JP4209503B2

JP4209503B2 - Control device for hydraulic drive machine

Info

Publication number: JP4209503B2
Application number: JP20191398A
Authority: JP
Inventors: 浩吉村; 公一川村
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000035005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動機械の制御装置に関し、特に油圧駆動機械の負荷の速度が変動した際に、その負荷速度の振動の整定性を高めることができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
一般に、大慣性を駆動する油圧系では、負荷の速度は、油の弾性などにより近似的に２次振動系となる。
【０００３】
よって、大慣性の作業機を駆動する建設機械などの油圧駆動機械では、かかる２次振動系において、減衰特性、つまり整定性を向上させ、作業機であるバケット刃先の速度の振動を抑えることが重要となる。
【０００４】
ここで、図１４は、油圧ポンプ１をいわゆるネガティブコントロール（ネガコン）で制御し、流量制御弁５にセンタバイパス回路（オープンセンタ）を設けた建設機械の油圧回路の構成を概念的に示したものである。
【０００５】
また、図１５は、操作レバー６の入力（ステップ入力）に対する油圧アクチュエータの流入流量Ｑと、作業機刃先の速度の応答（ステップ応答）を示したものである。
【０００６】
こうしたネガコンとオープンセンタによる制御では、図１５に示すように、油圧ポンプ１から油圧アクチュエータに供給される圧油をタンク１２に排出するブリードオフ回路としての中立回路１５が設けられる。
【０００７】
図８は、流量制御弁５のスプールストロークと、油圧アクチュエータへの流入開口面積（メータイン）、中立回路１５への流出開口面積との関係を示している。
【０００８】
よって、操作レバー６により流量制御弁５のスプールストロークを減少させる方向に移動させると、図８に示す関係より、流量制御弁５の流入開口が閉じられ、中立回路１５への流出量（ブリードオフ流量）が増加する。
【０００９】
そして、中立回路１５を通る圧油は、タンク１２の前の絞り１８を通過することになる。ここで、ネガコンによる制御では、この絞り１８前後の差圧に応じて、可変容量型ポンプ１の押し退け容積ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化される。これはポンプ斜板制御機構３によりポンプ１の斜板１ａを変化させることで行われる。つまり、図１０に示すように、絞り１８前後の差圧が大きくなるにつれて、ポンプ押し退け容積ｑが減少される。
【００１０】
このため、流入開口を閉じれば、中立開口を開くことになり、このため絞りに多くの圧油が流れることにより、絞りの前後差圧が大きくなり、その結果として、ポンプ押し退け容積ｑが減少する。また、さらには、中立開口を開くので、ポンプ１からタンク１２へ圧油が逃げ、圧力が減少する。
【００１１】
よって、油圧アクチュエータにより駆動される作業機の刃先の速度がオーバーシュートすると、中立回路１５への流出量が増え、油圧アクチュエータへの流入量が減ることになる。さらには、ポンプ押し退け容積ｑが減少されることで、ポンプ吐出量自体が減少することになる。
【００１２】
このため、作業機刃先速度の振動は急速に減衰される。つまり、ネガコンとオープンセンタによる制御では、図１５に示すように作業機刃先速度の整定性に優れているという利点がある。
【００１３】
これに対して、ネガコンではなくポンプ１をロードセンシング制御により制御し、センタバイパス回路をもたないクローズドセンタの流量制御弁５を採用した図１２に示す油圧回路では、整定性には優れていない面がある。
【００１４】
すなわち、こうしたクローズドセンタタイプのロードセンシング油圧システムでは、１つの油圧ポンプ１で、異なる負荷圧力の複数の油圧アクチュエータを同時に制御する場合でも、エンジン回転数によらずに、また負荷圧力によらずに、操作レバー６の操作量だけで油圧アクチュエータの速度を調整することができるので、操作性がよいという利点があるものの、操作レバー６の入力に応じた分だけの流量が、油圧アクチュエータに流れてしまうので、作業機の慣性、圧油の圧縮などによって、作業機刃先速度が振動してしまい整定性がよくないという問題がある（図１３参照）。
【００１５】
よって、こうしたクローズドセンタタイプのロードセンシング油圧システムにおいて、作業機刃先速度の振動の整定性を向上させることが望まれる。
【００１６】
そのためには、図１４に示すオープンセンタタイプのネガコン油圧システムと同様にして、作業機刃先速度の変動時に、ブリードオフ流量を増やすことで、振動を抑えればよい、と考えられる。
【００１７】
ここで、ブリードオフ流量を変化させる技術として、特開平８−２３９８６５号公報に記載されたものがある。
【００１８】
この公報には、流量制御弁のスプールストロークと、ブリードオフ流量との関係を、図８の実線のごとく設定して、流量制御弁のスプールストローク（操作レバーの操作量）が大きくなるに応じてブリードオフ流量を小さくよう変化させることが記載されている。
【００１９】
しかし、このように流量制御弁のスプールストロークと、ブリードオフ流量との関係を設定すると、操作レバーがファインコントロール域に操作されているときには、ブリードオフ流量が大きくなり過ぎ、大きな負荷を駆動する際に負荷が動かないという問題が招来する。また、操作レバーの操作量が大きい範囲では、ブリードオフ流量が小さくなってしまい、整定性不足を招く。さらに、操作レバーがフルストロークまで操作されたときには、ブリードオフ流量は、零近くまで減少してしまい、整定性向上の効果は殆ど得られないものとなる。
【００２０】
このように、従来の技術では、流量制御弁のスプールストローク（操作レバーの操作量）によってブリードオフ流量を変化させるようにしていたため、流量制御弁のスプールストローク位置（操作レバーの操作量）によって、整定性の向上の効果が得られたり、得られなかったりすることが考えられる。
【００２１】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、油圧駆動機械において、流量制御弁がいかなるスプールストローク位置に操作されていたとしても、常に整定性向上の効果が得られるようにすることを解決課題とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は、操作レバーの操作量いかんにかかわらずに、負荷速度の変動に合わせてブリードオフ流量およびポンプ吐出量を増減する制御を行うことで、負荷速度の振動の整定性を向上させるものである。つまり、速度オーバー時には、ブリードオフ流量を増やすとともに、ポンプ吐出量を減らし、速度不足時には、ブリードオフ流量を減らすとともに、ポンプ吐出量を増やす制御を行うものである。
【００２３】
これを実現するために、油圧系の２次振動系について、理論解析を行った結果、つぎのことがわかった。
【００２４】
すなわち、油圧系の２次振動系において、減衰項の係数は、油圧アクチュエータの負荷圧力（油圧ポンプの吐出圧力）をＰ、油圧アクチュエータに流入される流量をＱとして、−∂Ｑ/∂Ｐとなる。よって、下記（１）式に示すように、∂Ｑ/∂Ｐを、負の値であって絶対値を大きくすれば、減衰項は大きくなり、整定性は向上することになる。
【００２５】
∂Ｑ/∂Ｐ＜０ …（１）
そこで、ポンプ吐出圧Ｐが大きくなるほど、ブリードオフ流量を増やし、ポンプ吐出量を減らしてやり、油圧アクチュエータに流入する流量Ｑを減らすことで、上記（１）式の関係を維持するようにして、整定性を向上させるものである。
【００２６】
すなわち、本発明の第１発明では、上記解決課題達成のために、
油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチュエータに供給する流量制御弁とを具えた油圧駆動機械の制御装置において、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を排出するブリードオフ回路と、
前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁と、
前記油圧ポンプの吐出圧が大きくなるほど、前記排出される圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリード弁を制御する可変ブリード弁制御手段と
を具えるようにしている。
【００２７】
上記第１発明の構成によれば、図１に示すように、油圧ポンプ１から油圧アクチュエータに供給される圧油を排出するブリードオフ回路１５が設けられる。そして、このブリードオフ回路１５に、流量制御弁５から管路１１を通って排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁１３が設けられる。
【００２８】
そこで、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、排出される圧油の流量が大きくなるように、可変ブリード弁１３が制御される。
【００２９】
すなわち、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量）にかかわらずに、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが増えるほど、油圧アクチュエータへ流入する流量Ｑが減らされる。これにより上記（１）の関係が維持され、作業機刃先の速度の振動の整定性は、図２に示すように、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量）の位置がいかなる位置にあったとしても、常に向上することになる。
【００３０】
また、第２発明では、油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチュエータに供給する流量制御弁とを具えた油圧駆動機械の制御装置において、
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を排出するブリードオフ回路と、
前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁と、
前記油圧ポンプの吐出圧変化量が大きくなるほど、前記排出される圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリード弁を制御す可変るブリード弁制御手段と
