CN101432530B - 作业机械及负载的急速下落方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业机械及负载的急速下落方法。罐(16)及主液压泵(17)经由管路(21、22)分别与液压促动器(12)的头侧工作室(13)及杆侧工作室(14)连接。方向控制阀(18)及急速下落阀(36)与管路(21、22)连接。在液压回路上设置有将急速下落阀(36)自非急速下落位置(37)切换到急速下落位置(38)的电磁切换阀(42)。在将方向控制阀(18)自中立位置(23)切换到下降动作位置(25)之际，当操作杆(33)的操作速度超过判定基准速度时，为了进行刮板(11)的急速下落，励磁信号自控制装置(32)向电磁切换阀(42)输出，急速下落阀(36)自非急速下落位置(37)切换到急速下落位置(38)。

Description

作业机械及负载的急速下落方法

技术领域

本发明涉及对可利用液压升降的推土机的刮板等负载进行急速下落控制的作业机械及负载的急速下落方法。 

背景技术

通常，推土机的刮板利用双动式的液压促动器进行升降。推土机等作业机械具备用于驱动液压促动器的液压装置。构成液压装置的油罐及液压泵经由管路与液压促动器连接。另外，对刮板升降时刮板的移动方向进行控制的方向控制阀与管路连接。方向控制阀利用操作杆被切换成使刮板从中立位置上升的位置和从中立位置下降的位置。在利用推土机进行平地作业时，作业人员为了提高作业效率，通过使刮板升降用的操作杆转动到最大操作角度，使上升后的刮板利用其自重急速下落。 

由于刮板的重量大，因此，通过刮板的急速下落，液压促动器的工作室及配管内变为负压。通过液压促动器的工作室及配管内变为负压，在压力油中产生气泡，从而有在液压系统的动作中产生不良情况之虞。为了消除该不良情况，专利文献1中公开的急速下落回路在方向控制阀和液压促动器之间的管路中具备急速下落阀。液压促动器为具有活塞的液压缸，且具备位于活塞两侧的第一及第二工作室。刮板通过向液压促动器的第一工作室供给油而上升，通过向第二工作室供给油而下降。而且，在负载急速下落时，被压缩的第一工作室内的高压的油经由急速下落阀直接供给到被扩张的第二工作室内。由此，能够防止在工作室及配管内产生负压，且能够进行刮板的急速下落。 

专利文献1：日本国特开平7—167107号公报。 

发明内容

但是，根据上述文献所公开的急速下落回路，由于通过使操作杆转动到最大操作角度而使急速下落阀工作，因此，操纵者需要正确地连续识别操作杆的操作量。因此，有时会违背操纵者的意愿而使急速下落阀工作，该情况下，执行刮板的急速下落恐怕会破坏平整后的路面。 

本发明的目的在于提供一种能够降低违背操纵者的意愿而进行负载的急速下落的可能性的作业机械及负载的急速下落方法。 

为了解决上述课题，根据本发明之第一方式，提供一种基于操作杆的操作经由液压回路使负载升降的作业机械。该作业机械具备：检测操作杆的操作速度的速度检测装置、判断操作杆的操作速度是否超过了判定基准速度的速度判断装置、检测操作杆的位置的杆位置检测装置、判断操作杆的位置是否超过了判定基准位置的基准位置判断装置、在操作杆的位置超过了判定基准位置且操作杆的操作速度超过了判定基准速度时使液压回路动作以进行负载的自由落下的液压控制装置。 

通过如上所述构成，在操作杆的操作速度超过了判定基准速度的情况下，执行急速下落。因此，在以低速操作操作杆时，急速下落阀不会工作。另外，该情况下，在从操作杆向下降方向的操作开始后，直到操作杆的位置超过判定基准位置为止的期间，当以低速操作操作杆时，不执行负载的急速下落。从而，能够降低违背操纵者的意愿而执行急速下落的可能性。 

优选的是，上述的作业机械还具备可选择基于负载的自由落下的急速下落被无效化的非急速下落模式和进行急速下落的急速下落模式的模式选择装置。此时，利用模式选择装置，可以自急速下落模式切换为非急速下落模式。因此，能够防止在不需要急速下落时执行急速下落。 

在上述的作业机械中，优选的是，液压控制装置在自基于负载的自由落下的急速下落的开始所计测的急速下落时间超过了判定基准时间时，使急速下落动作停止。此时，能够适当地进行急速下落的解除，能够避免负载向地面的冲撞。 

在上述的作业机械中，优选的是，液压控制装置在负载降落之际负载的高度达到了判定基准高度以下时，使基于负载的自由落下的急速下落动作停止。此时，能够适当地进行急速下落的解除，能够避免负载向地面的冲撞。 

在上述的作业机械中，优选的是，液压控制装置在操作杆的操作方向自下降方向切换到上升方向时，使基于负载的自由落下的急速下落动作停 止。此时，能够适当地进行急速下落的解除，能够避免负载向地面的冲撞。 

优选的是，上述的作业机械还具备用于使负载升降的液压促动器，液压促动器为具有活塞的液压缸，具备位于活塞的两侧的第一及第二工作室，通过向第一工作室供给压力油，负载上升，通过向第二工作室供给压力油，负载下降，液压控制装置在第一工作室及第二工作室间的压力差达到了基准压力差以下时，使基于负载的自由落下的急速下落动作停止。此时，能够适当地进行急速下落的解除，能够避免负载向地面的冲撞。 

