JP7161465B2

JP7161465B2 - Hydraulic circuit for construction machinery

Info

Publication number: JP7161465B2
Application number: JP2019220489A
Authority: JP
Inventors: 英明伊東
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2022-10-26
Anticipated expiration: 2039-12-05
Also published as: JP2021088896A

Description

本発明は、建設機械の油圧回路に関する。 The present invention relates to a hydraulic circuit for construction machinery.

この種の建設機械、例えば油圧ショベルは、クローラを備えた下部走行体上に旋回装置を介して上部旋回体が設けられ、上部旋回体には多関節型の作業フロントが備えられている。作業フロントを構成するブーム、アーム及びバケットはそれぞれ油圧シリンダにより駆動され、これらの油圧シリンダを作動させるための油圧回路には、エンジンにより駆動されるメイン油圧ポンプ及びパイロット油圧ポンプが備えられている。オペレータの操作に応じて電磁比例弁が切り換えられ、それに応じてパイロット油圧ポンプからの作動油の圧力がパイロット圧としてコントロール弁に入力され、コントロール弁によりメイン油圧ポンプからの作動油が切り換えられて油圧アクチュエータが作動する。 This type of construction machine, such as a hydraulic excavator, has an upper revolving body provided on a lower traveling body having crawlers via a revolving device, and the upper revolving body is provided with an articulated work front. The boom, arm, and bucket that make up the work front are each driven by hydraulic cylinders, and a hydraulic circuit for operating these hydraulic cylinders includes a main hydraulic pump and a pilot hydraulic pump that are driven by the engine. The electromagnetic proportional valve is switched according to the operator's operation, and accordingly the pressure of the hydraulic oil from the pilot hydraulic pump is input to the control valve as the pilot pressure, and the control valve switches the hydraulic oil from the main hydraulic pump to Actuator is activated.

コントロール弁のスプール特性を如何に設定するかは非常に重要な事項であり、例えばブームの微操作を容易にするためにコントロール弁のメータアウト開口面積の最小値を小さく設定すると、大流量時に絞り過ぎの状態になってエネルギ損失が増えてしまう。また、逆にメータアウト開口面積の最小値を大きく設定した場合には、ブーム下げ操作の際に問題が生じる。即ち、ブームの下げ操作時には、重力によりブームシリンダを縮小させてヘッド室内の作動油をコントロール弁のメータアウト開口部を経てタンク側に排出しており、このときにメータアウト開口部で生じる絞り作用によりブームを所期の下げ速度に制御している。しかしながら、コントロール弁のヘッド室内の作動油は掘削物やブームを含めた作業フロントの重量を受けて圧力上昇しているため、メータアウトの開口面積の最小値を大きく設定すると十分な絞り作用が得られなくなり、下げ速度を制御できずに所謂油圧シリンダの失速状態に陥ってしまう。 How to set the spool characteristics of the control valve is very important. The energy loss is increased due to the overload condition. Conversely, if the minimum value of the meter-out opening area is set large, a problem arises when the boom is lowered. That is, when the boom is lowered, the boom cylinder is contracted by gravity and the hydraulic oil in the head chamber is discharged to the tank side through the meter-out opening of the control valve. controls the boom to the desired lowering speed. However, since the pressure of the hydraulic oil in the head chamber of the control valve rises due to the weight of the excavated material and the work front including the boom, a sufficient throttling effect can be obtained by setting a large minimum opening area for the meter-out. As a result, the lowering speed cannot be controlled, resulting in a so-called stalled state of the hydraulic cylinder.

この問題を鑑みて特許文献１では、油圧シリンダのヘッド室とコントロール弁との間にメータアウト制御弁を設け、ブーム下げ操作時には、コントロール弁をオン・オフ的に駆動してブームシリンダの作動方向のみを制御している。そして、メータイン制御は油圧ポンプの吐出流量制御で行うことにより、過剰な絞りに起因するエネルギ損失の増加を防止し、メータアウト制御はメータアウト制御弁で行うことにより、油圧シリンダの失速を防止している。 In view of this problem, in Patent Document 1, a meter-out control valve is provided between the head chamber of the hydraulic cylinder and the control valve. controls only The meter-in control is performed by controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump to prevent an increase in energy loss caused by excessive restriction, and the meter-out control is performed by a meter-out control valve to prevent the hydraulic cylinder from stalling. ing.

一方、特許文献２には、ブームの下げ操作時に発生するキャビテーション対策が開示されている。超大型ショベルでは、ブームの下げ操作時にブームシリンダのヘッド側から排出される流量が過大であるため、コントロール弁のメータアウト絞りでキャビテーションが発生してエロージョン（壊食）を起こす場合がある。その対策として、ブームシリンダのヘッド側からの作動油をスローリターン弁の絞りを経てコントロール弁に戻すことにより、メータアウト絞りを直列多段化してキャビテーションを防止している。
また、ブームシリンダのヘッド側からの作動油を再生弁を経てロッド側に供給しており、これによりブームの自重落下エネルギの一部を再生してエネルギ効率を高めている。ロッド側への供給分だけコントロール弁のメータアウト開口部の通過流量が減少するため、キャビテーション防止にも貢献する。 On the other hand, Patent Literature 2 discloses countermeasures against cavitation that occurs when the boom is lowered. In ultra-large excavators, when the boom is lowered, the amount of flow discharged from the head side of the boom cylinder is excessive, so cavitation may occur at the meter-out throttle of the control valve, causing erosion. As a countermeasure, the hydraulic oil from the head side of the boom cylinder is returned to the control valve through the throttle of the slow return valve, thereby making the meter-out throttle serial and multi-staged to prevent cavitation.
In addition, the hydraulic oil from the head side of the boom cylinder is supplied to the rod side through the regeneration valve, thereby regenerating a part of the energy of the dead weight of the boom and improving the energy efficiency. Since the flow rate through the meter-out opening of the control valve is reduced by the amount supplied to the rod side, it also contributes to cavitation prevention.

特許第４１０６８９２号明細書Patent No. 4106892 specification 特開２０１５－４３７８号公報JP-A-2015-4378

しかしながら、特許文献１では、再生弁を備えていないためエネルギ効率が悪い上に、ヘッド側から排出される全ての作動油がメータアウト制御弁及びコントロール弁のメータアウト開口部を通過するため、キャビテーションの発生リスクが高いという問題がある。また、メータアウト制御弁が作動していない閉弁時にはヘッド側の圧力の逃げ場がないことから、ブームシリンダに縮小方向の外力が作用したときに、過大な圧力によりシリンダや配管・ホース等の油圧機器が破損する虞がある。 However, in Patent Document 1, energy efficiency is poor because no regenerative valve is provided, and all hydraulic oil discharged from the head side passes through the meter-out control valve and the meter-out opening of the control valve, causing cavitation. There is a problem that there is a high risk of occurrence of In addition, when the meter-out control valve is closed and the meter-out control valve is not operating, there is no way for the pressure on the head side to escape. Equipment may be damaged.

特許文献２では、キャビテーション防止のためにコントロール弁のメータアウト開口面積を縮小すると、メータインの開口面積も縮小してしまう。従って、油圧ポンプからコントロール弁のメータイン開口部を経てブームシリンダのロッド側に作動油を供給する際にメータイン損失が発生し、エネルギ効率の点で改良の余地があった。 In Patent Document 2, if the meter-out opening area of the control valve is reduced to prevent cavitation, the meter-in opening area is also reduced. Therefore, a meter-in loss occurs when hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump to the rod side of the boom cylinder through the meter-in opening of the control valve, leaving room for improvement in terms of energy efficiency.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、良好なエネルギ効率を達成した上で、重力を受けて油圧シリンダが縮小方向に作動する状況下での失速状態及びキャビテーションに起因するエロージョンを回避できると共に、油圧シリンダに縮小方向の外力が作用したときの油圧機器の破損を防止することができる建設機械の油圧回路を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and its object is to achieve good energy efficiency and to operate hydraulic cylinders in a contraction direction under the force of gravity. To provide a hydraulic circuit for a construction machine capable of avoiding erosion caused by a stall state and cavitation of a hydraulic cylinder and preventing breakage of hydraulic equipment when an external force acts on a hydraulic cylinder in a contraction direction.