を具えるようにしている。
【００３１】
第２発明では、第１発明と異なり、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpの代わりに油圧ポンプ１の吐出圧変化量ΔＰpを使用し、この油圧ポンプ１の吐出圧変化量ΔＰpが増えるほど、油圧アクチュエータへ流入する流量Ｑを減らすようにすることで、上記（１）式の関係を維持するようにして、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量）の位置がいかなる位置にあったとしても、常に整定性向上の効果が得られるようにしている。
【００３２】
また、第３発明では、可変容量型油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチュエータに供給する流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記油圧アクチュエータの負荷圧力の差圧が、設定値になるように前記油圧ポンプの押し退け容積を制御するロードセンシグ制御手段とを具えた油圧駆動機械の制御装置において、
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を排出するブリードオフ回路と、
前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁と、
前記油圧ポンプの吐出圧が大きくなるほど、前記排出される圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリード弁を制御する可変ブリード弁制御手段と
を具えるようにしている。
【００３３】
第３発明によれば、図１に示すように、第１発明と同様に、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、流量制御弁５から管路１１を介して排出される圧油の流量が大きくなるように、可変ブリード弁１３が制御される。
【００３４】
さらに、第３発明では、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、油圧ポンプ１の押し退け容積ｑが減少され、油圧ポンプ１の吐出量が減少される。
【００３５】
すなわち、流量制御弁５から管路１１を介して排出されるブリードオフ流量が増えるほど、油圧アクチュエータに流入される圧油流入量が減らされる。
【００３６】
このため、油圧アクチュエータへの流入圧（最高負荷圧力）ＰLは逆に下がるので、ポンプ吐出圧Ｐpと油圧アクチュエータ流入圧ＰLとの差圧は大きくなる。ここで、ロードセンシング制御手段３では、これらポンプ吐出圧と油圧アクチュエータの流入圧との差圧ΔＰを、設定値ΔＰLSに保持する制御を行っている。このため、図９に示すように、ブリードオフ流量が増加すると、差圧ΔＰが大きくなり、ロードセンシング制御手段３は、この大きな差圧ΔＰを、設定値に保持するように、ポンプ１の押し退け容積ｑを小さくする（絞る）ように制御する。
【００３７】
このため、油圧ポンプ１の吐出量は小さくなり、油圧アクチュエータへ流入する流量はさらに減少される。
【００３８】
このように、第３発明によれば、ポンプ吐出圧Ｐが大きくなるほど、ブリードオフ流量を増やしてやり、さらにポンプ吐出量をも減らしてやることによって、油圧アクチュエータに流入する流量Ｑを減らすようにしている。このため、上記（１）式の関係が維持され、整定性が向上する。
【００３９】
また、第４発明では、
可変容量型油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧油を、操作量に応じた流量だけ油圧アクチュエータに供給する流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記油圧アクチュエータの負荷圧力の差圧が、設定値になるように前記油圧ポンプの押し退け容積を制御するロードセンシグ制御手段とを具えた油圧駆動機械の制御装置において、
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を排出するブリードオフ回路と、
前記ブリードオフ回路に設けられ、排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁と、
前記油圧ポンプの吐出圧変化量が大きくなるほど、前記排出される圧油の流量が大きくなるように、前記可変ブリード弁を制御する可変ブリード弁制御手段と、
を具えるようにしている。
【００４０】
第４発明では、第３発明の「油圧ポンプ吐出圧Ｐp」の代わりに「油圧ポンプ吐出圧変化量ΔＰp」が使用される。
【００４１】
また、第５発明では、第１発明〜第４発明において、
可変ブリード弁制御手段は、
電気信号を、前記可変ブリード弁に供給することで、前記可変ブリード弁を制御するものであるとしている。
【００４２】
また、第６発明では、第１発明または第３発明において、
前記可変ブリード弁制御手段は、
前記油圧ポンプの吐出圧を示すパイロット圧信号を、パイロット圧油管路を介して前記可変ブリード弁に供給することで、前記可変ブリード弁を制御するものであるとしている。
【００４３】
また、第７発明では、第１発明または第３発明において、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、
前記油圧ポンプの吐出圧と前記可変ブリード弁の開口量との対応関係を設定する設定手段と
を、さらに具え、
前記可変ブリード弁制御手段は、
前記吐出圧検出手段で検出された現在の吐出圧に対応する可変ブリード弁の開口量を、前記設定された対応関係にしたがい求め、この求めた開口量が得られるように前記可変ブリード弁を制御するものである、
としている。
【００４４】
また、第８発明では、第２発明または第４発明において、
前記油圧ポンプの吐出圧変化量を検出する吐出圧変化量検出手段と、
前記油圧ポンプの吐出圧変化量と前記可変ブリード弁の開口量との対応関係を設定する設定手段と
を、さらに具え、
前記可変ブリード弁制御手段は、
前記吐出圧変化量検出手段で検出された現在の吐出圧変化量に対応する可変ブリード弁の開口量を、前記設定された対応関係にしたがい求め、この求めた開口量が得られるように前記可変ブリード弁を制御するものである、
としている。
【００４５】
また、第９発明では、第１発明または第３発明において、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、
前記流量制御弁が操作された操作量を検出する操作量検出手段と、
前記油圧ポンプの吐出圧と前記可変ブリード弁の開口量との対応関係を設定する第１の設定手段と、
前記流量制御弁の操作量が大きくなるにつれて前記可変ブリード弁の開口量が小さくなる、これら操作量と開口量の対応関係を設定する第２の設定手段と
を、さらに具え、
前記可変ブリード弁制御手段は、
前記吐出圧検出手段で検出された現在の吐出圧に対応する可変ブリード弁の開口量を、前記設定された第１の対応関係にしたがい求めるとともに、前記操作量検出手段で検出された現在の操作量に対応する可変ブリード弁の開口量を、前記設定された第２の対応関係にしたがい求め、これら求められた可変ブリード弁の開口量のうち、小さい方の開口量が得られるように前記可変ブリード弁を制御するものである、
としている。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００４７】
図１は、本実施形態で想定している建設機械の油圧駆動制御装置を示す油圧回路図である。
【００４８】
すなわち、図１に示すように、この油圧駆動制御装置は、エンジン２と、このエンジン２によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ１と、圧油が流入されることによって駆動される図示せぬ油圧アクチュエータと、スプールストローク位置に応じて開口面積が変化され、それにより油圧ポンプ１から吐出される圧油の流量を制御して、これを上記油圧アクチュエータに供給する流量制御弁５と、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpを検出する圧力センサ８と、上記流量制御弁５のスプールストローク位置を操作する電気レバーとしての操作レバー６と、油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐpと上記油圧アクチュエータの負荷圧力ＰLとの差圧ΔＰが、設定値ΔＰLSになるように油圧ポンプ１の押し退け容積ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）を制御するロードセンシグ制御手段としてのポンプ斜板制御機構３と、油圧ポンプ１から管路４を介して油圧アクチュエータに供給されるべき圧油を排出するブリードオフ回路１５と、このブリードオフ回路１５に設けられ、流量制御弁５から管路１１を通ってタンク１２に排出される圧油の流量を変化させる可変ブリード弁１３と、後述するように、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、ブリードオフ回路１５で排出される圧油の流量が大きくなるように、可変ブリード弁１３を制御するコントローラ７とから構成されている。なお、上記油圧アクチュエータは、図示せぬ所定の作業機（たとえばブーム）に接続されており、この油圧アクチュエータ（たとえば油圧シリンダ）の駆動（伸縮駆動）に応じて、上記作業機（ブーム）が駆動される。なお、実際の装置では、建設機械のブーム、アーム、バケットなどの各作業機毎に上記油圧アクチュエータ、流量制御弁５が設けられている。本実施形態では、こうした建設機械の作業機刃先（バケット刃先）の速度の振動の整定性を高めるものである。
【００４９】
さらに、具体的に説明すると、電気レバー６の操作量を示す信号は、コントローラ７に入力され、流量制御弁５に対する指令電流に変換されて、これが電磁比例制御弁１７に加えられる。電磁比例制御弁１７では指令電流がパイロット圧に変換されて、これが流量制御弁５に加えられることで、流量制御弁５が駆動される。
【００５０】
また、ロードセンシング制御では、油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐpと各油圧アクチュエータの負荷圧力のうちの最大負荷圧力ＰLとの差圧ΔＰが、設定値ΔＰLSになるように油圧ポンプ１の押し退け容積ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）が制御されるが、本実施形態では説明の便宜のため、図１に示す流量制御弁５に対応する油圧アクチュエータの負荷圧力が最大負荷圧力ＰLであるものとする。
