以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
図1は、本発明の第1の実施例に係る油圧ショベルの側面図である。
図1において、油圧ショベル100は、左右方向の両側にクローラ式の走行装置8を備えた下部走行体103と、下部走行体103上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体102とを備えている。上部旋回体102は、油圧モータである旋回モータ7によって駆動される。
上部旋回体102の前側には、掘削作業等を行うための作業装置104が取り付けられている。作業装置104は、上部旋回体102の前側に上下方向に回動可能に連結されたブーム2と、ブーム2の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結されたアーム4と、アーム4の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結されたバケット6とを備えている。ブーム2、アーム4、およびバケット6は、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ1、アームシリンダ3、およびバケットシリンダ5によってそれぞれ駆動される。
上部旋回体102上には、オペレータが搭乗するキャブ101が設けられている。キャブ101内には、ブーム2、アーム4、バケット6および上部旋回体102を操作するためのレバー31および後述するモード選択スイッチ32(図2に示す)が配置されている。
図2は、油圧ショベル100に搭載された油圧駆動システムの概略構成図である。なお、図2では、ブームシリンダ1の駆動に関わる部分のみを示し、その他のアクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。
動力源であるエンジン9は、動力を配分する動力伝達装置10に接続されている。動力伝達装置10には、チャージポンプ11および閉回路ポンプ12が接続されている。
閉回路ポンプ12は、一対の入出力ポートを持つ両傾転斜板機構と、両傾転斜板の傾斜角を調整するレギュレータ13とを備えている。レギュレータ13は、コントローラ30からの信号により、閉回路ポンプ12の両傾転斜板の傾転角を調整する。閉回路ポンプ12は、傾転斜板の傾転角を調整することにより、一対の入出力ポートからの作動油の吐出方向および吐出流量を制御できる。閉回路ポンプ12は、圧油の供給を受けると油圧モータとしても機能する。
チャージポンプ11は、チャージラインとしての流路212に圧油を供給する。
閉回路ポンプ12の一対の入出力ポートには流路200,201が接続され、流路200,201には切換弁14が接続されている。切換弁14は、コントローラ30からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。コントローラ30からの信号が無い場合は、切換弁14は遮断状態である。
切換弁14は、流路210を介してブームシリンダ1のキャップ室1aに接続され、流路211を介してブームシリンダ1のロッド室1bに接続されている。コントローラ30からの信号により切換弁14が連通状態になると、閉回路ポンプ12は、流路200,201、切換弁14、および流路210,211を介してブームシリンダ1と接続し、閉回路を構成する。
チャージポンプ11の吸込ポートは、タンク18に接続されている。チャージポンプ11の吐出ポートは、チャージライン212を介して、チャージ用リリーフ弁15、およびチャージ用チェック弁16,17,34に接続されている。
チャージ用リリーフ弁15は、チャージ用チェック弁16,17,34のチャージ圧力を設定する。
チャージ用チェック弁16,17は、流路210,211の圧力がチャージ圧力を下回った場合に開弁し、チャージライン212から流路210,211に圧油を補充する。
チャージ用チェック弁34は、流路200,201の圧力がタンク圧を下回った場合に開弁し、チャージライン212から流路200,201に作動油を補充する。
流路200,201に設けられたリリーフ弁19,20は、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をタンク18に逃がし回路を保護する。
ブームシリンダ1は、作動油の供給を受けて伸縮作動する片ロッド式油圧シリンダである。ブームシリンダ1の伸縮方向は作動油の供給方向に依存する。
流路210,211に設けられたリリーフ弁21,22は、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン212に逃がし回路を保護する。
流路210,211に設けられたフラッシング弁23は、流路210,211の低圧側をチャージライン212に連通させることにより、流路内の余剰流量をチャージライン212に排出し、または、流路内の不足流量をチャージライン212から補充する。