上記の目的を達成するため、本発明の建設機械の油圧回路は、多関節型の作業装置を構成する複数の構造体の何れかに連結され、前記構造体を昇降する油圧シリンダと、操作部材の操作に対応して油圧ポンプからの作動油を前記油圧シリンダのヘッド室及びロッド室に給排して、前記油圧シリンダに前記構造体を昇降させるコントロール弁と、前記コントロール弁により前記油圧シリンダのヘッド室から作動油が排出され前記ロッド室に作動油が供給される前記構造体の下げ操作の際に、前記ヘッド室からの作動油の排出速度を調整するメータアウト制御弁と、前記構造体の下げ操作の際に、前記ヘッド室から排出される作動油の一部を前記ロッド室に供給して再生する再生弁と、前記コントロール弁、メータアウト制御弁及び再生弁を駆動制御する制御部とを備えた建設機械の油圧回路において、前記メータアウト制御弁は、最小開口面積に相当する位置と全開に相当する位置との間で開度調整され、前記構造体の下げ操作の際に、前記操作部材の操作量が小の第１の操作領域では、前記メータアウト制御弁が最小開口面積に相当する位置に保持され、前記操作部材の操作量に対応して増減する前記コントロール弁のメータアウト開口面積に基づき前記油圧シリンダのヘッド室からの作動油の排出が制御されると共に、前記操作部材の操作量に対応して増減する前記コントロール弁のメータイン開口面積に基づき前記ロッド室への作動油の供給が制御され、一方、前記操作部材の操作量が大の第２の操作領域では、前記コントロール弁のメータアウト開口面積及びメータイン開口面積がそれぞれ前記第１の操作領域における値からステップ的に増加され、前記操作部材の操作量に対応して増減する前記メータアウト制御弁の開口面積に基づき前記油圧シリンダのヘッド室からの作動油の排出が制御されると共に、前記操作部材の操作量に対応して増減する前記油圧ポンプの吐出流量に基づき前記ロッド室への作動油の供給が制御されるように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a hydraulic circuit for a construction machine according to the present invention is connected to any one of a plurality of structures constituting an articulated work device, and includes a hydraulic cylinder for lifting and lowering the structure, and an operating member. a control valve that supplies and discharges hydraulic oil from a hydraulic pump to and from the head chamber and the rod chamber of the hydraulic cylinder in response to the operation of the hydraulic cylinder, and causes the hydraulic cylinder to move the structure up and down; a meter-out control valve for adjusting a discharge speed of hydraulic oil from the head chamber when the structure is lowered in which hydraulic oil is discharged from the head chamber and hydraulic oil is supplied to the rod chamber; and A regeneration valve that regenerates by supplying part of the hydraulic oil discharged from the head chamber to the rod chamber during the lowering operation of the head chamber, and a control unit that drives and controls the control valve, the meter-out control valve, and the regeneration valve. wherein the opening of the meter-out control valve is adjusted between a position corresponding to the minimum opening area and a position corresponding to full opening, and when the structure is lowered, In the first operation region where the operation amount of the operation member is small, the meter-out control valve is held at a position corresponding to the minimum opening area, and the meter of the control valve increases or decreases according to the operation amount of the operation member. Discharge of hydraulic oil from the head chamber of the hydraulic cylinder is controlled based on the out opening area, and operation to the rod chamber is based on the meter-in opening area of the control valve, which increases or decreases according to the amount of operation of the operating member. The supply of oil is controlled, and on the other hand, in the second operation region where the operation amount of the operation member is large, the meter-out opening area and the meter-in opening area of the control valve are stepped from the values in the first operation region. , and the discharge of the hydraulic oil from the head chamber of the hydraulic cylinder is controlled based on the opening area of the meter-out control valve that increases or decreases corresponding to the operation amount of the operation member, and the operation amount of the operation member The supply of hydraulic oil to the rod chamber is controlled based on the discharge flow rate of the hydraulic pump that increases or decreases corresponding to .

本発明の建設機械の油圧回路によれば、良好なエネルギ効率を達成した上で、重力を受けて油圧シリンダが縮小方向に作動する状況下での失速状態及びキャビテーションに起因するエロージョンを回避できると共に、油圧シリンダに縮小方向の外力が作用したときの油圧機器の破損を防止することができる。 According to the hydraulic circuit of the construction machine of the present invention, good energy efficiency can be achieved, and erosion due to stall and cavitation can be avoided under the condition that the hydraulic cylinder operates in the contraction direction under gravity. , the hydraulic equipment can be prevented from being damaged when an external force acts on the hydraulic cylinder in the contraction direction.

実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。It is a side view showing the hydraulic excavator of the embodiment. 油圧ショベルに搭載された第１，２ブームシリンダを駆動するための油圧回路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a hydraulic circuit for driving first and second boom cylinders mounted on a hydraulic excavator; 第１，２ブームシリンダを縮小させるときの第１～３コントロール弁及び第１，２メータアウト制御弁のスプール特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing spool characteristics of the first to third control valves and the first and second meter-out control valves when retracting the first and second boom cylinders; 第１，２ブームシリンダを縮小させるときの第１～３コントロール弁及び第１，２メータアウト制御弁のメインスプールの受圧特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing pressure receiving characteristics of the main spools of the first to third control valves and the first and second meter-out control valves when retracting the first and second boom cylinders; 第１，２ブームシリンダを縮小させるときの第１～３メイン油圧ポンプの吐出流量特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing discharge flow rate characteristics of the first to third main hydraulic pumps when retracting the first and second boom cylinders; ジャッキアップ時の油圧ショベルを示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing the hydraulic excavator when it is jacked up; コントローラにより実行されるジャッキアップ判定ルーチンを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a jack-up determination routine executed by a controller;

以下、本発明を鉱山等で稼働する超大型油圧ショベルの油圧回路に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。
油圧ショベル１の下部走行体２にはクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には旋回装置４を介して上部旋回体５が設けられ、旋回装置４の図示しない旋回用油圧モータにより駆動されて上部旋回体５が旋回する。上部旋回体５の旋回フレーム６上の前部にはオペレータが搭乗する運転室７が設けられ、運転室７の後側には建屋８が設けられ、建屋８の後部にはカウンタウエイト９が固定されている。 An embodiment in which the present invention is embodied in a hydraulic circuit of a super-large hydraulic excavator that operates in a mine or the like will be described below.
FIG. 1 is a side view showing the hydraulic excavator of this embodiment.
A crawler 3 is provided on a lower traveling body 2 of the hydraulic excavator 1, and the crawler 3 is driven by a traveling hydraulic motor (not shown) to cause the hydraulic excavator 1 to travel. An upper revolving body 5 is provided on the lower traveling body 2 via a revolving device 4. The upper revolving body 5 is driven by a revolving hydraulic motor (not shown) of the revolving device 4 to revolve. An operator's cab 7 is provided on the front part of the revolving frame 6 of the upper revolving body 5 , and a building 8 is provided behind the operator's cab 7 , and a counterweight 9 is fixed to the rear of the building 8 . It is

上部旋回体５の運転室７の右側には多関節型の作業フロント１０（本発明の作業装置に相当）が前方に向けて取り付けられ、作業フロント１０はブーム１１（本発明の構造体に相当）、アーム１２（本発明の構造体に相当）及びバケット１３（本発明の構造体、作業具に相当）から構成されている。ブーム１１には左右一対の第１，２ブームシリンダ１４，１５（本発明の油圧シリンダに相当）が連結され、アーム１２にはアームシリンダ１６が連結され、バケット１３にはバケットシリンダ１７が連結され、それぞれ対応する油圧シリンダ１４～１７により角度変更される。 A multi-joint work front 10 (equivalent to the working device of the present invention) is attached to the right side of the operator's cab 7 of the upper revolving structure 5, facing forward. ), an arm 12 (corresponding to the structure of the present invention) and a bucket 13 (corresponding to the structure and work tool of the present invention). A pair of first and second boom cylinders 14 and 15 (corresponding to hydraulic cylinders of the present invention) are connected to the boom 11 , an arm cylinder 16 is connected to the arm 12 , and a bucket cylinder 17 is connected to the bucket 13 . , are changed in angle by the corresponding hydraulic cylinders 14 to 17, respectively.

後述するように建屋８内には、エンジンにより駆動される油圧ポンプ等の油圧回路を構成する各種油圧機器が搭載され、運転室７内には、各種操作装置（代表として図２に電気レバー９３を示す）が設けられている。操作装置がオペレータにより操作されると、油圧ポンプから吐出された作動油の流路や流量が切り換えられて走行用及び旋回用油圧モータや各油圧シリンダ１４～１７等に供給され、これらの油圧アクチュエータが作動する。 As will be described later, the building 8 is equipped with various hydraulic equipment that constitutes a hydraulic circuit, such as a hydraulic pump driven by the engine. ) is provided. When the operation device is operated by an operator, the flow path and flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump are switched, and the hydraulic oil is supplied to the traveling and turning hydraulic motors, the hydraulic cylinders 14 to 17, etc., and these hydraulic actuators. works.