【００５１】
油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpを示すパイロット圧信号は、パイロット管路９を介してポンプ斜板制御機構３に入力される。一方、油圧アクチュエータの負荷圧力ＰLを示すパイロット圧信号は、パイロット管路１０を介してポンプ斜板制御機構３に入力される。
【００５２】
ポンプ斜板制御機構３では、これら入力された圧力Ｐp、ＰLの差圧ΔＰ（＝Ｐp−ＰL）が設定値ΔＰLSに保持されるように可変容量型油圧ポンプ１の斜板１ａを変化させる。すなわち、差圧ΔＰが、設定値ΔＰLS よりも大きい場合には、油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転角が小さくされ、油圧ポンプ１の押し退け容積ｑが絞られる。つまり、油圧ポンプ１から吐出される流量が減らされる。一方、差圧ΔＰが、設定値ΔＰLS よりも小さい場合には、油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転角が大きくされ、油圧ポンプ１の押し退け容積ｑが増やされる。つまり、油圧ポンプ１から吐出される流量が増大される。
【００５３】
ブリードオフ回路１５は、流量制御弁５から油圧アクチュエータまでの圧油供給管路４から分岐した管路１１を有している。この管路１１は、流量制御弁５から油圧アクチュエータまでの管路４の分岐管路であり、流量制御弁５から流出された圧油を、タンク１２に排出するものである。そして、この管路１１上に、排出される圧油の流量を調整する可変ブリード弁１３が設けられている。
【００５４】
コントローラ７からは、後述するように、可変ブリード弁１３の開口量（開口面積）Ａに対応する指令電流ｉが生成され、この指令電流ｉが電気信号線１４を介して可変ブリード弁１３の電磁ソレノイド１３ａに加えられる。この可変ブリード弁１３は、バネ１３ｂにより付勢されており、たとえば図１１に示すように指令電流ｉが小さくなると、開口量Ａが大きくなり、指令電流ｉが大きくなると、開口量Ａが小さくなる特性を有している。
【００５５】
コントローラ７の所定のメモリには、図５に示すように、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpと、可変ブリード弁１３の開口量（開口面積）Ａとの対応関係が、記憶テーブルとして記憶される。すなわち、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが与えられると、図５に示す対応関係にしたがい、与えられた吐出圧Ｐpに対応する可変ブリード弁１３の開口量Ａを読み出しすることができるように、各吐出圧Ｐpに対応する各開口量Ａのデータが記憶されている。
【００５６】
なお、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが与えられると、これに対応する可変ブリード弁１３の開口量Ａを、演算することによって求めてもよい。
【００５７】
そこで、コントローラ７では、圧力センサ８から出力される検出圧Ｐpを入力して、これに対応する可変ブリード弁１３の開口量Ａを、コントローラ７の記憶テーブルから読み出す。そして、この読み出された開口量Ａが得られるように、図１１の特性に従い、対応する指令電流ｉを、可変ブリード弁１３に出力する。
【００５８】
このため、可変ブリード弁１３の開口面積Ａは、図５に示す対応関係にしたがい、現在のポンプ吐出圧Ｐpに応じて変化される。すなわち、図５に示すように、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、流量制御弁５からタンク１２へ排出される圧油の流量が大きくなるように、可変ブリード弁１３が制御される。
【００５９】
このように、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量）にかかわらずに、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが増えるほど、油圧アクチュエータへ流入する流量Ｑが減らされる。これにより上記（１）の関係、∂Ｑ/∂Ｐ＜０が維持される。
【００６０】
このため、作業機刃先の速度の振動の整定性は、図２に示すように、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量）の位置がいかなる位置にあったとしても、常に向上することになる。
【００６１】
とりわけ、本実施形態では、ロードセンシング制御を採用した油圧回路に、上記図５に示す制御を採用したので、以下のような効果が得られる。
【００６２】
すなわち、本実施形態では、図５に示すように、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、流量制御弁５から管路１１を介して排出される圧油の流量が大きくなるように、可変ブリード弁１３が制御される。
【００６３】
このとき、流量制御弁５から管路１１を介して排出されるブリードオフ流量が増えるほど、油圧アクチュエータに流入される圧油流入量が減らされる。
【００６４】
このため、油圧アクチュエータへの流入圧（最高負荷圧力）ＰLは逆に下がるので、ポンプ吐出圧Ｐpと油圧アクチュエータ流入圧ＰLとの差圧は大きくなる。ここで、ポンプ斜板制御機構３では、上述したように、ポンプ吐出圧Ｐpと油圧アクチュエータの流入圧ＰLとの差圧ΔＰを、設定値ΔＰLSに保持する制御を行っている。このため、図９に示すように、ブリードオフ流量が増加すると、差圧ΔＰが大きくなり、ポンプ斜板制御機構３は、この大きな差圧ΔＰを、設定値ΔＰLSに保持するように、ポンプ１の斜板１ａを小さくし、押し退け容積ｑを小さくするように制御する。
【００６５】
このため、油圧ポンプ１の吐出量は小さくなり、油圧アクチュエータへ流入する流量Ｑはさらに減少される。
【００６６】
このように、本実施形態によれば、ポンプ吐出圧Ｐが大きくなるほど、ブリードオフ流量を増やしてやり、さらにポンプ吐出量をも減らしてやることによって、油圧アクチュエータに流入する流量Ｑを減らすようにしている。このため、上記（１）式の関係が維持され、整定性が向上することになる。
【００６７】
なお、上述した実施形態に種々の変形を加えた実施も可能である。
【００６８】
すなわち、図１に示した油圧回路では、流量制御弁５から油圧アクチュエータまでの圧油供給管路４に分岐管路１１を設け、この管路１１により、流量制御弁５から流出された圧油を、排出するようにしているが、図３に示すように、油圧ポンプ１から流量制御弁５までの圧油供給管路４に分岐管路１１を設け、この管路１１により、油圧ポンプ１から油圧アクチュエータに供給される圧油を、排出させてもよい。要は、ブリードオフ回路１５としては、油圧ポンプ１から油圧アクチュエータに供給される圧油を排出するものであれば、その分岐管路１１はいかなる位置にも設定可能である。
【００６９】
また、本実施形態では、コントローラ５に、図５に示すように、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpと可変ブリード弁１３の開口量Ａとの対応関係を設定しておき、圧力センサ８で検出された現在の吐出圧Ｐpに対応する可変ブリード弁１３の開口量Ａを、上記設定された対応関係にしたがい求め、この求めた開口量Ａが得られるように可変ブリード弁１３に対して指令電流ｉを出力するようにしているが、図４に示すように、これら圧力センサ８、コントローラ７の配設を省略する実施も可能である。
【００７０】
図４に示す油圧回路では、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpを示すパイロット圧信号が、パイロット圧油管路１６を介して、可変ブリード弁１３のパイロットポート１３ｃに加えられる。この可変ブリード弁１３は、パイロットポート１３ｃに加えられるパイロット圧が大きくなるほど、開口量Ａが大きくなる特性を有しているものとする。よって、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、可変ブリード弁１３の開口量Ａが大きくなるので、図５に示したのと同様の対応関係が得られ、図１、図３に示すコントーラ７、圧力センサ８を有した装置と同等の効果が得られる。
【００７１】
また、上述した説明では、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpが大きくなるほど、可変ブリード弁１３の開口面積Ａを大きくするようにしているが、吐出圧Ｐpの代わりに、吐出圧Ｐpの変化量ΔＰpを使用してもよい。
【００７２】
たとえば、図６に示すように、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐpの変化量ΔＰpが大きくなるほど、可変ブリード弁１３の開口量Ａが大きくなる対応関係を設定しておき、現在の吐出圧変化量ΔＰpに対応する可変ブリード弁１３の開口量Ａを、上記設定された対応関係にしたがい求め、この求めた開口量Ａが得られるように可変ブリード弁１３を制御してもよい。
【００７３】
この場合にも、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量）にかかわらずに、油圧ポンプ１の吐出圧変化量ΔＰpが増えるほど、油圧アクチュエータへ流入する流量Ｑが減らされる。これにより上記（１）の関係、∂Ｑ/∂Ｐ＜０が維持され、図５の対応関係を採用したときと同等の効果が得られる。
【００７４】
なお、油圧ポンプ１の吐出圧変化量ΔＰpは、圧力センサ８の検出結果から求めてもよく（たとえば、前回のサンプリングデータと今回のサンプリングデータの差分をとることで吐出圧変化量ΔＰpを演算することが考えられる）、吐出圧変化量ΔＰpを直接検出するセンサを設けるようにしてもよい。
【００７５】
また、図８に示したように、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量Ｓ）が大きくなるほど、ブリードオフ流量を小さくする特性を考慮した実施も可能である。
【００７６】
この実施形態では、図５に示す対応関係以外に、図７に示すように、流量制御弁５のスプールストローク（操作レバー６の操作量Ｓ）が大きくなるにつれて、可変ブリード弁１３の開口量Ａが小さくなるという対応関係が設定される。
【００７７】
そこで、圧力センサ８により油圧ポンプ１の現在の吐出圧Ｐpが検出されると、この検出吐出圧Ｐpに対応する可変ブリード弁１３の開口量Ａが、図５に示す対応関係にしたがい、求められる。
【００７８】
一方、流量制御弁５のスプールストローク位置が、所定の検出手段、具体的には、操作レバー６の操作量Ｓを検出する検出手段によって検出される。たとえば、操作レバー６が電気レバーであれば、この電気レバーに設けられたポテンショメータにより操作量を電気信号として取り出すことができる。