圧力センサ24aは、ブームシリンダ1のキャップ室1aの圧力を計測するセンサであり、計測値をコントローラ30に入力する。圧力センサ24bは、ブームシリンダ1のロッド室1bの圧力を計測するセンサであり、計測値をコントローラ30に入力する。ストロークセンサ33は、ブームシリンダ1のストローク量を計測し、計測値をコントローラ30に入力する。レバー31は、レバー操作量をコントローラ30に入力する。モード選択スイッチ32は、油圧ショベル100の動作モード(後述する通常モードまたは組立・保守モード)を選択するスイッチであり、選択情報をコントローラ30に入力する。
図3にコントローラ30の機能ブロックを示す。コントローラ30は、シリンダ状態演算部30a、ポンプ流量演算部30b、ポンプ信号出力部30c、および切換弁信号出力部30dから構成される。
シリンダ状態演算部30aは、圧力センサ24a,24bおよびストロークセンサ33からの情報をもとに油圧シリンダ1の状態を演算し、ポンプ流量演算部30bに出力する。
ポンプ流量演算部30bは、レバー31、モード選択スイッチ32、およびシリンダ状態演算部30aからの情報をもとに、閉回路ポンプ12のポンプ流量を演算し、ポンプ信号出力部30cおよび切換弁信号出力部30dに出力する。
ポンプ信号出力部30cは、ポンプ流量演算部30bからの情報をもとに、レギュレータ13に制御信号を出力する。
切換弁信号出力部30dは、ポンプ流量演算部30bからの情報をもとに、切換弁14に制御信号を出力する。
図4にコントローラ30の制御フローを示す。
コントローラ30は、まず、ステップS101で、組立・保守モードが選択されている(モード選択スイッチ32がON)か否かを判定する。ここで、組立・保守モードとは、油圧ショベル100の組立または保守点検を行う際に選択される動作モードである。
ステップS101で組立・保守モードが選択されていない(NO)と判定した場合は、動作モードを通常モードに設定し(ステップS102)、レバー入力が有るか否かを判定する(ステップS103)。ここで、通常モードとは、油圧ショベル100を掘削や積込といった通常の用途で使用する際に選択される動作モードである。
ステップS103でレバー入力有り(YES)と判定した場合は、レバー入力に応じて閉回路ポンプ12の傾転角を制御し(ステップS104)、閉回路ポンプ12とブームシリンダ1とを接続するために切換弁14を開口させ(ステップS105)、フローを終了する。
ステップS103でNOと判定した場合は、フローを終了する。
ステップS101で組立・保守モードが選択されている(YES)と判定した場合は、動作モードを組立・保守モードに設定し(ステップS106)、閉回路ポンプ12とブームシリンダ1とを接続するために切換弁14を開口させ(ステップS107)、レバー入力が有るか否かを判定する(ステップS108)。
ステップS108でレバー入力が有る(YES)と判定した場合は、レバー入力に応じて閉回路ポンプ12の傾転角を制御し(ステップS109)、フローを終了する。このとき、レバー入力に対するポンプ傾転角が通常モードにおけるポンプ傾転角Dpよりも小さくなる(本実施例では0.1倍)ように閉回路ポンプ12の傾転角を制御する。
ステップS108でレバー入力が無い(NO)と判定した場合は、圧力センサ24a,24bで検出したブームシリンダ1の負荷圧に基づいて閉回路ポンプ12の漏れ流量を算出し(ステップS110)、この漏れ流量に相当する流量の圧油が閉回路ポンプ12からブームシリンダ1の負荷側へ吐出されるように閉回路ポンプ12の傾転角を制御し(ステップS111)、フローを終了する。これにより、ブームシリンダ1の負荷側の流量収支が0となるため、ブームシリンダ1と閉回路ポンプ12とが連通した状態でも、ブームシリンダ1のストロークが一定に保持される。なお、ブームシリンダ1の負荷圧は、ブーム2の姿勢に応じて定まるため、ストロークセンサ33で検出したブームシリンダ1のストロークに基づいて算出しても良い。
以降、図4の制御を実行した場合の油圧駆動システムの動作を説明する。
図5は、油圧駆動システムの通常モード時の動作を示す図である。
モード選択スイッチ32からの入力は、通常モードのままである。
時刻t1にて、レバー31の操作が開始される。これに伴い、閉回路ポンプ12の傾転角が上昇する。閉回路ポンプ12とブームシリンダ1とを接続するために、切換弁14が開口する。閉回路ポンプ12とブームシリンダ1が接続されることで、ブームシリンダ1の速度が上昇する。閉回路ポンプ12からブームシリンダ1へと作動油が吐出されることで、ブームシリンダ1のキャップ室1aの圧力が上昇する。
時刻t2にて、レバー31の操作が終了する。これに伴い、閉回路ポンプ12の傾転角が0になる。閉回路ポンプ12とブームシリンダ1との接続を遮断するために、切換弁14を閉口する。閉回路ポンプ12とブームシリンダ1とが遮断されるため、ブームシリンダ1のシリンダ速度は0になるとともに、キャップ室1aの圧力は保たれる。
図6は、油圧駆動システムの組立・保守モード時の動作を示す図である。