図２は油圧ショベル１に搭載された第１，２ブームシリンダ１４，１５を駆動するための油圧回路１８を示す図である。以下、同図に基づき油圧回路１８の構成を説明するが、アームシリンダ１６或いはバケットシリンダ１７についても同様の油圧回路が適用される。 FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic circuit 18 for driving the first and second boom cylinders 14, 15 mounted on the hydraulic excavator 1. As shown in FIG. The configuration of the hydraulic circuit 18 will be described below with reference to the same drawing, but the same hydraulic circuit is applied to the arm cylinder 16 or the bucket cylinder 17 as well.

油圧回路１８には、第１，２ブームシリンダ１４，１５への作動油の給排を制御する第１～３コントロールユニット１９～２１が設けられている。コントロールユニット１９～２１には、図示しないエンジンにより駆動される可変容量型の第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４が設けられ、各メイン油圧ポンプ２２～２４はレギュレータ２５～２７によりそれぞれの傾転角、ひいては作動油の吐出量が調整される。第１～３メインポンプ２２～２４の吐出側にはそれぞれポンプ管路２８～３０を介して第１～３コントロール弁３１～３３が接続され、各コントロール弁３１～３３はブリードオフ管路３４～３６及びリターン管路３７～３９を介してそれぞれ作動油タンク４０に接続されている。 The hydraulic circuit 18 is provided with first to third control units 19 to 21 for controlling supply and discharge of working oil to the first and second boom cylinders 14 and 15, respectively. The control units 19 to 21 are provided with first to third variable displacement main hydraulic pumps 22 to 24 driven by an engine (not shown). The angle and thus the hydraulic oil delivery rate are adjusted. First to third control valves 31 to 33 are connected to the discharge sides of the first to third main pumps 22 to 24 via pump lines 28 to 30, respectively. 36 and return lines 37 to 39, respectively, to a hydraulic oil tank 40. As shown in FIG.

第１，２ブームシリンダ１４，１５のヘッド室１４ａ，１５ａはヘッド室接続管路４２を介して互いに接続され、ロッド室１４ｂ，１５ｂはロッド室接続管路４３を介して互いに接続されている。第１～３コントロール弁３１～３３にはそれぞれヘッド側管路４４～４６の一端が接続され、第１，３コントロール弁３１，３３のヘッド側管路４４，４６の他端がヘッド室接続管路４２に接続されると共に、これらのヘッド側管路４４，４６を互いに接続する第１連通管路４７に第２コントロール弁３２のヘッド側管路４５の他端が接続されている。また、第２，３コントロール弁３２，３３にはそれぞれロッド側管路４８，４９の一端が接続され、各ロッド側管路４８，４９の他端はロッド室接続管路４３にそれぞれ接続されている。 The head chambers 14a and 15a of the first and second boom cylinders 14 and 15 are connected to each other through a head chamber connection pipe line 42, and the rod chambers 14b and 15b are connected to each other through a rod chamber connection pipe line 43. One ends of head side pipes 44 to 46 are connected to the first to third control valves 31 to 33, respectively, and the other ends of the head side pipes 44 and 46 of the first and third control valves 31 and 33 are connected to head chamber connecting pipes. The other end of the head-side conduit 45 of the second control valve 32 is connected to a first communication conduit 47 that connects the head-side conduits 44 and 46 to each other while being connected to the path 42 . One ends of the rod-side pipelines 48 and 49 are connected to the second and third control valves 32 and 33, respectively, and the other ends of the rod-side pipelines 48 and 49 are connected to the rod chamber connecting pipeline 43, respectively. there is

各ヘッド側管路４４～４６はそれぞれリリーフ管路５０～５２を介して作動油タンク４０に接続され、各リリーフ管路５０～５２にはリリーフ弁５３～５５及び逆止弁５６～５８が介装されている。各ロッド側管路４８，４９はそれぞれリリーフ管路５９，６０を介して作動油タンク４０に接続され、各リリーフ管路５９，６０にはリリーフ弁６１，６２及び逆止弁６３，６４が介装されている。 The head-side pipes 44-46 are connected to the hydraulic oil tank 40 via relief pipes 50-52, respectively, and relief valves 53-55 and check valves 56-58 are interposed in the relief pipes 50-52. is dressed. The rod-side pipes 48, 49 are connected to the hydraulic oil tank 40 via relief pipes 59, 60, respectively. is dressed.

ヘッド室接続管路４２と第１連通管路４７との間の箇所において、第１，３コントロール弁３１，３３から延設されたヘッド側管路４４，４６は第２連通管路６５を介して互いに接続されている。ヘッド室接続管路４２と第２連通管路６５とは逆止弁６６を介して接続され、この逆止弁６６は、第２連通管路６５からヘッド室接続管路４２への作動油の流通を許容し、逆の流通を阻止するようになっている。そして各ヘッド側管路４４，４６には、逆止弁６６に対して並列関係になるように第１，２メータアウト制御弁６７，６８がそれぞれ介装されている。また、第２連通管路６５とロッド室接続管路４３とは再生管路６９を介して接続され、再生管路６９には再生弁７０及び逆止弁７１が介装されている。この逆止弁７１は、第２連通管路６５からロッド室接続管路４３への作動油の流通を許容し、逆の流通を阻止するようになっている。 Head-side conduits 44 and 46 extending from the first and third control valves 31 and 33 are connected via a second communication conduit 65 between the head chamber connection conduit 42 and the first communication conduit 47 . connected to each other. The head chamber connection pipe 42 and the second communication pipe 65 are connected via a check valve 66, and the check valve 66 prevents hydraulic oil from flowing from the second communication pipe 65 to the head chamber connection pipe 42. It is designed to allow circulation and prevent reverse circulation. First and second meter-out control valves 67 and 68 are installed in the head-side pipes 44 and 46 so as to be parallel to the check valve 66 . The second communication line 65 and the rod chamber connection line 43 are connected via a regeneration line 69, in which a regeneration valve 70 and a check valve 71 are interposed. The check valve 71 allows hydraulic fluid to flow from the second communication line 65 to the rod chamber connection line 43 and prevents reverse flow.

第１，２メータアウト制御弁６７，６８の受圧室６７ａ，６８ａには後述するメータアウト制御用電磁比例弁８１からパイロット圧が入力され、それに応じて各メータアウト制御弁６７，６８の開度が調整される。本実施形態のメータアウト制御弁６７，６８は全閉には切り換えられず、最小開口面積に相当するＸ位置と、全開に相当するＹ位置との間で開度調整される。再生弁７０の受圧室７０ａには後述する再生制御用電磁比例弁８２からパイロット圧が入力され、それに応じて再生弁７０が全閉に相当するＸ位置と全開に相当するＹ位置との間で切り換えられる。第１～３コントロール弁３１～３３の一対の受圧室３１ａ,３１ｂ～３３ａ,３３ｂには後述する第１～３ブーム制御用電磁比例弁７５～８０からそれぞれパイロット圧が入力され、それに応じて各コントロール弁３１～３３がＮ位置、Ｘ位置、Ｙ位置の間で切り換えられる。これらメータアウト制御弁６７，６８、再生弁７０及びコントロール弁３１～３３の作動状態については後述する。 A pilot pressure is input to the pressure receiving chambers 67a and 68a of the first and second meter-out control valves 67 and 68 from a meter-out control electromagnetic proportional valve 81, which will be described later. is adjusted. The meter-out control valves 67 and 68 of this embodiment are not switched to fully closed, but are adjusted between the X position corresponding to the minimum opening area and the Y position corresponding to full opening. A pilot pressure is input to the pressure receiving chamber 70a of the regeneration valve 70 from a regeneration control electromagnetic proportional valve 82, which will be described later. can be switched. A pair of pressure receiving chambers 31a, 31b to 33a, 33b of the first to third control valves 31 to 33 receives pilot pressure from first to third boom control electromagnetic proportional valves 75 to 80, respectively. The control valves 31-33 are switched between N position, X position and Y position. The operation states of these meter-out control valves 67, 68, regeneration valve 70 and control valves 31-33 will be described later.

