JPH059644B2 - - Google Patents

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JPH059644B2
JPH059644B2 JP22786285A JP22786285A JPH059644B2 JP H059644 B2 JPH059644 B2 JP H059644B2 JP 22786285 A JP22786285 A JP 22786285A JP 22786285 A JP22786285 A JP 22786285A JP H059644 B2 JPH059644 B2 JP H059644B2
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JP
Japan
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load
cylinder
valve
arm cylinder
rod cylinder
Prior art date
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JP22786285A
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Japanese (ja)
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JPS6288804A (en
Inventor
Hiroshi Watanabe
Eiki Izumi
Shuichi Ichama
Yukio Aoyanagi
Keiichiro Uno
Tomohiko Yasuda
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、油圧シヨベルに備えられるアームシ
リンダ等の片ロツドシリンダを可変容量油圧ポン
プから吐出される圧油によつて駆動制御するよう
にした油圧駆動装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a hydraulic drive in which a single rod cylinder such as an arm cylinder provided in a hydraulic excavator is driven and controlled by pressure oil discharged from a variable displacement hydraulic pump. Regarding equipment.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

この種の油圧駆動装置として、従来、特願昭56
―1614号に記載のものがある。第10図はこの従
来の油圧駆動装置を示す回路図で、1は図示しな
い操作レバーから出力される信号に応じて吐出量
を制御される可変容量油圧ポンプ、14はこの可
変容量油圧ポンプ1から吐でされる圧油によつて
駆動制御される片ロツドシリンダ、例えば油圧シ
ヨベルに備えられるアームシリンダで、そのヘツ
ド側の受圧面積とロツド側の受圧面積の比は、ほ
ぼ2:1に設定されている。またA,Bは可変容
量油圧ポンプ1とアームシリンダ14とを連絡す
る主管路、8はタンク、4は主管路A,Bのいず
れかの圧力を検知し、低圧側をタンク8に連通さ
せるフラツシング弁、5は主管路A,Bの最低圧
力を規定するリリーフ弁、6,7は主管路A,B
への油の補給のために設けられたチエツク弁であ
る。
Conventionally, this type of hydraulic drive device was
- There is one described in No. 1614. FIG. 10 is a circuit diagram showing this conventional hydraulic drive device, in which 1 is a variable displacement hydraulic pump whose discharge amount is controlled in accordance with a signal output from an operation lever (not shown); A single-rod cylinder is driven and controlled by the pressure oil discharged from the cylinder, such as an arm cylinder installed in a hydraulic shovel, and the ratio of the pressure receiving area on the head side to the pressure receiving area on the rod side is set to approximately 2:1. There is. Also, A and B are main pipes that connect the variable displacement hydraulic pump 1 and the arm cylinder 14, 8 is a tank, and 4 is a flushing system that detects the pressure in either of the main pipes A or B and communicates the low pressure side with the tank 8. Valve 5 is a relief valve that regulates the minimum pressure of main pipes A and B, 6 and 7 are main pipes A and B
This is a check valve installed to replenish oil.

第11図は第10図に示す油圧駆動装置が備え
られる油圧シヨベルの概略側面図である。この図
において、14は前述したアームシリンダ、13
はブームシリンダ、15はバケツトシリンダ、1
0はブームシリンダ13によつて駆動される回動
可能なブーム、11はブーム10に連結され、ア
ームシリンダ14によつて回動可能なアーム、1
2はアーム11に連結され、バケツトシリンダ1
5によつて回動可能なバケツトで、これらによつ
て作業機が構成されている。なお、Gはアーム1
1およびバケツト12等を含めた重心、〓はブー
ム10とアーム11との連結部と重心Gとを通る
線と接地面とのなす角度である。
FIG. 11 is a schematic side view of a hydraulic excavator equipped with the hydraulic drive device shown in FIG. 10. In this figure, 14 is the aforementioned arm cylinder;
is a boom cylinder, 15 is a bucket cylinder, 1
0 is a rotatable boom driven by a boom cylinder 13; 11 is an arm connected to the boom 10 and rotatable by an arm cylinder 14;
2 is connected to the arm 11, and the bucket cylinder 1
5 is a bucket that can be rotated, and these constitute a working machine. In addition, G is arm 1
1, the center of gravity including the bucket 12, etc., is the angle between the ground plane and a line passing through the connection between the boom 10 and the arm 11 and the center of gravity G.

上記のように構成される油圧駆動装置にあつて
は、作業機の姿勢の変化に応じてアームシリンダ
14のヘツド側が高圧に、ロツド側が低圧にな
り、あるいは逆にロツド側が高圧に、ヘツド側が
低圧になり、そのため第11図に示すように、ア
ーム11を最も引き込んだ掘削姿勢からアームシ
リンダ14を縮めて放土姿勢に移行する際に問題
を生じる。
In the hydraulic drive system configured as described above, the head side of the arm cylinder 14 becomes high pressure and the rod side becomes low pressure, or conversely, the rod side becomes high pressure and the head side becomes low pressure. Therefore, as shown in FIG. 11, a problem arises when the arm cylinder 14 is retracted from the excavating position in which the arm 11 is retracted the most to shift to the earth releasing position.

