JP2001184130A - Method and device for controlling pressure - Google Patents
Method and device for controlling pressureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、パイロット弁およ
び主弁を用いた圧力制御方法および圧力制御装置に関す
る。The present invention relates to a pressure control method and a pressure control device using a pilot valve and a main valve.
【0002】[0002]
【従来の技術】図15は、従来の例えば油圧ショベルな
どの建設機械に設けられているメータイン・メータアウ
ト分離型の制御回路を示し、可変容量型のポンプ1と、
負荷Wを駆動するシリンダ型の流体圧アクチュエータ2
との間には、2個のメータインバルブA1IMV ,A2IMV お
よび2個のメータアウトバルブA3IMV ,A4IMV からなる
ブリッジ回路3が設けられている。2. Description of the Related Art FIG. 15 shows a meter-in / meter-out type control circuit provided in a conventional construction machine such as a hydraulic excavator.
Cylinder type hydraulic actuator 2 for driving load W
Between them, there is provided a bridge circuit 3 including two meter-in valves A1IMV and A2IMV and two meter-out valves A3IMV and A4IMV.
【0003】さらに、ポンプ1とブリッジ回路3との間
の通路にはロードホールドチェック弁4が設けられ、ま
た、ブリッジ回路3と流体圧アクチュエータ2との間の
2通路にはリーク防止用のドリフト低減弁(パイロット
操作型チェック弁)5がそれぞれ設けられている。Further, a load hold check valve 4 is provided in a passage between the pump 1 and the bridge circuit 3, and a drift preventing leak is provided in two passages between the bridge circuit 3 and the hydraulic actuator 2. Reduction valves (pilot-operated check valves) 5 are provided.
【0004】また、ポンプ1の吐出口には、通路6によ
り、他の流体圧アクチュエータ(図示せず)を制御する
ブリッジ回路(図示せず)が同様に接続されている。[0004] A bridge circuit (not shown) for controlling another fluid pressure actuator (not shown) is similarly connected to the discharge port of the pump 1 through a passage 6.
【0005】さらに、ポンプ1の吐出口とタンク7との
間には、上記複数の流体圧アクチュエータ2のブリッジ
回路3などの制御時に連動して制御される1個の共通バ
イパス弁8と、ポンプ吐出圧力を設定するメインリリー
フ弁9とが設けられている。Further, between the discharge port of the pump 1 and the tank 7, one common bypass valve 8, which is controlled in conjunction with the control of the bridge circuit 3 of the plurality of fluid pressure actuators 2, and a pump, A main relief valve 9 for setting the discharge pressure is provided.
【0006】メータインバルブA1IMV ,A2IMV 、メータ
アウトバルブA3IMV ,A4IMV および共通バイパス弁8
は、通常、スプール弁タイプの中間絞りノッチ付き開閉
弁であり、操作レバーの操作量に応じてコントローラ
(図示せず)より出力された電気信号で作動されるプッ
シュソレノイドにより、スプール弁ストロークを制御さ
れる。Meter-in valves A1IMV, A2IMV, meter-out valves A3IMV, A4IMV and common bypass valve 8
Is an open / close valve with a middle throttle notch of a spool valve type. The spool valve stroke is controlled by a push solenoid operated by an electric signal output from a controller (not shown) according to the operation amount of an operation lever. Is done.
【0007】この回路において、例えば流体圧アクチュ
エータ2を負荷Wに抗して伸張させる場合、ドリフト低
減弁5を開口させ、メータインバルブA1IMV およびメー
タアウトバルブA4IMV は閉止したまま、可変容量型のポ
ンプ1の吐出量を徐々に増加させるとともに、共通バイ
パス弁8を徐々に閉止させ、メータインバルブA2IMVお
よびメータアウトバルブA3IMV を徐々に開くように制御
する。In this circuit, for example, when the fluid pressure actuator 2 is extended against the load W, the drift reducing valve 5 is opened, the meter-in valve A1IMV and the meter-out valve A4IMV are closed, and the variable displacement pump is closed. 1, the control is performed so that the common bypass valve 8 is gradually closed, and the meter-in valve A2IMV and the meter-out valve A3IMV are gradually opened.
【0008】一方、流体圧アクチュエータ2を収縮させ
る場合は、ドリフト低減弁5を開口させ、メータインバ
ルブA2IMV およびメータアウトバルブA3IMV は閉止した
まま、可変容量型のポンプ1の吐出量を徐々に増加させ
るとともに、共通バイパス弁8を徐々に閉止させ、メー
タインバルブA1IMV およびメータアウトバルブA4IMVを
徐々に開くように制御する。このような制御は、図示さ
れない操作レバーによりコントローラを介してなされ
る。On the other hand, when the fluid pressure actuator 2 is contracted, the discharge amount of the variable displacement pump 1 is gradually increased while the drift-in valve 5 is opened and the meter-in valve A2IMV and the meter-out valve A3IMV are closed. At the same time, control is performed such that the common bypass valve 8 is gradually closed, and the meter-in valve A1IMV and the meter-out valve A4IMV are gradually opened. Such control is performed by an operation lever (not shown) via a controller.
【0009】図16に示されるように、従来は、流体圧
アクチュエータ2の負荷圧力を圧力センサ10Aで検出し
て、コントローラ10Bにより電気的にメータインバルブA
2IMVなどの制御弁を制御(開口面積を減少)して、制御
弁にて制御された負荷圧力が予め設定しておいた圧力を
超えないようにしている。As shown in FIG. 16, conventionally, a load pressure of a fluid pressure actuator 2 is detected by a pressure sensor 10A, and a meter-in valve A is electrically controlled by a controller 10B.
The control valve such as 2IMV is controlled (the opening area is reduced) so that the load pressure controlled by the control valve does not exceed a preset pressure.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、フィードバッ
クの演算遅れなどにより制御系が不安定となるおそれが
あり、安定するまで時間がかかるなどの問題がある。However, there is a risk that the control system may become unstable due to a delay in the calculation of the feedback, and there is a problem that it takes time until the control system is stabilized.
【0011】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、圧力制御における安定性の向上を図ることを目的
とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to improve stability in pressure control.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された発
明は、パイロット弁によりパイロット流量を制御するこ
とにより主流量制御用の主弁をパイロット操作し、主流
量の負荷圧力をパイロット弁にフィードバックし、負荷
圧力の増大によりパイロット弁をパイロット流量減少方
向に変位させ、パイロット流量の減少により主弁を主流
量減少方向に制御して負荷圧力を減少させる圧力制御方
法である。According to the first aspect of the present invention, a main valve for controlling a main flow rate is pilot-operated by controlling a pilot flow rate by a pilot valve, and a load pressure of the main flow rate is applied to the pilot valve. This is a pressure control method of feeding back, displacing a pilot valve in a pilot flow decreasing direction by increasing the load pressure, and controlling a main valve in a main flow decreasing direction by decreasing the pilot flow to reduce the load pressure.
【0013】そして、負荷圧力が増大すると、その負荷
圧力はパイロット弁に直接フィードバックされ、パイロ
ット弁がフィードバック力によりパイロット流量減少方
向に変位され、このパイロット弁変位により主弁が主流
量減少方向に制御され、負荷圧力が応答良く減少するか
ら、高負荷駆動が防止されるとともに、負荷圧力の変動
が抑え込まれ、フィードバックの演算遅れによる不安定
性も生じない。When the load pressure increases, the load pressure is directly fed back to the pilot valve, and the pilot valve is displaced in the pilot flow decreasing direction by the feedback force, and the main valve is controlled in the main flow decreasing direction by the pilot valve displacement. Since the load pressure decreases with a good response, high-load driving is prevented, fluctuations in the load pressure are suppressed, and instability due to a delay in feedback calculation does not occur.
【0014】請求項2に記載された発明は、請求項1記
載の圧力制御方法において、パイロット弁にフィードバ
ックされた負荷圧力と対抗する方向からパイロット弁に
作用する外部からの推力を制御することにより負荷圧力
を調整する圧力制御方法である。According to a second aspect of the present invention, in the pressure control method according to the first aspect, by controlling an external thrust acting on the pilot valve from a direction opposite to the load pressure fed back to the pilot valve. This is a pressure control method for adjusting the load pressure.
【0015】そして、負荷圧力に対抗する推力を調整す
ることで、駆動したい負荷圧力を調整する。Then, by adjusting the thrust against the load pressure, the load pressure to be driven is adjusted.
【0016】請求項3に記載された発明は、請求項2記
載の圧力制御方法において、外部からの推力を立上げる
際に負荷圧力によるフィードバック力より推力を一時的
に減少させる圧力制御方法である。According to a third aspect of the present invention, there is provided the pressure control method according to the second aspect, wherein the thrust is temporarily reduced from the feedback force due to the load pressure when the external thrust is raised. .
【0017】そして、負荷圧力と対抗する推力を立上げ
る際に負荷圧力によるフィードバック力より推力を一時
的に減少させることで、パイロット弁は応答良く中立位
置方向へ戻り、制御系を安定させる。When the thrust against the load pressure rises, the thrust is temporarily reduced from the feedback force due to the load pressure, so that the pilot valve returns to the neutral position with good response and stabilizes the control system.
【0018】請求項4に記載された発明は、パイロット
流量を制御するパイロット弁と、パイロット弁によりパ
イロット操作される主流量制御用の主弁と、主流量の負
荷圧力をパイロット弁にフィードバックし負荷圧力の増
大によりパイロット弁をパイロット流量減少方向に変位
させ主弁を主流量減少方向に制御して負荷圧力を減少さ
せる負荷圧力フィードバック機構とを具備した圧力制御
装置である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pilot valve for controlling a pilot flow rate, a main valve for controlling a main flow rate operated by the pilot valve, and a load pressure of the main flow rate fed back to the pilot valve. A pressure control device comprising a load pressure feedback mechanism for displacing a pilot valve in a pilot flow decreasing direction by increasing pressure and controlling a main valve in a main flow decreasing direction to reduce a load pressure.
【0019】そして、負荷圧力が増大すると、その負荷
圧力は負荷圧力フィードバック機構によりパイロット弁
に直接フィードバックされ、パイロット弁はフィードバ
ック力によりパイロット流量減少方向に変位し、これに
より主弁は主流量減少方向に変位して負荷圧力を応答良
く減少させるから、高負荷駆動が防止されるとともに、
負荷圧力の変動を抑え込み、安定性を確保する。When the load pressure increases, the load pressure is directly fed back to the pilot valve by the load pressure feedback mechanism, and the pilot valve is displaced in the pilot flow decreasing direction by the feedback force, whereby the main valve moves in the main flow decreasing direction. To reduce the load pressure with good response, preventing high-load driving and
Suppress fluctuations in load pressure to ensure stability.
【0020】請求項5に記載された発明は、請求項4記
載の圧力制御装置において、パイロット弁にフィードバ
ックされた負荷圧力と対抗する方向からパイロット弁に
作用する推力を制御することにより負荷圧力を調整する
駆動手段を具備した圧力制御装置である。According to a fifth aspect of the present invention, in the pressure control device of the fourth aspect, the load pressure is controlled by controlling the thrust acting on the pilot valve from a direction opposite to the load pressure fed back to the pilot valve. It is a pressure control device provided with a driving means for adjusting.
【0021】そして、パイロット弁の駆動手段を制御す
ることにより、負荷圧力に対抗する駆動手段の推力を調
整して、駆動したい負荷圧力を調整する。By controlling the driving means of the pilot valve, the thrust of the driving means against the load pressure is adjusted to adjust the load pressure to be driven.
【0022】請求項6に記載された発明は、請求項5記
載の圧力制御装置において、駆動手段の推力を立上げる
際に負荷圧力によるフィードバック力より一時的に推力
を減少させるコントローラを具備した圧力制御装置であ
る。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a pressure control apparatus as set forth in the fifth aspect, further comprising a controller for temporarily reducing the thrust from the feedback force due to the load pressure when the thrust of the driving means is raised. It is a control device.
【0023】そして、コントローラにより、駆動手段の
推力を立上げる際に負荷圧力によるフィードバック力よ
り駆動手段の推力を一時的に減少させることで、負荷圧
力によりパイロット弁を応答良く中立位置方向へ戻し
て、制御系を安定させる。When the thrust of the driving means is raised by the controller, the thrust of the driving means is temporarily reduced from the feedback force due to the load pressure, whereby the pilot valve is returned to the neutral position in a responsive manner by the load pressure. And stabilize the control system.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
1乃至図14を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0025】先ず、図1および図2に示された一実施の
形態を説明する。なお、図15に示された従来の制御回
路と同様の部分には同一符号を付する。First, an embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The same parts as those of the conventional control circuit shown in FIG.
【0026】図2は、制御弁としてのメータインバルブ
A1IMV ,A2IMV と、制御弁としてのメータアウトバルブ
A3IMV ,A4IMV とを組合せたブリッジ回路3により、メ
ータイン・メータアウト分離型の制御回路を構成したも
ので、ポンプ斜板1aにより吐出流量を可変制御できる可
変容量型のポンプ1の吐出口にポンプ吐出通路11が接続
され、このポンプ吐出通路11に、一の流体圧アクチュエ
ータ2を制御するための一のブリッジ回路3の二つのメ
ータインバルブA1IMV ,A2IMV にそれぞれ連通する通路
12,13が接続され、また、上記ポンプ吐出通路11には、
他の流体圧アクチュエータ2aを制御するための他のブリ
ッジ回路3aに連通する通路6も接続されている。FIG. 2 shows a meter-in valve as a control valve.
A1IMV, A2IMV and meter-out valve as control valve
A meter-in / meter-out type control circuit is constituted by a bridge circuit 3 in which A3IMV and A4IMV are combined. Pump discharge is performed to the discharge port of a variable displacement pump 1 capable of variably controlling a discharge flow rate by a pump swash plate 1a. A passage 11 is connected to the pump discharge passage 11 and communicates with two meter-in valves A1IMV and A2IMV of one bridge circuit 3 for controlling one fluid pressure actuator 2.
12 and 13 are connected, and in the pump discharge passage 11,
A passage 6 communicating with another bridge circuit 3a for controlling another fluid pressure actuator 2a is also connected.