複数の電磁比例弁により構成される電磁比例弁ユニット７３には、図示しないエンジンにより駆動されるパイロット油圧ポンプ７４が設けられている。電磁比例弁ユニット７３は、第１～３ブーム制御用電磁比例弁７５～８０、メータアウト制御用電磁比例弁８１、及び再生制御用電磁比例弁８２からなる。各電磁比例弁７５～８２は、ポンプ管路１１３を介してパイロット油圧ポンプ７４の吐出側にそれぞれ接続されると共に、リターン管路１１４を介して作動油タンク４０とそれぞれ接続され、ポンプ管路１１３とリターン管路１１４との間にはリリーフ弁１１５が介装されている。 A pilot hydraulic pump 74 that is driven by an engine (not shown) is provided in an electromagnetic proportional valve unit 73 composed of a plurality of electromagnetic proportional valves. The electromagnetic proportional valve unit 73 is composed of first to third boom control electromagnetic proportional valves 75 to 80, a meter-out control electromagnetic proportional valve 81, and a regeneration control electromagnetic proportional valve . Each of the electromagnetic proportional valves 75 to 82 is connected to the discharge side of the pilot hydraulic pump 74 via a pump line 113, and is connected to the hydraulic oil tank 40 via a return line 114. and a return line 114, a relief valve 115 is interposed.

第１～３ブーム制御用電磁比例弁７５～８０は、パイロット管路８３～８８を介して第１～３コントロール弁３１～３３の一対の受圧室３１ａ,３１ｂ～３３ａ,３３ｂにそれぞれ接続されている。メータアウト制御用電磁比例弁８１は、パイロット管路９０を介して第１，２メータアウト制御弁６７，６８の受圧室６７ａ，６８ａにそれぞれ接続され、再生制御用電磁比例弁８２は、パイロット管路９１を介して再生弁７０の受圧室７０ａに接続されている。 The first to third boom control electromagnetic proportional valves 75 to 80 are connected to the pair of pressure receiving chambers 31a, 31b to 33a, 33b of the first to third control valves 31 to 33 via pilot lines 83 to 88, respectively. there is The meter-out control electromagnetic proportional valve 81 is connected to the pressure receiving chambers 67a and 68a of the first and second meter-out control valves 67 and 68 through a pilot line 90, and the regeneration control electromagnetic proportional valve 82 is connected to the pilot line 90. It is connected to the pressure receiving chamber 70 a of the regeneration valve 70 via the passage 91 .

非励磁時の各電磁比例弁７５～８２は図示されているＸ位置に保持され、パイロット油圧ポンプ７４からの作動油を遮断している。何れかの電磁比例弁７５～８２のソレノイド７５ａ～８２ａに後述するコントローラ９２から駆動信号が入力されると、その電磁比例弁７５～８２が図示とは逆のＹ位置に切り換えられて作動油を通過させる。これにより、切り換えられた電磁比例弁７５～８２に接続されているコントロール弁３１～３３、メータアウト制御弁６７，６８、或いは再生弁７０の受圧室３１ａ,３１ｂ～３３ａ,３３ｂ, ６７ａ,６８ａ,７０ａにパイロット圧が入力される。 Each of the electromagnetic proportional valves 75 to 82 when not energized is held at the illustrated X position, and cuts off hydraulic oil from the pilot hydraulic pump 74 . When a drive signal is input to the solenoids 75a-82a of any one of the electromagnetic proportional valves 75-82 from a controller 92, which will be described later, the electromagnetic proportional valves 75-82 are switched to the Y position opposite to that shown in the drawing to supply hydraulic oil. let it pass. As a result, the control valves 31 to 33 connected to the switched electromagnetic proportional valves 75 to 82, the meter-out control valves 67 and 68, or the pressure receiving chambers 31a, 31b to 33a, 33b, 67a, 68a, of the regeneration valve 70, A pilot pressure is input to 70a.

油圧回路１８を制御するコントローラ９２（本発明の制御部に相当）は、図示しない入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等により構成されている。 A controller 92 (corresponding to the control unit of the present invention) that controls the hydraulic circuit 18 is composed of an input/output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, non-volatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, and the like. It is

コントローラ９２の入力側には、ブーム１１を昇降操作するための電気レバー９３（本発明の操作部材に相当）、第１，２ブームシリンダ１４，１５のストロークを検出するストロークセンサ９４，９５、第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４の傾転角を検出する角度センサ９７～９９、各メイン油圧ポンプ２２～２４の吐出圧力をそれぞれ検出するポンプ吐出圧力センサ１００～１０２、ヘッド側管路４６内の作動油の圧力（ヘッド室の圧力でもある）を検出するヘッド側圧力センサ１０３、ロッド側管路４９内の作動油の圧力を検出するロッド側圧力センサ１０４、各電磁比例弁７５～８２からのパイロット圧を検出するパイロット圧力センサ１０５～１１２等の各種センサ・スイッチ類が接続され、コントローラ９２に電気レバー９３の操作状況やセンサ検出情報等が入力される。 On the input side of the controller 92, an electric lever 93 (corresponding to an operation member of the present invention) for operating the boom 11 up and down, stroke sensors 94 and 95 for detecting the strokes of the first and second boom cylinders 14 and 15, Angle sensors 97 to 99 for detecting the tilt angles of the 1st to 3rd main hydraulic pumps 22 to 24, pump discharge pressure sensors 100 to 102 for detecting the discharge pressure of each of the main hydraulic pumps 22 to 24, and inside the head side pipe 46 From the head side pressure sensor 103 that detects the pressure of the hydraulic oil (also the pressure of the head chamber), the rod side pressure sensor 104 that detects the pressure of the hydraulic oil in the rod side pipe line 49, and each electromagnetic proportional valve 75 to 82 Various sensors and switches such as pilot pressure sensors 105 to 112 for detecting the pilot pressure are connected, and the operation status of the electric lever 93, sensor detection information, and the like are input to the controller 92 .

また、コントローラ９２の出力側には、第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４の傾転角を調整するレギュレータ２５～２７、第１～３ブーム制御用電磁比例弁７５～８０、メータアウト制御用電磁比例弁８１及び再生制御用電磁比例弁８２の各ソレノイド７５ａ～８２ａ等の各種デバイス類が接続され、コントローラ９２からの駆動信号に基づき作動する。なお、図２では、各センサからコントローラ９２への信号線を省略している。 Further, on the output side of the controller 92, regulators 25 to 27 for adjusting the tilt angles of the first to third main hydraulic pumps 22 to 24, electromagnetic proportional valves 75 to 80 for controlling the first to third booms, meter-out control valves Various devices such as the solenoids 75a to 82a of the electromagnetic proportional valve 81 and the regeneration control electromagnetic proportional valve 82 are connected and operated based on the drive signal from the controller 92. FIG. Note that signal lines from each sensor to the controller 92 are omitted in FIG.

油圧ショベル１の稼働中には、コントローラ９２の制御に基づき第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４及びパイロット油圧ポンプ７４が作動して作動油を吐出している。電気レバー９３が非操作状態のときにはコントローラ９２からは駆動信号が出力されず、各電磁比例弁７５～８２がＸ位置に保持される。結果として各受圧室３１ａ,３１ｂ～３３ａ,３３ｂ,６７ａ,６８ａ,７０ａにパイロット圧が入力されず、第１～３コントロール弁３１～３３はＮ位置に保持され、第１，２メータアウト制御弁６７，６８は最小開口面積に相当するＸ位置に保持され、再生弁７０は全閉に相当するＸ位置に保持される。 During operation of the hydraulic excavator 1, the first to third main hydraulic pumps 22 to 24 and the pilot hydraulic pump 74 operate under the control of the controller 92 to discharge hydraulic oil. When the electric lever 93 is in a non-operating state, the controller 92 does not output a drive signal, and the electromagnetic proportional valves 75 to 82 are held at the X position. As a result, the pilot pressure is not input to each of the pressure receiving chambers 31a, 31b to 33a, 33b, 67a, 68a, 70a, the first to third control valves 31 to 33 are held at the N position, and the first and second meter-out control valves 67 and 68 are held at the X position corresponding to the minimum opening area, and the regeneration valve 70 is held at the X position corresponding to fully closed.

第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４からの作動油は、第１～３コントロール弁３１～３３のブリードオフ開口部を経てブリードオフ管路３４～３６から作動油タンク４０に戻され、第１，２ブームシリンダ１４，１５のヘッド室１４ａ，１５ａ及びロッド室１４ｂ，１５ｂが遮断されてブーム１１が現在の位置に保持される。 The hydraulic fluid from the first to third main hydraulic pumps 22 to 24 passes through the bleed-off openings of the first to third control valves 31 to 33 and is returned to the hydraulic fluid tank 40 from the bleed-off pipes 34 to 36. , 2, the head chambers 14a, 15a and the rod chambers 14b, 15b of the boom cylinders 14, 15 are blocked to hold the boom 11 at the current position.

