特許ウォッチ

公開番号2024022353
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-16
出願番号2022125869
出願日2022-08-05
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類E02F 9/22 20060101AFI20240208BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】油圧ポンプを共有する旋回油圧モータと油圧シリンダとを同時に駆動する旋回複合操作時に、油圧シリンダの制御性を良好に保つことが可能な作業機械を提供する。
【解決手段】コントローラ40は、油圧シリンダ5および旋回油圧モータ15のうち油圧シリンダ5のみを駆動する場合は、流量制御弁D3(第2流量制御弁)の開口面積を油圧シリンダ5の目標速度に応じて制御し、油圧シリンダ5と旋回油圧モータ15とを同時に駆動する場合は、旋回油圧モータ15の目標速度に応じて流量制御弁D7(第1流量制御弁)の開口面積を制御すると共に、流量制御弁D3(第2流量制御弁)の開口面積を、負荷検出装置202b,6bで検出された旋回油圧モータ15の負荷が大きくなるほど、前記油圧シリンダのみを駆動する場合に制御される前記第2流量制御弁の開口面積に比べてより小さくなるように流量制御弁D3(第2流量制御弁)を制御する分流制御を実行する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられた作業装置と、
前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回させる旋回油圧モータと、
前記作業装置を駆動させる油圧シリンダと、
前記旋回油圧モータと前記油圧シリンダとに供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記旋回油圧モータに供給される作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、
前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する第２流量制御弁と、
前記第１流量制御弁と前記第２流量制御弁とを制御するコントローラと、を備えた作業機械において、
前記旋回油圧モータの負荷を検出する負荷検出装置を備え、
前記コントローラは、前記油圧シリンダおよび前記旋回油圧モータのうち前記油圧シリンダのみを駆動する場合は、前記第２流量制御弁の開口面積を前記油圧シリンダの目標速度に応じて制御し、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合は、前記旋回油圧モータの目標速度に応じて前記第１流量制御弁の開口面積を制御すると共に、前記第２流量制御弁の開口面積を、前記負荷検出装置で検出された前記旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど、前記油圧シリンダのみを駆動する場合に制御される前記第２流量制御弁の開口面積に比べてより小さくなるように前記第２流量制御弁を制御する分流制御を実行する
ことを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記作業装置の動作範囲が所定の目標面の上または前記目標面の上方に制限されるように前記油圧シリンダの目標速度を演算するマシンコントロールを行うと共に、前記マシンコントロールの実行中に前記分流制御を実行する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記作業装置は、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームに回動可能に取り付けられたアームとを有し、
前記油圧シリンダは、前記ブームを駆動するブームシリンダまた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。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
前記負荷検出装置は、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する第１圧力センサと、前記油圧シリンダの負荷圧を検出する第２圧力センサとを有する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１に記載の作業機械において、
前記負荷検出装置は、前記旋回油圧モータの負荷圧を検出する圧力センサを有する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１に記載の作業機械において、
前記上部旋回体の動作を指示する旋回操作装置と、
前記作業装置の動作を指示する作業操作装置とを備え、
前記第１流量制御弁は、前記旋回操作装置の操作量に応じたパイロット圧により制御され、
前記第２流量制御弁は、前記作業操作装置の操作量に応じたパイロット圧により制御され、
前記第２流量制御弁は、パイロット圧に応じてメータアウト開口面積が増加するメータアウト特性と、パイロット圧に応じてメータイン開口面積が増加するメータイン特性とを有し、
前記メータイン特性および前記メータアウト特性は、同一のパイロット圧で比較した場合に、メータイン開口面積よりもメータアウト開口面積が小さくなるように設定されており、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダの目標流量に基づいて前記第２流量制御弁のメータアウト目標開口面積を算出し、
前記メータアウト特性において前記メータアウト目標開口面積に対応するパイロット圧をメータアウト目標パイロット圧として算出し、
前記油圧シリンダの目標流量に基づいて前記第２流量制御弁のメータイン目標開口面積を算出し、
前記メータイン特性において前記メータイン目標開口面積に対応するパイロット圧をメータイン目標パイロット圧として算出し、
前記旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど前記メータアウト目標パイロット圧の重みが増加するように前記メータアウト目標パイロット圧とメータイン目標パイロット圧との加重平均を算出し、
前記第２流量制御弁のパイロット圧を前記加重平均と一致するように制御する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項６に記載の作業機械において、
前記第２流量制御弁のメータアウト通路部の前後差圧を検出する第１圧力センサと、
前記第２流量制御弁のメータイン通路部の前後差圧を検出する第２圧力センサとを備え、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダの目標流量と前記メータアウト通路部の前後差圧とに基づいて前記メータアウト目標開口面積を算出し、
