JP5802338B2 - Drive control system for construction equipment work equipment - Google Patents
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Description
本発明は、建設機械用作業装置の駆動制御システムに係り、さらに詳しくは、作動圧力が異なる作業装置を同時に操作するとき(例えば、掘削機のブームとバケットなどの作業装置とを同時に駆動させることをいう)、並列(parallel)流路と直列(tandem)流路とを同時に使用できるように流量を制御して制御弁内の圧力ロスを低減させるようにした建設機械用作業装置の駆動制御システムに関する。 The present invention relates to a drive control system for a construction machine work device, and more specifically, when simultaneously operating work devices having different operating pressures (for example, simultaneously driving a work device such as a boom and a bucket of an excavator). A drive control system for a construction machine working device that reduces the pressure loss in the control valve by controlling the flow rate so that a parallel flow channel and a tandem flow channel can be used simultaneously. About.
図1に示すように、従来の技術による建設機械用ブーム駆動制御システムは、
エンジン1と、
エンジン1に接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ2、3(以下、「第1及び第2油圧ポンプ」と称する)並びにパイロットポンプ4と、
第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設されて並列流路5aにそれぞれ接続され、旋回モータ6の駆動を制御する旋回制御弁7と、アームシリンダ8の駆動を制御するアーム制御弁9と、左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11と、
第2油圧ポンプ3の第2センターバイパス通路12に配設されて並列流路12aにそれぞれ接続され、ブームシリンダ13の駆動を制御するブーム制御弁14と、バケットシリンダ15の駆動を制御するバケット制御弁16と、右側走行モータ17の駆動を制御する走行制御弁18と、
操作量に対応する制御信号を出力する圧力発生装置19、20と、を備える。
As shown in FIG. 1, a conventional boom drive control system for construction machinery is
Engine 1 and
Variable displacement first and second
A
A boom control valve 14 disposed in the second
Pressure generating
上述した圧力発生装置19が中立位置に置かれているとき、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は第2センターバイパス通路12及び戻り流路21を通過して油圧タンクTに戻る。
When the
ブームを上昇させるために圧力発生装置19を操作するとき、パイロットポンプ4からのパイロット信号圧が圧力発生装置19を経てブーム制御弁14に供給される。これにより、ブーム制御弁14がブーム上昇位置に切り換えられる(図中の左側方向に切り換えられる)ため、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油はロードチェック弁22及びブーム制御弁14を経てブームシリンダ13の大チャンバに供給される。これと同時に、ブームシリンダ13の小チャンバから流出する作動油はブーム制御弁14を経て油圧タンクTに戻る。したがって、ブームシリンダ13が伸張駆動するのでブームを上昇させることができる。
When operating the
一方、ブームを下降するために圧力発生装置19をブームダウン位置に操作するとき、パイロットポンプ4からのパイロット信号圧が圧力発生装置19を経て、ブーム制御弁14を図中の右側方向に切り換える。このため、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、ブーム制御弁14を経てブームシリンダ13の小チャンバに供給される。これと同時に、ブームシリンダ13の大チャンバから流出する作動油は、ブーム制御弁14及び背圧チェック弁23を経て油圧タンクTに戻る。したがって、ブームシリンダ13が収縮駆動されるのでブームを下降することができる。
On the other hand, when the
このとき、上述した背圧チェック弁23には弁ばねが取り付けられることにより、流量が通過すると所定の圧力が形成される。なお、ブーム制御弁14には再生ラインが配設されることにより、ブームダウン時にブームシリンダ13の大チャンバから流出する流量を小チャンバに再生することができる。
At this time, a valve spring is attached to the back
上述したようにブームをダウンさせるとき、ブームが自重によってダウンするため低圧力が働くことになる。一方、ブームダウン作動と相対的に高い圧力が求められる作業装置(例えば、バケットをいう)の作動を同時に操作する場合、ブームとバケットの同時操作性を維持するためにブーム下降側制御スプール(ブーム制御弁14をいう)の流量流入口側に絞り装置(throttle device)を配設する。 As described above, when the boom is lowered, the boom is lowered by its own weight, so that a low pressure is applied. On the other hand, when simultaneously operating the operation of a working device (for example, a bucket) that requires a relatively high pressure and the boom down operation, a boom lowering control spool (boom) is used to maintain simultaneous operation of the boom and the bucket. A throttle device is provided on the flow inlet side of the control valve 14.