電気レバー９３がブーム上げ方向に操作されると、コントローラ９２からの駆動信号が電磁比例弁７５,７７,７９のソレノイド７５ａ,７７ａ,７９ａに入力されて、各電磁比例弁７５,７７,７９がＹ位置に切り換えられる。第１～３コントロール弁３１～３３の受圧室３１ａ,３２ａ,３３ａにはパイロット圧が入力され、各コントロール弁３１～３３がＸ位置に切り換えられる。第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４からの作動油は、対応するコントロール弁３１～３３のメータイン開口部からヘッド側管路４４～４６、第２連通管路６５、逆止弁６６、及びヘッド室接続管路４２を経て第１，２ブームシリンダ１４，１５のヘッド室１４ａ，１５ａに供給される。 When the electric lever 93 is operated in the direction of raising the boom, a drive signal from the controller 92 is input to the solenoids 75a, 77a, 79a of the proportional electromagnetic valves 75, 77, 79, causing the proportional electromagnetic valves 75, 77, 79 to Switched to the Y position. A pilot pressure is input to the pressure receiving chambers 31a, 32a, 33a of the first to third control valves 31 to 33, and the respective control valves 31 to 33 are switched to the X position. Hydraulic oil from the first to third main hydraulic pumps 22 to 24 is supplied from the meter-in openings of the corresponding control valves 31 to 33 to the head side pipes 44 to 46, the second communication pipe 65, the check valve 66, and the head side pipes 44 to 46. It is supplied to the head chambers 14a, 15a of the first and second boom cylinders 14, 15 via the chamber connecting line 42. As shown in FIG.

これと並行してロッド室１４ｂ，１５ｂの作動油がロッド室接続管路４３、ロッド側管路４８，４９、第２，３コントロール弁３２，３３のメータアウト開口部、及びリターン管路３８，３９を経て作動油タンク４０に戻される。このため、第１，２ブームシリンダ１４，１５が伸張してブーム１１を上昇させる。 In parallel with this, the hydraulic oil in the rod chambers 14b, 15b flows through the rod chamber connection pipe 43, the rod side pipes 48, 49, the meter-out openings of the second and third control valves 32, 33, and the return pipe 38, . 39 and is returned to the hydraulic oil tank 40 . As a result, the first and second boom cylinders 14 and 15 are extended to raise the boom 11 .

電気レバー９３がブーム下げ方向に操作されると、コントローラ９２からの駆動信号が電磁比例弁７６,７８,８０,８１,８２のソレノイド７６ａ,７８ａ,８０ａ,８１ａ,８２ａに入力されて、各電磁比例弁７６,７８,８０,８１,８２がＹ位置に切り換えられる。これにより、第１～３コントロール弁３１～３３の受圧室３１ｂ,３２ｂ,３３ｂ、第１，２メータアウト制御弁６７，６８の受圧室６７ａ，６８ａ、再生弁７０の受圧室７０ａにそれぞれパイロット圧が入力される。 When the electric lever 93 is operated in the boom lowering direction, a drive signal from the controller 92 is input to the solenoids 76a, 78a, 80a, 81a, 82a of the electromagnetic proportional valves 76, 78, 80, 81, 82 to Proportional valves 76, 78, 80, 81, 82 are switched to the Y position. As a result, pilot pressure is applied to the pressure receiving chambers 31b, 32b, 33b of the first to third control valves 31 to 33, the pressure receiving chambers 67a, 68a of the first and second meter-out control valves 67, 68, and the pressure receiving chamber 70a of the regeneration valve 70, respectively. is entered.

各コントロール弁３１～３３はＹ位置に切り換えられ、第２，３メイン油圧ポンプ２３，２４からの作動油が第２，３コントロール弁３２，３３のメータイン開口部からロッド側管路４８，４９及びロッド室接続管路４３を経て第１，２ブームシリンダ１４，１５のロッド室１４ｂ，１５ｂに供給される。これと並行して第１，２メータアウト制御弁６７，６８の開度が増加方向（Ｙ位置側）に調整され、第１，２ブームシリンダ１４，１５のヘッド室１４ａ，１５ａの作動油が各メータアウト制御弁６７，６８からヘッド側管路４４～４６、第１～３コントロール弁３１～３３のメータアウト開口部及びリターン管路３７～３９を経て作動油タンク４０に戻される。このため、第１，２ブームシリンダ１４，１５が縮小してブーム１１を下降させる。 Each of the control valves 31 to 33 is switched to the Y position, and hydraulic oil from the second and third main hydraulic pumps 23 and 24 is supplied from meter-in openings of the second and third control valves 32 and 33 to rod side pipes 48 and 49 and It is supplied to the rod chambers 14b, 15b of the first and second boom cylinders 14, 15 via the rod chamber connection pipe line 43. In parallel with this, the opening degrees of the first and second meter-out control valves 67 and 68 are adjusted in the increasing direction (Y position side), and the hydraulic oil in the head chambers 14a and 15a of the first and second boom cylinders 14 and 15 is The hydraulic oil is returned to the hydraulic oil tank 40 from the meter-out control valves 67 and 68 through the head side pipes 44-46, the meter-out openings of the first to third control valves 31-33, and the return pipes 37-39. Therefore, the first and second boom cylinders 14 and 15 are contracted to lower the boom 11 .

また、再生弁７０が全開に相当するＹ位置に切り換えられ、第１，２メータアウト制御弁６７，６８を通過した作動油の一部が逆止弁７１、再生弁７０及びロッド室接続管路４３を経て第１，２ブームシリンダ１４，１５のロッド室１４ｂ，１５ｂに供給される。これにより、ブームの自重落下エネルギの一部が再生される。 Also, the regeneration valve 70 is switched to the Y position corresponding to full open, and a part of the hydraulic oil that has passed through the first and second meter-out control valves 67 and 68 is transferred to the check valve 71, the regeneration valve 70, and the rod chamber connection pipeline. 43 to the rod chambers 14b, 15b of the first and second boom cylinders 14,15. This regenerates a portion of the boom's dead weight drop energy.

図３は第１，２ブームシリンダ１４，１５を縮小させるときの第１～３コントロール弁３１～３３及び第１，２メータアウト制御弁６７，６８のスプール特性を示す図であり、横軸はスプール変位量を示し、縦軸は開口面積を示している。
図３に破線で示すように第１，２メータアウト制御弁６７，６８の開口面積は、スプール変位量が０からポイントａまでの領域で最小開口面積に保たれ、ポイントａを超えると一定の変化率で増加してポイントｐで最大値に達する特性になっている。以下、ポイントａを境界としてスプール変化量が小の領域を微操作域（本発明の第１の操作領域に相当）と称し、大の領域をハーフ～フル操作域（本発明の第２の操作領域に相当）と称する。 FIG. 3 shows the spool characteristics of the first to third control valves 31 to 33 and the first and second meter-out control valves 67 and 68 when the first and second boom cylinders 14 and 15 are retracted. The spool displacement amount is indicated, and the vertical axis indicates the opening area.
As indicated by the dashed lines in FIG. 3, the opening areas of the first and second meter-out control valves 67 and 68 are kept at the minimum opening area in the region where the spool displacement amount is from 0 to point a, and when it exceeds point a, it becomes constant. It has a characteristic that it increases at the rate of change and reaches the maximum value at point p. Hereinafter, with point a as the boundary, the area where the amount of spool change is small will be referred to as the fine operation area (corresponding to the first operation area of the present invention), and the large area will be referred to as the half to full operation area (the second operation area of the present invention). area).

第１～３コントロール弁３１～３３は、ブリードオフ開口部、メータイン開口部及びメータアウト開口部を有する。図３に実線で示すようにブリードオフ開口面積は、スプール変位量が０から増加すると最大値から一定の変化率で低下し、微操作域内のポイントｂで変化率を縮小させてより緩やかに低下し、ハーフ～フル操作域内のポイントｃで０まで低下する。メータアウト開口面積は、微操作域内のスプール変位量が０からポイントｄまでの領域で０に保たれ、ポイントｄを超えると一定の変化率で増加してポイントｍで最大値に達する。メータイン開口面積は、メータアウト開口面積と同じくポイントｄまでは０に保たれ、ポイントｄを超えると一定の変化率で増加し、ハーフ～フル操作域内のポイントｅで変化率を拡大させ、メータアウト開口面積よりも急激に増加してポイントｏで最大値に達する。 The first through third control valves 31-33 have bleed-off openings, meter-in openings and meter-out openings. As shown by the solid line in FIG. 3, the bleed-off opening area decreases at a constant rate of change from the maximum value when the spool displacement increases from 0, and then decreases more gently at point b in the fine control area, where the rate of change is reduced. and then drops to 0 at point c in the half-to-full operating range. The meter-out opening area is maintained at 0 in the fine operation range from 0 to point d, and increases at a constant rate beyond point d, reaching a maximum value at point m. Like the meter-out opening area, the meter-in opening area is kept at 0 up to point d, and when it exceeds point d, it increases at a constant rate of change. It increases more rapidly than the aperture area and reaches a maximum value at point o.

