28と、ブームとアームのなす角度を測定する角度センサ29とが取り付けられている点である。角速度センサ27は、各時点における車体の角速度を検出し、それを積分することで水平面に対する車体の角度を求めるものである。角速度センサ27、角度センサ28、角度センサ29は、それぞれコントローラ19と電気的に接続されている。
次に、コントローラ19の処理内容について、図17を用いて説明する。第1の実施の形態と異なるのは、コントローラ19がアーム角度演算部19dを更に備え、慣性計測装置31から入力される姿勢情報の代わりに、角速度センサ27、角度センサ28、角度センサ29からの情報が入力され、それらを用いてアーム角度演算部19dでアームの姿勢情報が演算されている点である。再生制御演算部19b及びポンプ流量制御演算部19cは、アーム角度演算部19dから出力されるアーム16の姿勢情報を基にして、第1の実施の形態と同様の演算を行う。
次に、アーム角度演算部19dの演算内容について、図18を用いて説明する。アーム角度演算部19dでは、角速度センサ27から水平面に対する車体の傾きθbody、角度センサ28から車体とブーム205の連結点とアーム16とブーム205の連結点がなす直線と車体との角度θB、角度センサ29からアーム16とブーム205の連結点とアーム16とバケット35の連結点がなす直線と車体とブームの連結点とアーム16とブーム205の連結点がなす直線のなす角度θAを取得する。このとき、図16に記載している式(1)により、水平面に対するアームの角度θArmを求めることができる。
本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
<第4の実施の形態>
本発明の第4の実施の形態による作業機械の油圧システムを図19及び図20を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
本発明の第4の実施の形態による作業機械の油圧システムを図19及び図20を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
まず、第4の実施の形態の構成について、図19を用いて説明する。第1の実施の形態と異なる個所は、姿勢情報取得装置として、アーム16に取り付けられた慣性計測装置31の代わりに、水平面に対する車体(下部走行体201と上部旋回体202)の角速度を測定する角速度センサ27と、ブームシリンダ34のストローク長を測定するためのストロークセンサ32と、アームシリンダ9のストローク長を測定するためのストロークセンサ33とが取り付けられている点である。角速度センサ27とストロークセンサ32,33は、それぞれコントローラ19と電気的に接続されている。
次に、コントローラ19の処理内容について、図20を用いて説明する。第1の実施の形態と異なるのは、コントローラ19がアーム角度演算部19dを更に備え、慣性計測装置31からの姿勢情報の代わりに、角速度センサ27、ストロークセンサ32、ストロークセンサ33からの情報が入力され、それらを用いてアーム角度演算部19dでアームの姿勢情報が演算されている点である。再生制御演算部19b及びポンプ流量制御演算部19cは、アーム角度演算部19dから出力されるアーム16の姿勢情報を基にして、第1の実施の形態と同様の演算を行う。
次に、アーム角度演算部19dの演算内容について説明する。アーム角度演算部19dでは、あらかじめ、ストロークセンサ32の出力値と図18の角度θBの関係、及びストロークセンサ33と図18の角度θAとの関係を求めておく。そして動作中、ストロークセンサ32,33の実測値から角度θB,θAを求めるとともに、角速度センサ27から図18の車体の傾きθbodyを取得する。そして、図18の式(1)を用いて水平面に対するアームの角度θArmを求める。
本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
<第5の実施の形態>
本発明の第5の実施の形態による作業機械の油圧システムを図21から図24を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
本発明の第5の実施の形態による作業機械の油圧システムを図21から図24を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
まず、第5の実施の形態の油圧システムの回路構成について、図21及び図22を用いて説明する。図21は、油圧システムのアームシリンダ9に係わる回路部分を示す図であり、図22は、油圧システムのバケットシリンダ18に係わる回路部分を示す図である。
本実施の形態において、第1の実施の形態と異なる点は、再生回路71の設置位置である。
すなわち、本実施の形態における油圧システムは、図21に示す再生弁12の上流側においてタンク管路8を図22に示す油圧ポンプ101の圧油供給管路102に接続する再生管路60と、再生管路60に配置され、タンク管路8から圧油供給管路102には圧油が流れ、逆方向の圧油の流れは阻止するチェック弁61とを備え、再生管路60とチェック弁61とで再生回路71を構成している。
また、図22に示すように、本実施の形態における油圧システムは、エンジン50により駆動される可変容量型の上述した油圧ポンプ101と、油圧ポンプ101の吐出流量を制御するポンプ流量制御装置120と、油圧ポンプ101の圧油供給管路102に接続された方向制御弁104と、図29に示したバケット35を駆動するバケットシリンダ18と、方向制御弁4をバケットシリンダ18のボトム側室18bに接続するボトム管路105と、方向制御弁104をバケットシリンダ18のロッド側室9rに接続するロッド管路106と、方向制御弁104をタンク15に接続するセンタバイパス管路107と、方向制御弁104をタンク15に接続するタンク管路108とを備えている。