【００７９】
そして、この検出された現在の流量制御弁５のスプールストローク位置（操作レバー６の操作量）に対応する可変ブリード弁１３の開口量Ａが、図７に示す対応関係にしたがい、求められる。
【００８０】
そこで、図５に示す対応関係から求められた可変ブリード弁１３の開口量Ａと、図７に示す対応関係から求められた可変ブリード弁１３の開口量Ａのうちで、小さい方の開口量Ａが選択される。そして、この選択された小さい方の開口量Ａが得られるように可変ブリード弁１３が制御される。
【００８１】
以上のように、本実施形態によれば、クローズドセンタタイプのロードセンシング油圧システムにおいて、作業機刃先の速度の振動の整定性を向上させることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、ロードセンシング制御を行う油圧駆動機械に適用する場合を想定したが、油圧ポンプ１を制御する方式は、任意である。
【００８３】
操作レバー６の操作量に応じて油圧ポンプ１の吐出量を制御するポジティブコントロール方式を採用した油圧駆動機械に対しても本発明は適用可能である。
【００８４】
要するに、本発明は、従来、整定性の効果が得られなったクローズドセンタタイプの油圧駆動機械に適用すれば、飛躍的に整定性の効果が得られることになる。
【００８５】
もちろん、オープンセンタタイプの油圧駆動機械に、本発明を適用してもよい。
【００８６】
なお、本実施形態では、ブーム、アーム、バケットなどを具えた建設機械を想定しているが、これに限定されることなく、負荷の速度の振動の整定性が問題となる油圧駆動機械であれば、任意に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る油圧駆動機械の制御装置の実施の形態を示す油圧回路図である。
【図２】図２は図１に示す油圧駆動機械において、レバー入力に対応する油圧アクチュエータへの流量、作業機刃先速度の応答を示すグラフである。
【図３】図３は図１の油圧回路図の変形例を示す図である。
【図４】図４は図１の油圧回路図の変形例を示す図である。
【図５】図５は油圧ポンプの吐出圧と可変ブリード弁の開口量の対応関係を示すグラフである。
【図６】図６は油圧ポンプの吐出圧変化量と可変ブリード弁の開口量の対応関係を示すグラフである。
【図７】図７は流量制御弁のスプールストローク（操作レバーの操作量）と可変ブリード弁の開口量の対応関係を示すグラフである。
【図８】図８は従来技術を説明するために用いた図で、流量制御弁のスプールストローク位置に応じてブリードオフ流量が変化する特性を例示したグラフである。
【図９】図９は、ポンプ吐出圧と油圧アクチュエータの最大負荷圧の差圧と、ポンプ押し退け容積の関係を示すグラフである。
【図１０】図１０はネガティブコントロールを説明するために用いた図で、中立回路における絞りの前後差圧と、ポンプ押し退け容積との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、可変ブリード弁の開口量と指令電流の対応関係を示すグラフである。
【図１２】図１２はクローズドセンタタイプのロードセンシング油圧システムを概念的に示す油圧回路図である。
【図１３】図１３は図１２に示す油圧駆動機械において、レバー入力に対応する油圧アクチュエータへの流量、作業機刃先速度の応答を示すグラフである。
【図１４】図１４はオープンセンタタイプのネガティブコントロール方式を採用した油圧システムを概念的に示す油圧回路図である。
【図１５】図１５は図１４に示す油圧駆動機械において、レバー入力に対応する油圧アクチュエータへの流量、作業機刃先速度の応答を示すグラフである。
【符号の説明】
１可変容量型油圧ポンプ
２エンジン
３ポンプ斜板制御機構
５流量制御弁
６操作レバー
７コントローラ
８圧力センサ
１２タンク
１３可変ブリード弁
１５ブリードオフ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hydraulic drive machine, and more particularly to a device that can improve the settling of vibration at a load speed when the load speed of the hydraulic drive machine fluctuates.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
In general, in a hydraulic system that drives large inertia, the load speed is approximately a secondary vibration system due to the elasticity of the oil and the like.
[0003]
Therefore, in a hydraulic drive machine such as a construction machine that drives a large inertia work machine, in such a secondary vibration system, it is possible to improve damping characteristics, that is, settling, and to suppress vibration of the speed of the bucket blade tip that is the work machine. It becomes important.
[0004]
Here, FIG. 14 conceptually shows the configuration of the hydraulic circuit of a construction machine in which the hydraulic pump 1 is controlled by so-called negative control (negative control) and the flow rate control valve 5 is provided with a center bypass circuit (open center). It is.
[0005]
FIG. 15 shows the response (step response) of the inflow flow rate Q of the hydraulic actuator and the speed of the work implement edge to the input of the operation lever 6 (step input).
[0006]
In such negative control and open center control, as shown in FIG. 15, a neutral circuit 15 is provided as a bleed-off circuit for discharging the pressure oil supplied from the hydraulic pump 1 to the hydraulic actuator to the tank 12.
[0007]
FIG. 8 shows the relationship between the spool stroke of the flow control valve 5, the inflow opening area (meter-in) to the hydraulic actuator, and the outflow opening area to the neutral circuit 15.
[0008]
Therefore, when the operation lever 6 is used to move the flow control valve 5 in the direction of decreasing the spool stroke, the inflow opening of the flow control valve 5 is closed according to the relationship shown in FIG. (Flow rate) increases.
[0009]
The pressure oil passing through the neutral circuit 15 passes through the throttle 18 in front of the tank 12. Here, in the control by the negative control, the displacement volume q (cc / rev) of the variable displacement pump 1 is changed according to the differential pressure before and after the throttle 18. This is performed by changing the swash plate 1 a of the pump 1 by the pump swash plate control mechanism 3. That is, as shown in FIG. 10, the pump displacement volume q decreases as the differential pressure across the throttle 18 increases.
[0010]
For this reason, if the inflow opening is closed, the neutral opening is opened. Therefore, a large amount of pressure oil flows through the throttle, so that the differential pressure across the throttle increases, and as a result, the pump displacement volume q decreases. . Furthermore, since the neutral opening is opened, the pressure oil escapes from the pump 1 to the tank 12, and the pressure decreases.