図４は第１，２ブームシリンダ１４，１５を縮小させるときの第１～３コントロール弁３１～３３及び第１，２メータアウト制御弁６７，６８のメインスプールの受圧特性を示す図であり、横軸は電気レバーの操作角度（以下、レバー角度と称する）を示し、縦軸はメインスプールの変位量を示している。メインスプールの変位量は、ブーム制御用電磁比例弁７５～８０のソレノイド７５ａ～８０ａに流される電流値でもある。 FIG. 4 is a diagram showing the pressure receiving characteristics of the main spools of the first to third control valves 31 to 33 and the first and second meter-out control valves 67 and 68 when the first and second boom cylinders 14 and 15 are retracted. The horizontal axis indicates the operating angle of the electric lever (hereinafter referred to as lever angle), and the vertical axis indicates the amount of displacement of the main spool. The amount of displacement of the main spool is also the value of current flowing through the solenoids 75a-80a of the proportional electromagnetic valves 75-80 for boom control.

図４に破線で示すように第１，２メータアウト制御弁６７，６８のスプール変位量は、レバー角度が０からポイントｆまでは０に保たれ、このスプール変位量=０の領域が微操作域に相当する。ハーフ～フル操作域では、スプール変位量が一定の変化率で増加した後にポイントｇでステップ的に最大値まで増加し、その後はレバー角度に関わらず最大値に保たれる。 As indicated by the dashed lines in FIG. 4, the spool displacement of the first and second meter-out control valves 67 and 68 is maintained at 0 from the lever angle of 0 to point f. area. In the half-to-full operation range, the spool displacement increases at a constant rate of change, then increases stepwise to the maximum value at point g, and thereafter is maintained at the maximum value regardless of the lever angle.

図４に実線で示すように第１～３コントロール弁３１～３３のスプール変位量は、レバー角度が０からポイントｈまでは所定値に保たれ、微操作域内のポイントｈを超えると一定の変化率で増加する。レバー角度がハーフ～フル操作域との境界のポイントｉに達すると、スプール変位量はステップ的に最大値まで増加し、その後はレバー角度に関わらず最大値に保たれる。 As shown by the solid lines in FIG. 4, the spool displacement amounts of the first to third control valves 31 to 33 are kept at a predetermined value from the lever angle 0 to point h, and change to a certain value when the lever angle exceeds point h within the fine operation range. increase at a rate When the lever angle reaches the boundary point i between the half and full operation range, the spool displacement increases stepwise to the maximum value, and thereafter is maintained at the maximum value regardless of the lever angle.

図５は第１，２ブームシリンダ１４，１５を縮小させるときの第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４の吐出流量特性を示す図であり、横軸のレバー角度は図４と対応し、縦軸はポンプ吐出流量を示している。
図５に示すように第１～３メイン油圧ポンプの吐出流量は、微操作域内では所定値に保たれ、レバー角度がハーフ～フル操作域との境界のポイントｊに達すると、一定の変化率で増加してポイントｋで最大値に達し、その後はレバー角度に関わらず最大値に保たれる。 FIG. 5 is a diagram showing discharge flow rate characteristics of the first to third main hydraulic pumps 22 to 24 when the first and second boom cylinders 14 and 15 are retracted. The axis indicates the pump discharge flow rate.
As shown in FIG. 5, the discharge flow rate of the first to third main hydraulic pumps is maintained at a predetermined value within the fine operation area, and when the lever angle reaches the boundary point j between the half and full operation areas, the rate of change is constant. , reaches a maximum value at point k, and then remains at the maximum value regardless of the lever angle.

以上のようなコントロール弁３１～３３、メータアウト制御弁６７，６８及びメイン油圧ポンプ２２～２４の特性に基づき、電気レバー９３がブーム下げ方向に操作されたときには、以下のようにブームシリンダ１４，１５が駆動制御される。 Based on the characteristics of the control valves 31-33, the meter-out control valves 67, 68, and the main hydraulic pumps 22-24, when the electric lever 93 is operated in the boom lowering direction, the boom cylinder 14, 15 is driven and controlled.

まず微操作域内での制御状況を説明する。レバー角度が０から増加すると、図４に示すように第１～３コントロール弁３１～３３のスプール変位量はポイントｈに相当する値までステップ的に増加し、ポイントｈを超えるとレバー角度の増加と共に増加してポイントｉに達する。このため、図３において第１～３コントロール弁３１～３３のブリードオフ開口面積は、最大値からポイントｈに相当するスプール変位量までステップ的に急減し、メータアウト開口面積及びメータイン開口面積は、ポイントｄを超えた時点から一定の変化率で増加する。 First, the control situation within the fine control area will be explained. As the lever angle increases from 0, as shown in FIG. 4, the spool displacement amounts of the first to third control valves 31 to 33 increase stepwise to a value corresponding to point h, and when point h is exceeded, the lever angle increases. to reach point i. Therefore, the bleed-off opening areas of the first to third control valves 31 to 33 in FIG. It increases at a constant rate of change after reaching point d.

図３に示すように微操作域内では、レバー角度に関わらず第１，２メータアウト制御弁６７，６８が最小開口面積に保たれ、図５に示すように、第１～３メイン油圧ポンプ２２～２４の吐出流量が所定値に保たれている。このため、第１，２ブームシリンダ１４，１５のロッド室１４ｂ，１５ｂへの作動油の供給及びヘッド室１４ａ，１５ａからの作動油の排出は、メータアウト開口面積及びメータイン開口面積の増減に応じて行われる。それぞれの開口面積は小さくて十分な絞り作用を奏し、且つ開口面積の変化率（図３中の特性線の傾斜）が小であるため、ロッド室１４ｂ，１５ｂやヘッド室１４ａ，１５ａへの作動油の給排、ひいてはブーム１１を下降させるときの電気レバー９３による微操作を容易に行うことができる。 As shown in FIG. 3, within the fine operation range, the first and second meter-out control valves 67 and 68 are kept at their minimum opening areas regardless of the lever angle, and as shown in FIG. 24 is maintained at a predetermined value. Therefore, the supply of hydraulic fluid to the rod chambers 14b and 15b of the first and second boom cylinders 14 and 15 and the discharge of hydraulic fluid from the head chambers 14a and 15a are controlled by changes in the meter-out opening area and the meter-in opening area. is done. Since each opening area is small and sufficient throttling action is exhibited, and the change rate of the opening area (slope of the characteristic line in FIG. 3) is small, the operation to the rod chambers 14b, 15b and the head chambers 14a, 15a Fine operation by the electric lever 93 when supplying and discharging oil, and thus lowering the boom 11, can be easily performed.

また、メータアウト開口面積及びメータイン開口面積が十分な絞り作用を奏することは、ブーム１１の下げ速度を確実に制御できることにもつながり、この微操作域におけるブームシリンダ１４，１５の失速状態を回避することができる。 In addition, the sufficient throttling effect of the meter-out opening area and the meter-in opening area leads to reliable control of the lowering speed of the boom 11, thereby avoiding the stall state of the boom cylinders 14 and 15 in this fine operation range. be able to.

一方、第１，２メータアウト制御弁６７，６８が最小開口面積に保たれている状態は、第１，２ブームシリンダ１４，１５のヘッド室１４ａ，１５ａ内が第１，２メータアウト制御弁６７，６８の僅かな開口箇所を介して作動油タンク４０側と連通していることを意味する。従って、下降中のブームシリンダ１４，１５に縮小方向の外力が作用した場合には、ヘッド室１４ａ，１５ａ内の作動油が各メータアウト制御弁６７，６８を経て作動油タンク４０に逃がされることから、過大な圧力によりブームシリンダ１４，１５や配管・ホース等の油圧機器が破損する事態を未然に防止することができる。 On the other hand, when the first and second meter-out control valves 67 and 68 are kept at the minimum opening area, the insides of the head chambers 14a and 15a of the first and second boom cylinders 14 and 15 are the first and second meter-out control valves. It means that it communicates with the hydraulic oil tank 40 side through a few openings of 67 and 68 . Therefore, when an external force acts on the boom cylinders 14, 15 during the downward movement in the retracting direction, the hydraulic oil in the head chambers 14a, 15a is released to the hydraulic oil tank 40 through the meter-out control valves 67, 68. Therefore, it is possible to prevent damage to the boom cylinders 14, 15 and hydraulic equipment such as pipes and hoses due to excessive pressure.