また、本実施の形態における油圧システムは、図29に示したキャビン202b内に配置された操作装置の1つである操作レバー装置121を備え、操作レバー装置121は操作レバー121aと、操作レバー121aの基端部に取り付けられたパイロット弁113とで構成されている。パイロット弁113は、パイロット管路122を介して方向制御弁104のバケットクラウド方向作動の操作ポート104cに、パイロット管路123を介してバケットダンプ方向作動の操作ポート104dにそれぞれ接続されており、操作レバー121aの操作量に応じた圧力が、パイロット弁113から方向制御弁104の操作ポート104cあるいは操作ポート104dへと導かれる。
圧油供給管路102には、油圧ポンプ101の吐出圧を取得する圧力情報取得装置として、油圧ポンプ101の吐出圧を測定するための圧力センサ103が取り付けられている。
パイロット管路122には、バケットシリンダ18方向を取得する作動方向情報取得装置及びオペレータの操作に基づく操作レバー装置121の操作量を取得する操作量情報取得装置として、操作ポート104cに伝えられる圧力を検出するための圧力センサ114が取り付けられている。
圧力センサ103と圧力センサ114は、図21に示した圧力センサ14及び慣性計測装置31とともにコントローラ19に電気的に接続され、コントローラ19はポンプ流量制御装置120と再生弁12のソレノイドに電気的に接続されている。コントローラ19は、プログラムが組み込まれたCPU19aを有し、圧力センサ103と圧力センサ14,114と慣性計測装置31の検出値を入力し、そのプログラムに基づいて所定の演算処理を行い、ポンプ流量制御装置120と再生弁12のソレノイドに制御信号を出力する。
再生管路60とチェック弁61で構成される再生回路71は、第1アクチュエータであるアームシリンダ9の圧油排出側(ロッド側室9r)から排出された圧油を第2アクチュエータであるバケットシリンダ18の圧油供給側(ボトム側室18b)に供給する。すなわち、本実施の形態において、第2アクチュエータは、第1フロントパーツであるアーム16と別の第2フロントパーツであるバケット35を駆動する、第1アクチュエータとは別のアクチュエータ(バケットシリンダ18)である。
次に、コントローラ19の処理内容を、図23の機能ブロック図を用いて説明する。
第1の実施の形態におけるコントローラ19と異なるのは、再生制御演算部19bとポンプ流量制御演算部19cが再生制御演算部119bとポンプ流量制御演算部119cに置き換わり、操作ポート104cの圧力情報が再生制御演算部119bに追加で入力され、ポンプ流量制御演算部119cに、操作ポート4cの圧力情報及び油圧ポンプ1の吐出圧情報の代わりに操作ポート104cの圧力情報及び油圧ポンプ101の吐出圧情報が入力されている点である。
次に、再生制御演算部119bの処理内容を、図24を用いて説明する。図24は再生制御演算部119bの処理フローを示している。第1の実施の形態の図7の処理フローと異なるのは、ステップS102でYesと判定された場合、ステップS106の処理に進む点である。ステップS106では、操作ポート104cの圧力が所定の閾値以上かを判定する。操作ポート104cの圧力が所定の閾値以上だった場合、ステップS106においてYesと判定し、ステップS103の処理へと進む。操作ポート104cの圧力が所定の閾値より小さい場合、ステップS106においてNoと判定し、ステップS105の処理へと進む。ステップS106の所定の閾値は、ステップS102の所定の閾値と同様、方向制御弁104のメータイン開口が0でなくなる値とする。
第1の実施の形態と同様、ステップS103で、アーム16の姿勢が鉛直方向下向きまで達しておらずYesと判定されると、ステップS104の処理へと進む。ステップS104では、再生制御演算部19bは再生弁12のソレノイドを励磁するための信号を出力する。ステップS105では、再生制御演算部119bは再生弁12のソレノイドを励磁しない信号を出力する。
この処理により、アーム16とバケット35が両方操作されている場合のみ再生が行われるようになる。
次に、ポンプ流量制御演算部119cの処理内容を、図25を用いて説明する。図25は、ポンプ流量制御演算部119cの処理内容を示す機能ブロック図である。ポンプ流量制御演算部119cの処理が第1の実施の形態の図9に示す機能ブロック図の処理と異なるのは、基準ポンプ流量演算部24と流量低減無効演算部25とポンプ流量低減量演算部26が基準ポンプ流量演算部124と流量低減無効演算部125とポンプ流量低減量演算部126に置き換わり、操作ポート104cの圧力情報が基準ポンプ流量演算部124に入力され、油圧ポンプ101の吐出圧情報と再生弁12の励磁目標値情報が流量低減無効演算部125に入力されている点である。
基準ポンプ流量演算部124は操作ポート104cの圧力を入力し、油圧ポンプ101の基準ポンプ流量を演算する。このときの操作ポート104cの圧力と油圧ポンプ101の基準ポンプ流量との関係は、図10に示した第1の実施の形態の基準ポンプ流量演算部24におけるものと同じであり、基準ポンプ流量は、操作ポート104cの圧力が上昇するにしたがって増加するように設定されている。
流量低減無効演算部125は油圧ポンプ101の吐出圧と再生弁12の励磁目標値を入力し、流量低減無効演算を行う。このときの流量低減無効演算部125の処理フローは図12に示した流量低減無効演算部25の処理フローのステップS203において、油圧ポンプ1の吐出圧の代わりに油圧ポンプ101の吐出圧が所定の閾値以上かを判定する点を除いて、図12に示した流量低減無効演算部25の処理フローと同じである。流量低減無効演算部125は、図12のステップS205,ステップS206の判定結果に応じて1か0を出力する。