時刻t1にて、組立・保守モードが選択される。これに伴い、切換弁14が開口する。切換弁14が開口し、閉回路ポンプ12とブームシリンダ1とが接続される。このとき、ブームシリンダ1のキャップ室1a内の作動油が、閉回路ポンプ12側へ流出し、ブームシリンダ1のストロークが縮む側に動作する。このようなシリンダの動作を抑制するためには、閉回路ポンプ12から漏れる作動油の流量を補う必要がある。そのため、閉回路ポンプ12の傾転角を制御し、ブームシリンダ1のキャップ室1aへと作動油を吐出する。これにより、シリンダ速度は0になる。
時刻t2にて、レバー31の操作が開始される。これに伴い、閉回路ポンプ12の傾転角が上昇する。このとき、レバー31の入力は最大であるが、閉回路ポンプ12の吐出流量は、通常モード時よりも少なくなるよう制御される。切換弁14はすでに開口しているため、ブームシリンダ1の速度は上昇する。キャップ室1aに作動油が供給されているため、キャップ室1aの圧力は上昇する。
時刻t3にて、レバー31の操作が終了する。レバー31の入力が0になるため、閉回路ポンプ12からの作動油の吐出流量も0になる。しかし、切換弁14は開口状態であるため、ブームシリンダ1のキャップ室1a内の作動油が、閉回路ポンプ12へと流出し、ブームシリンダ1のストロークが縮む側に動作するため、ブームシリンダ1の速度が上昇する。このとき、閉回路ポンプ12はブームシリンダ1の速度を0にするため、傾転角を制御し、作動油を吐出する。閉回路ポンプ12からブームシリンダ1へと作動油が吐出されるため、シリンダ速度は0になる。
本実施例では、作業装置104と、作業装置104を駆動する片ロッド式油圧シリンダ1と、両傾転型の油圧ポンプからなる閉回路ポンプ12と、閉回路ポンプ12と片ロッド式油圧シリンダ1とを閉回路状に接続する流路210,211と、流路210,211を開閉可能な閉回路切換弁14と、片ロッド式油圧シリンダ1の駆動方向および駆動速度を指示するための操作装置31と、操作装置31が操作されていない場合に、閉回路切換弁14を閉じ側に制御しかつ閉回路ポンプ12の傾転角をゼロに制御し、操作装置31が操作された場合に、閉回路切換弁14を開口側に制御しかつ操作装置31の操作量に応じて閉回路ポンプ12の傾転角を制御するコントローラ30とを備えた建設機械100において、建設機械100の通常使用時の動作モードである通常モードまたは建設機械100の組立・保守時の動作モードである組立・保守モードを選択するためのモード選択装置32を備え、コントローラ30は、モード選択装置32により前記組立・保守モードが選択された場合に、操作装置31の操作の有無に関わらず、閉回路切換弁14を開口側に制御すると共に、操作装置31の操作量に対する閉回路ポンプ12の傾転角が前記通常モードが選択された場合よりも小さくなるように、操作装置31の操作量に応じて閉回路ポンプ12の傾転角を制御する。
以上のように構成した本実施例によれば、組立・保守モード時に閉回路切換弁14が常時開口状態となり、片ロッド式油圧シリンダ1の操作開始前に閉回路切換弁14の前後差圧が無くなるため、片ロッド式油圧シリンダ1の操作開始時に片ロッド式油圧シリンダ1の意図しない動作を防ぐことができる。また、操作装置31の操作量に対する閉回路ポンプ12の傾転角が通常モード時よりも小さくなるため、操作装置31の操作に対する閉回路ポンプ12の傾転角の変化が通常モード時よりも緩やかになる。これらにより、組立または保守点検を行う際に、作業装置104を駆動する片ロッド式油圧シリンダ1のストロークを微調整することが可能となる。
また、本実施例に係る油圧ショベル100は、片ロッド式油圧シリンダ1の負荷圧を取得するためのセンサ24a,24b(33)を更に備え、コントローラ30は、モード選択装置32により前記組立・保守モードが選択され、かつ操作装置31が操作されていない場合に、センサ24a,24b(33)を介して取得した片ロッド式油圧シリンダ1の負荷圧に基づいて閉回路ポンプ12の漏れ流量を算出し、閉回路ポンプ12から前記漏れ流量に相当する流量の圧油が片ロッド式油圧シリンダ1の負荷側に向けて吐出されるように閉回路ポンプ12の傾転角を制御する。これにより、片ロッド式油圧シリンダ1の負荷側の流量収支が0となるため、組立・保守モードが選択され、かつ操作装置31が長時間操作されなかった場合でも、片ロッド式油圧シリンダ1のストロークを一定に保つことが可能となる。
本発明の第2の実施例に係る油圧ショベル100について、図7~図11を用いて説明する。
図7は、本実施例における油圧駆動システムの概略構成図である。なお、図7では、ブームシリンダ1およびアームシリンダ3の駆動に関わる部分のみを示し、その他のアクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。
動力源であるエンジン9は、動力を配分する動力伝達装置10に接続されている。動力伝達装置10には、チャージポンプ11、閉回路ポンプ12a,12b、および開回路ポンプ41a,41bが接続されている。
閉回路ポンプ12a,12bは、一対の入出力ポートを持つ両傾転斜板機構と、両傾転斜板の傾斜角を調整するレギュレータ13a,13bとを備えている。レギュレータ13a,13bは、コントローラ30からの信号により、閉回路ポンプ12a,12bの両傾転斜板の傾転角を調整する。閉回路ポンプ12a,12bは、傾転斜板の傾転角を調整することにより、一対の入出力ポートからの作動油の吐出方向および吐出流量を制御できる。閉回路ポンプ12a,12bは、圧油の供給を受けると油圧モータとしても機能する。