次いで、ハーフ～フル操作域内での制御状況を説明する。図４に示すようにハーフ～フル操作域に移行したポイントｉの時点で、第１～３コントロール弁３１～３３のスプール変位量がステップ的に最大値まで増加する。このため図３においてメータアウト開口面積は、ポイントｌから最大値のポイントｍまでステップ的に増加し、メータイン開口面積はポイントｎから最大値のポイントｏまでステップ的に増加するため、結果としてハーフ～フル操作域内ではそれぞれ最大値に保たれる。従って、メータアウト開口面積及びメータイン開口面積は、微操作域とハーフ～フル操作域との間でオン・オフ的に駆動されることになる。 Next, the control situation within the half to full operation range will be explained. As shown in FIG. 4, at the time point i when the shift to the half-to-full operation range occurs, the spool displacement amounts of the first to third control valves 31 to 33 increase stepwise to the maximum value. Therefore, in FIG. 3, the meter-out opening area increases stepwise from point l to the maximum value point m, and the meter-in opening area increases stepwise from point n to the maximum value point o. Each is kept at its maximum value within the full operating range. Therefore, the meter-out opening area and the meter-in opening area are driven on and off between the fine operation area and the half-to-full operation area.

一方、図５に示すように第１～３メイン油圧ポンプ３１～３３の吐出流量は、レバー角度の増加と共に増加してポイントｋに達する。また図４に示すように、レバー角度の増加と共に第１，２メータアウト制御弁６７，６８のスプール変位量が増加し、図３に示すように、スプール変位量の増加と共に開口面積が増加して最大値のポイントｐに達する。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the discharge flow rates of the first to third main hydraulic pumps 31 to 33 increase as the lever angle increases and reach point k. Further, as shown in FIG. 4, the spool displacement amount of the first and second meter-out control valves 67, 68 increases as the lever angle increases, and as shown in FIG. 3, the opening area increases as the spool displacement amount increases. reaches the point p of maximum value.

結果としてハーフ～フル操作域内において、第１，２ブームシリンダ１４，１５のヘッド室１４ａ，１５ａからの作動油の排出は、レバー角度に応じて増減する第１，２メータアウト制御弁６７，６８の開口面積により制御される。より詳しく述べると、第１～３コントロール弁３１～３３のメータアウト開口面積を最大値に保ちながら、レバー角度に応じて第１，２メータアウト制御弁６７，６８の開口面積を増減することにより、ヘッド室１４ａ，１５ａからの作動油の排出速度を調整している。 As a result, in the half to full operation range, the discharge of hydraulic oil from the head chambers 14a, 15a of the first and second boom cylinders 14, 15 increases and decreases according to the lever angle. is controlled by the opening area of . More specifically, by increasing or decreasing the opening areas of the first and second meter-out control valves 67 and 68 according to the lever angle while maintaining the meter-out opening areas of the first to third control valves 31 to 33 at their maximum values. , and adjusts the discharge speed of hydraulic oil from the head chambers 14a and 15a.

このため第１，２ブームシリンダ１４，１５の作動速度、ひいてはブームの下げ速度を適切に制御でき、このハーフ～フル操作域内においてもブームシリンダ１４，１５の失速状態を回避することができる。また、結果として各コントロール弁３１～３３と各メータアウト制御弁６７，６８とでそれぞれ絞り作用が得られ、油圧回路１８全体でのメータアウト絞りが直列多段化されるため、キャビテーションに起因するエロージョンを回避することができる。 Therefore, the operating speeds of the first and second boom cylinders 14, 15 and the lowering speed of the boom can be appropriately controlled, and the boom cylinders 14, 15 can be prevented from stalling even in this half-to-full operation range. As a result, each of the control valves 31 to 33 and each of the meter-out control valves 67 and 68 obtains a throttling action, and the meter-out throttling in the entire hydraulic circuit 18 is multi-staged in series. can be avoided.

また、第１，２ブームシリンダ１４，１５のロッド室１４ｂ，１５ｂへの作動油の供給は、各コントロール弁３１～３３のメータイン開口面積を最大値に保った状態で、レバー角度に応じて増減するメイン油圧ポンプ２２～２４の吐出流量により制御される。各コントロール弁３１～３３のメータイン開口面積を最大値に保つことにより、メータイン損失は最小限に抑制され、良好なエネルギ効率を実現することができる。 The supply of hydraulic oil to the rod chambers 14b, 15b of the first and second boom cylinders 14, 15 is increased or decreased according to the lever angle while maintaining the meter-in opening area of each control valve 31-33 at the maximum value. It is controlled by the discharge flow rate of the main hydraulic pumps 22-24. By maintaining the meter-in opening area of each of the control valves 31 to 33 at the maximum value, the meter-in loss can be minimized and good energy efficiency can be achieved.

一方、ブーム下げ操作中の再生弁７０は、微小操作域からハーフ～フル操作域までの全ての領域で全開に相当するＹ位置に保持される。これにより、第１，２メータアウト制御弁６７，６８を通過した作動油の一部が第１，２ブームシリンダ１４，１５のロッド室１４ｂ，１５ｂに供給される。従って、ブーム１１の自重落下エネルギの一部を再生してエネルギ効率をより向上できると共に、ロッド側への供給分だけコントロール弁３１～３３のメータアウト絞りの通過流量が減少するため、キャビテーション防止にも貢献する。 On the other hand, during the boom lowering operation, the regeneration valve 70 is held at the Y position corresponding to full opening in all areas from the minute operation area to the half to full operation area. As a result, part of the hydraulic fluid that has passed through the first and second meter-out control valves 67 and 68 is supplied to the rod chambers 14b and 15b of the first and second boom cylinders 14 and 15, respectively. Therefore, the energy efficiency can be further improved by regenerating a part of the energy of the boom 11 falling under its own weight, and the flow rate passing through the meter-out throttles of the control valves 31 to 33 is reduced by the amount supplied to the rod side, so cavitation can be prevented. also contribute.

ところで、油圧ショベル１の下部走行体２やクローラ３等の点検には、図６に示すように、作業フロント１０のバケット１３を接地させて車体をジャッキアップさせた状態で実施される場合がある。このときにもブーム１１は下げ操作され、バケット１３の接地後にもブーム１１の下げ操作が継続されて車体を目的の高さまでジャッキアップするが、バケット１３が接地した後はブームシリンダ１４，１５のヘッド室とロッド室との油圧が逆転する。即ち、接地前には、掘削物やブーム１１を含めた作業フロント１０の重量を受けてヘッド室が圧力上昇し、第１，２メータアウト制御弁６７，６８によりヘッド室１４ａ，１５ａからの作動油の排出速度を調整することで適切なブーム下げ速度を実現している。 By the way, as shown in FIG. 6, the inspection of the lower traveling body 2, the crawler 3, etc. of the hydraulic excavator 1 may be carried out with the bucket 13 of the work front 10 grounded and the vehicle body jacked up. . At this time, the boom 11 is also lowered, and the lowering operation of the boom 11 is continued even after the bucket 13 has touched the ground, and the vehicle body is jacked up to the target height. The hydraulic pressures in the head chamber and rod chamber are reversed. That is, before grounding, the head chamber receives the weight of the excavated material and the work front 10 including the boom 11, and the pressure in the head chamber rises. An appropriate boom lowering speed is achieved by adjusting the oil discharge speed.

これに対して接地後には、接地前よりもヘッド室の圧力は低下するが、車体の重量に抗して第２，３メイン油圧ポンプ２３，２４からの作動油がロッド室に供給されることから、ロッド室の圧力が上昇する。この状態においてヘッド室からの作動油の排出速度をメータアウト制御弁６７，６８で調整することは、ロッド室への作動油の供給の妨げになり、ジャッキアップ完了までの所要時間が長引くと共に、第２，３メイン油圧ポンプ２３，２４の駆動ロスの要因にもなる。そこで、このような不具合の対策を別例として以下に説明する。 On the other hand, after the ground contact, the pressure in the head chamber is lower than before the ground contact, but the hydraulic oil from the second and third main hydraulic pumps 23, 24 is supplied to the rod chamber against the weight of the vehicle body. , the pressure in the rod chamber increases. In this state, adjusting the discharge speed of the hydraulic oil from the head chamber with the meter-out control valves 67 and 68 hinders the supply of hydraulic oil to the rod chamber, which prolongs the time required to complete the jack-up. It also causes drive loss of the second and third main hydraulic pumps 23 and 24 . Therefore, another example of countermeasures against such a problem will be described below.