ポンプ流量低減量演算部126は、水平面に対するアームの角度を入力し、油圧ポンプ101の吐出流量の低減量を演算する。この演算方法は、図9に示した第1の実施の形態におけるポンプ流量低減量演算部26と同様、図11に示したアーム角度とポンプ流量低減量との関係と同様な関係を用いて油圧ポンプ101の吐出流量の低減量を演算する。
その後、乗算部37において、ポンプ流量低減量演算部126の出力と流量低減無効演算125の出力を掛け合わせ、減算部38において、その値を基準ポンプ流量演算124の出力値から差し引き、最終的な油圧ポンプ101の吐出流量の目標値を算出する。
本実施の形態によれば、アームの角度が水平に近い時にはバケットシリンダ18に供給される油圧ポンプ101の吐出流量を低減し、アーム16の角度が鉛直に近づくにつれてバケットシリンダ18に供給される油圧ポンプ101の吐出流量を増加させていくことにより、油圧ポンプ101の出力を下げて燃費を向上させつつアーム16の速度低下を抑えて操作性を保つことができる。
<第6の実施の形態>
本発明の第6の実施の形態による作業機械の油圧システムを図26と図27と図28を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
本発明の第6の実施の形態による作業機械の油圧システムを図26と図27と図28を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
本実施の形態において、第1の実施の形態と異なる箇所は、図6に機能ブロック図で示した第1の実施の形態におけるコントローラ19の機能において、ポンプ流量制御演算部19cの処理である。
本実施の形態におけるポンプ流量制御演算部19cの処理内容を、図26と図27と図28を用いて説明する。
図26はポンプ流量制御演算部19cの処理内容を示す機能ブロック図である。第1の実施の形態と異なるのは、ポンプ流量低減量演算部226に、操作ポート4cの圧力情報が入力されている点である。
図27は、図26のポンプ流量低減量演算部226の処理の考え方を示している。アーム16の角度が水平に近いほど油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を大きくし、アーム16の角度が鉛直に近いほど油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を小さくする。また、操作ポート4cの圧力が低いほど油圧ポンプ1の吐出流量低減量を小さくし、操作ポート4cの圧力が高いほど油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を大きくする。
次に、ポンプ流量低減量演算部226の具体的な処理内容を、図28を用いて説明する。
図28において、操作ポート4cの圧力がテーブル226aに入力される。このテーブル226aにおいては、操作ポート4cの圧力が0[MPa]のときには0を、操作ポート4cの圧力が所定の値Pth2[MPa]のときには1を出力し、操作ポート4cの圧力が0[MPa]から所定の値Pth2[MPa]に増加するにしたがって出力が0から1に増加するように、操作ポート4cの圧力と出力の関係が設定されている。所定の値Pth2[MPa]は操作ポート4cの圧力の最大値とする。
アーム16の角度は、図11に示したアーム角度とポンプ流量低減量との関係と同じテーブル226bに入力され、油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を演算する。
最後に、上記の2つの値を乗算部226cにて掛け合わせ、図27の考え方を反映した油圧ポンプ1の吐出流量の低減量を演算する。
このようにすることで、アーム16が水平に近く、再生管路10を流れる圧油の量が多いときに油圧ポンプ1の吐出流量が低減され、油圧ポンプ1の出力が低減することで燃費が向上する。また、アーム16が鉛直に達して再生弁12が非励磁状態になって再生管路10を流れる圧油の量が少なくなっても、油圧ポンプ1の吐出流量が十分に多いためアームシリンダ9の速度(アーム16の速度)が下がりにくくなる。更に、操作ポート4cの圧力が小さいことにより、基準ポンプ流量演算部24で演算される油圧ポンプ1の基準ポンプ流量が小さい場合に、油圧ポンプ1の吐出流量の低減量が大きすぎてアームシリンダ9の速度(アーム16の速度)が遅くなりすぎることを防ぐことができる。
〜その他〜
以上の実施の形態では、作業機械がフロント作業機と上部旋回体と下部走行体を備えた油圧ショベルである場合について説明したが、フロント作業機を上下動させる油圧シリンダを含む作業機械であれば、ホイールローダ、油圧クレーン、テレハンドラー等、油圧ショベル以外の作業機械に本発明を同様に適用することができ、その場合も同様の効果が得られる。
以上の実施の形態では、作業機械がフロント作業機と上部旋回体と下部走行体を備えた油圧ショベルである場合について説明したが、フロント作業機を上下動させる油圧シリンダを含む作業機械であれば、ホイールローダ、油圧クレーン、テレハンドラー等、油圧ショベル以外の作業機械に本発明を同様に適用することができ、その場合も同様の効果が得られる。
1,101 油圧ポンプ
2,102 圧油供給管路
3,103 圧力センサ(圧力情報取得装置)
4,104 方向制御弁
5,105 ボトム管路
6,106 ロッド管路
7,107 センタバイパス管路