【0027】さらに、ポンプ1の吐出口には、ポンプ1
から吐出された作動流体の各ブリッジ回路3,3aに対す
る供給量を制御する共通バイパス弁8と、ポンプ吐出圧
力の上限を設定するメインリリーフ弁9とが、複数のブ
リッジ回路3,3aに対し共通に設けられている。Further, the pump 1 has a discharge port
A common bypass valve 8 for controlling the supply amount of the working fluid discharged from each of the bridge circuits 3 and 3a and a main relief valve 9 for setting an upper limit of the pump discharge pressure are common to the plurality of bridge circuits 3 and 3a. It is provided in.
【0028】一方のブリッジ回路3について説明する
と、ポンプ吐出通路11に通路12,13を介して2つのメー
タインバルブA1IMV ,A2IMV がそれぞれ接続され、これ
らのメータインバルブA1IMV ,A2IMV に、流体圧アクチ
ュエータ2への通路14,15とタンク通路16,17との間を
制御する2つのメータアウトバルブA3IMV ,A4IMV がそ
れぞれ接続され、タンク通路16,17はタンク7に接続さ
れている。To explain one bridge circuit 3, two meter-in valves A1IMV and A2IMV are connected to a pump discharge passage 11 via passages 12 and 13, respectively. These meter-in valves A1IMV and A2IMV are connected to a fluid pressure actuator. Two meter-out valves A3IMV and A4IMV for controlling between the passages 14 and 15 to the tank 2 and the tank passages 16 and 17 are connected respectively, and the tank passages 16 and 17 are connected to the tank 7.
【0029】さらに、このブリッジ回路3の上側に図示
されたメータインバルブA1IMV とメータアウトバルブA3
IMV とを経て引出された通路14a は、流体圧アクチュエ
ータ2のピストン2pよりロッド側が位置する室(以下、
「ロッド側室2r」という)に接続され、また、下側に図
示されたメータインバルブA2IMV とメータアウトバルブ
A4IMV とを経て引出された通路15a は、流体圧アクチュ
エータ2のピストン2pよりヘッド側に位置する室(以
下、「ヘッド側室2h」という)に接続されている。Further, a meter-in valve A1IMV and a meter-out valve A3 shown above the bridge circuit 3 are shown.
The passage 14a drawn through the IMV is connected to a chamber (hereinafter, referred to as a chamber) on the rod side of the piston 2p of the fluid pressure actuator 2.
"Rod side chamber 2r"), and the meter-in valve A2IMV and meter-out valve
The passage 15a drawn through the A4IMV is connected to a chamber (hereinafter, referred to as "head side chamber 2h") located closer to the head than the piston 2p of the fluid pressure actuator 2.
【0030】図1および図2を参照して、前記各メータ
アウトバルブA3IMV ,A4IMV を説明すると、バルブハウ
ジング21内にそれぞれ設けられた主弁としてのパイロッ
ト流量増幅型のメインポペット22を中心に構成されてお
り、バルブハウジング21内にそれぞれ形成された弁室23
にて各メインポペット22がそれぞれ軸方向へ変位自在に
設けられ、各弁室23に前記流体圧アクチュエータ2より
の戻り通路14a ,15aがそれぞれ連通されている。Referring to FIGS. 1 and 2, each of the meter-out valves A3IMV and A4IMV will be described. A pilot flow amplification type main poppet 22 as a main valve provided in a valve housing 21 is mainly arranged. And a valve chamber 23 formed in the valve housing 21 respectively.
Each of the main poppets 22 is provided so as to be displaceable in the axial direction, and return passages 14a and 15a from the fluid pressure actuator 2 are connected to the respective valve chambers 23.
【0031】これらのメータアウト側のメインポペット
22の側面部には、各メインポペット22の軸方向変位が大
きくなるにしたがって、それぞれの開口面積が比例的に
拡大変化する可変スロット25がそれぞれ軸方向に形成さ
れている。The main poppet on the meter-out side
Variable slots 25 whose opening areas are proportionally enlarged and changed as the axial displacement of each main poppet 22 is increased are formed in the side surface portion of each of the 22 in the axial direction.
【0032】これらの可変スロット25は、各メインポペ
ット22の反対側端部にそれぞれ形成されたドレン流量制
御部26がシート27に着座している状態で、バルブハウジ
ング21内にそれぞれ形成されたバネ室28と連通する若干
の開口25a を有する。それぞれのシート27は、タンク通
路16,17によりそれぞれタンク7に連通されている。The variable slots 25 are provided with springs formed in the valve housing 21 in a state in which the drain flow control portions 26 formed on the opposite ends of the main poppets 22 are seated on the seat 27. It has a slight opening 25a communicating with the chamber 28. The respective seats 27 are communicated with the tank 7 by tank passages 16 and 17, respectively.
【0033】これらのメータアウト側のメインポペット
22に対する各バネ室28には、ドレン流量制御部26をシー
ト27側へ押圧する方向すなわち閉じ方向に押圧する圧縮
コイル状の復帰バネ29がそれぞれ内蔵されている。The main poppet on the meter-out side
Each of the spring chambers 28 with respect to 22 has a built-in compression coil-shaped return spring 29 that presses the drain flow control unit 26 toward the sheet 27, that is, in the closing direction.
【0034】また、各メインポペット22の開度を制御す
る手段として、各バネ室28から各タンク通路16,17にわ
たって、シート30を介し連通可能な通路31および通路32
がそれぞれ引出され、各通路31,32中には、パイロット
弁としてのパイロットスプール33がそれぞれ介在され、
これらのパイロットスプール33は、各バネ室28を図示さ
れないコントローラからの電気信号に応じてドレン制御
するもので、各パイロットスプール33を中立位置(閉止
位置)に附勢するバネ室24内の復帰バネ34と、これらの
復帰バネ34に抗してパイロットスプール33をそれぞれ駆
動する駆動手段としてのプッシュソレノイド35とを備え
ている。As means for controlling the opening degree of each main poppet 22, passages 31 and 32 which can communicate with each other through the seat 30 from each spring chamber 28 to each tank passage 16 and 17 are provided.
The pilot spool 33 as a pilot valve is interposed in each passage 31, 32, respectively.
These pilot spools 33 perform drain control of each spring chamber 28 in response to an electric signal from a controller (not shown), and return springs in the spring chambers 24 that urge each pilot spool 33 to a neutral position (closed position). And a push solenoid 35 as drive means for driving the pilot spool 33 against these return springs 34, respectively.
【0035】パイロットスプール33の変位が中立位置近
辺の不感帯(デッドバンド)以下の微小変位であるとき
は、シート30での通過流量が0となる。When the displacement of the pilot spool 33 is a minute displacement equal to or less than a dead band near the neutral position, the passing flow rate through the seat 30 becomes zero.
【0036】各メータアウトバルブA3IMV ,A4IMV のパ
イロットスプール33には、流体圧アクチュエータ2より
の戻り通路14a ,15a が通路36によりそれぞれ連通さ
れ、過大な負荷圧力に対して、後述するリリーフ機能を
有する。The pilot spools 33 of the meter-out valves A3IMV and A4IMV communicate with return passages 14a and 15a from the fluid pressure actuator 2 by passages 36, respectively, and have a relief function to be described later against an excessive load pressure. .
【0037】図1に示されるように、前記プッシュソレ
ノイド35は、励磁用のコイル35a と、パイロットスプー
ル33の上部に一体化された可動鉄心35b とからなる。As shown in FIG. 1, the push solenoid 35 comprises an exciting coil 35a and a movable core 35b integrated on the upper part of the pilot spool 33.
【0038】各メータアウトバルブA3IMV ,A4IMV のパ
イロットスプール33には、負荷圧力感知部38がそれぞれ
大径に形成され、これらの負荷圧力感知部38の上側に負
荷圧力室39がそれぞれ形成され、これらの負荷圧力室39
に流体圧アクチュエータ2よりの戻り通路14a ,15a が
通路36によりそれぞれ連通されている。The pilot spool 33 of each of the meter-out valves A3IMV and A4IMV has a large load pressure sensing portion 38 formed therein, and a load pressure chamber 39 formed above the load pressure sensing portion 38, respectively. Load pressure chamber 39
The return passages 14a and 15a from the fluid pressure actuator 2 are connected to each other by a passage 36.
【0039】前記負荷圧力を導く通路36、負荷圧力室39
および負荷圧力を受けるパイロットスプール33の負荷圧
力感知部38により、負荷圧力フィードバック機構を形成
している。A passage 36 for introducing the load pressure, a load pressure chamber 39
The load pressure sensing mechanism 38 of the pilot spool 33 that receives the load pressure forms a load pressure feedback mechanism.
【0040】これにより、流体圧アクチュエータ2より
の戻り通路14a ,15a に過大な負荷圧力が生じたとき、
その負荷圧力は、負荷圧力室39に導かれ、負荷圧力感知
部38を図示下方へ押圧するので、シート30が開口され、
バネ室28を減圧して、メインポペット22をリフトするこ
とにより、弁室23をタンク7に連通するリリーフ機能を
有する。Accordingly, when an excessive load pressure is generated in the return passages 14a and 15a from the fluid pressure actuator 2,
The load pressure is guided to the load pressure chamber 39 and presses the load pressure sensing unit 38 downward in the figure, so that the seat 30 is opened,
By reducing the pressure in the spring chamber 28 and lifting the main poppet 22, the valve chamber 23 has a relief function of communicating with the tank 7.
【0041】このプッシュソレノイド35の上側には、パ
イロットスプール33の軸方向ストロークを検出する変位
センサ40が取付けられている。この変位センサ40は、プ
ッシュソレノイド35上にコイル40a がセンサ取付筒材40
b を介して取付けられ、このセンサ取付筒材40b の内部
に前記可動鉄心35b と一体的に移動するコア40c が嵌合
されたものであり、コイル40a によりコア40c の軸方向
変位量すなわちパイロットスプール33の軸方向変位量を
検出する。Above the push solenoid 35, a displacement sensor 40 for detecting an axial stroke of the pilot spool 33 is mounted. In this displacement sensor 40, a coil 40a is mounted on a push solenoid 35 by a sensor mounting cylinder 40.
The core 40c, which moves integrally with the movable iron core 35b, is fitted inside the sensor mounting tubular member 40b, and the axial displacement amount of the core 40c, that is, the pilot spool is moved by the coil 40a. 33 axial displacements are detected.
【0042】パイロットスプール33、可動鉄心35b およ
びコア40c には全長にわたって作動流体を排出するため
のドレン孔37が穿設されている。The pilot spool 33, the movable iron core 35b and the core 40c are provided with drain holes 37 for discharging working fluid over the entire length.
【0043】このように構成された各メータアウトバル
ブA3IMV ,A4IMV において、流体圧アクチュエータ2よ
りの戻り流量Qのうち一部の流量qは、パイロット可変
スロット25の開口25a よりバネ室28に流入する。メイン
ポペット22のストローク制御は、バネ室28に連通したシ
ート30のパイロットスプール33による開度制御で達成さ
れ、このパイロットスプール33を通過する流量はqであ
る。In each of the meter-out valves A3IMV and A4IMV thus configured, a part of the return flow Q from the fluid pressure actuator 2 flows into the spring chamber 28 through the opening 25a of the pilot variable slot 25. . The stroke control of the main poppet 22 is achieved by controlling the opening degree of the seat 30 communicating with the spring chamber 28 by the pilot spool 33, and the flow rate passing through the pilot spool 33 is q.
【0044】このメータアウト側のメインポペット22の
ストローク制御により、ドレン流量制御部26がシート27
の開度を制御するから、主流量LQがコントロールさ
れ、この主流量LQは、あたかもパイロットスプール33
で制御されたパイロット流量qが増幅された様相を呈す
る。By controlling the stroke of the main poppet 22 on the meter-out side, the drain flow controller 26
, The main flow rate LQ is controlled, and the main flow rate LQ is controlled as if the pilot spool 33
The pilot flow q controlled by the above appears in an amplified state.
【0045】一方、このパイロットスプール33が閉止
し、流量qも主流量LQもゼロ値となっているときに、
流体圧アクチュエータ2よりの戻り通路14a ,15a の戻
り圧力が上昇し、通路36を経てパイロットスプール33の
負荷圧力感知部38に作用する力と、プッシュソレノイド
35の推力との和が、復帰バネ34の附勢力に打ち勝つと、
パイロットスプール33が変位してシート30が開口し、パ
イロット流量qが流れ始め、メータアウト側のメインポ
ペット22の可変スロット25の開口25a の前後に差圧が生
じ、メインポペット22はバネ室28側へ移動し、シート27
が開口し、主流量LQが発生することにより、流体圧ア
クチュエータ2よりの戻り通路14a または15a の戻り圧
力が異常上昇することを抑えて、パイロットスプール33
に作用する圧縮コイル状の復帰バネ34およびプッシュソ
レノイド35の推力により設定された一定の圧力値で整定
するリリーフ弁機能を有する。On the other hand, when the pilot spool 33 is closed and both the flow rate q and the main flow rate LQ are zero,
The return pressure of the return passages 14a and 15a from the fluid pressure actuator 2 increases, the force acting on the load pressure sensing portion 38 of the pilot spool 33 via the passage 36, and the push solenoid
When the sum with the thrust of 35 overcomes the biasing force of the return spring 34,
The pilot spool 33 is displaced to open the seat 30, the pilot flow q starts to flow, and a differential pressure is generated around the opening 25a of the variable slot 25 of the main poppet 22 on the meter-out side. Go to sheet 27
Is opened and the main flow rate LQ is generated, so that the return pressure of the return passage 14a or 15a from the fluid pressure actuator 2 is prevented from rising abnormally, and the pilot spool 33
Has a relief valve function to settle at a constant pressure value set by the thrust of a return spring 34 in the form of a compression coil and a push solenoid 35 acting on the spring.
【0046】次に、前記メータインバルブA1IMV ,A2IM
V を説明すると、バルブハウジング21の内部に設けられ
た主弁としてのパイロット流量増幅型のメインポペット
41を中心に構成されており、この点は、メータアウトバ
ルブA3IMV ,A4IMV と同様であるが、このメインポペッ
ト41自体の構造と、そのパイロット制御手段はメータア
ウトバルブA3IMV ,A4IMV と異なる。Next, the meter-in valves A1IMV, A2IM
To explain V, a pilot flow amplification type main poppet as a main valve provided inside the valve housing 21 is described.