[0011]
Therefore, when the speed of the cutting edge of the working machine driven by the hydraulic actuator overshoots, the outflow amount to the neutral circuit 15 increases and the inflow amount to the hydraulic actuator decreases. Further, the pump displacement volume q is reduced, so that the pump discharge amount itself is reduced.
[0012]
For this reason, the vibration of the work implement cutting edge speed is rapidly attenuated. In other words, the control by the negative control and the open center has an advantage that the working machine blade edge speed is excellent in settling as shown in FIG.
[0013]
On the other hand, the hydraulic circuit shown in FIG. 12 that employs a closed center flow control valve 5 that controls the pump 1 instead of the negative control by load sensing control and does not have a center bypass circuit does not have excellent stability. There is a face.
[0014]
That is, in such a closed center type load sensing hydraulic system, even when a plurality of hydraulic actuators having different load pressures are controlled simultaneously by a single hydraulic pump 1, it does not depend on the engine speed and on the load pressure. Since the speed of the hydraulic actuator can be adjusted only by the operation amount of the operation lever 6, there is an advantage that the operability is good, but the flow rate corresponding to the input of the operation lever 6 flows to the hydraulic actuator. Therefore, there is a problem that the work implement cutting edge speed vibrates due to the inertia of the work implement, compression of pressure oil, etc., and the settling is not good (see FIG. 13).
[0015]
Therefore, in such a closed center type load sensing hydraulic system, it is desired to improve the stabilization of the vibration of the work implement edge speed.
[0016]
For this purpose, it is considered that the vibration can be suppressed by increasing the bleed-off flow rate when the working machine blade tip speed fluctuates in the same manner as in the open center type negative control hydraulic system shown in FIG.
[0017]
Here, as a technique for changing the bleed-off flow rate, there is one described in JP-A-8-239865.
[0018]
In this publication, the relationship between the spool stroke of the flow control valve and the bleed-off flow rate is set as shown by the solid line in FIG. 8, and the spool stroke (the operation amount of the operation lever) of the flow control valve increases. It is described that the bleed-off flow rate is changed to be small.
[0019]
However, when the relationship between the spool stroke of the flow control valve and the bleed-off flow rate is set in this way, the bleed-off flow rate becomes too large when the operation lever is operated in the fine control range, and a large load is driven. This causes a problem that the load does not move. In addition, in a range where the operation amount of the operation lever is large, the bleed-off flow rate becomes small, resulting in insufficient settling. Further, when the operating lever is operated to the full stroke, the bleed-off flow rate is reduced to near zero, so that the effect of improving the stability is hardly obtained.
[0020]
Thus, in the prior art, since the bleed-off flow rate is changed by the spool stroke of the flow control valve (operation amount of the operation lever), the spool stroke position of the flow control valve (operation amount of the operation lever) It is conceivable that the effect of improving settling can be obtained or not obtained.
[0021]
The present invention has been made in view of such a situation, and in a hydraulic drive machine, it is always possible to obtain an effect of improving settling even if the flow rate control valve is operated at any spool stroke position. It is a problem to be solved.
[0022]
[Means for solving the problems and effects]
The present invention improves the settling of vibration of the load speed by performing control to increase / decrease the bleed-off flow rate and the pump discharge amount in accordance with the fluctuation of the load speed regardless of the operation amount of the operation lever. is there. That is, when the speed is over, the bleed-off flow rate is increased and the pump discharge amount is decreased. When the speed is insufficient, the bleed-off flow rate is decreased and the pump discharge amount is increased.
[0023]
As a result of theoretical analysis of the hydraulic secondary vibration system to realize this, the following was found.
[0024]
That is, in the secondary vibration system of the hydraulic system, the coefficient of the damping term is −∂Q / ∂P, where P is the load pressure of the hydraulic actuator (discharge pressure of the hydraulic pump), and Q is the flow rate flowing into the hydraulic actuator. Become. Therefore, as shown in the following formula (1), if ∂Q / ∂P is a negative value and the absolute value is increased, the attenuation term increases and the settling property is improved.
[0025]
∂Q / ∂P <0 (1)
Therefore, as the pump discharge pressure P increases, the bleed-off flow rate is increased, the pump discharge amount is decreased, and the flow rate Q flowing into the hydraulic actuator is reduced, so that the relationship of the above equation (1) is maintained and settling is performed. It improves the performance.
[0026]
That is, in the first invention of the present invention, in order to achieve the above-mentioned solution problem,
In a control device of a hydraulic drive machine comprising a hydraulic pump and a flow rate control valve for supplying the hydraulic pump discharge pressure oil to the hydraulic actuator at a flow rate corresponding to the operation amount, the hydraulic pump supplies the hydraulic actuator with the hydraulic pump. A bleed-off circuit for discharging the pressure oil,
A variable bleed valve that is provided in the bleed-off circuit and changes the flow rate of the discharged pressure oil;
Variable bleed valve control means for controlling the variable bleed valve so that the flow rate of the discharged pressure oil increases as the discharge pressure of the hydraulic pump increases;
It is intended to have.
[0027]
According to the configuration of the first aspect of the invention, as shown in FIG. 1, the bleed-off circuit 15 that discharges the pressure oil supplied from the hydraulic pump 1 to the hydraulic actuator is provided. The bleed-off circuit 15 is provided with a variable bleed valve 13 that changes the flow rate of the pressure oil discharged from the flow rate control valve 5 through the pipeline 11.
[0028]
Therefore, the variable bleed valve 13 is controlled so that the flow rate of the discharged hydraulic oil increases as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases.
[0029]
That is, regardless of the spool stroke of the flow control valve 5 (the amount of operation of the operation lever 6), the flow rate Q flowing into the hydraulic actuator decreases as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases. As a result, the relationship of (1) above is maintained, and the settling of the vibration of the speed of the work tool blade tip is not limited to the position of the spool stroke (the operation amount of the operation lever 6) of the flow control valve 5, as shown in FIG. Even if it is in position, it will always improve.
[0030]
According to a second aspect of the present invention, in a control device for a hydraulic drive machine comprising a hydraulic pump and a flow rate control valve that supplies the hydraulic pump discharge pressure oil to the hydraulic actuator at a flow rate corresponding to an operation amount.
A bleed-off circuit for discharging pressure oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator;
A variable bleed valve that is provided in the bleed-off circuit and changes the flow rate of the discharged pressure oil;
Variable bleed valve control means for controlling the variable bleed valve so that the flow rate of the discharged hydraulic oil increases as the discharge pressure change amount of the hydraulic pump increases.
It is intended to have.
[0031]
In the second invention, unlike the first invention, the discharge pressure change amount ΔPp of the hydraulic pump 1 is used instead of the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1, and the hydraulic actuator 1 increases as the discharge pressure change amount ΔPp of the hydraulic pump 1 increases. By reducing the flow rate Q flowing into the flow rate, the position of the spool stroke (the operation amount of the operation lever 6) of the flow rate control valve 5 was in any position so as to maintain the relationship of the above formula (1). Even so, the effect of improving settling is always obtained.
[0032]
In the third invention, a variable displacement hydraulic pump, a flow rate control valve for supplying the hydraulic pump discharge pressure oil to the hydraulic actuator at a flow rate corresponding to the operation amount, the discharge pressure of the hydraulic pump, and the hydraulic actuator In a control device for a hydraulic drive machine comprising load sensing control means for controlling the displacement volume of the hydraulic pump so that the differential pressure of the load pressure becomes a set value,
A bleed-off circuit for discharging pressure oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator;
A variable bleed valve that is provided in the bleed-off circuit and changes the flow rate of the discharged pressure oil;
Variable bleed valve control means for controlling the variable bleed valve so that the flow rate of the discharged pressure oil increases as the discharge pressure of the hydraulic pump increases;
It is intended to have.
[0033]
According to the third invention, as shown in FIG. 1, as in the first invention, as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases, the flow rate of the pressure oil discharged from the flow control valve 5 through the pipe 11 is increased. The variable bleed valve 13 is controlled so as to increase.
[0034]
Furthermore, in the third aspect of the invention, as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases, the displacement volume q of the hydraulic pump 1 decreases and the discharge amount of the hydraulic pump 1 decreases.