開回路ポンプ41a,41bは、吐出ポートおよび吸込ポートを持つ片傾転斜板機構と、片傾転斜板の傾斜角を調整するレギュレータ42a,42bとを備えている。レギュレータ42a,42bは、コントローラ30からの信号により、開回路ポンプ41a,41bの片傾転斜板の傾転角を調整する。開回路ポンプ41a,41bは、片傾転斜板の傾転角を調整することにより、吐出ポートからの作動油の吐出流量を制御できる。
チャージポンプ11は、チャージラインとしての流路212に圧油を供給する。
閉回路ポンプ12aの一対の入出力ポートには流路300,301が接続され、流路300,301には切換弁14a,14bが接続されている。切換弁14a,14bは、コントローラ30からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。コントローラ30からの信号が無い場合は、切換弁14a,14bは遮断状態である。
切換弁14aは、流路310,336を介してブームシリンダ1のキャップ室1aに接続され、流路311,337を介してブームシリンダ1のロッド室1bに接続されている。コントローラ30からの信号により切換弁14aが連通状態になると、閉回路ポンプ12aは、流路300,301、切換弁14a、流路310,311、および流路336,337を介してブームシリンダ1と接続し、閉回路を構成する。
切換弁14bは、流路312,338を介してアームシリンダ3のキャップ室3aに接続され、流路313,339を介してアームシリンダ3のロッド室3bに接続されている。コントローラ30からの信号により切換弁14bが連通状態になると、閉回路ポンプ12aは、流路300,301、切換弁14b、流路312,313、および流路338,339を介してアームシリンダ3と接続し、閉回路を構成する。
閉回路ポンプ12bの一対の入出力ポートには流路302,303が接続され、流路302,303には切換弁14c,14dが接続されている。切換弁14c,14dは、コントローラ30からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。コントローラ30からの信号が無い場合は、切換弁14c,14dは遮断状態である。
切換弁14cは、流路314,336を介してブームシリンダ1のキャップ室1aに接続され、流路315,337を介してブームシリンダ1のロッド室1bに接続されている。コントローラ30からの信号により切換弁14cが連通状態になると、閉回路ポンプ12bは、流路302,303、切換弁14c、流路314,315、および流路336,337を介してブームシリンダ1と接続し、閉回路を構成する。
切換弁14dは、流路316,338を介してアームシリンダ3のキャップ室3aに接続され、流路317,339を介してアームシリンダ3のロッド室3bに接続されている。コントローラ30からの信号により切換弁14dが連通状態になると、閉回路ポンプ12bは、流路302,303、切換弁14d、流路316,317、および流路338,339を介してアームシリンダ3と接続し、閉回路を構成する。
開回路ポンプ41aの吸込ポートは、タンク18に接続されている。開回路ポンプ41aの吐出ポートは、流路330を介して切換弁45a,45b、およびリリーフ弁44aに接続されている。開回路ポンプ41aの吐出ポートをタンク18に接続する流路341には、比例弁43aが設けられている。
リリーフ弁44aは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をタンク18に逃がし回路を保護する。
切換弁45aは、流路332,336を介してブームシリンダ1のキャップ室1aに接続されている。切換弁45bは、流路333,338を介してアームシリンダ3のキャップ室3aに接続されている。切換弁45a,45bは、コントローラ30からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。コントローラ30からの信号が無い場合は、切換弁45a,45bは遮断状態である。
比例弁43aは、コントローラ30からの信号により、開口面積を変化させ、通過流量を制御する。コントローラ30からの信号が無い場合、比例弁43aは最大開口面積に保持される。また、切換弁45a,45bが遮断状態の時、コントローラ30は、開回路ポンプ41aの吐出流量を最小吐出流量に制御し、この最小吐出流量の作動油がタンク18に排出されるように比例弁43aを微小に開口する。
開回路ポンプ41bの吸込ポートは、タンク18に接続されている。開回路ポンプ41bの吐出ポートは、流路331を介して切換弁45c,45d、およびリリーフ弁44bに接続されている。開回路ポンプ41bの吐出ポートをタンク18に接続する流路342には、比例弁43bが設けられている。