一方、ブームを上昇させる圧力に比べて、相対的に低圧で作動する各作業装置の並列流路に絞り装置を配設することにより、ブーム上昇と他の作業装置の同時操作性を実現することが可能になる。 On the other hand, by providing a throttling device in the parallel flow path of each working device that operates at a relatively low pressure compared to the pressure that raises the boom, simultaneous operation of the boom raising and other working devices is realized. Is possible.
また、上述したブーム制御弁14と並列に接続されるバケット制御弁16及び走行制御弁18には、第2センターバイパス通路12を介して直列流路が形成されている。すなわち、バケットシリンダ15の駆動を単独で制御するとき、第2油圧ポンプ3からの作動油は並列流路12a及び直列流路を介して流れ込むことにより、並列流路12aにのみ通過させるときに発生する過度な圧力ロスを低減することが可能になる。
Further, a series flow path is formed through the second
一方、ブーム下降操作とバケットなどの作業装置の操作を同時に行うとき、ブーム下降側制御スプールによって第2センターバイパス通路12が閉止され、バケットシリンダ15への作動油の供給通路は、並列流路12aのみとなる。この場合、並列流路12aに配設される有線制御弁によって十分な流路を確保することができないため過大な圧力ロスを招き、エネルギーロスにつながるという問題点がある。
On the other hand, when the boom lowering operation and the operation of the working device such as the bucket are performed simultaneously, the second
さらに、上述した並列流路12aの絞り装置24として可変制御弁(図2参照)を配設することもあるが、このような絞り装置24も流路を十分に確保するのに制限があるのが現状である。
Furthermore, a variable control valve (see FIG. 2) may be provided as the
本発明は、ブームダウン作動とバケット駆動のように作動圧力が異なる作業装置を同時に操作するとき、並列流路及び直列流路を介してバケット制御弁に作動油を流れ込ませて制御弁の内部に発生する不要な圧力ロスを低減することにより、エネルギーロスを低減させて油圧システムの効率を増大させるようにした建設機械用作業装置の駆動制御システムを提供することにその目的がある。 The present invention allows operation oil to flow into the bucket control valve via the parallel flow path and the serial flow path when operating work devices having different operation pressures such as boom down operation and bucket drive at the same time. It is an object of the present invention to provide a drive control system for a construction machine working device that reduces energy loss and increases the efficiency of a hydraulic system by reducing unnecessary pressure loss.
本発明の実施形態による建設機械用作業装置の駆動制御システムは、
エンジンと、
エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設されて並列流路にそれぞれ接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁と、左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設されて並列流路にそれぞれ接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁と、右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
操作量に対応する制御信号を出力する圧力発生装置と、
ブーム制御弁のブーム下降側制御スプールに形成され、圧力発生装置の操作によりブームをダウンさせるようにブーム制御弁を切り換えるときにも、第2センターバイパス通路を閉止することなく開放状態を維持するブリード流路(bleed flow path)と、
第2センターバイパス通路の最下流側に配設され、ブーム制御弁を切り換える制御信号圧によって切り換えられるセンターバイパス切換弁と、を備えて、
ブームダウン作動と相対的に作動圧力の高い作業装置の作動とを同時に操作するとき、第2油圧ポンプからの作動油が第2センターバイパス通路に接続される並列流路及び直列流路を介してバケット制御弁に流れ込む。
A drive control system for a construction machine working device according to an embodiment of the present invention includes:
Engine,
Variable displacement first and second hydraulic pumps and pilot pumps connected to the engine;
A swing control valve disposed in the first center bypass passage of the first hydraulic pump and connected to the parallel flow path for controlling the drive of the swing motor, an arm control valve for controlling the drive of the arm cylinder, and a left traveling motor A travel control valve for controlling the driving of the vehicle,
A boom control valve disposed in the second center bypass passage of the second hydraulic pump and connected to the parallel flow path to control the drive of the boom cylinder, a bucket control valve for controlling the drive of the bucket cylinder, and a right traveling motor A travel control valve for controlling the driving of the vehicle,
A pressure generator that outputs a control signal corresponding to the operation amount;
A bleed that is formed on the boom lowering control spool of the boom control valve and maintains the open state without closing the second center bypass passage even when the boom control valve is switched so as to lower the boom by operating the pressure generator. A flow path (bleed flow path);
A center bypass switching valve disposed on the most downstream side of the second center bypass passage and switched by a control signal pressure for switching the boom control valve,
When simultaneously operating the boom down operation and the operation of the working device having a relatively high operating pressure, the hydraulic oil from the second hydraulic pump is connected to the second center bypass passage via the parallel flow path and the serial flow path. Flows into bucket control valve.