The main poppet 41 is constructed mainly of the main poppet 41 and the pilot control means thereof is different from those of the meter-out valves A3IMV and A4IMV.
【0047】メータインバルブA1IMV ,A2IMV の構造は
同一であるから、ここでは、シリンダヘッド側のメータ
インバルブA2IMV を例にとって詳細に説明する。Since the structures of the meter-in valves A1IMV and A2IMV are the same, a detailed description will be given of the meter-in valve A2IMV on the cylinder head side as an example.
【0048】図2に示されるように、前記メータイン側
のメインポペット41は、内部に高圧選択手段としてのシ
ャトル弁42を持ち、このシャトル弁42の一方の入口側に
形成された通路43は、ポンプ1の吐出口にポンプ吐出通
路11を介して連通された通路13に開口され、ポンプ吐出
圧力をシャトル弁42に導き、また、シャトル弁42の他方
の入口側に形成された通路44は、流体圧アクチュエータ
2のヘッド側室2hに通路15を経て連通された環状空間45
に開口され、流体圧アクチュエータ2へ供給される圧力
または流体圧アクチュエータ2の負荷圧力をシャトル弁
42に導き、シャトル弁42は、これらの圧力のうちで高圧
側を選択する。As shown in FIG. 2, the main poppet 41 on the meter-in side has a shuttle valve 42 as a high-pressure selecting means inside, and a passage 43 formed on one inlet side of the shuttle valve 42 has a An opening is formed in a passage 13 that communicates with a discharge port of the pump 1 via a pump discharge passage 11, guides pump discharge pressure to a shuttle valve 42, and a passage 44 formed on the other inlet side of the shuttle valve 42 includes: An annular space 45 communicated with the head side chamber 2h of the fluid pressure actuator 2 through the passage 15
And a shuttle valve for controlling the pressure supplied to the hydraulic actuator 2 or the load pressure of the hydraulic actuator 2
Guided to 42, shuttle valve 42 selects the high pressure side of these pressures.
【0049】このシャトル弁42の出力側に形成されたメ
インポペット41内の通路46は、メインポペット41の周面
に軸方向に加工された可変スロット47に連通されてい
る。この可変スロット47は、メインポペット41の移動ス
トロークに応じて開口面積が増加する。A passage 46 in the main poppet 41 formed on the output side of the shuttle valve 42 communicates with a variable slot 47 formed in the peripheral surface of the main poppet 41 in the axial direction. The opening area of the variable slot 47 increases in accordance with the movement stroke of the main poppet 41.
【0050】この可変スロット47は、メインポペット41
の流量制御部48がシート49に着座している状態で、バル
ブハウジング21内に形成された圧力室としてのバネ室51
と連通する若干の開口47a を有するものである。The variable slot 47 is provided with a main poppet 41.
When the flow control unit 48 is seated on the seat 49, a spring chamber 51 as a pressure chamber formed in the valve housing 21 is provided.
It has a slight opening 47a communicating with the opening.
【0051】このメインポペット41に対するバネ室51に
は、メインポペット41の流量制御部48をシート49に押圧
する圧縮コイル状の復帰バネ52が設けられ、このバネ室
51は、通路53により、パイロット弁としてのパイロット
スプール54に連通されている。In a spring chamber 51 for the main poppet 41, there is provided a compression coil-shaped return spring 52 for pressing a flow control unit 48 of the main poppet 41 against a sheet 49.
51 is connected to a pilot spool 54 as a pilot valve by a passage 53.
【0052】図1に示されるように、このパイロットス
プール54は、バルブハウジング21内に形成された嵌合穴
55に摺動自在に嵌合され、この嵌合穴55の先端には、パ
イロットスプール54により開閉されるシート56が設けら
れている。As shown in FIG. 1, the pilot spool 54 has a fitting hole formed in the valve housing 21.
A seat 56 that is slidably fitted to the fitting 55 and that is opened and closed by a pilot spool 54 is provided at the tip of the fitting hole 55.
【0053】パイロットスプール54は、外部の駆動手段
としてのプッシュソレノイド57によりストローク制御さ
れる。このプッシュソレノイド57は、バルブハウジング
21上に設置されたコイル57a内に、パイロットスプール5
4の図示上端部に一体化された可動鉄心57b が移動自在
に嵌合されたもので、コイル57a に通電することによ
り、パイロットスプール54をバルブハウジング21内に押
込む方向(シート56から開口する方向)に付勢する励磁
力を得ることができる。The stroke of the pilot spool 54 is controlled by a push solenoid 57 as an external driving means. This push solenoid 57 is a valve housing
The pilot spool 5 is installed in the coil 57a
The movable iron core 57b integrated with the upper end in the figure of FIG. 4 is movably fitted, and when the coil 57a is energized, the pilot spool 54 is pushed into the valve housing 21 (opens from the seat 56). Direction) can be obtained.
【0054】パイロットスプール54の図示下端部は、バ
ルブハウジング21内に形成されたバネ室61に挿入され、
このバネ室61内に設けられた圧縮コイル状の復帰バネ62
によりパイロットスプール54を図において上方へ復帰さ
せる付勢力が付与されている。The illustrated lower end of the pilot spool 54 is inserted into a spring chamber 61 formed in the valve housing 21.
A compression coil-shaped return spring 62 provided in the spring chamber 61.
As a result, an urging force for returning the pilot spool 54 upward in the drawing is applied.
【0055】バネ室61は、通路63によりチェック弁64に
連通され、さらに通路65を経て前記通路15に連通されて
いる。The spring chamber 61 communicates with the check valve 64 via a passage 63 and further communicates with the passage 15 via a passage 65.
【0056】パイロットスプール54の比較的下部には、
周溝66を介してランド部68とポペット部69とが形成さ
れ、このポペット部69が中立位置で前記シート56に係止
されている。At a relatively lower portion of the pilot spool 54,
A land 68 and a poppet 69 are formed via the circumferential groove 66, and the poppet 69 is locked to the seat 56 at a neutral position.
【0057】パイロットスプール54の変位が中立位置近
辺の不感帯(デッドバンド)以下の微小変位であるとき
は、シート56での通過流量が0となる。When the displacement of the pilot spool 54 is a minute displacement equal to or less than the dead band near the neutral position, the passing flow rate through the seat 56 becomes zero.
【0058】前記嵌合穴55には常に周溝66に開口する環
状溝71が形成され、この環状溝71に前記通路53によりメ
ータイン側のメインポペット41のバネ室51が連通されて
いる。The fitting hole 55 is formed with an annular groove 71 which is always open to the circumferential groove 66, and the spring chamber 51 of the main poppet 41 on the meter-in side communicates with the annular groove 71 through the passage 53.
【0059】また、パイロットスプール54の比較的上部
には、大径の負荷圧力感知部77が形成され、この負荷圧
力感知部77の図示下側に、負荷圧力感知部77と嵌合する
嵌合穴により負荷圧力室78が形成され、この負荷圧力室
78が通路79により前記通路65に連通されている。負荷圧
力感知部77の上側部は通路81によりタンク7に連通され
ている。A relatively large load pressure sensor 77 is formed at a relatively upper portion of the pilot spool 54. A lower portion of the load pressure sensor 77 shown in FIG. The load pressure chamber 78 is formed by the hole.
A passage 78 communicates with the passage 65 through a passage 79. The upper part of the load pressure sensor 77 is connected to the tank 7 by a passage 81.
【0060】前記負荷圧力を導く通路79、負荷圧力室78
および負荷圧力を受けるパイロットスプール54の負荷圧
力感知部77により、負荷圧力フィードバック機構が形成
されている。The passage 79 for introducing the load pressure, the load pressure chamber 78
A load pressure feedback mechanism is formed by the load pressure sensor 77 of the pilot spool 54 that receives the load pressure.
【0061】また、前記パイロットスプール54には、そ
の作動ストロークを検出することによりパイロットスプ
ール54の開口面積を監視できる開口面積監視手段として
の変位センサ82が設けられている。The pilot spool 54 is provided with a displacement sensor 82 as opening area monitoring means for monitoring the opening area of the pilot spool 54 by detecting its operation stroke.
【0062】この変位センサ82は、プッシュソレノイド
57上にコイル82a がセンサ取付筒材82b を介して取付け
られ、このセンサ取付筒材82b の内部に前記可動鉄心57
b と一体的に移動するコア82c が嵌合されたものであ
り、コイル82a によりコア82cの軸方向変位量すなわち
パイロットスプール54の軸方向変位量を検出する。This displacement sensor 82 is a push solenoid
A coil 82a is mounted on the cylinder 57 via a sensor mounting cylinder 82b, and the movable iron core 57a is mounted inside the sensor mounting cylinder 82b.
The core 82c, which moves integrally with b, is fitted, and the coil 82a detects the axial displacement of the core 82c, that is, the axial displacement of the pilot spool 54.
【0063】さらに、パイロットスプール54、可動鉄心
57b およびコア82c の全長にわたって、作動流体を排出
するためのドレン孔83が貫通穿設されている。Further, the pilot spool 54 and the movable iron core
A drain hole 83 for discharging the working fluid is formed through the entire length of the core 57c and the core 82c.
【0064】なお、前記メインポペット22およびパイロ
ットスプール33により一方の制御弁を構成し、また前記
メインポペット41およびパイロットスプール54により他
方の制御弁を構成する。The main poppet 22 and the pilot spool 33 constitute one control valve, and the main poppet 41 and the pilot spool 54 constitute the other control valve.
【0065】このように構成されたメータインバルブA1
IMV ,A2IMV において、プッシュソレノイド57が励磁さ
れて復帰バネ62のバネ力に抗してパイロットスプール54
が押込まれる方向に移動すると、前記パイロットスプー
ル54のポペット部69がシート56を開口するから、メイン
ポペット41のバネ室51は、通路53、環状溝71、周溝66、
シート56、パイロットスプール54のバネ室61、通路63、
チェック弁64および通路65を経て、流体圧アクチュエー
タ2への通路15に連通され、パイロットスプール54の変
位量に応じてバネ室51が減圧制御され、メインポペット
41が開口するようにストローク制御され、シート49を経
て通路13から通路15へ流出する主流量は、あたかもパイ
ロットスプール54で制御されたパイロット流量が増幅さ
れた様相を呈する。The meter-in valve A1 constructed as described above
In IMV and A2IMV, the push solenoid 57 is excited and the pilot spool 54 is pressed against the spring force of the return spring 62.
When the is moved in the pushing direction, the poppet portion 69 of the pilot spool 54 opens the sheet 56, so that the spring chamber 51 of the main poppet 41 has a passage 53, an annular groove 71, a circumferential groove 66,
Seat 56, spring chamber 61 of pilot spool 54, passage 63,
Through a check valve 64 and a passage 65, the passage 15 is communicated with the passage 15 to the fluid pressure actuator 2, and the spring chamber 51 is depressurized and controlled according to the displacement amount of the pilot spool 54.
The stroke is controlled so that the opening 41 is opened, and the main flow that flows from the passage 13 to the passage 15 through the seat 49 has an appearance in which the pilot flow controlled by the pilot spool 54 is amplified.
【0066】図2に示されるように、86は、油圧ショベ
ルなどの建設機械に搭載されたコントローラであり、こ
のコントローラ86の入力端子に、各アクチュエータ2,
2aに対するコマンド信号を発する操作レバー87、ポンプ
吐出通路11に設けられたポンプ吐出圧力検出用のポンプ
圧力センサ88、およびメータインバルブA1IMV ,A2IMV
の変位センサ82およびメータアウトバルブA3IMV ,A4IM
V の変位センサ40がそれぞれ接続され、このコントロー
ラ86の出力端子に、メータインバルブA1IMV ,A2IMV の
プッシュソレノイド57およびメータアウトバルブA3IMV
,A4IMV のプッシュソレノイド35がそれぞれ接続さ
れ、操作レバー87から入力された指令信号がコントロー
ラ86で演算処理されて、メータインバルブA1IMV ,A2IM
V およびメータアウトバルブA3IMV ,A4IMV を、以下に
説明するような最適な条件で制御する。As shown in FIG. 2, reference numeral 86 denotes a controller mounted on a construction machine such as a hydraulic shovel.
An operation lever 87 for issuing a command signal for 2a, a pump pressure sensor 88 provided in the pump discharge passage 11 for detecting a pump discharge pressure, and meter-in valves A1IMV and A2IMV
Displacement sensor 82 and meter-out valve A3IMV, A4IM
V displacement sensors 40 are connected respectively, and the push-in solenoids 57 of the meter-in valves A1IMV and A2IMV and the meter-out valve A3IMV
, A4IMV push solenoids 35 are connected to each other, and the command signal input from the operation lever 87 is processed by the controller 86, and the meter-in valves A1IMV, A2IMV
V and the meter-out valves A3IMV and A4IMV are controlled under optimum conditions as described below.
【0067】図3は、ポンプ1から流体圧アクチュエー
タ2のヘッド側室2hに作動油を供給するメータインバル
ブA2IMV用の圧力・流量複合制御系を示すブロック図で
あり、この制御系は、操作レバー87のレバー操作量L
と、メインポペット41で制御される流量Qすなわちアク
チュエータ速度と、負荷圧力Pすなわちアクチュエータ
作動力との関係を示す3次元マップ91を備えている。FIG. 3 is a block diagram showing a combined pressure / flow control system for the meter-in valve A2IMV for supplying hydraulic oil from the pump 1 to the head side chamber 2h of the fluid pressure actuator 2, and the control system comprises an operating lever. 87 lever operation amount L
And a three-dimensional map 91 showing the relationship between the flow rate Q controlled by the main poppet 41, ie, the actuator speed, and the load pressure P, ie, the actuator operating force.
【0068】この3次元マップ91は、レバー操作量Lと
負荷圧力Pとを入力することにより、対応する流量Qを
求めることができ、また、レバー操作量Lと流量Qとを
入力することにより、対応する負荷圧力Pを求めること
ができる。In this three-dimensional map 91, the corresponding flow rate Q can be obtained by inputting the lever operation amount L and the load pressure P, and can be obtained by inputting the lever operation amount L and the flow rate Q. , The corresponding load pressure P can be determined.