リリーフ弁44bは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をタンク18に逃がし回路を保護する。
切換弁45cは、流路334,336を介してブームシリンダ1のキャップ室1aに接続されている。切換弁45dは、流路335,338を介してアームシリンダ3のキャップ室3aに接続されている。切換弁45c,45dは、コントローラ30からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。コントローラ30からの信号が無い場合は、切換弁45c,45dは遮断状態である。
比例弁43bは、コントローラ30からの信号により、開口面積を変化させ、通過流量を制御する。コントローラ30からの信号が無い場合、比例弁43bは最大開口面積に保持される。また、切換弁45c,45dが遮断状態の時、コントローラ30は、開回路ポンプ41bの吐出流量を最小吐出流量に制御し、この最小吐出流量の作動油がタンク18に排出されるように比例弁43bを微小に開口する。
チャージポンプ11の吸込ポートは、タンク18に接続されている。チャージポンプ11の吐出ポートは、チャージライン212を介して、チャージ用リリーフ弁15、およびチャージ用チェック弁16a,16b,17a,17b,34a,34bに接続されている。
チャージ用リリーフ弁15は、チャージ用チェック弁16a,16b,17a,17b,34a,34bのチャージ圧力を設定する。
チャージ用チェック弁16a,17aは、流路336,337の圧力がチャージ圧力を下回った場合に開弁し、チャージライン212から流路336,337に圧油を補充する。
チャージ用チェック弁16b,17bは、流路338,339の圧力がチャージ圧力を下回った場合に開弁し、チャージライン212から流路338,339に圧油を補充する。
チャージ用チェック弁34aは、流路300,301の圧力がチャージ圧力を下回った場合に開弁し、チャージライン212から流路300,301に圧油を補充する。
チャージ用チェック弁34bは、流路302,303の圧力がチャージ圧力を下回った場合に開弁し、チャージライン212から流路302,303に圧油を補充する。
流路300,301に設けられたリリーフ弁19a,20aは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン212に逃がし回路を保護する。
流路302,303に設けられたリリーフ弁19b,20bは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン212に逃がし回路を保護する。
ブームシリンダ1は、作動油の供給を受けて伸縮作動する片ロッド式油圧シリンダである。ブームシリンダ1の伸縮方向は作動油の供給方向に依存する。
流路336,337に設けられたリリーフ弁21a,22aは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン212に逃がし回路を保護する。
流路336,337に設けられたフラッシング弁23aは、流路336,337の低圧側をチャージライン212に連通させることにより、流路内の余剰流量をチャージライン212に排出し、または、流路内の不足流量をチャージライン212から補充する。
アームシリンダ3は、作動油の供給を受けて伸縮作動する片ロッド式油圧シリンダである。アームシリンダ3の伸縮方向は作動油の供給方向に依存する。
流路338,339に設けられたリリーフ弁21b,22bは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン212に逃がし回路を保護する。
流路338,339に設けられたフラッシング弁23bは、流路338,339の低圧側をチャージライン212に連通させることにより、流路内の余剰流量をチャージライン212に排出し、または、流路内の不足流量をチャージライン212から補充する。
圧力センサ24cは、アームシリンダ3のキャップ室3aの圧力を計測するセンサであり、計測値をコントローラ30に入力する。圧力センサ24dは、アームシリンダ3のロッド室3bの圧力を計測するセンサであり、計測値をコントローラ30に入力する。ストロークセンサ33bは、アームシリンダ3のストローク量を計測し、計測値をコントローラ30に入力する。
図8にコントローラ30の機能ブロックを示す。コントローラ30は、シリンダ状態演算部30a、ポンプ流量演算部30b、ポンプ信号出力部30c、切換弁信号出力部30d、および比例弁信号出力部30eから構成される。
シリンダ状態演算部30aは、圧力センサ24a,24b,24c,24dまたはストロークセンサ33a,33bからの情報にもとに、油圧シリンダ1,3の状態を演算し、ポンプ流量演算部30bに制御信号を出力する。
ポンプ流量演算部30bは、レバー31、モード選択スイッチ32、およびシリンダ状態演算部30aからの情報をもとに、閉回路ポンプ12a,12bのポンプ流量を演算し、ポンプ信号出力部30c、切換弁信号出力部30d、および比例弁信号出力部30eに出力する。