[0035]
That is, as the bleed-off flow rate discharged from the flow rate control valve 5 through the pipe line 11 increases, the pressure oil inflow amount flowing into the hydraulic actuator is reduced.
[0036]
For this reason, the inflow pressure (maximum load pressure) PL to the hydraulic actuator decreases conversely, so the differential pressure between the pump discharge pressure Pp and the hydraulic actuator inflow pressure PL increases. Here, the load sensing control means 3 performs control to maintain the differential pressure ΔP between the pump discharge pressure and the inflow pressure of the hydraulic actuator at the set value ΔPLS. For this reason, as shown in FIG. 9, when the bleed-off flow rate increases, the differential pressure ΔP increases, and the load sensing control means 3 pushes the pump 1 away so as to maintain this large differential pressure ΔP at the set value. The volume q is controlled to be reduced (squeezed).
[0037]
For this reason, the discharge amount of the hydraulic pump 1 is reduced, and the flow rate flowing into the hydraulic actuator is further reduced.
[0038]
Thus, according to the third aspect of the invention, the flow rate Q flowing into the hydraulic actuator is reduced by increasing the bleed-off flow rate and further decreasing the pump discharge amount as the pump discharge pressure P increases. Yes. For this reason, the relationship of said Formula (1) is maintained and settling property improves.
[0039]
In the fourth invention,
A variable displacement hydraulic pump, a flow control valve that supplies the hydraulic pump discharge pressure oil to the hydraulic actuator at a flow rate according to the operation amount, and a differential pressure between the discharge pressure of the hydraulic pump and the load pressure of the hydraulic actuator In a control device for a hydraulic drive machine comprising load sensing control means for controlling the displacement volume of the hydraulic pump so as to become a set value,
A bleed-off circuit for discharging pressure oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator;
A variable bleed valve that is provided in the bleed-off circuit and changes the flow rate of the discharged pressure oil;
Variable bleed valve control means for controlling the variable bleed valve so that the flow rate of the discharged pressure oil increases as the discharge pressure change amount of the hydraulic pump increases;
It is intended to have.
[0040]
In the fourth invention, “hydraulic pump discharge pressure change ΔPp” is used instead of “hydraulic pump discharge pressure Pp” of the third invention.
[0041]
Moreover, in 5th invention, in 1st invention-4th invention,
Variable bleed valve control means
The variable bleed valve is controlled by supplying an electric signal to the variable bleed valve.
[0042]
In the sixth invention, in the first invention or the third invention,
The variable bleed valve control means includes:
The variable bleed valve is controlled by supplying a pilot pressure signal indicating the discharge pressure of the hydraulic pump to the variable bleed valve via a pilot pressure oil line.
[0043]
In the seventh invention, in the first invention or the third invention,
A discharge pressure detecting means for detecting a discharge pressure of the hydraulic pump;
Setting means for setting a correspondence relationship between the discharge pressure of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve;
Further,
The variable bleed valve control means includes:
The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the current discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means is obtained according to the set correspondence relationship, and the variable bleed valve is controlled so that the obtained opening amount is obtained. To do,
It is said.
[0044]
In the eighth invention, in the second invention or the fourth invention,
A discharge pressure change amount detecting means for detecting a discharge pressure change amount of the hydraulic pump;
Setting means for setting a correspondence relationship between the discharge pressure change amount of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve;
Further,
The variable bleed valve control means includes:
The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the current discharge pressure change amount detected by the discharge pressure change amount detecting means is obtained according to the set correspondence relationship, and the variable amount is set so that the obtained opening amount is obtained. Which controls the bleed valve,
It is said.
[0045]
In the ninth invention, in the first invention or the third invention,
A discharge pressure detecting means for detecting a discharge pressure of the hydraulic pump;
An operation amount detecting means for detecting an operation amount by which the flow rate control valve is operated;
First setting means for setting a correspondence relationship between the discharge pressure of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve;
The opening amount of the variable bleed valve decreases as the operation amount of the flow control valve increases; a second setting means for setting a correspondence relationship between the operation amount and the opening amount;
Further,
The variable bleed valve control means includes:
The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the current discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means is obtained according to the set first correspondence relationship, and the current operation detected by the operation amount detecting means. The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the amount is determined in accordance with the second correspondence relationship set, and the variable opening amount of the variable bleed valve is determined so that the smaller opening amount is obtained. Which controls the bleed valve,
It is said.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0047]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a hydraulic drive control device for a construction machine assumed in this embodiment.
[0048]
That is, as shown in FIG. 1, the hydraulic drive control device is driven by an engine 2, a variable displacement hydraulic pump 1 driven by the engine 2, and pressure oil flowing in (not shown). The hydraulic actuator, the opening area is changed according to the spool stroke position, thereby controlling the flow rate of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 1, and supplying the hydraulic actuator with the flow rate control valve 5, and the hydraulic pump A pressure sensor 8 for detecting a discharge pressure Pp of 1, a control lever 6 as an electric lever for operating a spool stroke position of the flow control valve 5, a discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1, and a load pressure PL of the hydraulic actuator. As a load sensing control means for controlling the displacement volume q (cc / rev) of the hydraulic pump 1 so that the differential pressure ΔP becomes the set value ΔPLS. A pump swash plate control mechanism 3, a bleed-off circuit 15 for discharging pressure oil to be supplied to the hydraulic actuator from the hydraulic pump 1 via the pipe line 4, and a bleed-off circuit 15 provided with a flow control valve 5 and the variable bleed valve 13 for changing the flow rate of the pressure oil discharged to the tank 12 through the pipeline 11, and the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases, as will be described later. The controller 7 is configured to control the variable bleed valve 13 so that the flow rate of the pressure oil increases. The hydraulic actuator is connected to a predetermined working machine (for example, a boom) (not shown), and the working machine (boom) is driven according to the driving (extension / retraction driving) of the hydraulic actuator (for example, a hydraulic cylinder). Is done. In an actual apparatus, the hydraulic actuator and the flow control valve 5 are provided for each work machine such as a boom, an arm, and a bucket of a construction machine. In this embodiment, the settling of the vibration of the speed of the working machine blade edge (bucket blade edge) of the construction machine is improved.
[0049]
More specifically, a signal indicating the operation amount of the electric lever 6 is input to the controller 7, converted into a command current for the flow control valve 5, and applied to the electromagnetic proportional control valve 17. In the electromagnetic proportional control valve 17, the command current is converted into a pilot pressure, which is applied to the flow control valve 5, thereby driving the flow control valve 5.
[0050]
In the load sensing control, the displacement volume q (( cc / rev) is controlled, but in this embodiment, for convenience of explanation, it is assumed that the load pressure of the hydraulic actuator corresponding to the flow control valve 5 shown in FIG. 1 is the maximum load pressure PL.
[0051]
A pilot pressure signal indicating the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 is input to the pump swash plate control mechanism 3 via the pilot line 9. On the other hand, a pilot pressure signal indicating the load pressure PL of the hydraulic actuator is input to the pump swash plate control mechanism 3 through the pilot line 10.
[0052]
The pump swash plate control mechanism 3 changes the swash plate 1a of the variable displacement hydraulic pump 1 so that the differential pressure ΔP (= Pp−PL) between the input pressures Pp and PL is maintained at the set value ΔPLS. That is, when the differential pressure ΔP is larger than the set value ΔPLS, the tilt angle of the swash plate 1a of the hydraulic pump 1 is reduced and the displacement volume q of the hydraulic pump 1 is reduced. That is, the flow rate discharged from the hydraulic pump 1 is reduced. On the other hand, when the differential pressure ΔP is smaller than the set value ΔPLS, the tilt angle of the swash plate 1a of the hydraulic pump 1 is increased, and the displacement volume q of the hydraulic pump 1 is increased. That is, the flow rate discharged from the hydraulic pump 1 is increased.
[0053]
The bleed-off circuit 15 has a pipeline 11 branched from the pressure oil supply pipeline 4 from the flow control valve 5 to the hydraulic actuator. The pipe 11 is a branch pipe of the pipe 4 from the flow control valve 5 to the hydraulic actuator, and discharges the pressure oil flowing out from the flow control valve 5 to the tank 12. A variable bleed valve 13 for adjusting the flow rate of the discharged pressure oil is provided on the conduit 11.