すなわち最初は、アーム11の自重がアームシ
リンダ14を縮めるように働き、第10図の主管
路B側が高圧になり、主管路A側がフラツシング
弁4によつてリリーフ弁5を介してタンク8に連
通する。このような状態からアーム11の伸長動
作をおこなうため可変容量油圧ポンプ1がアーム
シリンダ14のヘツド側回路の油を主管路A側に
送り出すと、アーム11の重量によるエネルギも
手伝つてアームシリンダ14はその送り出された
油量に応じた速度で作動する。このとき、上述し
たように主管路Aはタンク8に連通している。そ
して、アーム11が次第に垂直に近い姿勢になる
と、当該アーム11の重量によるエネルギが小さ
くなり、アームシリンダ14の作動速度が遅くな
る。アーム11が垂直位置を過ぎると、アームシ
リンダ14に加わる力が反転し、そのロツド側す
なわち主管路Aが高圧となり、ヘツド側すなわち
主管路Bが低圧となり、フラツシング弁4は主管
路Bをタンク8に連通するように切り換わる。こ
のとき、アームシリンダ14は可変容量油圧ポン
プ1の吐出量とロツド側の受圧面積で決まる速度
に急激に加速される。
That is, at first, the weight of the arm 11 acts to contract the arm cylinder 14, the main pipe B side in FIG. do. When the variable displacement hydraulic pump 1 sends oil from the head side circuit of the arm cylinder 14 to the main conduit A side in order to extend the arm 11 from this state, the arm cylinder 14 is energized by the weight of the arm 11. operates at a speed corresponding to the amount of oil pumped out. At this time, the main pipe A is in communication with the tank 8 as described above. Then, as the arm 11 gradually assumes a nearly vertical posture, the energy due to the weight of the arm 11 decreases, and the operating speed of the arm cylinder 14 decreases. When the arm 11 passes the vertical position, the force applied to the arm cylinder 14 is reversed, the rod side or main line A becomes high pressure, the head side or main line B becomes low pressure, and the flushing valve 4 connects the main line B to the tank 8. Switches to communicate with. At this time, the arm cylinder 14 is rapidly accelerated to a speed determined by the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump 1 and the pressure receiving area on the rod side.

第12図aは上記したアームシリンダ14の上
述した第11図に示す角度〓に対応する作動速度
を示す特性図、第12図b,c,dはそれぞれ〓
が50°、90°、130°におけるアーム11部分の形態
を例示する説明図である。なお、第12図aにお
けるS1はアームシリンダ14のヘツド側受圧面
積と油圧ポンプ1の吐出量による速度を示し、第
12図bの説明図における形態がこれに対応して
おり、S2はアーム11の自重による自由落下範
囲を示し、第12図cの説明図における形態がこ
れに対応しており、S3はアームシリンダ14の
ロツド側受圧面積と油圧ポンプ1の吐出量による
速度を示し、第12図dの説明図における形態が
これに対応している。そして、S0はフラツシン
グ弁の切換点を示している。
FIG. 12a is a characteristic diagram showing the operating speed of the arm cylinder 14 corresponding to the angle shown in FIG. 11, and FIGS. 12b, c, and d are respectively
is an explanatory diagram illustrating the form of the arm 11 portion at 50°, 90°, and 130°. Note that S1 in FIG. 12a indicates the speed depending on the head side pressure receiving area of the arm cylinder 14 and the discharge amount of the hydraulic pump 1, and the form in the explanatory diagram of FIG. The form in the explanatory diagram of FIG. 12c corresponds to this. The form in the explanatory diagram of FIG. d corresponds to this. And S0 indicates the switching point of the flushing valve.