ポンプ信号出力部30cは、ポンプ流量演算部30bからの情報をもとに、レギュレータ13a,13b,42a,42bに制御信号を出力する。
切換弁信号出力部30dは、ポンプ流量演算部30bからの情報をもとに、切換弁14a,14b,14c,14dに制御信号を出力する。
比例弁信号出力部30eは、ポンプ流量演算部30bからの情報をもとに、比例弁43a,43bに制御信号を出力する。
図9A~図9Dにコントローラ30の制御フローを示す。
コントローラ30は、まず、ステップS201で、組立・保守モードが選択されている(モード選択スイッチ32がON)か否かを判定する。
ステップS201で組立・保守モードが選択されていない(NO)と判定した場合は、動作モードを通常モードに設定し(ステップS202)、ブーム単独のレバー操作(以下、ブーム単独操作)が行われているか否かを判定する(ステップS203)。
ステップS203でブーム単独操作(YES)と判定した場合は、ブーム伸ばし動作か否かを判定する(ステップS204)。
ステップS204でブーム伸ばし動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14a,14cを開口する(ステップS205)。続くステップS206で、開回路ポンプ41a,41bの傾転角を制御し、比例弁43a,43bを閉口し、切換弁45a,45cを開口し、フローを終了する。
ステップS204でブーム伸ばし動作ではない(NO)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14a,14cを開口する(ステップS207)。続くステップ208にて、開回路ポンプ41a,41bを最小傾転角に制御し、比例弁43a,43bを開口し、切換弁45a,45cを開口し、フローを終了する。
ステップS203でNOと判定した場合は、アーム単独動作か否かを判定する(ステップS209)。
ステップS209でアーム単独動作(YES)と判定した場合は、アーム伸ばし動作か否かを判定する(ステップS210)。
ステップS210でアーム伸ばし動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14b,14dを開口する(ステップS211)。続くステップS212で、開回路ポンプ41a,41bの傾転角を制御し、比例弁43a,43bを閉口、切換弁45b,45dを開口し、フローを終了する。
ステップS210でアーム伸ばし動作ではない(NO)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14b,14dを開口する(ステップS213)。続くステップS214で、開回路ポンプ41a,41bを最小傾転角に制御し、比例弁43a,43bを開口し、切換弁45b,45dを開口し、フローを終了する。
ステップS209でアーム単独動作ではない(NO)と判定した場合は、複動操作か否かを判定する(ステップS215)。
ステップS215で複合操作(YES)と判定した場合は、ブーム伸ばし、アーム伸ばし動作か否かを判定する(ステップS216)。
ステップS216でブーム伸ばし、アーム伸ばし動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14a,14dを開口する(ステップS217)。続くステップS218で、開回路ポンプ41a,41bの傾転角を制御し、比例弁43a,43bを閉口し、切換弁45a,45dを開口し、フローを終了する。
ステップS216でブーム伸ばし、アーム伸ばし動作ではない(NO)と判定した場合は、ブーム伸ばし、アーム縮め動作か否かを判定する(ステップS219)。
ステップS219でブーム伸ばし、アーム縮め動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14a,14dを開口する(ステップS220)。続くステップS221で、開回路ポンプ41aの傾転角を制御し、開回路ポンプ41bを最小傾転角に制御し、比例弁43a,43bを開口し、切換弁45a,45dを開口し、フローを終了する。
ステップS219でブーム伸ばし、アーム縮め動作ではない(NO)と判定した場合は、ブーム縮め、アーム伸ばし動作か否かを判定する(ステップS222)。
ステップS222でブーム縮め、アーム伸ばし動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14a,14dを開口する(ステップS233)。続くステップS224で、開回路ポンプ41aを最小傾転角に制御し、開回路ポンプ41bの傾転角を制御し、比例弁43aを開口し、比例弁43bを閉口し、切換弁45a,45dを開口し、フローを終了する。
ステップS222でブーム縮め、アーム伸ばし動作ではない(NO)と判定した場合は、ブーム縮め、アーム縮め動作か否かを判定する(ステップS225)。
ステップS225でブーム縮め、アーム縮め動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し、切換弁14a,14dを開口する(ステップS226)。続くステップS227で、開回路ポンプ41a,41bを最小傾転角に制御し、比例弁43a,43bを開口し、切換弁45a,45dを開口し、フローを終了する。