【0069】L−Q面における曲線は、無負荷時の流量
特性すなわち速度モジュレーション特性を示し、また、
L−P面における曲線は、流体圧アクチュエータ2が負
荷により動けなくなったストール状態における圧力特性
すなわち力モジュレーション特性を示し、通常は、それ
らの間の曲面におけるレバー操作量Lと対応する負荷圧
力Pまたは流量Qを用いる。The curve on the LQ plane shows the flow rate characteristic when no load is applied, that is, the velocity modulation characteristic.
The curve on the LP plane shows a pressure characteristic, that is, a force modulation characteristic in a stall state in which the fluid pressure actuator 2 cannot move due to a load. The flow rate Q is used.
【0070】この3次元マップ91から引出された実線は
流量Qを示し、また、点線は負荷圧力Pを示す。The solid line drawn from the three-dimensional map 91 indicates the flow rate Q, and the dotted line indicates the load pressure P.
【0071】この制御系には、圧力センサを用いること
なく流体圧アクチュエータ2の負荷圧力Ploadを推定す
る負荷圧力演算装置92が設けられている。この負荷圧力
演算装置92は、後で詳述するが、主としてメータイン側
のパイロットスプール54のプッシュソレノイド57に供給
される駆動電流Iおよび変位センサ82により検出された
変位量Xか、またはメータアウト側のパイロットスプー
ル33のプッシュソレノイド35に供給される駆動電流Iお
よび変位センサ40により検出された変位量Xから、負荷
圧力Ploadを推定する。This control system is provided with a load pressure calculating device 92 for estimating the load pressure P load of the fluid pressure actuator 2 without using a pressure sensor. As will be described later in detail, the load pressure calculating device 92 mainly includes a driving current I supplied to the push solenoid 57 of the pilot spool 54 on the meter-in side and a displacement amount X detected by the displacement sensor 82 or a meter-out side. The load pressure P load is estimated from the drive current I supplied to the push solenoid 35 of the pilot spool 33 and the displacement X detected by the displacement sensor 40.
【0072】前記メインポペット41により制御される流
量Qは次の式1で表すことができる。The flow rate Q controlled by the main poppet 41 can be expressed by the following equation (1).
【0073】[0073]
【式1】Q=α・A・(PP−Pload)1/2 ここで、αは定数、Aはメインポペット41の流量制御部
48・シート49間の開口面積、PPはポンプ圧力センサ88
により検出されたポンプ吐出圧力、Ploadは負荷圧力で
ある。[Equation 1] Q = α · A · (P P −P load ) 1/2 where α is a constant, and A is a flow control unit of the main poppet 41.
Open area between 48 and seat 49, PP is pump pressure sensor 88
Is the pump discharge pressure, and P load is the load pressure.
【0074】式1よりメインポペット41の開口面積A
は、次の式2により表される。From the formula 1, the opening area A of the main poppet 41 is obtained.
Is represented by the following equation 2.
【0075】[0075]
【式2】A=Q/{α・(PP−Pload)1/2} したがって、前記操作レバー87にてレバー操作量Lを入
力することにより3次元マップ91から出力された要求流
量値Qを与えると、ポンプ圧力センサ88により検出され
たポンプ吐出圧力PPと、負荷圧力演算装置92により高
精度で推定された負荷圧力Ploadとにより、メインポペ
ット41の開口面積Aを演算することができる。[Equation 2] A = Q / {α · (P P −P load ) 1/2 } Therefore, by inputting the lever operation amount L with the operation lever 87, the required flow rate value output from the three-dimensional map 91 Given a Q, a pump discharge pressure P P which is detected by the pump pressure sensor 88, by the load pressure P load in which the load pressure calculating unit 92 is estimated with high accuracy, by calculating the opening area a of the main poppet 41 Can be.
【0076】メインポペット41の開口面積Aと、メイン
ポペット41の変位量XPは、予め設計された所定の関係
にあり、その関係を関数で表すと、XP=f(A)であ
り、図3に関数93で示す。The opening area A of the main poppet 41 and the displacement X P of the main poppet 41 have a predetermined relationship designed in advance, and when the relationship is expressed by a function, X P = f (A). FIG. 3 shows a function 93.
【0077】メインポペット41の変位量XPが決まる
と、流量値Q、ポンプ吐出圧力PP、負荷圧力Ploadを
加味しながら、メインポペット41の変位量XPを実現す
るためのパイロットスプール54の変位量XCを、XC=f
(XP)で表される関数94により求めることができる。[0077] When the displacement amount X P of the main poppet 41 is determined, the flow rate value Q, the pump delivery pressure P P, while taking into consideration the load pressure P load, the pilot spool 54 to achieve the displacement X P of the main poppet 41 of the displacement X C, X C = f
It can be obtained by a function 94 represented by (X P ).
【0078】この変位量XCを目標値として、変位セン
サ82により検出されたパイロットスプール54の実際の変
位量Xとの誤差を、比較器95により演算し、その誤差に
2種類の可変調整可能のゲインKiおよびゲインKPを乗
じて、加算器96に入力する。Using this displacement amount X C as a target value, an error between the actual displacement amount X of the pilot spool 54 detected by the displacement sensor 82 is calculated by a comparator 95, and two kinds of variable adjustments can be made to the error. Are multiplied by the gain K i and the gain K P and input to the adder 96.
【0079】ゲインKiおよびゲインKPを可変調整する
のは、ゲイン調整装置97であり、ゲイン調整によりプッ
シュソレノイド57に供給される電流値Iを調整すること
で、相対的にパイロットスプール54の復帰バネ62のバネ
定数を負荷圧力Ploadに応じて任意に変更できる。[0079] The gain K i and the gain K P to variably adjust a gain adjustment device 97, by adjusting the current value I supplied to the push solenoid 57 by the gain adjustment, the relative pilot spool 54 The spring constant of the return spring 62 can be arbitrarily changed according to the load pressure P load .
【0080】すなわち、プッシュソレノイド57と復帰バ
ネ62は、パイロットスプール54に対し反対方向に作用す
るので、例えば、復帰バネ62を強くする必要があるとき
は、ゲイン調整装置97によりプッシュソレノイド57への
電流値Iを決定するゲインK iおよびゲインKPを小さく
するように調整して、プッシュソレノイド57の推力を減
少させることにより、相対的に復帰バネ62のバネ定数を
大きくして強くした場合と同等の効果が得られる。That is, the push solenoid 57 and the return bar
The spring 62 acts on the pilot spool 54 in the opposite direction.
Therefore, for example, when it is necessary to strengthen the return spring 62
Is connected to the push solenoid 57 by the gain adjustment device 97.
Gain K for determining current value I iAnd gain KPSmaller
To reduce the thrust of the push solenoid 57.
The spring constant of the return spring 62 is relatively reduced by reducing
The same effect can be obtained as when it is increased and increased.
【0081】ゲイン調整装置97は、直接的には流量制御
系のゲインKiおよびゲインKPを調整するが、これによ
り、次の圧力制御装置98などの圧力制御系とのバランス
を調整する機能もある。[0081] Gain adjustment device 97 functions to directly adjust the gain K i and the gain K P of the flow control system, which allows for balancing the pressure control system, such as the following of the pressure control device 98 There is also.
【0082】また、前記加算器96には、圧力制御装置98
およびフィードフォワードコントローラ99を経た信号も
入力される。The adder 96 includes a pressure control device 98.
Also, a signal passed through the feed forward controller 99 is input.
【0083】圧力制御装置98は、圧力フィードバックコ
ントローラ101と、作業負荷推定装置102とを備えてい
る。The pressure control device 98 includes a pressure feedback controller 101 and a work load estimating device 102.
【0084】圧力フィードバックコントローラ101は、
負荷圧力演算装置92により推定された負荷圧力Ploadと
の関係で、プッシュソレノイド57に供給される電流値を
制御することで、例えば負荷圧力Ploadが設定圧力を超
えないように圧力制御して、制御系の安定性を図ること
が可能である。The pressure feedback controller 101
By controlling the current value supplied to the push solenoid 57 in relation to the load pressure P load estimated by the load pressure calculation device 92, for example, pressure control is performed so that the load pressure P load does not exceed the set pressure. Thus, the stability of the control system can be improved.
【0085】作業負荷推定装置102は、例えば油圧ショ
ベルのフロント作業装置が作動しているときに、そのブ
ームシリンダなどの負荷圧力を推定する場合は、負荷圧
力演算装置92により推定された負荷圧力Ploadが、純粋
な作業負荷(荷の静的荷重)だけでなく、フロント作業
装置の慣性負荷の影響も受けたものであることを前提と
して、その慣性負荷の影響を取除くことにより、バケッ
ト内の作業負荷を精度良く推定するものである。The work load estimating device 102 estimates the load pressure of the boom cylinder or the like when the front working device of the hydraulic shovel is operating, for example. load is, not only the pure work load (static load of the load), the assumption that the influence of the inertia load of the front work device is intended to be received, by removing the influence of the inertia load, in the bucket The work load is estimated with high accuracy.
【0086】フィードフォワードコントローラ99は、フ
ィードバック制御系の演算遅れなどにより制御系が不安
定となるおそれを改善するために設置する。The feed forward controller 99 is provided to improve the possibility that the control system becomes unstable due to a delay in calculation of the feedback control system.
【0087】次に、図1および図2に示された実施形態
の作用を説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
【0088】操作レバー87を操作すると、この操作レバ
ー87から発信されたコマンド電気信号がコントローラ86
で演算処理され、コントローラ86より出力された電流値
などの電気信号により、共通バイパス弁8が徐々に閉止
されるとともに、ポンプ斜板1aの制御によりポンプ吐出
量が徐々に増大する。When the operation lever 87 is operated, a command electric signal transmitted from the operation lever 87 is transmitted to the controller 86.
The common bypass valve 8 is gradually closed by an electric signal such as a current value output from the controller 86, and the pump discharge amount is gradually increased by controlling the pump swash plate 1a.
【0089】同時に、コントローラ86よりメータインバ
ルブA1IMV ,A2IMV のプッシュソレノイド57またはメー
タアウトバルブA3IMV ,A4IMVのプッシュソレノイド35
へ操作レバー量に応じたコマンド信号(電流)が供給さ
れ、電流が供給されたプッシュソレノイド57,35では推
力が発生し、パイロットスプール54,33が、復帰バネ6
2,34のバネ力に抗して変位することにより、パイロッ
ト流量が発生する。At the same time, the push solenoid 57 of the meter-in valves A1IMV and A2IMV or the push solenoid 35 of the meter-out valves A3IMV and A4IMV is transmitted from the controller 86.
A command signal (current) corresponding to the operation lever amount is supplied to the push solenoids 57 and 35 to which the current is supplied, and a thrust is generated.
Pilot flow is generated by displacement against the spring force of 2, 34.
【0090】これにより、バネ室51またはバネ室28が減
圧され、メータイン側のメインポペット41またはメータ
アウト側のメインポペット22がリフトし、ポンプ1から
流体圧アクチュエータ2のロッド側室2rおよびヘッド側
室2hの一方に供給されるとともに他方からタンク7に排
出される作動油が、2つのメータインバルブA1IMV ,A2
IMV および2つのメータアウトバルブA3IMV ,A4IMV で
形成されたブリッジ回路3により制御される。Thus, the pressure in the spring chamber 51 or the spring chamber 28 is reduced, the main poppet 41 on the meter-in side or the main poppet 22 on the meter-out side is lifted, and the rod side chamber 2r and the head side chamber 2h of the fluid pressure actuator 2 are moved from the pump 1. The hydraulic oil supplied to one of the valves and discharged from the other to the tank 7 is supplied to two meter-in valves A1IMV and A2.
It is controlled by a bridge circuit 3 formed by IMV and two meter-out valves A3IMV and A4IMV.
【0091】例えば、メータインバルブA1IMV ,A2IMV
は、プッシュソレノイド57によりパイロットスプール54
を復帰バネ62に抗して変位させ、シート56を開口させる
ことにより、通路13,43,46、可変スロット47の開口47
a 、バネ室51、通路53、シート56、バネ室61、通路63、
チェック弁64、通路65を経て通路15へ至るパイロット流
れが生じると、可変スロット47の開口47a の前後で差圧
が生じ、この差圧によりメインポペット41が復帰バネ52
に抗して変位し、メインポペット41のシート49が開口
し、通路11から通路13および通路15を経た作動流体(圧
油)が流体圧アクチュエータ2のヘッド側室2hへ供給さ
れ、負荷圧力Ploadが発生する。For example, meter-in valves A1IMV, A2IMV
The pilot spool 54 by the push solenoid 57
Is displaced against the return spring 62 and the sheet 56 is opened, whereby the passages 13, 43, 46 and the opening 47 of the variable slot 47 are opened.
a, spring chamber 51, passage 53, seat 56, spring chamber 61, passage 63,
When the pilot flow to the passage 15 via the check valve 64 and the passage 65 occurs, a pressure difference is generated around the opening 47a of the variable slot 47, and the main poppet 41 is returned by the return spring 52 due to the pressure difference.
, The seat 49 of the main poppet 41 is opened, and the working fluid (pressure oil) passing from the passage 11 through the passage 13 and the passage 15 is supplied to the head side chamber 2h of the fluid pressure actuator 2, and the load pressure P load Occurs.
【0092】作業中に、このヘッド側室2h における負
荷圧力Ploadが上昇すると、パイロットスプール54の負
荷圧力室78に臨む負荷圧力感知部77の下側段差部がその
上昇した負荷圧力Ploadを受けて、パイロットスプール
54が図示上方の中立位置側へ変位し、シート56に対する
ポペット部69の開度が減少する。During the operation, when the load pressure P load in the head side chamber 2h increases, the lower step portion of the load pressure sensor 77 facing the load pressure chamber 78 of the pilot spool 54 receives the increased load pressure P load . The pilot spool
54 is displaced toward the neutral position above in the figure, and the opening degree of the poppet portion 69 with respect to the sheet 56 decreases.