前記油圧シリンダの目標流量と前記メータイン通路部の前後差圧とに基づいて前記メータイン目標開口面積を算出する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項６に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合は、前記旋回操作装置の操作量に応じて前記メータイン目標パイロット圧の重みが減少するように前記加重平均を補正する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項９】
請求項８に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合でかつ前記旋回操作装置の操作量が所定の閾値以下の場合は、前記第２流量制御弁のパイロット圧を前記メータアウト目標パイロット圧と一致するように制御する
ことを特徴とする作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシンコントロールが実行可能な作業機械に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル等の作業機械に対する半自動運転、自動運転、遠隔操縦等の要望が高まっており、作業機械の電子制御化が進んでいる。作業機械の電子制御化の手法として、電磁弁を用いて油圧アクチュエータを制御するものがある。その一例として、油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータを制御するための制御弁を、電磁弁により生成された操作圧（パイロット圧）で操作する方法が知られている。
【０００３】
半自動運転や自動運転において、バケットの爪先を所定の目標面に沿うように動作させるには、複数の油圧アクチュエータを如何なる負荷条件や速度においても、各アクチュエータの目標速度で精度良く制御することが重要となる。
【０００４】
ここで、半自動運転（マシンコントロール）の実行時に、各油圧アクチュエータの複合操作時に制御性が優先される時は負荷によらず各油圧アクチュエータを精度良く制御する方法を開示している先行技術文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、各油圧アクチュエータの複合操作時に制御性が優先される時は、各油圧アクチュエータを駆動するためにコントロールバルブ内に複数ある流量制御弁のうち特定の流量制御弁のみを駆動させ、ブームシリンダおよびアームシリンダで異なるポンプを使用することで、複数の油圧アクチュエータ同士の分流をなくし、お互いの油圧負荷の影響を受けないようにする制御、および油圧回路構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許６８１７４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、油圧ショベルにおいては、ブーム、アーム以外にも上部旋回体を旋回させるための旋回油圧モータが搭載されており、旋回油圧モータ専用のポンプが搭載されていないことが一般的であるため、旋回油圧モータは他のアクチュエータ（ブームシリンダまたはアームシリンダ）とポンプを共用することになる。つまり、ブームとアームの複合操作時の制御性を確保するために、ブームシリンダとアームシリンダとで異なるポンプを使用し、ブームシリンダとアームシリンダとで分流が生じないようにしていても、ブームまたはアームと旋回の複合操作時に、旋回油圧モータとブームシリンダまたはアームシリンダとで分流が生じ、旋回油圧モータの負荷に応じて、旋回油圧モータと同じポンプを共用しているアクチュエータの制御性が悪化する場合がある。
【０００７】
具体的には、ブームまたはアームと旋回の複合操作によって作業装置が地面に押し付けられている場合に、ポンプから吐出された作動油が旋回油圧モータに流れ込みにくい状態（高圧状態）となることで、旋回油圧モータと他のアクチュエータとの圧力差が大きくなる。その結果、旋回油圧モータに流入しなかった分の作動油が、旋回油圧モータと同じポンプを共用している他のアクチュエータ（ブームシリンダまたはアームシリンダ）に流れ込むこととなり、他のアクチュエータの制御性が悪化する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧ポンプを共有する旋回油圧モータと油圧シリンダとを同時に駆動する旋回複合操作時に、油圧シリンダの制御性を良好に保つことが可能な作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた作業装置と、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回させる旋回油圧モータと、前記作業装置を駆動させる油圧シリンダと、前記旋回油圧モータと前記油圧シリンダとに供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記旋回油圧モータに供給される作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する第２流量制御弁と、前記第１流量制御弁と前記第２流量制御弁とを制御するコントローラと、を備えた作業機械において、前記旋回油圧モータの負荷を検出する負荷検出装置を備え、前記コントローラは、前記油圧シリンダおよび前記旋回油圧モータのうち前記油圧シリンダのみを駆動する場合は、前記第２流量制御弁の開口面積を前記油圧シリンダの目標速度に応じて制御し、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合は、前記旋回油圧モータの目標速度に応じて前記第１流量制御弁の開口面積を制御すると共に、前記第２流量制御弁の開口面積を、前記負荷検出装置で検出された前記旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど、前記油圧シリンダのみを駆動する場合に制御される前記第２流量制御弁の開口面積に比べてより小さくなるように前記第２流量制御弁を制御する分流制御を実行するものとする。
【００１０】
以上のように構成した本発明によれば、油圧ポンプを共有する旋回油圧モータと油圧シリンダとを同時に駆動する旋回複合操作時に、旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど第２流量制御弁の開口面積が小さくなる。これにより、油圧ポンプから吐出される作動油が油圧シリンダに偏って流れ込むことが防止されるため、油圧シリンダの制御性を良好に保つことが可能となる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許