ステップS225でブーム縮め、アーム縮め動作ではない(NO)と判定した場合は、フローを終了する。
ステップS215で複合操作ではない(NO)と判定した場合は、フローを終了する。
ステップS201で組立・保守モードが選択されている(YES)と判定した場合は、動作モードを組立・保守モードに設定する(ステップS230)。
ステップS230に続き、開回路ポンプ41a,41bを最小傾転角に制御し、切換弁45a,45b,45c,45dを閉口し(ステップS231)、切換弁14a,14dを開口し(ステップS232)、レバー入力が有るか否かを判定する(ステップS233)。
ステップS233でレバー入力が無い(NO)と判定した場合は、閉回路ポンプ12a,12bの漏れ流量を算出し(ステップS234)、これらの漏れ流量に相当する流量の圧油が閉回路ポンプ12a,12bから油圧シリンダ1,3の各負荷側へ吐出されるように閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御し(ステップS235)、フローを終了する。
ステップS233でレバー入力が有る(YES)と判定した場合は、ブーム伸ばし動作か否かを判定する(ステップS236)。
ステップS236でブーム伸ばし動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12aの傾転角を通常モード時の0.1倍に制御し、フローを終了する。なお、ここでは閉回路ポンプ12aの傾転角を通常の0.1倍にしているが、よりシリンダ速度を出したい場合には、通常の傾転角よりも低い範囲で、所望の値に変更してもよい。
ステップS236でブーム伸ばし動作ではない(NO)と判定した場合は、ブーム縮め動作か否かを判定する(ステップS238)。
ステップ238でブーム縮め動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12aの傾転角を通常モード時の0.1倍に制御し(ステップS239)、フローを終了する。
ステップ238でブーム縮め動作ではない(NO)と判定した場合は、アーム伸ばし動作か否かを判定する(ステップS240)。
ステップ238でアーム伸ばし動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12bの傾転角を通常モード時の0.1倍に制御し(ステップS241)、フローを終了する。
ステップ240でアーム伸ばし動作ではない(NO)と判定した場合は、アーム縮め動作か否かを判定する(ステップS242)。
ステップ242でアーム縮め動作(YES)と判定した場合は、閉回路ポンプ12bの傾転角を通常モード時の0.1倍に制御し(ステップS243)、フローを終了する。
ステップ242でアーム縮め動作ではない(NO)と判定した場合は、フローを終了する。
図10は、本実施例における油圧駆動システムの通常モード時の動作を示す。
モード選択スイッチ32からの入力は、通常モードのままである。
時刻t1にて、ブーム伸ばしのレバー操作が開始される。これに伴い、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角が上昇する。閉回路ポンプ12a,12bをブームシリンダ1と接続するため、切換弁14a,14cを開口する。開回路ポンプ41a,41bの傾転角が上昇し、開回路ポンプ41a,41bとブームシリンダ1とを接続するために、切換弁45a,45cを開口する。比例弁43a,43bは、開回路ポンプ41a,41bの最小吐出流量をタンク18へと排出するために開口状態であるが、開回路ポンプ41a,41bがブームシリンダ1へと作動油を吐出するため、比例弁43a,43bは閉状態になる。閉回路ポンプ12a,12b、および開回路ポンプ41a,41bからブームシリンダ1に作動油が吐出されることで、ブームシリンダストロークは増加する。
時刻t2にて、アーム伸ばしのレバー操作が開始される。これに伴い、閉回路ポンプ12bをアームシリンダ3に接続するため、閉回路ポンプ12bの傾転角を0に戻し、切換弁14cを閉口し、開回路ポンプ41bを最小傾転角に制御し、切換弁45cを閉口し、比例弁43bを開口する。アームシリンダ3を駆動するため、閉回路ポンプ12bの傾転角を上昇させ、切換弁14dを開口し、開回路ポンプ41bの傾転角を上昇させ、切換弁45dを開口し、比例弁43bを閉口する。これにより、閉回路ポンプ12b、開回路ポンプ41bがアームシリンダ3に接続され、アームシリンダのストロークが上昇する。
時刻t3にて、ブーム伸ばしのレバー操作が終了する。これに伴い、閉回路ポンプ12aの傾転角を0に戻し、切換弁14aを閉口し、開回路ポンプ41aを最小傾転角に制御し、切換弁45aを閉口し、比例弁43aを開口する。
時刻t3では、アーム操作が引き続き行われているため、閉回路ポンプ12aの傾転角を上昇させ、切換弁14bを開口し、開回路ポンプ41aの傾転角を上昇させ、切換弁45bを開口し、比例弁43bを閉口する。