このように従来の油圧駆動装置にあついては、
上述のように掘削動作から放土動作に移行するに
際して、主管路A、Bの圧力やアーム11の自重
による力に応じてアームシリンダ14の作動速度
が制御されることから、フラツシング弁4の切換
点が当該アームシリンダ14の作動速度が急激に
加速され、このためシヨツクを生じ、操作性が悪
くなる不具合がある。また、アームシリンダ14
の作動速度がアーム11の自重の影響を受けるこ
とから、このアーム11の自由落下による速度低
下を生じ、操作性が悪くなる不具合がある。
In this way, regarding conventional hydraulic drive devices,
As described above, when transitioning from excavation operation to earth dumping operation, the operating speed of the arm cylinder 14 is controlled according to the pressure in the main pipes A and B and the force due to the arm 11's own weight, so the flushing valve 4 is switched. However, the operating speed of the arm cylinder 14 is rapidly accelerated, which causes a shock and deteriorates the operability. In addition, the arm cylinder 14
Since the operating speed of the arm 11 is affected by the weight of the arm 11, the speed decreases due to free fall of the arm 11, resulting in poor operability.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記した従来技術における実情に鑑み
てなされたもので、その目的は、片ロツドシリン
ダに加わる力の変化にかかわらず当該片ロツドシ
リンダの速度変化を防止することのできる油圧駆
動装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned actual situation in the prior art, and its purpose is to provide a hydraulic drive device that can prevent speed changes of a single-rod cylinder regardless of changes in the force applied to the single-rod cylinder. It is in.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この目的を達成するために本発明は、操作レバ
ーから出力される信号に応じて吐出量を制御され
る可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポン
プから吐出される圧油によつて駆動制御される片
ロツドシリンダとを備えるとともに、この片ロツ
ドシリンダと上記可変容量油圧ポンプとで閉回
路、または半閉回路を形成した油圧駆動装置にお
いて、上記片ロツドシリンダのヘツド側回路とタ
ンクとの間に、流量を制御する弁を設け、上記片
ロツドシリンダにかかる負荷の方向を検出し、信
号を出力する検出手段を設け、上記片ロツドシリ
ンダの収縮時に上記操作レバーから出力される信
号の値の増加に応じて上記可変容量油圧ポンプの
吐出量が増加するように制御し、かつ上記操作レ
バーから出力される信号の値の増加に応じて上記
弁の流量が増加するように制御するとともに、上
記検出手段が上記片ロツドシリンダのヘツド側の
負荷がロツド側の負荷よりも大きいことを検出し
たときの上記弁の流量が、上記検出手段が上記片
ロツドシリンダのロツド側の負荷がヘツド側の負
荷よりも大きいことを検出したときの流量に比べ
て小さくなるように制御する制御手段を設けた形
成にしてある。
In order to achieve this object, the present invention provides a variable displacement hydraulic pump whose discharge amount is controlled in accordance with a signal output from an operating lever, and a variable displacement hydraulic pump whose drive is controlled by the pressure oil discharged from the variable displacement hydraulic pump. In a hydraulic drive device, the single rod cylinder and the variable displacement hydraulic pump form a closed circuit or a semi-closed circuit. A detection means is provided for detecting the direction of the load applied to the one-rod cylinder and outputting a signal, and the control valve is provided with a detection means for detecting the direction of the load applied to the single-rod cylinder and outputting a signal, and the variable load is adjusted according to an increase in the value of the signal output from the operating lever when the one-rod cylinder is contracted. The discharge amount of the displacement hydraulic pump is controlled to increase, and the flow rate of the valve is controlled to increase in accordance with an increase in the value of the signal output from the operating lever, and the detection means The flow rate of the valve when the load on the head side of the single rod cylinder is detected to be greater than the load on the rod side is when the detection means detects that the load on the rod side of the single rod cylinder is greater than the load on the head side. A control means is provided for controlling the flow rate to be smaller than the flow rate of the flow rate.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の油圧駆動装置を図に基づいて説
明する。
Hereinafter, the hydraulic drive device of the present invention will be explained based on the drawings.

第1図は本発明の一実施例の主要構成を示す回
路図、第2図は第1図に示す回路に備えられる制
御部を示す説明図である。なおこれらの図におい
て、前述した第10図に示すものと同じものは同
一符号で示してある。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the main configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a control section included in the circuit shown in FIG. 1. In these figures, the same components as those shown in FIG. 10 described above are designated by the same reference numerals.

可変容量油圧ポンプ1には電気・油圧ポンプ吐
出量制御装置35を設けてあり、この制御装置3
5は後述の制御部30からの電気信号に応じて油
圧ポンプ1の吐出量を制御する。また、アームシ
リンダ14のヘツド側回路を構成する主管路Bを
タンク8との間に流量を制御する弁、例えば電磁
比例弁20を設けてあり、この電磁比例弁20と
タンク8との間に主管路A、Bの最低圧力を規定
するリリーフ弁5を配置してある。なお、電磁比
例弁20は制御部30から出力される信号に応じ
て弁開度が調節される。40はアームシリンダ1
4のロツド側の圧力、すなわち主管路Aの圧力を
検出し、制御部30に信号PAを出力する圧力検
出手段、すなわち圧力検出器である。41はアー
ムシリンダ14のヘツド側の圧力、すなわち主管
路Bの圧力を検出し、制御部30に信号PBを出
力する圧力検出手段、すなわち圧力検出器であ
る。
The variable displacement hydraulic pump 1 is provided with an electric/hydraulic pump discharge amount control device 35, and this control device 3
5 controls the discharge amount of the hydraulic pump 1 according to an electric signal from a control section 30, which will be described later. Further, a valve for controlling the flow rate, for example, an electromagnetic proportional valve 20, is provided between the main pipe B constituting the head side circuit of the arm cylinder 14 and the tank 8. A relief valve 5 is arranged to regulate the minimum pressure of the main pipes A and B. Note that the valve opening degree of the electromagnetic proportional valve 20 is adjusted in accordance with a signal output from the control section 30. 40 is arm cylinder 1
4, that is, the pressure in the main pipe A, and outputs a signal P A to the control section 30, that is, a pressure detector. Reference numeral 41 denotes pressure detection means, ie, a pressure detector, which detects the pressure on the head side of the arm cylinder 14, that is, the pressure in the main pipe B, and outputs a signal P B to the control section 30.