本発明の好適な実施形態によれば、上述した作業装置はバケットであり、作業装置を制御する制御弁はバケット制御弁である。 According to a preferred embodiment of the present invention, the working device described above is a bucket, and the control valve that controls the working device is a bucket control valve.
上述したように構成される本発明の実施形態による建設機械用作業装置の駆動制御システムは、下記のメリットを有する。 The drive control system for the construction machine working device according to the embodiment of the present invention configured as described above has the following merits.
ブームダウン作動とバケット駆動のように作動圧力が異なる作業装置を同時に操作するとき、作動油が並列流路と直列流路を介してバケット制御弁に流れ込むようにして直列流路に沿って通過する流量に見合う分だけ流路を確保することができる)制御弁の内部に発生する圧力ロスを低減してエネルギーロスを減らすことができる。 When operating work devices with different operating pressures, such as boom down operation and bucket drive, at the same time, hydraulic oil flows along the series flow path so as to flow into the bucket control valve via the parallel flow path and the series flow path. The flow path can be secured by an amount corresponding to the flow rate), and the energy loss can be reduced by reducing the pressure loss generated inside the control valve.
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述するが、これは本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることはない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in order to explain in detail to the extent that a person having ordinary knowledge can easily carry out the invention in the technical field to which the present invention belongs. Therefore, the technical idea and category of the present invention are not limited thereby.
図3及び図4に示す本発明の一実施形態による建設機械用作業装置の駆動制御システムは、
エンジン1と、
エンジン1に接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ(以下、「第1及び第2油圧ポンプ」と称する。)2、3並びにパイロットポンプ4と、
第1油圧ポンプ2の第1センターバイパス通路5に配設されて並列流路5aにそれぞれ接続され、旋回モータ6の駆動を制御する旋回制御弁7と、アームシリンダ8の駆動を制御するアーム制御弁9と、左側走行モータ10の駆動を制御する走行制御弁11と、
第2油圧ポンプ3の第2センターバイパス通路12に配設されて並列流路12aにそれぞれ接続され、ブームシリンダ13の駆動を制御するブーム制御弁14aと、バケットシリンダ15の駆動を制御するバケット制御弁16と、右側走行モータ17の駆動を制御する走行制御弁18と、
操作量に対応する制御信号を出力する圧力発生装置19、20と、
ブーム制御弁14aのブーム下降側制御スプールに形成され、圧力発生装置19の操作によりブームをダウンさせるようにブーム制御弁14aを切り換えるときにも第2センターバイパス通路12を閉止することなく開放状態を維持するブリード流路25と、
第2センターバイパス通路12の最下流側に配設され、ブーム制御弁14aを切り換える制御信号圧によって切り換えられるセンターバイパス切換弁26と、を備えて、
ブームダウン作動と相対的に作動圧力の高い作業装置(例えば、バケットをいう)の作動を同時に操作するとき、第2油圧ポンプ3からの作動油が第2センターバイパス通路12に接続される並列流路12a及び直列流路を介してバケット制御弁16に流れ込む。
A drive control system for a construction machine working apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIGS.