時刻t4にて、アーム伸ばしのレバー操作が終了する。これに伴い、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を0に戻し、切換弁14b,14dを閉口し、開回路ポンプ41a,41bを最小傾転角に制御し、切換弁45b,45dを閉口し、比例弁43aを開口する。
図11に本実施例における油圧駆動システムの組立・保守モード時の動作を示す。
時刻t1にて、モード選択スイッチ32からの入力が通常モードから組立・保守モードに切り換わる。これに伴い、切換弁14a,14dが開口する。時刻t1ではレバー操作が行われていないため、シリンダストロークを現在の位置で保持するために、シリンダ速度が0になるよう、閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御する。
時刻t2にて、ブーム伸ばしのレバー操作が開始される。これに伴い、閉回路ポンプ12aの傾転角が上昇する。
時刻t3にて、アーム伸ばしのレバー操作が開始される。これに伴い、閉回路ポンプ12bの傾転角が上昇する。
時刻t4にて、ブーム伸ばしのレバー操作が終了する。これに伴い、閉回路ポンプ12aの傾転角が減少するが、シリンダストローク位置を保持するため、閉回路ポンプ12aの傾転角を制御する。
時刻t5にて、アーム伸ばしのレバー操作が終了する。これに伴い、閉回路ポンプ12bの傾転角が減少するが、シリンダストローク位置を保持するために、閉回路ポンプ12bの傾転角を制御する。
本実施例に係る建設機械100は、複数の閉回路ポンプ12a,12bと、複数の片ロッド式油圧シリンダ1,3と、複数の閉回路ポンプ12a,12bのそれぞれと複数の片ロッド式油圧シリンダ1,3のそれぞれとを閉回路状に接続する流路310~317を開閉可能な複数の閉回路切換弁14a,14b,14c,14dとを備え、コントローラ30は、モード選択装置32により組立・保守モードが選択された場合に、操作装置31の操作の有無に関わらず、複数の片ロッド式油圧シリンダ1,3のそれぞれが複数の閉回路ポンプ12a,12bのうちそれぞれ異なる1つの閉回路ポンプと連通するように複数の閉回路切換弁14a,14b,14c,14dを開閉制御する。
以上のように構成した本実施例によれば、組立・保守モード時に油圧シリンダ1,3と接続の組合せが固定されると共に閉回路切換弁14a,14c(14b,14d)が常時開口状態となり、片ロッド式油圧シリンダ1の操作開始前に閉回路切換弁14a,14c(14b,14d)の前後差圧が無くなるため、片ロッド式油圧シリンダ1,3の操作開始時に片ロッド式油圧シリンダ1,3の意図しない動作を防ぐことができる。また、操作装置31の操作量に対する閉回路ポンプ12a,12bの傾転角が通常モード時よりも小さくなるため、操作装置31の操作に対する閉回路ポンプ12a,12bの傾転角の変化が通常モード時よりも緩やかになる。これらにより、組立または保守点検を行う際に、作業装置104を駆動する片ロッド式油圧シリンダ1,3のストロークを微調整することが可能となる。
また、本実施例に係る油圧ショベル100は、片ロッド式油圧シリンダ1,3の負荷圧を取得するためのセンサ24a,24b,24c,24d(33a,33b)を更に備え、コントローラ30は、モード選択装置32により組立・保守モードが選択され、かつ操作装置31が操作されていない場合に、センサ24a,24b,24c,24d(33a,33b)を介して取得した片ロッド式油圧シリンダ3の負荷圧に基づいて閉回路ポンプ12a,12bの漏れ流量を算出し、閉回路ポンプ12a,12bから前記漏れ流量に相当する流量の圧油が片ロッド式油圧シリンダ1,3の負荷側に向けて吐出されるように閉回路ポンプ12a,12bの傾転角を制御する。これにより、片ロッド式油圧シリンダ1,3の負荷側の流量収支が0となるため、組立・保守モードが選択され、かつ操作装置31が長時間操作されなかった場合でも、片ロッド式油圧シリンダ1,3のストロークを一定に保つことが可能となる。
また、本実施例に係る建設機械100は、片傾転型の油圧ポンプからなる開回路ポンプ41a,41bと、開回路ポンプ41a,41bと片ロッド式油圧シリンダ1,3のキャップ室1a,3aとを接続するキャップ側流路332,333,334,335を開閉可能な開回路切換弁45a,45b,45c,45dとを更に備え、コントローラ30は、モード選択装置32により前記組立・保守モードが選択された場合に、操作装置31の操作の有無に関わらず、開回路切換弁45a,45b,45c,45dを閉じ側に制御しかつ開回路ポンプ41a,41bの傾転角を最小傾転角に制御する。これにより、組立・保守モード時に、開回路ポンプ41a,41bと片ロッド式油圧シリンダ1,3のキャップ室1a,3aとが連通しないため、片ロッド式油圧シリンダ1,3の伸長速度が増速することを防ぐことができる。また、片ロッド式油圧シリンダ1,3のキャップ室1a,3aの作動油が開回路切換弁45a,45b,45c,45dを介して漏れることがないため、操作装置31の非操作時に片ロッド式油圧シリンダ1,3のストロークが意図せず縮小することを防ぐことが可能となる。