上述した制御部30は、第2図に示すように、
操作レバー25のレバー信号XL、圧力検出器4
0,41の信号PA、PBのアナログ信号を選択的
に出力するマルチプレクサ30aと、このマルチ
プレクサ30aからのアナログ信号をデジタル信
号に変換して出力するA/D変換器30Dと、論
理判断、演算をおこなう中央処理装置(CPU)
30cと、処理手順やデータ変換テーブル等が記
憶されるROMメモリ30dと、CPU30cの演
算途中の数値等が一時的に記憶されるRAMメモ
リ30eと、CPU30cで演算されたポンプ指
令値QP、および電磁比例弁指令値QVを、それぞ
れポンプ吐出量制御装置35および電磁比例弁2
0へ出力する出力器30fとを備えている。
The control unit 30 described above, as shown in FIG.
Lever signal X L of operation lever 25, pressure detector 4
A multiplexer 30a that selectively outputs the analog signals P A and P B of 0 and 41, an A/D converter 30 D that converts the analog signal from the multiplexer 30 a into a digital signal, and outputs the digital signal; Central processing unit (CPU) that performs calculations
30c, a ROM memory 30d in which processing procedures, data conversion tables, etc. are stored, a RAM memory 30e in which numerical values, etc. during calculations by the CPU 30c are temporarily stored, a pump command value Q P calculated by the CPU 30c, and The solenoid proportional valve command value Q V is set to the pump discharge amount control device 35 and the solenoid proportional valve 2, respectively.
The output device 30f outputs to 0.

なお、第3図は制御部30で実施される処理手
順の概要を示すフローチヤート、第4,6,7図
はそれぞれ第3図に示す処理手順の詳細を例示す
るフローチヤート、第5,8,9図はそれぞれ関
数関係、すなわちレバー信号XL―ポンプ指令値
QPテーブル、レバー信号XL―電磁比例弁指令値
QV(QVB)テーブル、レバー信号XL―電磁比例弁
指令値QV(QVA)テーブルで、これらの内容は上
述したROMメモリ30dにあらかじめ記憶され
る。
Note that FIG. 3 is a flowchart showing an overview of the processing procedure executed by the control unit 30, and FIGS. 4, 6, and 7 are flowcharts illustrating details of the processing procedure shown in FIG. , 9 shows the functional relationship, that is, lever signal X L - pump command value
Q P table, lever signal X L - Solenoid proportional valve command value
Q V (Q VB ) table, lever signal X L - solenoid proportional valve command value Q V (Q VA ) table, the contents of which are stored in advance in the above-mentioned ROM memory 30d.

次に上記のように構成された実施例の動作を主
に第3,4,6,7図に示すフローチヤートに従
つて説明する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be explained mainly according to the flowcharts shown in FIGS. 3, 4, 6, and 7.

まず、処理手順の概要を示すフローチヤートの
手順A(ブロツクA)において、マルチプレクサ
30a、A/D変換器30bを動作させ、操作レ
バー25のレバー信号XL、圧力検出器40,4
1の信号PA、PBを入力し、RAMメモリ30eに
一時記憶する。
First, in step A (block A) of the flowchart showing the outline of the processing procedure, the multiplexer 30a and the A/D converter 30b are operated, and the lever signal X L of the operating lever 25 and the pressure detectors 40 and 4 are
1 signals P A and P B are input and temporarily stored in the RAM memory 30e.

次に手順B(ブロツクB)に移り、CPU30c
でポンプ傾転指令値QPを求める演算をおこなう。
この手順Bでは、第4図の手順B―1に詳細に示
すように、レバー信号XLをROMメモリ30dに
記憶されている第5図に示すXL―QPテーブルの
関係に応じてポンプ傾転指令値QPに変換する処
理をおこなう。なお、第5図に示すXLは(+)
側がアームシリンダ14の収縮方向、(−)側が
伸長方向を示している。
Next, move on to step B (block B), and
Perform the calculation to obtain the pump tilting command value Q P.
In this step B, as shown in detail in step B-1 of FIG. 4, the lever signal X L is pumped according to the relationship of the X L - Q P table shown in FIG. Performs processing to convert into tilting command value Q P. In addition, XL shown in Figure 5 is (+)
The side shows the contraction direction of the arm cylinder 14, and the (-) side shows the extension direction.