【0093】これにより、メインポペット41上のバネ室
51内が昇圧し、メインポペット41の上面および下面に作
用する圧力の差すなわち差圧が減少し、メインポペット
41が復帰バネ52の復元力により閉じ方向に作用し、高負
荷駆動を防止できるとともに、操作レバー87の急激な入
力操作により負荷圧力Ploadが急上昇しても、負荷圧力
室78にフィードバックされた負荷圧力Ploadによりパイ
ロットスプール54が直ちに中立位置側に戻され、これに
伴い、メインポペット41も直ちに中立位置側に戻され、
負荷圧力が応答良く減少することで、負荷圧力の変動を
抑え込むことができる。この圧力制御は後でさらに説明
する。Thus, the spring chamber on the main poppet 41
The inside of the main poppet 41 is pressurized, and the difference between the pressures acting on the upper and lower surfaces of the main poppet 41, that is, the differential pressure is reduced.
41 acts in the closing direction due to the restoring force of the return spring 52, preventing high-load driving. Even if the load pressure P load rises sharply due to a sudden input operation of the operation lever 87, the feedback is fed back to the load pressure chamber 78. The pilot spool 54 is immediately returned to the neutral position side by the load pressure P load , and accordingly, the main poppet 41 is immediately returned to the neutral position side.
Since the load pressure decreases in a responsive manner, fluctuations in the load pressure can be suppressed. This pressure control will be further described later.
【0094】一方、メータアウトバルブA3IMV ,A4IMV
は、プッシュソレノイド35によりパイロットスプール33
を復帰バネ34に抗して変位させ、シート30を開口させる
ことにより、通路15a 、可変スロット25の開口25a 、バ
ネ室28、通路31、シート30、バネ室24、通路32、タンク
通路17を経てタンク7へ至るパイロット流れが生じる
と、可変スロット25の開口25a の前後で差圧が生じ、こ
の差圧によりメインポペット22が復帰バネ29に抗して変
位し、メインポペット22のシート27が開口し、流体圧ア
クチュエータ2のヘッド側室2hから通路15a 、シート27
およびタンク通路17を経た作動流体(圧油)がタンク7
へ排出される。On the other hand, meter-out valves A3IMV, A4IMV
The pilot spool 33 by the push solenoid 35
Is displaced against the return spring 34, and the seat 30 is opened, thereby opening the passage 15a, the opening 25a of the variable slot 25, the spring chamber 28, the passage 31, the seat 30, the spring chamber 24, the passage 32, and the tank passage 17. When the pilot flow to the tank 7 occurs, a differential pressure is generated around the opening 25a of the variable slot 25, and the differential pressure causes the main poppet 22 to be displaced against the return spring 29 and the seat 27 of the main poppet 22 to be displaced. The passage 15a and the seat 27 are opened from the head side chamber 2h of the fluid pressure actuator 2.
The working fluid (pressure oil) that has passed through the tank passage 17 and the tank 7
Is discharged to
【0095】作業中に、このヘッド側室2h における負
荷圧力Ploadが上昇すると、パイロットスプール33の負
荷圧力室39に臨む負荷圧力感知部38の上側段差部がその
上昇した負荷圧力Ploadを受けて、パイロットスプール
33がシート30から離反する方向に変位する。During the operation, when the load pressure P load in the head side chamber 2h increases, the upper step portion of the load pressure sensing portion 38 facing the load pressure chamber 39 of the pilot spool 33 receives the increased load pressure P load. , Pilot spool
33 is displaced in a direction away from the sheet 30.
【0096】これにより、メインポペット22上のバネ室
28内が減圧され、メインポペット22の上面および下面に
作用する差圧が増大し、メインポペット22が復帰バネ29
の復元力に抗して開き方向に作用し、通路15aをタンク
7に連通するから、操作レバー87の急激な入力操作によ
り負荷圧力Ploadが急上昇しても、前記負荷圧力感知部
38への負荷圧力フィードバックにより負荷圧力Ploadが
自動的に応答良く減少することで、この負荷圧力Pload
の変動を抑え込むことができる。Thus, the spring chamber on the main poppet 22 is
28, the pressure difference acting on the upper and lower surfaces of the main poppet 22 increases, and the main poppet 22 returns to the return spring 29.
Acts in the opening direction against the restoring force of the load lever, and communicates the passage 15a with the tank 7. Therefore, even if the load pressure P load rises rapidly due to a sudden input operation of the operation lever 87, the load pressure sensing unit
The load pressure P load automatically decreases with a good response by the feedback of the load pressure to 38, so that this load pressure P load
Can be suppressed.
【0097】また、メータインバルブA1IMV ,A2IMV の
リーク低減機能を説明すると、操作レバー87が中立位置
にあり、コマンド(電流値)が各プッシュソレノイド57
に与えられないときは、パイロットスプール54は図1に
示されたように中立位置にある。また、共通バイパス弁
8が開いており、さらに可変容量型のポンプ1からのポ
ンプ吐出量も最少であるから、通路13の圧力は低圧力で
ある。The function of reducing the leak of the meter-in valves A1IMV and A2IMV will be described. The operation lever 87 is in the neutral position, and the command (current value) is transmitted to each push solenoid 57.
, The pilot spool 54 is in the neutral position as shown in FIG. Also, since the common bypass valve 8 is open and the pump discharge amount from the variable displacement pump 1 is also minimal, the pressure in the passage 13 is low.
【0098】この場合、シリンダ型の流体圧アクチュエ
ータ2のヘッド側室2hに通路13の圧力以上の負荷圧力P
loadがある場合は、通路15よりシャトル弁42で高圧選択
されて、この負荷圧力Ploadが可変スロット47の開口47
a よりバネ室51へ導入され、復帰バネ52のバネ力と共に
メータイン側のメインポペット41をシート49側に押圧す
るため、通路15から通路13へ至るリークは発生しない。In this case, the load pressure P equal to or higher than the pressure of the passage 13 is applied to the head side chamber 2h of the cylinder type hydraulic actuator 2.
If there is a load , the high pressure is selected from the passage 15 by the shuttle valve 42, and the load pressure P load is changed to the opening 47 of the variable slot 47.
a, the main poppet 41 on the meter-in side is pressed against the sheet 49 together with the spring force of the return spring 52, so that no leak from the passage 15 to the passage 13 occurs.
【0099】また、メータインバルブA1IMV ,A2IMV の
ロードホールドチェック弁機能を説明すると、操作レバ
ー87が操作され、共通バイパス弁8が閉止してゆき、ポ
ンプ吐出量が増大すると共に、プッシュソレノイド57へ
コントローラ86よりコマンド(電流値)が供給され、パ
イロットスプール54を押込む方向に作用すると、ポペッ
ト部69がシート56を開いてゆく。The load-hold check valve function of the meter-in valves A1IMV and A2IMV will be described. The operation lever 87 is operated, the common bypass valve 8 is closed, the pump discharge amount is increased, and the push solenoid 57 is operated. When a command (current value) is supplied from the controller 86 and acts in a direction to push the pilot spool 54, the poppet unit 69 opens the sheet 56.
【0100】このとき、まだ通路15の負荷圧力Ploadが
通路13の圧力より高圧であると、メインポペット41のバ
ネ室51は高圧側の通路15の圧力に等しく、このメインポ
ペット41は閉止したままであり、これはロードホールド
チェック弁としての機能を果たしていることになる。At this time, if the load pressure P load of the passage 15 is still higher than the pressure of the passage 13, the spring chamber 51 of the main poppet 41 is equal to the pressure of the passage 15 on the high pressure side, and the main poppet 41 is closed. As a result, this functions as a load hold check valve.
【0101】さらに、共通バイパス弁8が閉止し、ポン
プ吐出量が増大すると、やがて通路13のポンプ吐出圧力
は通路15の負荷圧力Ploadを超えて高くなってくる。Further, when the common bypass valve 8 is closed and the pump discharge amount increases, the pump discharge pressure of the passage 13 eventually becomes higher than the load pressure P load of the passage 15.
【0102】このとき、シャトル弁42により通路13側の
圧力が高圧選択されてメインポペット41のバネ室51より
パイロットスプール54のポペット部69に作用し、この圧
力は通路65の圧力(=通路15の圧力)より高いため、通
路53からシート56、バネ室61およびチェック弁64を経て
通路65へ流れるパイロット流量が発生する。At this time, the high pressure of the passage 13 is selected by the shuttle valve 42 and acts on the poppet portion 69 of the pilot spool 54 from the spring chamber 51 of the main poppet 41, and this pressure is applied to the pressure of the passage 65 (= the passage 15). ), A pilot flow is generated from the passage 53 to the passage 65 through the seat 56, the spring chamber 61 and the check valve 64.
【0103】このメータイン側のメインポペット41は、
パイロット流量増幅機能を有しているので、パイロット
流量の増加にしたがってバネ室51の圧力が下降し、メイ
ンポペット41の流量制御部48がシート49よりリフトし、
弁先端部の開口面積の漸次増加により通路13より通路15
へ制御された主流量が発生し、シリンダ型の流体圧アク
チュエータ2はゆっくり伸張してゆく。The main poppet 41 on the meter-in side is
Since it has a pilot flow amplification function, the pressure in the spring chamber 51 decreases as the pilot flow increases, and the flow control unit 48 of the main poppet 41 lifts from the seat 49,
Passage 15 from passage 13 due to the gradual increase in the opening area at the valve tip
, The main flow rate is controlled, and the cylinder type hydraulic actuator 2 is slowly extended.
【0104】次に、図3に示された制御系の各部をその
機能とともに説明する。Next, each part of the control system shown in FIG. 3 will be described together with its function.
【0105】(1)負荷圧力推定機能 供給側(メータイン側)のパイロットスプール54と排出
側(メータアウト側)のパイロットスプール33とを独立
させたブリッジ回路3において、パイロットスプール54
を駆動する場合はパイロットスプール33は非駆動側とな
り、また、パイロットスプール33を駆動する場合はパイ
ロットスプール54は非駆動側となるが、その非駆動側の
パイロットスプール54または33を、通過流量が零のまま
となる中立位置近辺の不感帯(デッドバンド)におい
て、微少変位させることで負荷圧力Ploadを推定する。(1) Load pressure estimation function In the bridge circuit 3 in which the supply side (meter-in side) pilot spool 54 and the discharge side (meter-out side) pilot spool 33 are independent, the pilot spool 54
When driving the pilot spool 33, the pilot spool 33 is on the non-drive side.When driving the pilot spool 33, the pilot spool 54 is on the non-drive side. The load pressure P load is estimated by making a small displacement in a dead zone (dead band) near the neutral position that remains at zero.
【0106】例えば、メータイン側のパイロットスプー
ル54が非駆動側の場合は、このパイロットスプール54を
下方へ微小変位させるが、その場合、パイロットスプー
ル54を下方へ変位量Xだけ微小変位させたときは、図1
にて上向きに作用する力は、質量mのパイロットスプー
ル54が加速度d2X/dt2で運動する際の反力m・d2X/dt
2と、パイロットスプール54が油中で運動する際の粘性
抵抗C・dX/dt(Cは粘性抵抗に関する減衰定数)と、
復帰バネ62の圧縮量Xによる反発力K・X(Kはバネ定
数)と、復帰バネ62の取付荷重Rと、通路15から通路6
5,79を経てドーナツエリア状の負荷圧力室78までフィ
ードバックされた負荷圧力Ploadがパイロットスプール
54の負荷圧力感知部77の下側受圧面積Area に対し作用
する力Pload・Area とであり、一方、図にて下向きに
作用する力は、プッシュソレノイド57に電流Iを流した
ときに生ずる電流Iに比例した押力Fと、複数のブリッ
ジ回路3,3aから共通のタンク7に作動油が排出される
構造から生ずるタンクライン圧Ptが負荷圧力感知部77
の上側受圧面積Areaに対し作用する力Pt・Areaとで
あり、パイロットスプール54の中立位置近辺の不感帯
(デッドバンド)においてはシート56とポペット部69と
の間に通過流量が発生しないので、この通過流量に伴っ
て発生するフローフォースを考慮する必要がなく、上記
の上向きの力と下向きの力とがバランスするので、次の
式3が成立する。For example, when the pilot spool 54 on the meter-in side is the non-drive side, the pilot spool 54 is slightly displaced downward. In this case, when the pilot spool 54 is displaced slightly downward by the displacement amount X, , FIG.
The upward acting force is the reaction force m · d 2 X / dt when the pilot spool 54 having the mass m moves at the acceleration d 2 X / dt 2.
2 , viscous resistance C · dX / dt (C is a damping constant related to viscous resistance) when the pilot spool 54 moves in oil,
The repulsive force K · X (K is a spring constant) based on the compression amount X of the return spring 62, the mounting load R of the return spring 62, and the passage 15 to the passage 6
The load pressure P load fed back to the load pressure chamber 78 in the shape of a donut area via 5, 79 is the pilot spool.
The force P load · A rea acting on the lower pressure receiving area A rea of the load pressure sensor 77 of the 54 is a force acting downward in the figure when the current I flows through the push solenoid 57. And a tank line pressure Pt generated from a structure in which hydraulic oil is discharged from the plurality of bridge circuits 3 and 3a to the common tank 7 in the load pressure sensing unit 77.
The sequence by the force Pt · A rea acting against the upper pressure receiving area A rea, since the dead zone (dead band) around the neutral position of the pilot spool 54 is passing flow between the seat 56 and the poppet portion 69 does not occur It is not necessary to consider the flow force generated with this passing flow rate, and the upward force and the downward force are balanced, so that the following expression 3 is established.
【0107】[0107]
【式3】m・d2X/dt2+C・dX/dt+K・X+R+Pload
・Area =F+Pt・Area 書換えると、下記の式4になる。[Equation 3] m · d 2 X / dt 2 + C · dX / dt + K · X + R + P load
A rea = F + Pt · Area When rewritten, the following equation 4 is obtained.
