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技術 油圧ポンプの出力制御装置

出願人 キャタピラージャパン合同会社
発明者 増沢淳
出願日 1999年4月13日 (21年2ヶ月経過) 出願番号 1999-104919
公開日 2000年10月24日 (19年8ヶ月経過) 公開番号 2000-297762
状態 未査定
技術分野 掘削機械の作業制御 容積形ポンプの制御 流体圧回路(1) 容積形ポンプの制御
主要キーワード 作業用機械 指令状態 許容偏差 報知指令 稼働停止 流量制御機構 各操作具 パワー不足
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年10月24日)のものです。
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図面 (4)

課題

油圧ポンプ出力性能が低下したときに、自動的に出力調整できるようにする。

解決手段

油圧ポンプのレギュレータを制御する制御部8に、油圧ポンプの定格出力と実際の最大出力実値との偏差許容偏差よりも大きいと判断される場合に、最大出力実値を増加させる制御指令を出力する出力補正手段を設けた。

概要

背景

一般に、油圧ショベル等の作業用機械には、油圧シリンダ油圧モータ等の各種油圧アクチュエータや、これら油圧アクチュエータ圧油を供給するための油圧ポンプ等の油圧機器が設けられるが、これら油圧機器は、長時間の稼働に伴い摩耗等により次第に性能が低下してくる。そして、例えばポンプ性能が低下した場合にはパワー不足となって、作業能率が低下することになるが、この様な性能低下の時期や程度は、作業用機械の稼働時間作業現場の状況等により大きく異なる。

概要

油圧ポンプの出力性能が低下したときに、自動的に出力調整できるようにする。

油圧ポンプのレギュレータを制御する制御部8に、油圧ポンプの定格出力と実際の最大出力実値との偏差許容偏差よりも大きいと判断される場合に、最大出力実値を増加させる制御指令を出力する出力補正手段を設けた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

可変容量型油圧ポンプと、該油圧ポンプの容量可変手段と、該容量可変手段を制御するための制御部と、油圧ポンプからの圧油供給により作動するアクチュエータとを備えてなる作業用機械において、前記制御部に、油圧ポンプの出力を検出する出力検出手段からの入力信号に基づいて油圧ポンプの実際の最大出力実値を求め、該最大出力実値と、予め設定された油圧ポンプの出力設定値とを比較し、これら両値の差が予め設定される許容範囲よりも大きいと判断される場合に、油圧ポンプの最大出力実値を出力設定値に近づけるべく容量可変手段に制御指令を出力する出力補正手段を設けた油圧ポンプの出力制御装置

請求項2

請求項1において、出力検出手段は、油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段、および油圧ポンプの吐出流量を検出する流量検出手段を用いて構成される油圧ポンプの出力制御装置。

請求項3

請求項1または2において、出力補正手段は、アクチュエータの操作状態を検出する操作検出手段からの信号を入力し、該入力信号に基づいて油圧ポンプに最大出力の指令がだされている状態であるか否かを判断し、該最大出力指令がだされている状態であると判断されるときに最大出力実値を求めるように設定されている油圧ポンプの出力制御装置。

技術分野

0001

本発明は、油圧ショベル等の作業用機械に設けられる油圧ポンプ出力制御装置の技術分野に属するものである。

背景技術

0002

一般に、油圧ショベル等の作業用機械には、油圧シリンダ油圧モータ等の各種油圧アクチュエータや、これら油圧アクチュエータ圧油を供給するための油圧ポンプ等の油圧機器が設けられるが、これら油圧機器は、長時間の稼働に伴い摩耗等により次第に性能が低下してくる。そして、例えばポンプ性能が低下した場合にはパワー不足となって、作業能率が低下することになるが、この様な性能低下の時期や程度は、作業用機械の稼働時間作業現場の状況等により大きく異なる。