次いで、第3図の手順C(ブロツクC)に移り、
アームシリンダ14にかかる負荷の方向の検出を
おこなう。この手順Cでは、第6図に詳細に示す
ように、まず手順C―1において、管路Bの圧力
すなわち圧力検出器41の出力である信号PB
アームシリンダ14のヘツド側受圧面積AB
CPU30cに呼出され、このCPU30cでアー
ムシリンダ14のヘツド側負荷FBが、 FB=PB×AB によつて求められる。次ぎに手順C―2に移り、
管路Aの圧力すなわち圧力検出器41の出力であ
る信号PAとアームシリンダ14のロツド側受圧
面積AAが呼出され、アームシリンダ14のロツ
ド側負荷FAが、 FA=PA×AA によつて求められる。次に手順C―3に移り、上
述の負荷FA、FBの大小を判定する。FA>FBと判
定された場合、つまりアームシリンダ14がロツ
ド側の負荷が大きいと判定された場合には手順C
―4に移り、RAMメモリ30e上に設定される
負荷方向フラグFSをクリア(=0)する。また、
手順C―3においてFA≧FBと判定された場合、
つまりアームシリンダ14がヘツド側の負荷が大
きいの判定された場合には手順C―5に移り、負
荷方向フラグFSをセツト(=1)する。すなわ
ち、圧力検出器40,41および制御部30の
CPU30c等によつてアームシリンダ14にか
かる負荷の方向を検出し、信号を出力する検出手
段が構成されている。
Next, move to step C (block C) in FIG.
The direction of the load applied to the arm cylinder 14 is detected. In this procedure C, as shown in detail in FIG. 6, first in step C-1, the pressure in the pipe B, that is, the signal P B which is the output of the pressure detector 41, and the head side pressure receiving area A B of the arm cylinder 14 are measured. but
This is called by the CPU 30c, and the CPU 30c calculates the head side load F B of the arm cylinder 14 from F B =P B ×A B. Next, move on to step C-2,
The pressure in the pipe A, that is, the signal P A that is the output of the pressure detector 41, and the rod side pressure receiving area A A of the arm cylinder 14 are called, and the rod side load F A of the arm cylinder 14 is calculated as follows: F A = P A ×A Required by A. Next, proceeding to step C-3, the magnitude of the above-mentioned loads F A and F B is determined. If it is determined that F A > F B , that is, if it is determined that the arm cylinder 14 has a large load on the rod side, proceed to step C.
-4, the load direction flag F S set on the RAM memory 30e is cleared (=0). Also,
If F A ≧ F B is determined in step C-3,
That is, if it is determined that the load on the head side of the arm cylinder 14 is large, the process moves to step C-5 and the load direction flag F S is set (=1). That is, the pressure detectors 40, 41 and the control section 30
Detection means is configured to detect the direction of the load applied to the arm cylinder 14 by the CPU 30c and the like and output a signal.

次に第3図の手順D(ブロツクD)に移り、電
磁比例弁20に対する指令の演算をおこなう。こ
の手順Dでは、第7図に詳細に示すように、手順
D―1において先に設定した負荷方向フラグFS
1か0か判定する。この判定がFS=1すなわちア
ームシリンダ14のヘツド側負荷が大の場合に
は、手順D―2に移り、レバー信号XLをROMメ
モリ30dに記憶されている第8図に示すXL
QV(QVB)テーブルの関係に応じて電磁比例弁指
令値QVに変換する処理をおこなう。また、手順
D―1でFS=0、すなわちアームシリンダ14の
ロツド側負荷が大と判定された場合には手順D―
3に移り、レバー信号XLをROMメモリ30dに
記憶されている第9図に示すXL―QV(QVA)テー
ブルの関係に応じて電磁比例弁指令値QVに変換
する処理をおこなう。
Next, proceeding to step D (block D) in FIG. 3, a command to the electromagnetic proportional valve 20 is calculated. In this procedure D, as shown in detail in FIG. 7, it is determined whether the load direction flag F S previously set in procedure D-1 is 1 or 0. If this determination is F S =1, that is, if the load on the head side of the arm cylinder 14 is large, the process moves to step D-2, and the lever signal XL is changed to XL as shown in FIG.
Processing is performed to convert the solenoid proportional valve command value Q V according to the relationship in the Q V (Q VB ) table. In addition, if it is determined in step D-1 that F S =0, that is, the load on the rod side of the arm cylinder 14 is large, then step D-
Moving on to step 3, a process is performed to convert the lever signal X L into an electromagnetic proportional valve command value Q V according to the relationship of the X L - Q V (Q VA ) table shown in Fig. 9 stored in the ROM memory 30d. .