8,108 タンク管路
9 アームシリンダ(第1アクチュエータ兼第2アクチュエータ)
10、60 再生管路
11,61 チェック弁
12 再生弁(再生制御装置)
13,113 パイロット弁
14,114 圧力センサ(作動方向情報取得装置;操作量情報取得装置)
15 タンク
16 アーム(第1フロントパーツ)
18 バケットシリンダ(第2アクチュエータ)
19 コントローラ
19a CPU
19b、119b 再生制御演算部
19c,119c ポンプ流量制御演算部
20,120 ポンプ流量制御装置
21,121 操作レバー装置(操作装置)
21a,121a 操作レバー
22,122 パイロット管路
23,123 パイロット管路
24 基準ポンプ流量演算部
25 流量低減無効演算部
26 ポンプ流量低減量演算部
27 角速度センサ
28,29 角度センサ
30 圧力センサ(圧力情報取得装置)
31 慣性計測装置(IMU)(姿勢情報取得装置)
32,33 ストロークセンサ
34 ブームシリンダ
35 バケット(第2フロントパーツ)
41,71 再生回路
203 フロント作業機
2,102 圧油供給管路
3,103 圧力センサ(圧力情報取得装置)
4,104 方向制御弁
5,105 ボトム管路
6,106 ロッド管路
7,107 センタバイパス管路
8,108 タンク管路
9 アームシリンダ(第1アクチュエータ兼第2アクチュエータ)
10、60 再生管路
11,61 チェック弁
12 再生弁(再生制御装置)
13,113 パイロット弁
14,114 圧力センサ(作動方向情報取得装置;操作量情報取得装置)
15 タンク
16 アーム(第1フロントパーツ)
18 バケットシリンダ(第2アクチュエータ)
19 コントローラ
19a CPU
19b、119b 再生制御演算部
19c,119c ポンプ流量制御演算部
20,120 ポンプ流量制御装置
21,121 操作レバー装置(操作装置)
21a,121a 操作レバー
22,122 パイロット管路
23,123 パイロット管路
24 基準ポンプ流量演算部
25 流量低減無効演算部
26 ポンプ流量低減量演算部
27 角速度センサ
28,29 角度センサ
30 圧力センサ(圧力情報取得装置)
31 慣性計測装置(IMU)(姿勢情報取得装置)
32,33 ストロークセンサ
34 ブームシリンダ
35 バケット(第2フロントパーツ)
41,71 再生回路
203 フロント作業機
Claims (9)
- 複数のフロントパーツで構成され、前記複数のフロントパーツはそれぞれ車体或いは他のフロントパーツと回動可能に連結されたフロント作業機と、
前記複数のフロントパーツを駆動する複数のアクチュエータを備えた油圧システムとを備え、
前記複数のフロントパーツは、自由落下方向に動作し得る第1フロントパーツを含み、
前記複数のアクチュエータは前記第1フロントパーツを駆動する油圧シリンダタイプの第1アクチュエータを含み、
前記油圧システムは、
前記第1アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を第2アクチュエータの圧油供給側に供給する再生回路と、
前記再生回路の再生状態を制御する再生制御装置と、
前記第2アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ流量制御装置とを備えた作業機械において、
前記第1フロントパーツの姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置と、
前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて前記再生制御装置及び前記ポンプ流量制御装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第1フロントパーツが自由落下方向に動作するとき、前記再生制御装置を制御して前記再生回路によって再生を行わせる再生制御演算部と、
前記再生制御演算部が前記再生制御装置を制御して再生を行わせるとき、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量が連続的に増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するポンプ流量制御演算部とを有することを特徴とする作業機械。 - 請求項1記載の作業機械において、
前記油圧システムは、前記第1アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力を取得する圧力情報取得装置を更に備え、
前記ポンプ流量制御演算部は、前記第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づいていないときであっても、前記圧力情報取得装置によって取得した前記第1アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力が低いときは、前記油圧ポンプの吐出流量を増加させて前記油圧ポンプの吐出圧を上昇させるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。 - 請求項1記載の作業機械において、
前記油圧システムは、前記第1アクチュエータの作動方向を取得する作動方向情報取得装置を更に備え、
前記再生制御演算部は、前記作動方向情報取得装置によって取得した前記第1アクチュエータの作動方向と前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第1フロントパーツが自由落下方向に動作するかどうかを判断することを特徴とする作業機械。 - 請求項1記載の作業機械において、