Engine 1 and
Variable displacement first and second hydraulic pumps (hereinafter referred to as “first and second hydraulic pumps”) 2, 3 connected to the engine 1 and a pilot pump 4;
A
A
The
A center
A parallel flow in which hydraulic oil from the second
このとき、上述したブーム制御弁14aのブーム下降側制御スプールに形成され、ブームをダウンさせるようにブーム制御弁14aを切り換えても、第2センターバイパス通路12を閉止することなく開放状態を維持するブリード流路25と、第2センターバイパス通路12の最下流側に配設され、ブーム制御弁14aを切り換える制御信号圧によって切り換えられるセンターバイパス切換弁26を除く構成は、図1に示す建設機械用作業装置の駆動制御システムの構成と同様であるため、これらの構成および作動についての詳細な説明は省略し、重複する構成要素には同じ図面符号を付する。
At this time, it is formed on the boom lowering control spool of the
以下、添付図面に基づき、本発明の一実施形態による建設機械用作業装置の駆動制御システムの使用例について詳細に説明する。 Hereinafter, a usage example of a drive control system for a construction machine working device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図3及び図4に示すように、ブームダウン作動とバケット駆動でのように作動圧力が異なる作業装置を同時に操作するとき、上述した圧力発生装置19の操作によって、パイロットポンプ4からのパイロット信号圧が圧力発生装置19を経て、ブーム制御弁14aを図中の右側方向に切り換える。このため、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、ロードチェック弁22(図1参照)及びブーム制御弁14aを経てブームシリンダ13の小チャンバに供給される。これと同時に、ブームシリンダ13の大チャンバから流出する作動油は、ブーム制御弁14a及び背圧チェック弁23を経て油圧タンクTに戻る。したがって、ブームシリンダ13が収縮駆動されるのでブームを下降させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, when simultaneously operating work devices having different operating pressures, such as boom down operation and bucket drive, the pilot signal pressure from the pilot pump 4 is controlled by the operation of the
このとき、上述した背圧チェック弁23によって発生した圧力に起因して、ブームシリンダ13の大チャンバから流出する一部の流量は、ブーム下降側制御スプール(ブーム制御弁14aをいう)に形成された再生ラインを介してブームシリンダ13の小チャンバに再生される。
At this time, due to the pressure generated by the back
一方、第2油圧ポンプ3から吐き出される作動油は、第2センターバイパス通路12、ブーム制御弁14aのブーム下降側制御スプールに形成されたブリード流路25を通過して、バケット制御弁16の入口側に供給される。このため、バケット制御弁16のロードチェック弁27を介してバケット制御弁16のスプール通路に接続される。一方、並列流路12aに配設される優先制御弁を経た流量が、ロードチェック弁27を経た流量と合流されてバケット制御弁16のスプールに流れ込む。
On the other hand, the hydraulic oil discharged from the second
このため、作動圧力が異なるブームとバケットを同時に操作するときに、第2油圧ポンプ3からの流量が並列流路12aを介してバケット制御弁16のスプールに流れ込む。これと同時に、第2油圧ポンプ3からの流量が第2センターバイパス通路12を介してもバケット制御弁16のスプールに流れ込む。これにより、第2センターバイパス通路12を通過してバケット制御弁16のスプールに流れ込む流量に見合う分だけ圧力ロスが低減される(このような圧力ロスの減少は走行制御弁18にも同様に適用可能である)。
For this reason, when simultaneously operating the boom and the bucket having different operating pressures, the flow rate from the second
以上述べたように、本発明の一実施形態による建設機械用作業装置の駆動制御システムによれば、ブームダウン作動とバケット駆動のように作動圧力が異なる作業装置を同時に操作するとき、並列流路と直列流路を介してバケット制御弁に作動油が流れ込むようにして制御弁の内部に発生する圧力ロスを低減させて、油圧システムの効率を増大させることができる。なお、操作量は、運転者による図示しないジョイスティックの操作によって制御信号を出力する。また、各種制御弁は図示しない制御器によって制御される。 As described above, according to the drive control system for a construction machine work device according to an embodiment of the present invention, when operating work devices having different operation pressures such as a boom down operation and a bucket drive, In addition, the hydraulic oil flows into the bucket control valve via the serial flow path to reduce the pressure loss generated inside the control valve, thereby increasing the efficiency of the hydraulic system. The operation amount is output as a control signal by a driver operating a joystick (not shown). Various control valves are controlled by a controller (not shown).