[0054]
As will be described later, a command current i corresponding to the opening amount (opening area) A of the variable bleed valve 13 is generated from the controller 7. Applied to the solenoid 13a. The variable bleed valve 13 is energized by a spring 13b. For example, as shown in FIG. 11, when the command current i decreases, the opening amount A increases. When the command current i increases, the opening amount A decreases. Become smaller It has characteristics.
[0055]
In the predetermined memory of the controller 7, as shown in FIG. 5, the correspondence between the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 and the opening amount (opening area) A of the variable bleed valve 13 is stored as a storage table. That is, when the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 is given, each opening amount A of the variable bleed valve 13 corresponding to the given discharge pressure Pp can be read according to the correspondence shown in FIG. Data of each opening amount A corresponding to the discharge pressure Pp is stored.
[0056]
When the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 is given, the opening amount A of the variable bleed valve 13 corresponding to the discharge pressure Pp may be obtained by calculation.
[0057]
Therefore, the controller 7 inputs the detected pressure Pp output from the pressure sensor 8 and reads the opening amount A of the variable bleed valve 13 corresponding to the detected pressure Pp from the storage table of the controller 7. Then, the corresponding command current i is output to the variable bleed valve 13 according to the characteristics of FIG. 11 so that the read opening amount A is obtained.
[0058]
Therefore, the opening area A of the variable bleed valve 13 is changed according to the current pump discharge pressure Pp according to the correspondence shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5, the variable bleed valve 13 is controlled so that the flow rate of the pressure oil discharged from the flow rate control valve 5 to the tank 12 increases as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases.
[0059]
Thus, regardless of the spool stroke of the flow rate control valve 5 (the amount of operation of the operation lever 6), the flow rate Q flowing into the hydraulic actuator decreases as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases. As a result, the relationship (1), ∂Q / ∂P <0, is maintained.
[0060]
For this reason, as shown in FIG. 2, the stability of the vibration of the speed of the working machine blade edge is always improved regardless of the position of the spool stroke (the operation amount of the operation lever 6) of the flow control valve 5. Will do.
[0061]
In particular, in the present embodiment, since the control shown in FIG. 5 is employed in the hydraulic circuit employing the load sensing control, the following effects can be obtained.
[0062]
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the flow rate of the pressure oil discharged from the flow control valve 5 through the pipe line 11 increases as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases. The bleed valve 13 is controlled.
[0063]
At this time, the amount of pressure oil flowing into the hydraulic actuator decreases as the bleed-off flow discharged from the flow control valve 5 through the pipe 11 increases.
[0064]
For this reason, the inflow pressure (maximum load pressure) PL to the hydraulic actuator decreases conversely, so the differential pressure between the pump discharge pressure Pp and the hydraulic actuator inflow pressure PL increases. Here, as described above, the pump swash plate control mechanism 3 performs control to maintain the differential pressure ΔP between the pump discharge pressure Pp and the inflow pressure PL of the hydraulic actuator at the set value ΔPLS. For this reason, as shown in FIG. 9, when the bleed-off flow rate increases, the differential pressure ΔP increases, and the pump swash plate control mechanism 3 causes the pump 1 to maintain the large differential pressure ΔP at the set value ΔPLS. The swash plate 1a is controlled to be small, and the displacement volume q is controlled to be small.
[0065]
For this reason, the discharge amount of the hydraulic pump 1 is reduced, and the flow rate Q flowing into the hydraulic actuator is further reduced.
[0066]
Thus, according to the present embodiment, as the pump discharge pressure P increases, the bleed-off flow rate is increased, and the pump discharge amount is also reduced, thereby reducing the flow rate Q flowing into the hydraulic actuator. Yes. For this reason, the relationship of said (1) Formula is maintained and settling property improves.
[0067]
Note that various modifications can be made to the above-described embodiment.
[0068]
That is, in the hydraulic circuit shown in FIG. 1, the branch line 11 is provided in the pressure oil supply line 4 from the flow rate control valve 5 to the hydraulic actuator, and the pressure oil that has flowed out of the flow rate control valve 5 through this line 11. As shown in FIG. 3, a branch line 11 is provided in the pressure oil supply line 4 from the hydraulic pump 1 to the flow rate control valve 5, and this line 11 allows the hydraulic pump 1 to be discharged. The pressure oil supplied to the hydraulic actuator may be discharged. In short, as long as the bleed-off circuit 15 discharges the pressure oil supplied from the hydraulic pump 1 to the hydraulic actuator, the branch line 11 can be set at any position.
[0069]
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the controller 5 sets a correspondence relationship between the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 and the opening amount A of the variable bleed valve 13, and is detected by the pressure sensor 8. Further, the opening amount A of the variable bleed valve 13 corresponding to the current discharge pressure Pp is obtained according to the above set correspondence, and the command current i is supplied to the variable bleed valve 13 so that the obtained opening amount A is obtained. However, as shown in FIG. 4, the arrangement of the pressure sensor 8 and the controller 7 may be omitted.
[0070]
In the hydraulic circuit shown in FIG. 4, a pilot pressure signal indicating the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 is applied to the pilot port 13 c of the variable bleed valve 13 via the pilot pressure oil pipeline 16. The variable bleed valve 13 has a characteristic that the opening amount A increases as the pilot pressure applied to the pilot port 13c increases. Therefore, since the opening amount A of the variable bleed valve 13 increases as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases, the same correspondence relationship as shown in FIG. 5 is obtained, and the controller 7 shown in FIGS. An effect equivalent to that of the apparatus having the pressure sensor 8 can be obtained.
[0071]
In the above description, the opening area A of the variable bleed valve 13 is increased as the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 is increased. However, instead of the discharge pressure Pp, the amount of change ΔPp of the discharge pressure Pp is set. May be used.
[0072]
For example, as shown in FIG. 6, a correspondence relationship is set such that the opening amount A of the variable bleed valve 13 increases as the change amount ΔPp of the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 increases, and the current discharge pressure change amount ΔPp. The opening amount A of the variable bleed valve 13 corresponding to the above may be obtained according to the set correspondence relationship, and the variable bleed valve 13 may be controlled so that the obtained opening amount A is obtained.
[0073]
Also in this case, regardless of the spool stroke of the flow control valve 5 (the operation amount of the operation lever 6), the flow rate Q flowing into the hydraulic actuator is reduced as the discharge pressure change amount ΔPp of the hydraulic pump 1 increases. Thus, the relationship (1), ∂Q / ∂P <0, is maintained, and the same effect as when the correspondence relationship of FIG. 5 is adopted can be obtained.
[0074]
The discharge pressure change amount ΔPp of the hydraulic pump 1 may be obtained from the detection result of the pressure sensor 8 (for example, the discharge pressure change amount ΔPp is calculated by taking the difference between the previous sampling data and the current sampling data). A sensor that directly detects the discharge pressure change amount ΔPp may be provided.
[0075]
Further, as shown in FIG. 8, it is possible to consider the characteristic that the bleed-off flow rate is reduced as the spool stroke of the flow rate control valve 5 (the operation amount S of the operation lever 6) is increased.
[0076]
In this embodiment, in addition to the correspondence shown in FIG. 5, as shown in FIG. 7, the opening amount A of the variable bleed valve 13 increases as the spool stroke of the flow control valve 5 (the operation amount S of the operation lever 6) increases. Correspondence relationship is set to become smaller.
[0077]
Therefore, when the current discharge pressure Pp of the hydraulic pump 1 is detected by the pressure sensor 8, the opening amount A of the variable bleed valve 13 corresponding to the detected discharge pressure Pp is obtained according to the correspondence shown in FIG. .
[0078]
On the other hand, the spool stroke position of the flow control valve 5 is detected by a predetermined detecting means, specifically, a detecting means for detecting the operation amount S of the operating lever 6. For example, if the operation lever 6 is an electric lever, the operation amount can be taken out as an electric signal by a potentiometer provided on the electric lever.
[0079]
Then, the opening amount A of the variable bleed valve 13 corresponding to the detected current spool stroke position of the flow control valve 5 (the operation amount of the operation lever 6) is obtained according to the correspondence shown in FIG.