前記第2アクチュエータは前記第1アクチュエータと同じアクチュエータであり、
前記再生回路は、前記第1アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を前記第1アクチュエータの圧油供給側に供給するよう接続され、
前記第1アクチュエータは前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるよう接続されていることを特徴とする作業機械。 - 請求項1記載の作業機械において、
前記第2アクチュエータは前記第1フロントパーツとは別の第2フロントパーツを駆動する、前記第1アクチュエータとは別のアクチュエータであり、
前記再生回路は、前記第1アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を前記別のアクチュエータの圧油供給側に供給するよう接続され、
前記第1アクチュエータは、前記油圧ポンプとは別の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるように接続され。
前記別のアクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるよう接続されていることを特徴とする作業機械。 - 請求項1記載の作業機械において、
前記油圧システムは、
オペレータにより操作され前記第2アクチュエータの動作を指令する操作装置と、
前記オペレータの操作に基づく前記操作装置の操作量を取得する操作量情報取得装置とを更に備え、
前記ポンプ流量制御演算部は、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量が増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するとともに、前記操作量情報取得装置によって取得した操作量が小さくなるにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の増加量が小さくなるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。 - 請求項1記載の作業機械において、
前記油圧システムは、
オペレータにより操作され前記第2アクチュエータの動作を指令する操作装置と、
前記オペレータの操作に基づく前記操作装置の操作量を取得する操作量情報取得装置と、
前記第1アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力を取得する圧力情報取得装置とを更に備え、
前記ポンプ流量制御演算部は、前記操作量情報取得装置によって取得した前記操作装置の操作量に基づいて前記油圧ポンプの基準流量を演算する基準ポンプ流量演算部と、前記第1フロントパーツの向きが水平に近いほど前記油圧ポンプの基準流量に対する低減量を大きくし、前記第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を小さくすることで、前記油圧ポンプの吐出流量が増加するよう制御するポンプ流量低減量演算部とを有し、
前記ポンプ流量低減量演算部は、前記圧力情報取得装置によって取得した前記第1アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力が低いときは、前記第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づいていないときであっても、前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を小さくし、前記油圧ポンプの吐出流量を増加させて前記油圧ポンプの吐出圧を上昇させるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。 - 請求項7記載の作業機械において、
前記ポンプ流量低減量演算部は、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第1フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第1フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を小さくすることで、前記油圧ポンプの吐出流量が増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するとき、前記操作量情報取得装置によって取得した操作量が小さくなるにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を大きくし、前記油圧ポンプの吐出流量の増加量が小さくなるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。 - 請求項1記載の作業機械において、
前記第1フロントパーツは油圧ショベルのアームであり、
前記第1アクチュエータは前記アームを駆動するアームシリンダであることを特徴とする作業機械。
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PCT/JP2017/046802 WO2019130451A1 (ja) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 作業機械 |
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