1 エンジン
2 可変容量型第1油圧ポンプ(第1油圧ポンプ)
3 可変容量型第2油圧ポンプ(第2油圧ポンプ)
4 パイロットポンプ
5 第1センターバイパス通路
5a 並列流路
6 旋回モータ
7 旋回制御弁
8 アームシリンダ
9 アーム制御弁
10 左側走行モータ
11、18 走行制御弁
13 ブームシリンダ
12 第2センターバイパス通路
12a 並列流路
13 ブームシリンダ
14 (従来の)ブーム制御弁
14a (本発明の)ブーム制御弁
15 バケットシリンダ
16 バケット制御弁
17 右側走行モータ
19、20 圧力発生装置
21 戻り流路
22 ロードチェック弁
23 背圧チェック弁
24 絞り装置
25 ブリード流路
26 センターバイパス切換弁
T 油圧タンク
1
3 Variable displacement second hydraulic pump (second hydraulic pump)
4 Pilot pump
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記エンジンに接続される可変容量型第1及び第2油圧ポンプ並びにパイロットポンプと、
前記第1油圧ポンプの第1センターバイパス通路に配設されて並列流路にそれぞれ接続され、旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁と、アームシリンダの駆動を制御するアーム制御弁と、左側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
前記第2油圧ポンプの第2センターバイパス通路に配設されて並列流路にそれぞれ接続され、ブームシリンダの駆動を制御するブーム制御弁と、バケットシリンダの駆動を制御するバケット制御弁と、右側走行モータの駆動を制御する走行制御弁と、
操作量に対応する制御信号を出力する圧力発生装置と、
前記ブーム制御弁のブーム下降側制御スプールに形成され、前記圧力発生装置の操作によりブームをダウンさせるように前記ブーム制御弁を切り換えるとき、前記第2センターバイパス通路を閉止することなく開放状態を維持するブリード流路と、
前記第2センターバイパス通路の最下流側に配設され、前記ブーム制御弁を切り換える制御信号圧によって切り換えられるセンターバイパス切換弁と、を備えて、
ブームダウン作動と相対的に作動圧力の高い作業装置の作動とを同時に操作するとき、前記第2油圧ポンプからの作動油が前記第2センターバイパス通路に接続される前記並列流路及び直列流路を介して前記バケット制御弁に流れ込むことを特徴とする建設機械用作業装置の駆動制御システム。 Engine,
A variable displacement first and second hydraulic pump and a pilot pump connected to the engine;
A swing control valve disposed in the first center bypass passage of the first hydraulic pump and connected to each of the parallel flow paths to control the drive of the swing motor, an arm control valve to control the drive of the arm cylinder, and left side travel A travel control valve that controls the drive of the motor;
A boom control valve disposed in the second center bypass passage of the second hydraulic pump and connected to each of the parallel flow paths to control the drive of the boom cylinder; a bucket control valve to control the drive of the bucket cylinder; A travel control valve that controls the drive of the motor;
A pressure generator that outputs a control signal corresponding to the operation amount;
The boom control valve is formed on a boom lowering control spool and maintains the open state without closing the second center bypass passage when the boom control valve is switched so as to lower the boom by operating the pressure generating device. A bleed flow path,
A center bypass switching valve disposed on the most downstream side of the second center bypass passage and switched by a control signal pressure for switching the boom control valve;
When the boom down operation and the operation of the working device having a relatively high operating pressure are simultaneously operated, the hydraulic fluid from the second hydraulic pump is connected to the second center bypass passage. A drive control system for a construction machine working device, characterized by flowing into the bucket control valve via
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