【0108】[0108]
【式4】Pload={F−(m・d2X/dt2+C・dX/dt+K
・X+R)+Pt・Area}/Are a この式4において、m、C、K、RおよびArea は既知
の定数であり、X、dX/dtおよびd2X/dt2 は、変位セン
サ82により測定または測定値から演算することができ、
Fはソレノイド電流Iから演算でき、タンクライン圧P
tは共通の圧力センサにより検出できるから、負荷圧力
Ploadは、上式で推定することができる。[Equation 4] P load = ΔF− (m · d 2 X / dt 2 + C · dX / dt + K
In · X + R) + Pt · A rea} / A re a This equation 4, m, C, K, R and A rea are known constants, X, dX / dt and d 2 X / dt 2 is the displacement sensor 82 can be measured or calculated from the measured values,
F can be calculated from the solenoid current I and the tank line pressure P
Since t can be detected by a common pressure sensor, the load pressure P load can be estimated by the above equation.
【0109】図4は、このような負荷圧力を推定演算す
る負荷圧力演算装置92をブロック図としたものであり、
前記プッシュソレノイド57への電流Iは関数112により
押力Fに変換され、この押力Fは、ノイズを含むもので
あるため、ノイズフィルタ113によりそのノイズを除去
する。そして、この押力Fなどの各数値を演算部114に
入力して、負荷圧力Ploadを演算により求める。FIG. 4 is a block diagram of a load pressure calculator 92 for estimating and calculating such a load pressure.
The current I to the push solenoid 57 is converted into a pressing force F by a function 112. Since the pressing force F includes noise, the noise is removed by a noise filter 113. Then, each numerical value such as the pressing force F is input to the calculation unit 114, and the load pressure P load is obtained by calculation.
【0110】さらに、この負荷圧力演算装置92は、パイ
ロットスプール54の変位X、速度dX/dtおよび加速度d2X
/dt2からノイズを除去するノイズフィルタ115を備えて
いる。Further, the load pressure calculating device 92 calculates the displacement X, speed dX / dt and acceleration d 2 X of the pilot spool 54.
A noise filter 115 for removing noise from / dt 2 is provided.
【0111】一方、メータアウト側の通路15のパイロッ
トスプール33が非駆動側の場合は、同様に、このパイロ
ットスプール33をデッドバンドの範囲内で微小変位させ
ることにより、負荷圧力Ploadを推定することができ
る。On the other hand, when the pilot spool 33 in the passage 15 on the meter-out side is the non-drive side, the load pressure P load is similarly estimated by slightly displacing the pilot spool 33 within the dead band. be able to.
【0112】このように、パイロットスプール33,54に
段付き形成された負荷圧力感知部38,77に負荷圧力P
loadをフィードバックさせ、そのフィードバック力とパ
イロットスプール33,54の推力などとの釣合い関係から
負荷圧力Ploadを推定する負荷圧力演算装置92が形成さ
れている。As described above, the load pressure P is applied to the load pressure sensing portions 38, 77 formed stepwise on the pilot spools 33, 54.
load by feeding back a load pressure calculating unit 92 is formed to estimate the load pressure P load from the balance relationship between such thrust of the feedback force and the pilot spool 33,54.
【0113】要するに、この負荷圧力演算装置92は、供
給側(ポンプ側)のパイロット弁と排出側(タンク側)
のパイロット弁とを独立させ、非駆動側のパイロット弁
での通過流量が零となる中立位置近辺の不感帯(デッド
バンド)において、この非駆動側のパイロット弁を微少
変位させることにより、通過流量に伴って発生するフロ
ーフォースを考慮することなく、また負荷圧力を検出す
るための圧力センサを用いることなく、負荷圧力Pload
を高精度に推定できる。In short, the load pressure calculating device 92 includes a supply side (pump side) pilot valve and a discharge side (tank side).
In the dead band near the neutral position where the flow rate of the pilot valve on the non-drive side becomes zero, the pilot valve on the non-drive side is slightly displaced to reduce the flow rate The load pressure P load is taken into account without considering the flow force generated with the load and without using a pressure sensor for detecting the load pressure.
Can be estimated with high accuracy.
【0114】(2)流量制御機能 前記式1 Q=α・A・(PP−Pload)1/2 において、ポンプ吐出圧力PPはポンプ圧力センサ88に
より検出され、負荷圧力Ploadは負荷圧力演算装置92に
より演算できるから、レバー操作により駆動電流をプッ
シュソレノイド57に供給して、前記関数93,94により演
算されたパイロットスプール54の変位量XCをフィード
バック制御することにより、既に説明したようにメイン
ポペット41の変位量を制御し、すなわちメインポペット
41の開口面積Aを制御することで、メインポペット41で
の流量Qを実現して、流体圧アクチュエータ2の作動速
度を制御する。[0114] In (2) the flow rate control function the formula 1 Q = α · A · ( P P -P load) 1/2, the pump discharge pressure P P is detected by the pump pressure sensor 88, the load pressure P load in the load since it can be calculated by the pressure calculating unit 92, and supplies a drive current to push the solenoid 57 by the lever operation, by feedback-controlling the displacement X C of the pilot spool 54 which is calculated by the function 93 and 94, previously described So that the displacement of the main poppet 41 is controlled
By controlling the opening area A of the 41, the flow rate Q at the main poppet 41 is realized, and the operating speed of the fluid pressure actuator 2 is controlled.
【0115】(3)圧力制御機能 例えば、流体圧アクチュエータ2のヘッド側室2h にお
ける負荷圧力Ploadが上昇すると、パイロットスプール
54の負荷圧力室78に臨む負荷圧力感知部77の下側段差部
がその負荷圧力Ploadを受けて、パイロットスプール54
は図示上方へ変位する。これにより、シート56に対する
ポペット部69の開度が減少し、高負荷駆動が防止され
る。(3) Pressure control function For example, when the load pressure P load in the head side chamber 2h of the fluid pressure actuator 2 increases, the pilot spool
The lower step portion of the load pressure sensor 77 facing the load pressure chamber 78 of 54 receives the load pressure P load and receives the pilot pressure.
Is displaced upward in the figure. As a result, the degree of opening of the poppet portion 69 with respect to the seat 56 is reduced, and high-load driving is prevented.
【0116】ポンプ1からの吐出圧力が、駆動したい負
荷圧力よりも高いときでも、この高負荷駆動防止機能に
よりポペット部69の開口中においても、パイロットスプ
ール54が中立位置(図示された閉止位置)に戻され、ポ
ペット部69がシート56を閉じることで、負荷圧力Pload
がポンプ吐出圧力まで上昇することを防止できる。Even when the discharge pressure from the pump 1 is higher than the load pressure to be driven, even when the poppet portion 69 is open, the pilot spool 54 is in the neutral position (the closed position shown in the figure) even when the poppet 69 is open. When the poppet unit 69 closes the sheet 56, the load pressure P load
Can be prevented from rising to the pump discharge pressure.
【0117】さらに、パイロットスプール54に段付き形
状に設けられた負荷圧力感知部77に対し負荷圧力をフィ
ードバックし、ひいては、このパイロットスプール54に
より制御されるメインポペット41の流量制御機構に負荷
圧力をフィードバックする負荷圧力フィードバック機構
が形成されており、メインポペット41により負荷圧力を
設定された値に制御できる。Further, the load pressure is fed back to the load pressure sensor 77 provided in the pilot spool 54 in a stepped shape, and the load pressure is applied to the flow control mechanism of the main poppet 41 controlled by the pilot spool 54. A load pressure feedback mechanism for feeding back is formed, and the load pressure can be controlled to a set value by the main poppet 41.
【0118】これを図5で説明すると、操作レバー87の
ステップ入力に対して、実負荷圧力が急上昇して突出す
ると、パイロットスプール54が実パイロットスプール変
位の特性曲線に示されるように、負荷圧力感知部77など
の負荷圧力フィードバック機構により中立位置側に戻さ
れる。これに伴い、メインポペット41も実メインポペッ
ト変位の特性曲線に示されるように、中立位置側に戻さ
れ、実負荷圧力が応答良く減少することで、負荷圧力の
変動を抑え込むことができる。Referring to FIG. 5, when the actual load pressure suddenly rises and protrudes in response to the step input of the operation lever 87, the pilot spool 54 moves the load pressure as shown in the characteristic curve of the actual pilot spool displacement. It is returned to the neutral position side by the load pressure feedback mechanism such as the sensing unit 77. Along with this, the main poppet 41 is also returned to the neutral position side as shown in the characteristic curve of the actual main poppet displacement, and the actual load pressure decreases with a good response, so that the fluctuation of the load pressure can be suppressed.
【0119】このときに、駆動したい負荷圧力P
loadは、プッシュソレノイド57の推力すなわち駆動電流
によって調整する。At this time, the load pressure P to be driven
The load is adjusted by the thrust of the push solenoid 57, that is, the drive current.
【0120】すなわち、前記負荷圧力演算装置92により
負荷圧力Ploadを推定できるから、パイロットスプール
54に接続されているプッシュソレノイド57を用いてその
負荷圧力Ploadに対抗する推力を調整する。That is, since the load pressure P load can be estimated by the load pressure calculating device 92, the pilot spool
The thrust against the load pressure P load is adjusted by using a push solenoid 57 connected to 54.
【0121】例えば、前記圧力フィードバックコントロ
ーラ101によって、プッシュソレノイド57の推力を立上
げるときに、この推力を、対抗する負荷圧力Ploadによ
るフィードバック力(負荷圧力感知部77の下側受圧面に
作用する上向きの力)より一時的に若干減少させること
で、パイロットスプール54を応答良く中立位置方向へ戻
すことができ、設定圧力を超えないように負荷圧力を圧
力制御することができる。For example, when the pressure feedback controller 101 raises the thrust of the push solenoid 57, the thrust is applied to the feedback force by the opposing load pressure P load (acts on the lower pressure receiving surface of the load pressure sensing unit 77). By temporarily reducing the pressure slightly (upward force), the pilot spool 54 can be returned to the neutral position with good response, and the load pressure can be controlled so as not to exceed the set pressure.
【0122】これを、図6に実線で示すと、操作レバー
87のステップ入力に対してプッシュソレノイド57の推力
が立上がった際に、その立上がり直後にプッシュソレノ
イド57への入力電流値をいったん下げて、その推力を負
荷圧力Ploadによるフィードバック力より減少させるこ
とで、パイロットスプール54を閉じ方向に動作させ、メ
インポペット41のバネ室51を一時的に昇圧させて、メイ
ンポペット41の開口動作を抑制することにより、負荷圧
力Ploadが設定圧力をオーバシュートしないように圧力
制御して、制御系の安定性を図ることができる。点線
は、オーバシュートした状態である。This is indicated by a solid line in FIG.
When the thrust of the push solenoid 57 rises in response to the step input of 87, the input current value to the push solenoid 57 is temporarily reduced immediately after the rise, and the thrust is reduced from the feedback force by the load pressure P load. By operating the pilot spool 54 in the closing direction and temporarily increasing the pressure in the spring chamber 51 of the main poppet 41 to suppress the opening operation of the main poppet 41, the load pressure P load does not overshoot the set pressure. By controlling the pressure as described above, the stability of the control system can be improved. The dotted line indicates an overshoot state.
【0123】このように、リリーフ弁などの圧力制御弁
を流体圧アクチュエータごとに用いることなく、また負
荷圧力を検出するための圧力センサを用いることなく、
プッシュソレノイド57の推力すなわち駆動電流を制御す
ることによって、流量制御手段でもあるメインポペット
41によって負荷圧力Ploadを調整することができる。As described above, without using a pressure control valve such as a relief valve for each fluid pressure actuator and without using a pressure sensor for detecting a load pressure,
By controlling the thrust of the push solenoid 57, that is, the drive current, the main poppet which is also a flow control means
The load pressure P load can be adjusted by 41.
【0124】なお、従来、負荷圧力を圧力センサなどを
用いて計測し、電気的にパイロットスプールを絞り制御
することにより、負荷圧力が予め設定しておいた圧力を
超えないように制御する手法もあるが、フィードバック
の演算遅れなどにより制御系が不安定となる不具合があ
る。Conventionally, a method of measuring the load pressure using a pressure sensor or the like and electrically controlling the throttle of the pilot spool to control the load pressure so as not to exceed a preset pressure is also available. However, there is a problem that the control system becomes unstable due to a delay in calculation of feedback.
【0125】(4)復帰バネ力調整機能 メータインバルブA2IMV で説明すると、ゲイン調整装置
97により、負荷圧力P loadに応じてパイロットスプール
54のプッシュソレノイド57に通電される電流値を制御し
て、プッシュソレノイド57の推力を増加または減少させ
るように補正することで、復帰バネ62のバネ力(バネ定
数)を実質的に調整する。(4) Return Spring Force Adjustment Function To explain with the meter-in valve A2IMV, a gain adjustment device
According to 97, the load pressure P loadAccording to pilot spool
Controls the value of the current supplied to the 54 push solenoid 57
Increase or decrease the thrust of the push solenoid 57
The spring force of the return spring 62 (spring constant)
Number) is substantially adjusted.
【0126】例えば、負荷圧力Ploadが高い領域では、
すなわち負荷圧力感知部77へのフィードバック力が大き
い領域では、ゲイン調整装置97によりプッシュソレノイ
ド57に供給される電流値のゲインを下げ、プッシュソレ
ノイド57の推力を減少させることにより、復帰バネ62の
バネ力(バネ定数)を相対的に大きくするように補正す
る。これにより、負荷圧力の変動に対するパイロットス
プール54の変位を抑制し、制御系の安定性を向上させ
る。For example, in a region where the load pressure P load is high,
That is, in a region where the feedback force to the load pressure sensing unit 77 is large, the gain of the current value supplied to the push solenoid 57 by the gain adjusting device 97 is reduced, and the thrust of the push solenoid 57 is reduced, whereby the spring of the return spring 62 is reduced. The force (spring constant) is corrected to be relatively large. As a result, displacement of the pilot spool 54 due to a change in load pressure is suppressed, and the stability of the control system is improved.
【0127】また、逆に負荷圧力Ploadが低い領域で
は、ゲイン調整装置97によりプッシュソレノイド57に供
給される電流値のゲインを上げ、プッシュソレノイド57
の推力を増加させることにより、復帰バネ62のバネ力
(バネ定数)を相対的に小さくするように補正する。こ
れにより、わずかな負荷圧力の変化も感度良くフィード
バック感知し、制御精度を良くするとともに、圧力制御
の応答性を向上させる。On the other hand, in the region where the load pressure P load is low, the gain of the current value supplied to the push solenoid 57 by the gain adjusting device 97 is increased, and the push solenoid 57
Is increased so that the spring force (spring constant) of the return spring 62 is relatively reduced. As a result, even a small change in load pressure is feedback-sensed with high sensitivity, control accuracy is improved, and responsiveness of pressure control is improved.