図７はコントローラ９２により実行されるジャッキアップ判定ルーチンを示すフローチャートであり、当該ルーチンを実行するときのコントローラ９２が本発明のジャッキアップ判定部として機能する。
まずステップ１で、油圧ショベル１のジャッキアップを示すジャッキアップフラグがONされているか否かを判定し、ジャッキアップ中でないことを示すOFFのときにはＮo（否定）の判定を下してステップ２に移行する。ステップ２ではブームの下げ操作が行われているか否かを判定し、Ｎoのときには一旦ルーチンを終了する。ステップ２の判定がＹes（肯定）になると、ステップ３に移行して予め設定されたジャッキアップ条件が成立しているか否かを判定する。 FIG. 7 is a flowchart showing a jack-up determination routine executed by the controller 92, and the controller 92 functions as the jack-up determination unit of the present invention when executing this routine.
First, in step 1, it is determined whether or not the jack-up flag indicating that the hydraulic excavator 1 is being jacked up is ON. Transition. In step 2, it is determined whether or not the boom is being lowered, and if No, the routine is once terminated. If the determination in step 2 becomes Yes (affirmative), the process proceeds to step 3 to determine whether or not a preset jack-up condition is satisfied.

この別例では、ヘッド側圧力センサ１０３により1MPa以下のヘッド室の圧力が0.5sec継続して検出されることがジャッキアップ条件として設定されている。なおジャッキアップ条件は、これに限るものではなく、例えばロッド室の圧力が所定値を超えた状態が所定時間継続した状態としてもよい。 In this another example, the jack-up condition is set such that the pressure in the head chamber of 1 MPa or less is continuously detected by the head-side pressure sensor 103 for 0.5 seconds. The jack-up condition is not limited to this, and may be, for example, a state in which the pressure in the rod chamber exceeds a predetermined value and continues for a predetermined period of time.

ステップ３の判定がＮoのとき、即ちブーム下げ操作中であるが、未だバケット１３が接地せずにジャッキアップしていない状態では、一旦ルーチンを終了する。ジャッキアップ条件の成立によりステップ３でＹesの判定を下した場合には、ステップ４でジャッキアップフラグをONした後に、一旦ルーチンを終了する。なお、ジャッキアップまで至らない通常のブーム１１の下げ操作では、ジャッキアップ条件が成立せず、ジャッキアップフラグがOFF状態に保たれる。 When the determination in step 3 is No, that is, when the boom is being lowered, but the bucket 13 has not yet touched the ground and has not been jacked up, the routine ends. If the judgment of Yes is made in step 3 due to the establishment of the jack-up condition, the jack-up flag is turned ON in step 4, and then the routine is terminated. It should be noted that in a normal lowering operation of the boom 11 that does not reach jack-up, the jack-up condition is not satisfied and the jack-up flag is kept OFF.

一方、このようにしてジャッキアップフラグがONされた後には、ステップ１の判定がＹesになるためステップ５に移行してブーム１１の下げ操作が行われているか否かを判定し、ブームの下げ操作が継続中のときには、Ｙesの判定を下してルーチンを終了する。そして、ブーム１１の下げ操作が終了してステップ５の判定がＮoになると、ステップ６に移行してジャッキアップフラグをOFFする。 On the other hand, after the jack-up flag is turned ON in this way, the determination in step 1 becomes Yes, so the process proceeds to step 5 to determine whether or not the boom 11 is being lowered, and lowers the boom. If the operation is ongoing, a Yes determination is made and the routine ends. Then, when the lowering operation of the boom 11 is completed and the determination in step 5 becomes No, the process proceeds to step 6 and the jack up flag is turned OFF.

以上の処理により、油圧ショベル１のジャッキアップ中にジャッキアップフラグがONされ、このときに限ってコントローラ９２は、図４の特性とは関係なく第１，２メータアウト制御弁６７，６８を全開に制御する。従って、ブーム下げ操作によりバケット１３が接地すると、各メータアウト制御弁６７，６８が全開にされてブームシリンダ１４，１５のヘッド室の圧力が低下し、第２，３メイン油圧ポンプ２３，２４からの作動油がロッド室に円滑に供給される。これにより迅速にジャッキアップを完了できると共に、メイン油圧ポンプ２３，２４の駆動ロスを低減することができる。 With the above processing, the jack-up flag is turned ON while the hydraulic excavator 1 is being jacked up, and only at this time, the controller 92 fully opens the first and second meter-out control valves 67 and 68 regardless of the characteristics shown in FIG. to control. Therefore, when the bucket 13 touches the ground due to the boom lowering operation, the meter-out control valves 67 and 68 are fully opened, the pressure in the head chambers of the boom cylinders 14 and 15 is reduced, and the second and third main hydraulic pumps 23 and 24 of hydraulic oil is smoothly supplied to the rod chamber. As a result, the jack-up can be completed quickly, and the drive loss of the main hydraulic pumps 23, 24 can be reduced.

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、第１，２ブームシリンダ１４，１５を駆動するための油圧回路１８として具体化したが、アームシリンダ１６やバケットシリンダ１７の油圧回路に適用してもよい。 Although the description of the embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above embodiment, the hydraulic circuit 18 for driving the first and second boom cylinders 14 and 15 is embodied.

１油圧ショベル（建設機械）
１０作業フロント（作業装置）
１１ブーム（構造体）
１２アーム（構造体）
１３バケット（構造体、作業具）
１４，１５ブームシリンダ（油圧シリンダ）
２２第１メイン油圧ポンプ
２３第２メイン油圧ポンプ
２４第３メイン油圧ポンプ
３１第１コントロール弁
３２第２コントロール弁
３３第３コントロール弁
６７第１メータアウト制御弁
６８第２メータアウト制御弁
７０再生弁
９２コントローラ（制御部、ジャッキアップ判定部）
９３電気レバー（操作部材） 1 Hydraulic excavator (construction machinery)
10 work front (work equipment)
11 boom (structure)
12 Arm (structure)
13 Bucket (structure, work implement)
14, 15 boom cylinder (hydraulic cylinder)
22 first main hydraulic pump 23 second main hydraulic pump 24 third main hydraulic pump 31 first control valve 32 second control valve 33 third control valve 67 first meter-out control valve 68 second meter-out control valve 70 regeneration valve 92 controller (control unit, jack-up determination unit)
93 electric lever (operating member)

Claims

a hydraulic cylinder connected to any one of a plurality of structures constituting an articulated working device and configured to elevate the structure;
a control valve that supplies and discharges hydraulic oil from a hydraulic pump to and from a head chamber and a rod chamber of the hydraulic cylinder in response to the operation of the operating member, and causes the hydraulic cylinder to move the structure up and down;
A meter for adjusting the discharge speed of the hydraulic oil from the head chamber when the structure is lowered by the control valve and the hydraulic oil is discharged from the head chamber of the hydraulic cylinder and supplied to the rod chamber. an out control valve;
a regeneration valve that regenerates by supplying part of the hydraulic oil discharged from the head chamber to the rod chamber when the structure is lowered;
In a hydraulic circuit for a construction machine comprising the control valve, the meter-out control valve, and the control section for driving and controlling the regeneration valve,
The opening of the meter-out control valve is adjusted between a position corresponding to the minimum opening area and a position corresponding to full opening,
When the structure is lowered, the meter-out control valve is held at a position corresponding to the minimum opening area in the first operation region where the operation amount of the operation member is small, and the operation amount of the operation member The discharge of hydraulic oil from the head chamber of the hydraulic cylinder is controlled based on the meter-out opening area of the control valve that increases or decreases correspondingly, and the meter-in of the control valve that increases or decreases corresponding to the operation amount of the operating member. The supply of hydraulic oil to the rod chamber is controlled based on the opening area, while in the second operation area where the operation amount of the operation member is large, the meter-out opening area and the meter-in opening area of the control valve are respectively the above-mentioned The discharge of hydraulic fluid from the head chamber of the hydraulic cylinder is controlled based on the opening area of the meter-out control valve, which is increased stepwise from the value in the first operation region and increases or decreases corresponding to the operation amount of the operation member. and the supply of hydraulic oil to the rod chamber is controlled based on the discharge flow rate of the hydraulic pump that increases or decreases corresponding to the amount of operation of the operating member. hydraulic circuit.

The work device is a work front formed by connecting a boom, an arm, and a work tool as the structure,
The hydraulic cylinder is a boom cylinder that raises and lowers the boom,
further comprising a jack-up determination unit that determines a state in which the work implement is grounded by the lowering operation of the boom and the vehicle body is jacked up;
2. The hydraulic pressure for construction machine according to claim 1, wherein the control unit is configured to fully open the meter-out control valve when the jack-up determination unit determines that the jack is up. circuit.