[0080]
Therefore, the smaller opening A of the opening A of the variable bleed valve 13 obtained from the correspondence shown in FIG. 5 and the opening A of the variable bleed valve 13 obtained from the correspondence shown in FIG. Is selected. Then, the variable bleed valve 13 is controlled so that the selected smaller opening amount A is obtained.
[0081]
As described above, according to the present embodiment, in the closed center type load sensing hydraulic system, it is possible to improve the stability of the vibration of the speed of the work implement edge.
[0082]
In the present embodiment, it is assumed that the present invention is applied to a hydraulic drive machine that performs load sensing control, but the method for controlling the hydraulic pump 1 is arbitrary.
[0083]
The present invention can also be applied to a hydraulic drive machine that employs a positive control system that controls the discharge amount of the hydraulic pump 1 in accordance with the operation amount of the operation lever 6.
[0084]
In short, if the present invention is applied to a closed center type hydraulic drive machine that has conventionally been unable to obtain the settling effect, the settling effect can be drastically obtained.
[0085]
Of course, the present invention may be applied to an open center type hydraulic drive machine.
[0086]
In the present embodiment, a construction machine including a boom, an arm, a bucket, and the like is assumed. However, the present invention is not limited to this, and any hydraulic drive machine in which the settling of the vibration of the load speed is a problem. It can be applied arbitrarily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing an embodiment of a control device for a hydraulically driven machine according to the present invention.
2 is a graph showing a response of a flow rate to a hydraulic actuator corresponding to a lever input and a work implement edge speed in the hydraulic drive machine shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a view showing a modification of the hydraulic circuit diagram of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a modification of the hydraulic circuit diagram of FIG. 1;
FIG. 5 is a graph showing the correspondence between the discharge pressure of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve.
FIG. 6 is a graph showing a correspondence relationship between the discharge pressure change amount of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve.
FIG. 7 is a graph showing a correspondence relationship between the spool stroke of the flow control valve (the operation amount of the operation lever) and the opening amount of the variable bleed valve.
FIG. 8 is a graph used for explaining the prior art, and is a graph illustrating characteristics in which the bleed-off flow rate changes according to the spool stroke position of the flow rate control valve.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the pump discharge pressure and the differential pressure between the maximum load pressure of the hydraulic actuator and the pump displacement volume.
FIG. 10 is a graph used to explain negative control, and is a graph showing the relationship between the differential pressure before and after the throttle in the neutral circuit and the pump displacement volume.
FIG. 11 is a graph showing the correspondence between the opening of the variable bleed valve and the command current.
FIG. 12 is a hydraulic circuit diagram conceptually showing a closed center type load sensing hydraulic system.
13 is a graph showing the response of the flow rate to the hydraulic actuator corresponding to the lever input and the work implement edge speed in the hydraulic drive machine shown in FIG. 12. FIG.
FIG. 14 is a hydraulic circuit diagram conceptually showing a hydraulic system adopting an open center type negative control system.
15 is a graph showing the response of the flow rate to the hydraulic actuator corresponding to the lever input and the work implement edge speed in the hydraulic drive machine shown in FIG. 14; FIG.
[Explanation of symbols]
1 Variable displacement hydraulic pump
2 Engine
3 Pump swash plate control mechanism
5 Flow control valve
6 Operation lever
7 Controller
8 Pressure sensor
12 tanks
13 Variable bleed valve
15 Bleed-off circuit

Claims

A variable displacement hydraulic pump;
A flow control valve for supplying the hydraulic pump discharge pressure oil to the hydraulic actuator at a flow rate corresponding to the operation amount, and a closed center flow control valve having no center bypass circuit;
A control device for a hydraulic drive machine, comprising load sensing control means for controlling a displacement volume of the hydraulic pump so that a differential pressure between a discharge pressure of the hydraulic pump and a load pressure of the hydraulic actuator becomes a set value. ,
A bleed-off circuit that has a branch line branched from a pressure oil supply line from the flow rate control valve to the hydraulic actuator, and that discharges the pressure oil flowing out from the flow rate control valve to a tank;
A variable bleed valve that is provided on the branch pipe of the bleed-off circuit and changes the flow rate of the discharged pressure oil;
A control device for a hydraulic drive machine, comprising: variable bleed valve control means for controlling the variable bleed valve so that the flow rate of the discharged pressure oil increases as the discharge pressure of the hydraulic pump increases.

A variable displacement hydraulic pump;
A flow control valve for supplying the hydraulic pump discharge pressure oil to the hydraulic actuator at a flow rate corresponding to the operation amount, and a closed center flow control valve having no center bypass circuit;
A control device for a hydraulic drive machine, comprising load sensing control means for controlling a displacement volume of the hydraulic pump so that a differential pressure between a discharge pressure of the hydraulic pump and a load pressure of the hydraulic actuator becomes a set value. ,
A bleed-off circuit that has a branch line branched from a pressure oil supply line from the flow rate control valve to the hydraulic actuator, and that discharges the pressure oil flowing out from the flow rate control valve to a tank;
A variable bleed valve that is provided on the branch pipe of the bleed-off circuit and changes the flow rate of the discharged pressure oil;
A control device for a hydraulic drive machine, comprising: variable bleed valve control means for controlling the variable bleed valve so that the flow rate of the discharged pressure oil increases as the discharge pressure change amount of the hydraulic pump increases.

The variable bleed valve control means includes:
The control apparatus for a hydraulically driven machine according to claim 1 or 2, wherein the variable bleed valve is controlled by supplying an electric signal to the variable bleed valve.

The variable bleed valve control means includes:
The hydraulic drive machine control according to claim 1, wherein the variable bleed valve is controlled by supplying a pilot pressure signal indicating a discharge pressure of the hydraulic pump to the variable bleed valve via a pilot pressure oil pipe. apparatus.

A discharge pressure detecting means for detecting a discharge pressure of the hydraulic pump;
Setting means for setting a correspondence relationship between the discharge pressure of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve;
The variable bleed valve control means includes:
The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the current discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means is obtained according to the set correspondence relationship, and the variable bleed valve is controlled so that the obtained opening amount is obtained. To do,
The control apparatus of the hydraulic drive machine according to claim 1.

A discharge pressure detecting means for detecting a change in discharge pressure of the hydraulic pump;
A setting means for setting a correspondence relationship between the discharge pressure change amount of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve;
The variable bleed valve control means includes:
The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the current discharge pressure change amount detected by the discharge pressure change amount detecting means is obtained according to the set correspondence relationship, and the variable amount is set so that the obtained opening amount is obtained. Which controls the bleed valve,
The control apparatus of the hydraulic drive machine according to claim 2.

A variable displacement hydraulic pump;
A flow control valve for supplying the hydraulic pump discharge pressure oil to the hydraulic actuator at a flow rate corresponding to the operation amount, and a closed center flow control valve having no center bypass circuit;
A control device for a hydraulic drive machine, comprising load sensing control means for controlling a displacement volume of the hydraulic pump so that a differential pressure between a discharge pressure of the hydraulic pump and a load pressure of the hydraulic actuator becomes a set value. ,
A discharge pressure detecting means for detecting a discharge pressure of the hydraulic pump;
An operation amount detecting means for detecting an operation amount by which the flow rate control valve is operated;
A bleed-off circuit that has a branch line branched from a pressure oil supply line from the flow rate control valve to the hydraulic actuator, and that discharges the pressure oil flowing out from the flow rate control valve to a tank;
A variable bleed valve that is provided on the branch pipe of the bleed-off circuit and changes the flow rate of the discharged pressure oil;
As the discharge pressure of the hydraulic pump increases, the flow rate of the discharged pressure oil increases.
First setting means for setting a correspondence relationship between the discharge pressure of the hydraulic pump and the opening amount of the variable bleed valve;
A second setting means for setting a correspondence relationship between the operation amount and the opening amount, wherein the opening amount of the variable bleed valve decreases as the operation amount of the flow control valve increases;
The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the current discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means is obtained according to the set first correspondence relationship, and the current operation detected by the operation amount detecting means. The opening amount of the variable bleed valve corresponding to the amount is determined in accordance with the second correspondence relationship set, and the variable opening amount of the variable bleed valve is determined so that the smaller opening amount is obtained. A control device for a hydraulically driven machine comprising variable bleed valve control means for controlling a bleed valve.