ここで上記した第8,9図に示したXL―QV
(QVB)、XL―QV(QVA)テーブルについて説明す
る。両テーブルにおいて、XL<0のときQVが0
となるように設定してあるのは、XL<0、つま
りアームシリンダ14が伸長する方向にあるとき
は油圧回路内の油量は不足する。そのためチエツ
ク弁6は、あるいはチエツク弁7を介してタンク
8から油が供給されるので、電磁比例弁20は閉
じておく必要がある。そして、X≧0、つまりア
ームシリンダ14が収縮する方向にあるときは、
油圧回路内の油が余剰になるので、電磁比例弁2
0を開とし、余剰油を逃がす必要がある。なお、
この場合アームシリンダ14のロツド側が流れる
油量をqPとし、この油量qPによつて該アームシリ
ンダ14のヘツド側から流出する油量をqhとする
と、ほぼ油量qV=qh−qPが電磁比例弁20を通し
てタンク8に流れるように電磁比例弁20を駆動
する指令値QVを設定してある。
Here, X L - Q V shown in Figures 8 and 9 above
(Q VB ), XL - Q V (Q VA ) tables will be explained. In both tables, when X L < 0, Q V is 0.
The setting is such that when X L <0, that is, when the arm cylinder 14 is in the direction of extension, the amount of oil in the hydraulic circuit is insufficient. Therefore, since oil is supplied from the tank 8 to the check valve 6 or via the check valve 7, the electromagnetic proportional valve 20 must be closed. When X≧0, that is, the arm cylinder 14 is in the direction of contraction,
Since the oil in the hydraulic circuit becomes surplus, solenoid proportional valve 2
0 must be opened to allow excess oil to escape. In addition,
In this case, if the amount of oil flowing through the rod side of the arm cylinder 14 is q P , and the amount of oil flowing out from the head side of the arm cylinder 14 due to this oil amount q P is q h , then approximately the oil amount q V = q h A command value Q V for driving the electromagnetic proportional valve 20 is set so that -q P flows into the tank 8 through the electromagnetic proportional valve 20.

また、アームシリンダ14にかかる負荷方向に
応じてQVの値を変えるのは以下の理由による。
すなわち、アームシリンダ14のヘツド側負荷が
大のとき、つまりアームシリンダ14のヘツド側
で負荷を支えているときは、電磁比例弁20を通
過する油により当該アームシリンダ14の速度が
決まり、したがつて電磁比例弁20の開度をあま
り大きくすると当該速度が制御できなくなる。こ
のようなことから、第8図に示すテーブルでは、
XLに対するQVの値が比較的小さくなるように制
定してある。この時、厳密にQVBを求めると以下
のようになる。
Further, the reason why the value of Q V is changed depending on the direction of the load applied to the arm cylinder 14 is as follows.
That is, when the load on the head side of the arm cylinder 14 is large, that is, when the load is supported on the head side of the arm cylinder 14, the speed of the arm cylinder 14 is determined by the oil passing through the electromagnetic proportional valve 20. If the opening degree of the electromagnetic proportional valve 20 is increased too much, the speed cannot be controlled. For this reason, in the table shown in Figure 8,
It is established so that the value of Q V with respect to XL is relatively small. At this time, if we strictly calculate Q VB , it will be as follows.

シリンダ速度をVとすると、アームシリンダの
ボトム側で制御されるので、 V=(QP+QVB)/AB となる。この時、ロツド側のポンプからの流入量
もQPとなるので、 V=QP/AA よつて、 (QP+QVB)/AB=QP/AA したがつて、 QVB=(AB−AA)・QP/AA となるようにQVBを設定することが基本的に望ま
しい。ただし、このQVBは操作性等を考えて多少
変化させることができる。また、アームシリンダ
14のロツド側負荷が大のとき、つまりアームシ
リンダ14のロツド側で負荷を支えているときに
は、ポンプ吐出量でアームシリンダ14の速度を
制御でき、その時、シリンダ速度をVとすると、 V=QP/AA となる。したがつて電磁比例弁20の開度があま
り小さいと、余剰油のために管路B内に圧力がた
ち、アームシリンダ14を通じてロツド側すなわ
ち管路A内にも圧力がたち、アームシリンダ14
を駆動するのに大きな馬力が必要となり、エネル
ギの浪費を生じる。このようなことから、第9図
に示すテーブルではXL1に対するQVの値が比較的
大きくなるように設定してあり、このときの電磁
比例弁20の開度を大きくして余剰油を逃げやす
くしている。
If the cylinder speed is V, it is controlled by the bottom side of the arm cylinder, so V=(Q P +Q VB )/A B. At this time, the inflow from the pump on the rod side is also Q P , so V = Q P /A A , so (Q P + Q VB ) / A B = Q P /A A , therefore, Q VB = It is basically desirable to set Q VB so that (A B −A A )・Q P /A A. However, this Q VB can be changed slightly considering operability etc. Also, when the load on the rod side of the arm cylinder 14 is large, that is, when the load is supported by the rod side of the arm cylinder 14, the speed of the arm cylinder 14 can be controlled by the pump discharge amount. , V=Q P /A A. Therefore, if the opening degree of the electromagnetic proportional valve 20 is too small, pressure will build up in the pipe B due to the excess oil, and pressure will also build up on the rod side, that is, in the pipe A, through the arm cylinder 14.
A large amount of horsepower is required to drive the motor, resulting in wasted energy. For this reason, in the table shown in Figure 9, the value of Q V with respect to We make it easy.