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、ポンプ性能が低下した場合、調整等のメンテナンスによりポンプ性能を元状態までアップさせる必要があるが、該メンテナンスが必要な時期は、前述したように作業用機械の稼働時間、作業現場の状況等により大きく異なるだけでなく、ポンプ性能の低下は徐々に行われるためオペレータがこれに気付くのが遅れてしまう場合もある。この様な場合には、調整等のメンテナンスをしないまま作業が行われることになるが、このような状況ではパワー不足のため作業能率が低下してしまうという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題があった。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、可変容量型の油圧ポンプと、該油圧ポンプの容量可変手段と、該容量可変手段を制御するための制御部と、油圧ポンプからの圧油供給により作動するアクチュエータとを備えてなる作業用機械において、前記制御部に、油圧ポンプの出力を検出する出力検出手段からの入力信号に基づいて油圧ポンプの実際の最大出力実値を求め、該最大出力実値と、予め設定された油圧ポンプの出力設定値とを比較し、これら両値の差が予め設定される許容範囲よりも大きいと判断される場合に、油圧ポンプの最大出力実値を出力設定値に近づけるべく容量可変手段に制御指令を出力する出力補正手段を設けたものである。そして、この様にすることにより、油圧ポンプは、出力設定値を保持できるように自動的に補正されることになって、油圧ポンプの出力不足により作業能率が低下してしまうような不具合を回避できると共に、出力調整のメンテナンスのために稼働停止させる必要もなくなって、生産性が向上する。このものにおいて、出力検出手段は、油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段、および油圧ポンプの吐出流量を検出する流量検出手段を用いて構成することができる。また、出力補正手段は、アクチュエータの操作状態を検出する操作検出手段からの信号を入力し、該入力信号に基づいて油圧ポンプに最大出力の指令がだされている状態であるか否かを判断し、該最大出力指令がだされている状態であると判断されるときに最大出力実値を求めるように設定することができる。

発明を実施するための最良の形態

0005

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図1に本実施の形態における作業用機械の油圧システムの概略を示すが、該図1において、1はエンジンにより駆動する油圧ポンプ、2a〜2nは該油圧ポンプ1からの圧油供給により作動する複数の油圧アクチュエータ、3a〜3nはこれら油圧アクチュエータ2a〜2nをそれぞれ作動させるための操作具、4a〜4nは各操作具3a〜3nの操作に基づいてそれぞれパイロット圧を出力するパイロットバルブ、5はこれらパイロットバルブ4a〜4nから出力されるパイロット圧により切換えられて油圧アクチュエータ2a〜2nへの圧油供給制御を行う切換弁等が組込まれたコントロールバルブ、6は油タンクである。

0006

前記油圧ポンプ1は、本実施の形態では流量制御機構1aの傾転角度に基づいてポンプ流量が変化する容量可変式のポンプを用いて構成されている。また、7は前記流量制御機構1aの傾転角度を制御するレギュレータ(本発明の容量可変手段に相当する)であって、該レギュレータ7は、操作具3a〜3nの操作量に基づいてポンプ流量の増減制御を行うと共に、後述する制御部8からの制御指令に基づいて作動する電磁比例減圧弁9からの信号圧を受けて油圧ポンプ1の最大出力を制御する出力制御、および該最大出力を補正する出力補正制御を行う。尚、図中、10は前記電磁比例減圧弁9およびパイロットバルブ4a〜4nに圧油を供給するパイロットポンプである。

0007

また、11は油圧ポンプ1の吐出圧力を検出するポンプ用圧力センサ、12は油圧ポンプ1の吐出流量を検出する流量計であって、これら圧力センサ11および流量計12は、油圧ポンプ1からコントロールバルブ5に至る油路に配設される。さらに、13a〜13nは前記パイロットバルブ4a〜4nから出力されるパイロット圧をそれぞれ検出するパイロット用圧力センサであって、これらパイロット用圧力センサ13a〜13nは、パイロットバルブ4a〜4nからコントロールバルブ5に至るパイロット油路に配設される。