【0128】特に、パイロットスプール54に負荷圧力P
loadをフィードバックさせ、パイロットスプール54に作
用する推力とバネ力とフィードバック力との釣合い関係
から、負荷圧力演算装置92により負荷圧力を推定する際
に、このゲイン調整手法を用いると、負荷圧力の推定精
度を向上できる。In particular, the load pressure P
When the load is fed back and the load pressure is estimated by the load pressure calculating device 92 from the balance between the thrust acting on the pilot spool 54, the spring force, and the feedback force, the load pressure can be estimated by using this gain adjustment method. Accuracy can be improved.
【0129】このように、負荷圧力演算装置92により推
定された負荷圧力Ploadに応じて、ゲイン調整装置97に
よりプッシュソレノイド57に供給される電流値ゲインを
制御することで、その推力を制御すれば、パイロットス
プール54の復帰バネ62のバネ定数を実質的に可変制御で
き、制御系の安定性、制御精度および応答性を向上で
き、円滑な操作性を得ることができる。As described above, by controlling the current value gain supplied to the push solenoid 57 by the gain adjusting device 97 in accordance with the load pressure P load estimated by the load pressure calculating device 92, the thrust can be controlled. For example, the spring constant of the return spring 62 of the pilot spool 54 can be substantially variably controlled, the stability of the control system, control accuracy and responsiveness can be improved, and smooth operability can be obtained.
【0130】このバネ力調整は、メータアウトバルブA3
IMV ,A4IMV でも可能であり、例えばメータアウトバル
ブA4IMV において、負荷圧力Ploadが高い領域では、す
なわち通路36から負荷圧力感知部38へフィードバックさ
れる負荷圧力Ploadによる力が大きい領域では、復帰バ
ネ34のバネ力(バネ定数)が相対的に大きくなるよう
に、ゲイン調整装置(97に相当するが図示せず)により
プッシュソレノイド35に供給される電流値のゲインを下
げ、プッシュソレノイド35の推力を減少させるように補
正することで、負荷圧力の変動に対するスプールの変位
を抑制し、制御系の安定性を向上させる。This spring force adjustment is performed by the meter-out valve A3.
For example, in the meter-out valve A4IMV, in a region where the load pressure P load is high, that is, in a region where the load pressure P load fed back from the passage 36 to the load pressure sensing unit 38 is large, the return spring is used. The gain of the current value supplied to the push solenoid 35 by the gain adjusting device (corresponding to 97 but not shown) is reduced so that the thrust of the push solenoid 35 is increased so that the spring force (spring constant) of the push solenoid 35 becomes relatively large. , The displacement of the spool with respect to the fluctuation of the load pressure is suppressed, and the stability of the control system is improved.
【0131】また、逆に負荷圧力Ploadが低い領域で
は、復帰バネ34のバネ力(バネ定数)が相対的に小さく
なるように、ゲイン調整装置によりプッシュソレノイド
35に供給される電流値のゲインを上げ、プッシュソレノ
イド35の推力を増加させるように補正することで、わず
かな負荷圧力の変化も感度良くフィードバック感知し、
制御精度および負荷圧力の推定精度を良くするととも
に、圧力制御の応答性を向上させる。On the other hand, in the region where the load pressure P load is low, the push solenoid is operated by the gain adjusting device so that the spring force (spring constant) of the return spring 34 becomes relatively small.
By increasing the gain of the current value supplied to 35 and correcting so as to increase the thrust of the push solenoid 35, even a slight change in load pressure can be feedback sensed with high sensitivity,
Control accuracy and load pressure estimation accuracy are improved, and pressure control response is improved.
【0132】(5)建設機械の作業負荷推定機能 図7に示されるように、作業機械としての油圧ショベル
には、可動体としての作業腕(以下、この作業腕をフロ
ント作業装置FLという)が上下方向へ回動自在に軸支さ
れ、このフロント作業装置FLは、流体圧アクチュエータ
(以下、この流体圧アクチュエータをブームシリンダ2
BMという)により上下動される。(5) Workload Estimating Function of Construction Machine As shown in FIG. 7, a hydraulic shovel as a working machine has a working arm as a movable body (hereinafter, this working arm is referred to as a front working device FL). The front working device FL is rotatably supported in a vertical direction. The front working device FL includes a hydraulic actuator (hereinafter, this hydraulic actuator is connected to a boom cylinder 2).
BM).
【0133】前記作業負荷推定装置102は、油圧ショベ
ルによる積込み作業などにおいて、作業負荷としてのバ
ケット内負荷(土砂荷重)WLを次のように推定する。[0133] The workload estimator 102, in such loading operation by the hydraulic excavator, to estimate bucket load as a working load (sediment load) W L as follows.
【0134】作業中はブームシリンダ2BMが動いている
場合が多く、ブームシリンダ2BMのヘッド側に生じた負
荷圧力Ploadは慣性負荷の影響を受けるため、精度良く
バケット内負荷WLを推定するためには、慣性負荷の影
響を除去する必要がある。[0134] often during work it is moving boom cylinder 2BM, since the load pressure P load generated on the head side of the boom cylinder 2BM affected by inertial loads, in order to precisely estimate the bucket load W L Must remove the effects of inertial loading.
【0135】そこで、先ず、ブームシリンダ2BMの負荷
圧力Ploadの時系列データを、負荷圧力計測手段として
の負荷圧力演算装置92により間接的に計測し、図8に示
されるように、連続的に計測した負荷圧力Ploadの時系
列データから、慣性負荷による影響である所定範囲の周
波数成分(ω0〜ω1)を抽出して差引き、その差引き後
の負荷圧力Ploadを用いてバケット内負荷WLを推定す
る。Therefore, first, the time series data of the load pressure P load of the boom cylinder 2BM is indirectly measured by the load pressure calculating device 92 as the load pressure measuring means, and continuously as shown in FIG. from the time-series data of the measured load pressure P load, subtracted by extracting a predetermined range of frequency components is affected by inertial loads (ω 0 ~ω 1), with a load pressure P load after the deduction bucket to estimate the internal load W L.
【0136】慣性負荷による所定範囲の周波数成分(ω
0〜ω1)は、計測した負荷圧力Plo adの時系列データを
バンドパスフィルタ121に一定時間だけ通すことによっ
て抽出し、この抽出された所定範囲の周波数成分(ω0
〜ω1)を、所定周波数除去演算部としての減算器122に
て、計測した負荷圧力Ploadの時系列データから差引く
ことにより、慣性負荷の影響を除去できる。A predetermined range of frequency components (ω
0 ~ω 1) extracts by passing predetermined time the time-series data of the load pressure P lo ad measured to the band-pass filter 121, the frequency component of the extracted predetermined range (omega 0
To ω 1 ) is subtracted from the time-series data of the measured load pressure P load by the subtractor 122 as a predetermined frequency removal operation unit, thereby removing the influence of the inertial load.
【0137】バンドパスフィルタ121を一定時間だけ使
うのは、その後の追従性を良くするためである。The reason why the band-pass filter 121 is used only for a certain period of time is to improve the follow-up performance thereafter.
【0138】この場合、バンドパスフィルタ121のバン
ド幅(ω0〜ω1)は、フロント作業装置FLの固有周波数
に合わせる。これにより、フロント作業装置FLの固有振
動による慣性負荷を効果的に除去できる。In this case, the band width (ω 0 to ω 1 ) of the band-pass filter 121 is adjusted to the natural frequency of the front working device FL. Thereby, the inertial load due to the natural vibration of the front working device FL can be effectively removed.
【0139】図9に示されるように、バンドパスフィル
タ121は、微分要素123によってω0以下の周波数をカッ
トし、ローパスフィルタ124によってω1以上の周波数を
カットすることにより、所定範囲の周波数成分(ω0〜
ω1)を抽出する。As shown in FIG. 9, the band-pass filter 121 cuts frequencies below ω 0 by the differential element 123 and cuts frequencies above ω 1 by the low-pass filter 124 so that the frequency (Ω 0 ~
ω 1 ).
【0140】減算器122にて所定範囲の周波数成分(ω0
〜ω1)を差引いた負荷圧力Ploadは、作業負荷演算部1
25に入力して、フロント作業装置FLの先端バケット内に
ある作業負荷すなわちバケット内負荷WLを演算により
推定する。The frequency component (ω 0
~ Ω 1 ) is subtracted from the load pressure P load to the workload calculation unit 1
Type 25, estimated by workload i.e. calculating the bucket load W L is within leading bucket of the front working mechanism FL.
【0141】すなわち、この作業負荷演算部125では、
フロント作業装置FLの各回動軸部に設けられた回動角度
検出器でフロント作業装置FLの姿勢を計測してバケット
内負荷WLの(X,Z)座標値を求め、前記慣性負荷の
影響を取除いたブームシリンダ2BMのヘッド側室の負荷
圧力Ploadと、バケット内負荷WLの(X,Z)座標値
とから、バケット内負荷WLを、WL=f(Pload,X,
Z)により演算することができる。That is, in the workload calculation unit 125,
Measuring the attitude of the front working mechanism FL at rotation angle detector provided in each rotation shaft portion of the front working mechanism FL to seek (X, Z) coordinates of the bucket in the load W L, the impact of the inertial load a load pressure P load in the head side chamber of the boom cylinder 2BM excluding preparative, in the load W L bucket (X, Z) from the coordinate values, the bucket load W L, W L = f ( P load, X,
Z).
【0142】このバケット内負荷WLは、作業毎に演算
して積算することにより、例えば運搬車両に対する土砂
などの積込み総重量を簡単に算出でき、特別な荷重セン
サを用いることなく、許容重量の超過を防止できる。[0142] The bucket load W L, by integrating computed for each task, for example, the total weight loading, such as earth and sand for transportation vehicles easily calculated, without using a special load sensor, the permissible weight Excess can be prevented.
【0143】図10は、点線により、慣性負荷の影響を
受けている負荷圧力Ploadの時系列データを示し、ま
た、実線により、バンドパスフィルタ121を通して抽出
した所定範囲の周波数成分(ω0〜ω1)を取除いた負荷
圧力Ploadの時系列データ、すなわちフロント作業装置
FLの慣性負荷の影響を取除いた負荷圧力Ploadの時系列
データを示す。FIG. 10 shows the time series data of the load pressure P load affected by the inertial load by the dotted line, and the frequency components (ω 0 to ω 0 ) of the predetermined range extracted through the band-pass filter 121 by the solid line. ω 1 ), the time series data of the load pressure P load removed, that is, the front working device
4 shows time-series data of a load pressure P load from which the influence of an inertial load on FL has been removed.
【0144】このように、油圧ショベルの積込み作業な
どにおいてブームシリンダ2BMが作動している最中で
も、フロント作業装置FLの慣性負荷の影響を排除して、
シリンダの負荷圧力Ploadを精度良く推定し、シリンダ
の負荷圧力Ploadとフロント作業装置FLの姿勢とから、
バケット内負荷WLを迅速かつ正確に求めることができ
る。As described above, even during the operation of loading the hydraulic excavator and the like, the influence of the inertial load of the front working device FL is eliminated while the boom cylinder 2BM is operating.
The load pressure P load of the cylinder is accurately estimated, and from the load pressure P load of the cylinder and the attitude of the front working device FL,
The bucket load W L can be determined quickly and accurately.
【0145】次に、この作業負荷推定装置102により慣
性負荷の影響を排除して高精度に推定されたブームシリ
ンダ2BMの負荷圧力は、圧力フィードバックコントロー
ラ101に取り込まれ、圧力制御に用いられる。その制御
のシミュレーション結果を、図11〜図14に示す。Next, the load pressure of the boom cylinder 2BM estimated with high accuracy by eliminating the influence of the inertial load by the work load estimating device 102 is taken into the pressure feedback controller 101 and used for pressure control. Simulation results of the control are shown in FIGS.
【0146】(シミュレーション条件) (1)シリンダ初期負荷:0Pa(バケットを地上に置
いた状況を想定) (2)ポンプ初期負荷:20×9.81×104Pa、ただし、レ
バー操作後のポンプ吐出圧力は、実シリンダ負荷圧力よ
り20×9.81×104Pa以上高くなるようにメインリリーフ
弁9が制御されているものとする。(Simulation conditions) (1) Initial cylinder load: 0 Pa (assuming a situation where the bucket is placed on the ground) (2) Initial pump load: 20 × 9.81 × 10 4 Pa, provided that the pump discharge pressure after lever operation It is assumed that the main relief valve 9 is controlled so as to be higher than the actual cylinder load pressure by 20 × 9.81 × 10 4 Pa or more.
【0147】(3)レバー入力:シミュレーション開始
0.2秒後にステップ入力(100%)、ただし、レバー入力
は20Hzの2次系ローパスフィルタを通したものとす
る。(3) Lever input: Start simulation
Step input (100%) 0.2 seconds later, provided that lever input is passed through a secondary low-pass filter of 20 Hz.
【0148】(4)シリンダ負荷圧力:100×9.81×104
Pa、ただし、シリンダ負荷圧力はシリンダが動き出し
た直後に発生するものとする。(4) Cylinder load pressure: 100 × 9.81 × 10 4
Pa, provided that the cylinder load pressure is generated immediately after the cylinder starts moving.
【0149】・図11は、圧力制御系への操作レバーの
ステップ入力に対する実メインポペット変位、要求メイ
ンポペット変位、実パイロットスプール変位、要求パイ
ロットスプール変位の各シミュレーション結果を示すス
テップ応答特性図である。FIG. 11 is a step response characteristic diagram showing simulation results of the actual main poppet displacement, the required main poppet displacement, the actual pilot spool displacement, and the required pilot spool displacement with respect to the step input of the operating lever to the pressure control system. .