そして、上記した手順Dの終了後、第3図に示
す手順E(ブロツクE)に移り、出力器30fからポ
ンプ指令値QP、電磁比例弁指令値QV、をポンプ
叶出量制御装置35、電磁比例弁20のそれぞれ
に出力する。そして、手順Aに戻る。制御部30
はこのような手順Aから手順Eまで常に回つて処
理をおこなう。
After the above procedure D is completed, the process moves to procedure E (block E ) shown in FIG. , and output to each of the electromagnetic proportional valves 20. Then, return to step A. Control unit 30
The process is always repeated from procedure A to procedure E.

このように構成した実施例では、フラツシング
弁を設けておらず、第5,8,9図に例示する制
御部30のROMメモリ30dに設定される関数関
係に応じて電磁比例弁20の開度すなわち電磁比
例弁を流れる余剰油の量が調整され、これによつ
てアームシリンダ14の作動速度は操作レバー2
5の操作量に対応した所定の作動速度に制御さ
れ、すなわちアームの形態お変化に伴つてアーム
シリンダ14に加わる力の変化にかかわらず当該
アームシリンダ14の速度変化を防止でき、アー
ムシリンダ14の急激な加速やアームの自由落下
による速度低下を生じることがなく、良好な操作
性が得られる。
In the embodiment configured in this manner, a flushing valve is not provided, and the opening degree of the electromagnetic proportional valve 20 is adjusted according to the functional relationship set in the ROM memory 30d of the control unit 30 illustrated in FIGS. 5, 8, and 9. In other words, the amount of excess oil flowing through the electromagnetic proportional valve is adjusted, and thereby the operating speed of the arm cylinder 14 is adjusted to the operating speed of the operating lever 2.
In other words, the speed of the arm cylinder 14 can be prevented from changing regardless of changes in the force applied to the arm cylinder 14 due to changes in the shape of the arm. Good operability is achieved without slowing down due to rapid acceleration or free fall of the arm.

また、アームシリンダ14の収縮時、アームシ
リンダ14がヘツド側で負荷を支えているときに
は電磁比例弁20の開度を比較的小さくすること
によつて微操作を実現でき、一方、同収縮時にア
ームシリンダ14がロツド側で負荷を支えている
ときには電磁比例弁20の開度を比較的大きくす
ることによつてエネルギの浪費を防止できる。
Further, when the arm cylinder 14 is retracted, when the arm cylinder 14 is supporting the load on the head side, fine operation can be achieved by making the opening degree of the electromagnetic proportional valve 20 relatively small; When the cylinder 14 is supporting the load on the rod side, energy waste can be prevented by making the opening degree of the electromagnetic proportional valve 20 relatively large.