0008

一方、前記制御部8は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであるが、このものは、前記ポンプ用圧力センサ11、流量計12、およびパイロット用圧力センサ13a〜13n等からの検出信号を入力し、該入力信号に基づいて前記電磁比例減圧弁9に制御指令を出力する。この制御部8における油圧ポンプ1の出力補正制御について、図2ブロック図に基づいて説明すると、制御部8のメモリー14には、予め設定される油圧ポンプ1の定格出力(本発明の出力設定値に相当する)W0が入力されている。そしてまず制御部8は、出力判断部15において、パイロット用圧力センサ13a〜13nから入力される検出信号に基づき、油圧ポンプ1に最大出力の指令がだされている状態であるか否かを判断する。この場合、例えば作業用機械が図3に示す油圧ショベル19であるとすると、ブーム20、アーム21、バケット22が連動操作されている場合、あるいはこれらのうちの二つが連動操作されている等に、油圧ポンプ1が最大出力指令状態であると判断される。さらに制御部8は、前記出力判断部15で油圧ポンプ1が最大出力指令状態であると判断された場合に、出力演算部16において、ポンプ用圧力センサ11および流量計12からの検出信号に基づき、現在の最大出力実値Wを演算する。この最大出力実値Wの演算は、ポンプ用圧力センサ11で検出された圧力Pに流量計12で検出された流量Qを乗じることで求められる(W=P×Q)。次いで制御部8は、偏差演算部17において、前記メモリー14に入力されている定格出力W0と出力演算部16で演算された最大出力実値Wとの偏差ΔWを演算する(ΔW=W0−W)。そして、前記偏差演算部17で演算された偏差ΔWが、予め設定された許容偏差ΔW0よりも大きい(ΔW>ΔW0)場合に、制御部8は、前記電磁比例減圧弁9に対し、油圧ポンプ1の最大出力を定格出力W0まで増加させるための信号圧をレギュレータ7に出力するよう出力補正制御指令を出力する。また制御部8は、前記出力補正制御指令が所定時間以上継続して出力された場合に、油圧ポンプ1の出力補正が有効になされておらず出力が低下したままであると判断して、モニターブザー等の警告手段17に報知指令を出力してオペレータに報知する。尚、上記制御部8における出力補正制御は、作業用機械の稼働中に常時行うように構成することもできるが、例えば所定稼働時間毎に行うように構成しても良い。

0009

叙述の如く構成されたものにおいて、作業用機械に設けられた油圧アクチュエータ2a〜2nは、油圧ポンプ1からの圧油供給により作動するが、該油圧ポンプ1の出力性能が摩耗等により低下した場合には、制御部8から電磁比例減圧弁9に対し出力補正制御指令が出力され、これにより電磁比例減圧弁9から最大出力を定格出力W0まで増加させるための信号圧がレギュレータ7に出力されることになる。

0010

この結果、油圧ポンプ1は、定格出力W0を保持できるよう自動的に補正されることになって、油圧ポンプ1の出力不足により作業能率が低下してしまうような不具合を回避できると共に、出力調整のメンテナンスのために稼働停止させる必要もなくなって、生産性が向上する。さらにこのものにおいて、制御部8から出力補正制御指令が出力されても油圧ポンプ1の出力が増加しない場合には、警告手段18によりオペレータに報知される構成となっているため、油圧ポンプ1の出力が低下したままであって修理等のメンテナンスが必要であることをオペレータが確実に認識できる。

0011

また、上記油圧ポンプ1の出力補正制御を採用することにより、同一機種の個々の作業用機械のポンプ出力性能のバラツキを抑えて均一化を計ることもできる。つまり、作業用機械には多数の油圧機器が搭載されており、そしてこれら油圧機器の一つ一つのバラツキは公差内であっても、作業用機械全体となると公差蓄積されて大きなバラツキが生じる。このため、同一機種の作業用機械であっても、ポンプ出力性能は個々の作業用機械でバラツキがあるが、前述した油圧ポンプ1の出力補正制御を採用することにより、油圧ポンプの実際の最大出力実値Wが予め入力された定格出力W0となるように補正されるため、何れの作業用機械においても油圧ポンプ1は定格出力W0を出力することになり、而して同一機種の個々の作業用機械のポンプ出力性能の均一化が計れ、製品のバラツキを低減できてメーカーユーザーにとってメリットがある。

図面の簡単な説明

0012

図1油圧システムを示す概略図である。
図2制御部における出力補正制御の制御手順を示すブロック図である。
図3油圧ショベルの斜視図である。

--

0013

1油圧ポンプ
2a〜2n油圧アクチュエータ
7レギュレータ
8 制御部
11ポンプ用圧力センサ
12流量計
13a〜13nパイロット用圧力センサ

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