【0150】A :操作レバー位置 B :実メインポペット変位 C :要求メインポペット変位 D :実パイロットスプール変位 E :要求パイロットスプール変位 ・図12は、圧力制御系への操作レバーのステップ入力
に対する実シリンダ速度および実シリンダ変位の各シミ
ュレーション結果を示すステップ応答特性図である。A: Operation lever position B: Actual main poppet displacement C: Requested main poppet displacement D: Actual pilot spool displacement E: Requested pilot spool displacement ・ FIG. 12 shows an actual cylinder in response to a step input of the operating lever to the pressure control system. FIG. 9 is a step response characteristic diagram showing simulation results of speed and actual cylinder displacement.
【0151】F :実シリンダ速度 G :実シリンダ変位 ・図13は、流量制御系への操作レバーのステップ入力
に対する実メインポペット変位、要求メインポペット変
位、実パイロットスプール変位、要求パイロットスプー
ル変位の各シミュレーション結果を示すステップ応答特
性図である。F: Actual cylinder speed G: Actual cylinder displacement ・ FIG. 13 shows each of actual main poppet displacement, required main poppet displacement, actual pilot spool displacement, and required pilot spool displacement in response to the step input of the operating lever to the flow control system. It is a step response characteristic diagram showing a simulation result.
【0152】A´:操作レバー位置 B´:実メインポペット変位 C´:要求メインポペット変位 D´:実パイロットスプール変位 E´:要求パイロットスプール変位 ・図14は、流量制御系への操作レバーのステップ入力
に対する実シリンダ速度および実シリンダ変位の各シミ
ュレーション結果を示すステップ応答特性図である。A ': Operation lever position B': Actual main poppet displacement C ': Required main poppet displacement D': Actual pilot spool displacement E ': Required pilot spool displacement ・ FIG. 14 shows the operation lever operation to the flow control system. FIG. 9 is a step response characteristic diagram showing simulation results of an actual cylinder speed and an actual cylinder displacement with respect to a step input.
【0153】F´:実シリンダ速度 G´:実シリンダ変位 (シミュレーション結果)図11のシミュレーション結
果と図13のシミュレーション結果とを比較すると、流
量制御より圧力制御の方が負荷圧力の変動が小さく、し
かも早く収束することがわかる。これは、負荷圧力が高
いとき、パイロットスプール54が中立位置(閉止位置)
方向に戻され、それに伴い、メインポペット41の開口が
減少し、これにより、負荷圧力が減少するためである。F ': Actual cylinder speed G': Actual cylinder displacement (Simulation result) When comparing the simulation result of FIG. 11 with the simulation result of FIG. 13, the fluctuation of the load pressure is smaller in the pressure control than in the flow control. Moreover, it can be seen that the convergence is quick. This is because when the load pressure is high, the pilot spool 54 is in the neutral position (closed position).
This is because the opening of the main poppet 41 is reduced, and the load pressure is thereby reduced.
【0154】また、図12のシミュレーション結果と図
14のシミュレーション結果とを比較すると、流量制御
より圧力制御の方がシリンダ速度変化が滑らかであり、
流体圧アクチュエータ2をスムーズに作動させることが
できる。Further, comparing the simulation result of FIG. 12 with the simulation result of FIG. 14, the cylinder speed change is smoother in the pressure control than in the flow control.
The fluid pressure actuator 2 can be operated smoothly.
【0155】[0155]
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、負荷圧力
が増大すると、その負荷圧力はパイロット弁に直接フィ
ードバックされ、パイロット弁がフィードバック力によ
りパイロット流量減少方向に変位され、このパイロット
弁変位により主弁が主流量減少方向に制御され、負荷圧
力が応答良く減少するから、圧力センサを用いて負荷圧
力を検出しなくても高負荷駆動を防止できるとともに、
負荷圧力の変動を抑え込んで、安定性を確保でき、従来
の圧力センサから演算系を経て負荷圧力をフィードバッ
クする際の演算遅れによる不安定性を防止でき、短時間
で収斂する圧力制御が可能である。According to the first aspect of the present invention, when the load pressure increases, the load pressure is directly fed back to the pilot valve, and the pilot valve is displaced by the feedback force in the pilot flow decreasing direction. Because the main valve is controlled in the main flow decreasing direction, and the load pressure decreases in a responsive manner, high load driving can be prevented without detecting the load pressure using a pressure sensor,
It is possible to suppress the fluctuation of the load pressure and to ensure the stability, prevent the instability due to the calculation delay when feeding back the load pressure from the conventional pressure sensor via the calculation system, and control the pressure to converge in a short time. .
【0156】請求項2記載の発明によれば、負荷圧力に
対抗する外部からの推力を調整することで、駆動したい
負荷圧力を調整できる。According to the second aspect of the present invention, the load pressure to be driven can be adjusted by adjusting the external thrust against the load pressure.
【0157】請求項3記載の発明によれば、負荷圧力と
対抗する推力を立上げる際に負荷圧力によるフィードバ
ック力より推力を一時的に減少させることで、パイロッ
ト弁を応答良く中立位置方向へ戻すことができ、制御系
の安定性を向上できる。According to the third aspect of the present invention, when the thrust against the load pressure is raised, the thrust is temporarily reduced from the feedback force due to the load pressure, thereby returning the pilot valve to the neutral position with good response. And the stability of the control system can be improved.
【0158】請求項4記載の発明によれば、負荷圧力が
増大すると、その負荷圧力は負荷圧力フィードバック機
構によりパイロット弁に直接フィードバックされ、パイ
ロット弁はフィードバック力によりパイロット流量減少
方向に変位し、これにより主弁は主流量減少方向に変位
して負荷圧力を応答良く減少させるから、高負荷駆動を
防止できるとともに、負荷圧力の変動を抑え込んで、安
定性を確保できる圧力制御装置を提供できる。According to the fourth aspect of the invention, when the load pressure increases, the load pressure is directly fed back to the pilot valve by the load pressure feedback mechanism, and the pilot valve is displaced in a pilot flow decreasing direction by the feedback force. As a result, the main valve is displaced in the main flow rate decreasing direction to reduce the load pressure with a good response, so that it is possible to provide a pressure control device that can prevent high load driving, suppress fluctuations in the load pressure, and ensure stability.
【0159】請求項5記載の発明によれば、パイロット
弁の駆動手段を制御することにより、負荷圧力に対抗す
る駆動手段の推力を調整して、駆動したい負荷圧力を調
整できる圧力制御装置を提供できる。According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a pressure control device capable of adjusting the load pressure to be driven by controlling the driving means of the pilot valve to adjust the thrust of the driving means against the load pressure. it can.
【0160】請求項6記載の発明によれば、コントロー
ラにより、駆動手段の推力を立上げる際に負荷圧力によ
るフィードバック力より駆動手段の推力を一時的に減少
させることで、負荷圧力によりパイロット弁を応答良く
中立位置方向へ戻すことができ、制御系の安定性を向上
できる圧力制御装置を提供できる。According to the sixth aspect of the present invention, when the thrust of the driving means is raised by the controller, the thrust of the driving means is temporarily reduced from the feedback force due to the load pressure, so that the pilot valve is operated by the load pressure. It is possible to provide a pressure control device that can return to the neutral position with good response and improve the stability of the control system.
【図1】本発明の圧力制御装置に係るパイロット弁およ
び主弁の一実施の形態を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a pilot valve and a main valve according to a pressure control device of the present invention.
【図2】同上圧力制御装置に係るブリッジ回路の一実施
の形態を示す流体圧回路図である。FIG. 2 is a fluid pressure circuit diagram showing an embodiment of a bridge circuit according to the pressure control device.
【図3】同上圧力制御装置に係る圧力−流量複合制御系
の一実施の形態を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a combined pressure-flow rate control system according to the pressure control device.
【図4】同上圧力制御装置に係る負荷圧力演算装置の一
例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a load pressure calculating device according to the pressure control device.
【図5】同上圧力制御装置に係る負荷圧力フィードバッ
ク機構の作用例を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing an operation example of a load pressure feedback mechanism according to the pressure control device.
【図6】同上圧力制御装置に係る圧力制御方法の一例を
示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating an example of a pressure control method according to the pressure control device.
【図7】同上圧力制御装置に係る作業負荷推定装置の機
能を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a function of a workload estimation device according to the pressure control device.
【図8】同上作業負荷推定装置の一例を示すブロック図
である。FIG. 8 is a block diagram showing an example of the workload estimation device.
【図9】同上作業負荷推定装置におけるバンドパスフィ
ルタの一例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a bandpass filter in the workload estimation device.
【図10】同上作業負荷推定装置により慣性負荷の影響
を除去する機能の一例を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating an example of a function of removing an influence of an inertial load by the work load estimation device.
【図11】圧力制御系への操作レバーのステップ入力に
対するメインポペット変位およびパイロットスプール変
位のシミュレーション結果を示すステップ応答特性図で
ある。FIG. 11 is a step response characteristic diagram showing simulation results of main poppet displacement and pilot spool displacement with respect to a step input of an operation lever to a pressure control system.
【図12】圧力制御系への操作レバーのステップ入力に
対するシリンダ速度およびシリンダ変位のシミュレーシ
ョン結果を示すステップ応答特性図である。FIG. 12 is a step response characteristic diagram showing a simulation result of a cylinder speed and a cylinder displacement with respect to a step input of an operation lever to a pressure control system.
【図13】流量制御系への操作レバーのステップ入力に
対するメインポペット変位およびパイロットスプール変
位のシミュレーション結果を示すステップ応答特性図で
ある。FIG. 13 is a step response characteristic diagram showing simulation results of main poppet displacement and pilot spool displacement with respect to a step input of an operation lever to a flow control system.
【図14】流量制御系への操作レバーのステップ入力に
対するシリンダ速度およびシリンダ変位のシミュレーシ
ョン結果を示すステップ応答特性図である。FIG. 14 is a step response characteristic diagram showing a simulation result of a cylinder speed and a cylinder displacement with respect to a step input of an operation lever to a flow control system.
【図15】ブリッジ回路を含む流体圧アクチュエータ制
御回路を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a hydraulic actuator control circuit including a bridge circuit.
【図16】従来の圧力センサを用いた負荷圧力フィード
バック機構を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a load pressure feedback mechanism using a conventional pressure sensor.
22,41 主弁としてのメインポペット 33,54 パイロット弁としてのパイロットスプール 35,57 駆動手段としてのプッシュソレノイド 36,79 負荷圧力フィードバック機構の通路 38,77 負荷圧力フィードバック機構の負荷圧力感知
部 86 コントローラ22, 41 Main poppet as main valve 33, 54 Pilot spool as pilot valve 35, 57 Push solenoid as driving means 36, 79 Passage of load pressure feedback mechanism 38, 77 Load pressure sensing unit of load pressure feedback mechanism 86 Controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D003 AA01 AB03 AC09 BA01 DA03 DA04 DB01 DB02 DB05 DC02 DC03 DC05 5H316 AA09 AA18 BB09 CC08 DD01 EE02 EE10 EE12 ES02 ES05 ES06 FF01 FF37 GG03 HH04 HH08 HH10 HH16 JJ03 KK01 KK02 LL01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2D003 AA01 AB03 AC09 BA01 DA03 DA04 DB01 DB02 DB05 DC02 DC03 DC05 5H316 AA09 AA18 BB09 CC08 DD01 EE02 EE10 EE12 ES02 ES05 ES06 FF01 FF37 GG03 HH04 HH08 HH10 KK03 KK03 KK03
Claims (6)
御することにより主流量制御用の主弁をパイロット操作
し、 主流量の負荷圧力をパイロット弁にフィードバックし、 負荷圧力の増大によりパイロット弁をパイロット流量減
少方向に変位させ、 パイロット流量の減少により主弁を主流量減少方向に制
御して負荷圧力を減少させることを特徴とする圧力制御
方法。1. A main valve for controlling a main flow rate is pilot-operated by controlling a pilot flow rate by a pilot valve, a load pressure of the main flow rate is fed back to the pilot valve, and a pilot flow rate is reduced by increasing the load pressure. A pressure control method characterized in that the main valve is controlled in the main flow decreasing direction by decreasing the pilot flow to reduce the load pressure.
荷圧力と対抗する方向からパイロット弁に作用する外部
からの推力を制御することにより負荷圧力を調整するこ
とを特徴とする請求項1記載の圧力制御方法。2. The pressure control method according to claim 1, wherein the load pressure is adjusted by controlling an external thrust acting on the pilot valve from a direction opposite to the load pressure fed back to the pilot valve. .
によるフィードバック力より推力を一時的に減少させる
ことを特徴とする請求項2記載の圧力制御方法。3. The pressure control method according to claim 2, wherein the thrust is temporarily reduced from the feedback force due to the load pressure when the external thrust is raised.
と、 パイロット弁によりパイロット操作される主流量制御用
の主弁と、 主流量の負荷圧力をパイロット弁にフィードバックし負
荷圧力の増大によりパイロット弁をパイロット流量減少
方向に変位させ主弁を主流量減少方向に制御して負荷圧
力を減少させる負荷圧力フィードバック機構とを具備し
たことを特徴とする圧力制御装置。4. A pilot valve for controlling a pilot flow rate, a main valve for controlling a main flow rate pilot-operated by the pilot valve, and a load pressure of the main flow rate being fed back to the pilot valve to increase the load pressure so that the pilot valve is controlled. A pressure control device, comprising: a load pressure feedback mechanism for reducing a load pressure by controlling a main valve in a main flow decreasing direction by displacing in a flow decreasing direction.
荷圧力と対抗する方向からパイロット弁に作用する推力
を制御することにより負荷圧力を調整する駆動手段を具
備したことを特徴とする請求項4記載の圧力制御装置。5. The pressure as set forth in claim 4, further comprising driving means for adjusting the load pressure by controlling the thrust acting on the pilot valve from a direction opposite to the load pressure fed back to the pilot valve. Control device.
によるフィードバック力より駆動手段の推力を一時的に
減少させるコントローラを具備したことを特徴とする請
求項5記載の圧力制御装置。6. The pressure control device according to claim 5, further comprising a controller for temporarily reducing the thrust of the driving means from the feedback force due to the load pressure when the thrust of the driving means is started.
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JP2019157521A (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | 住友重機械工業株式会社 | Excavator and hydraulic control device |
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