なお、上記実施例では片ロツドシリンダの一例
としてアームシリンダ14を挙げたが、本発明は
これに限定されず、大きさおよび方向が変化する
力が加えられる片ロツドシリンダを有するもので
あれば適用可能である。
In the above embodiment, the arm cylinder 14 was used as an example of a single-rod cylinder, but the present invention is not limited thereto, and can be applied to any cylinder having a single-rod cylinder to which a force that changes in magnitude and direction can be applied. be.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の油圧駆動装置は以上のように構成して
あることから、片ロツドシリンダに加わる力の変
化にかかわらず当該片ロツドシリンダの速度変化
を防止でき、それ故、従来に比べて操作制が向上
し、また片ロツドシリンダの収縮時においてヘツ
ド側に負荷がかかつているときの微操作を実現で
き、また同収縮時においてロツド側に負荷がかか
つているときの主管路の圧力の閉じ込みを防止で
き、エネルギの浪費を抑制できる効果がある。
Since the hydraulic drive device of the present invention is configured as described above, it is possible to prevent the speed of the single rod cylinder from changing regardless of changes in the force applied to the single rod cylinder, and therefore, the operation control is improved compared to the conventional one. In addition, it is possible to realize fine operation when a load is applied to the head side when a single rod cylinder is contracted, and it is possible to prevent pressure confinement in the main pipe line when a load is applied to the rod side during the same contraction. This has the effect of suppressing energy waste.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第9図は本発明の油圧駆動装置の一実
施例を示す説明図で、第1図は主要構成を示す回
路図、第2図は第1図に示す回路に備えられる制
御部を示す説明図、第3図は第2図に示す制御部
で実施される処理手順の概要を示すフローチヤー
ト、第4図、第6図、および第7図はそれぞれ第
3図に示す処理手順の詳細を例示するフローチヤ
ート、第5図、第8図、および第9図はそれぞれ
第3図に示す制御部に記憶される関数関係を例示
する説明図、第10図は従来の油圧駆動装置を示
す回路図、第11図は第10図に示す油圧駆動装
置が備えられる油圧シヨベルの概略側面図、第1
2図aは第10図に示すアームシリンダの第11
図に示す角度θに対応する作動速度を示す特性
図、第12図b,c,dは第11図に示す角度θ
がそれぞれ50゜、90゜、130゜の場合におけるアーム
部分の形態を例示する説明図である。 1……可変容量油圧ポンプ、8……タンク、1
4……アームシリンダ(片ロツドシリンダ)、2
0……電磁比例弁、25……操作レバー、30…
…制御部、30a……マルチプレクサ、30b…
…A/D変換器、30c……中央処理装置
(CPU)、30d……ROMメモリ、30e……
RAMメモリ、30f……出力装置、35……電
気・油圧ポンプ吐出量制御装置、40,41……
圧力検出器。
1 to 9 are explanatory diagrams showing one embodiment of the hydraulic drive device of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram showing the main configuration, and FIG. 2 is a control section provided in the circuit shown in FIG. 1. FIG. 3 is a flowchart showing an overview of the processing procedure executed by the control unit shown in FIG. 2, and FIGS. 4, 6, and 7 are respectively the processing steps shown in FIG. 3. 5, 8, and 9 are explanatory diagrams illustrating the functional relationships stored in the control unit shown in FIG. 3, and FIG. 10 is a flowchart illustrating the details of the conventional hydraulic drive system. FIG. 11 is a schematic side view of a hydraulic excavator equipped with the hydraulic drive device shown in FIG.
Figure 2a shows the 11th arm cylinder shown in Figure 10.
A characteristic diagram showing the operating speed corresponding to the angle θ shown in the figure, Fig. 12 b, c, and d are the angle θ shown in Fig. 11.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the form of the arm portion when the angles are 50°, 90°, and 130°, respectively. 1... Variable capacity hydraulic pump, 8... Tank, 1
4...Arm cylinder (single rod cylinder), 2
0...Solenoid proportional valve, 25...Operation lever, 30...
...Control unit, 30a...Multiplexer, 30b...
...A/D converter, 30c...Central processing unit (CPU), 30d...ROM memory, 30e...
RAM memory, 30f... Output device, 35... Electric/hydraulic pump discharge amount control device, 40, 41...
pressure detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 操作レバーから出力される信号に応じて吐出
量を制御される可変容量油圧ポンプと、この可変
容量油圧ポンプから吐出される圧油によつて駆動
制御される片ロツドシリンダとを備えるととも
に、この片ロツドシリンダと上記可変容量油圧ポ
ンプとで閉回路、または半閉回路を形成した油圧
駆動装置において、上記片ロツドシリンダのヘツ
ド側回路とタンクとの間に、流量を制御する弁を
設け、上記片ロツドシリンダにかかる負荷の方向
を検出し、信号を出力する検出手段を設け、上記
片ロツドシリンダの収縮時に、上記操作レバーか
ら出力される信号の値の増加に応じて上記可変容
量油圧ポンプの吐出量が増加するように制御し、
かつ上記操作レバーから出力される信号の値の増
加に応じて上記弁の流量が増加するように制御す
るとともに、上記検出手段が上記片ロツドシリン
ダのヘツド側の負荷がロツド側の負荷よりも大き
いことを検出したときの上記弁の流量が、上記検
出手段が上記片ロツドシリンダのロツド側の負荷
がヘツド側の負荷よりも大きいことを検出したと
きの流量に比べて小さくなるように制御する制御
手段を設けたことを特徴とする油圧駆動装置。
1 A variable displacement hydraulic pump whose discharge amount is controlled according to a signal output from an operating lever, and a single rod cylinder whose drive is controlled by pressure oil discharged from the variable displacement hydraulic pump, and this single rod cylinder. In a hydraulic drive device in which a rod cylinder and the variable displacement hydraulic pump form a closed circuit or a semi-closed circuit, a valve for controlling the flow rate is provided between the head side circuit of the single rod cylinder and the tank, and a valve is provided between the head side circuit of the single rod cylinder and the tank. A detection means is provided for detecting the direction of the load and outputting a signal, and when the single rod cylinder is contracted, the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump increases in accordance with an increase in the value of the signal output from the operating lever. control like this,
and controlling the flow rate of the valve to increase in accordance with an increase in the value of the signal output from the operating lever, and detecting that the load on the head side of the single rod cylinder is greater than the load on the rod side. control means for controlling the flow rate of the valve when detecting that the flow rate of the valve is smaller than the flow rate when the detection means detects that the load on the rod side of the single rod cylinder is larger than the load on the head side; A hydraulic drive device characterized by being provided with.
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