为了解决上述课题，根据本发明之第二方式，提供一种在基于操作杆的操作经由液压回路使负载升降的作业机械中，用于使负载急速下落的方法。该方法具备：检测操作杆的操作位置的步骤；将所检测的操作位置和预先设定的判定基准位置进行比较的步骤；检测操作杆的操作速度的步骤；将所检测的操作速度和预先设定的判定基准速度进行比较的步骤；在所检测的操作位置超过了判定基准位置且所检测的操作速度超过了判定基准速度时进行所述负载的自由落下的步骤。 

附图说明

图1是表示将本发明具体化为使推土机的刮板升降的液压装置的一实施方式的回路图。 

图2是控制装置的方框回路图； 

图3是对刮板的急速下落动作进行说明的流程图； 

图4是对刮板的急速下落动作进行说明的时间图； 

图5是表示本发明之另一实施方式的流程图。 

具体实施方式

下面，根据图1～图4对将本发明的作业机械具体化为推土机的一实施方式进行说明。 

如图1所示，推土机具备作为负载的刮板11。刮板11通过双动式的一对液压促动器12进行升降。具体而言，液压促动器12为具有活塞的液压缸。液压促动器12在活塞的两侧具备作为第一工作室的杆侧工作室14和作为第二工作室的头侧工作室13。刮板11通过向头侧工作室13供给压力油而下降，通过向杆侧工作室14供给压力油而上升。 

下面，对使液压促动器12工作的液压回路15进行说明。 

方向控制阀18经由管路与油罐16及主液压泵17连接。方向控制阀18具备入口及出口孔19、20。入口及出口孔19、20经由管路21、22分别与两液压促动器12的头侧工作室13及杆侧工作室14连接。方向控制阀18可以从中立位置23切换到上升动作位置24或下降动作位置25。方向控制阀18被两个弹簧26施力而保持在中立位置23。 

方向控制阀18在两端部分别具有先导压力室18a、18b。自副液压泵27经由先导管路28、29向各先导压力室18a、18b二者择一地赋予先导压力。由此，方向控制阀18被从中立位置23切换到上升动作位置24或下降动作位置25。用于控制先导压力的电磁式流量控制阀30、31与先导管路28、29连接。各流量控制阀30、31被弹簧施力而保持为关闭状态。 

推土机具备具有微处理器的控制装置32。在推土机的驾驶席上设置有用于使刮板11升降的操作杆33。作为与操作杆33连动的速度检测装置及操作杆位置检测装置的电位计34与控制装置32连接。当操作杆33从图1的实线所表示的中立位置向P方向(图1所示的右转)转动时，利用电位计34检测操作杆33的操作量。然后，驱动信号自控制装置32经由导线L1向流量控制阀30输出。由此，流量控制阀30工作，先导压力自副液压泵27经由先导管路28向方向控制阀18的先导压力室18a供给。其结果是，方向控制阀18从中立位置23切换到上升动作位置24。另外，当操作杆33向Q方向(图1所示的左转)转动时，驱动信号自控制装置32经由导线L2向流量控制阀31输出。由此，先导压力自副液压泵27经由先导管路29向方向控制阀18的先导压力室18b供给。其结果是，方向控制阀18从中立位置23切换到下降动作位置25。 

因而，当操作杆33从中立位置向P或Q方向转动时，压力油向液压促动器12的杆侧工作室14或头侧工作室13供给，刮板11上升或下降。此时，操作杆33的操作量即操作角越大，来自电位计34的输出电压越高，流量控制阀30、31的动作量也越大。与此相伴，先导管路28、29的开度量变大，方向控制阀18的移动量增大，刮板11的上升速度或下降速度增快。 

下面，对使刮板11急速降落的急速下落回路35进行说明。

构成急速下落回路35的急速下落阀36与连接方向控制阀18和液压促动器12的管路21、22连接。急速下落阀36可以切换到不使两管路21、22间连通的非急速下落位置37和使两管路21、22间连通的急速下落位置38。当急速下落阀36切换到急速下落位置38时，由于两管路21、22间被连通，因此，油自液压促动器12的杆侧工作室14向头侧工作室13供给。由此，刮板11依靠其自重而自由落下。急速下落阀36被弹簧39施力而保持在非急速下落位置37。 

急速下落阀36在急速下落位置38具备先导压力室36a。先导压力室36a经由管路41及电磁切换阀42与副液压泵27连接。电磁切换阀42经由导线L3与控制装置32电连接。电磁切换阀42在将急速下落阀36的先导压力室36a与油罐16连接的泄油孔43和将先导压力室36a与管路41连通的连通孔44之间切换。电磁切换阀42被弹簧45施力而保持在泄油孔43。 

因此，自控制装置32输出的励磁信号向电磁切换阀42输入，当电磁切换阀42从泄油孔43切换到连通孔44时，先导压力自副液压泵27经由电磁切换阀42向先导压力室36a供给。由此，急速下落阀36克服弹簧39的施力而从非急速下落位置37切换到急速下落位置38。 

在电磁切换阀42和急速下落阀36之间的管路41上设置有用于将急速下落阀36自急速下落位置38切换到非急速下落位置37的急速下落解除阀46。急速下落解除阀46具备使管路41开放的连通孔47和使先导压力室36a与油罐16连通的泄油孔48。急速下落解除阀46被弹簧49施力而保持在连通孔47。急速下落解除阀46在泄油孔48具备先导压力室47a。与头侧工作室13连通的管路21内的压力经由先导管路50作用于先导压力室47a。 

因此，在急速下落阀36切换到急速下落位置38的状态下，当刮板11急速下落而停止在平整的地面上时，由于液压促动器12的活塞也停止，因此，通过由主液压泵17供给油，液压促动器12的头侧工作室13内的压力超过规定压力而上升。由此，急速下落解除阀46克服弹簧49的施力而切换到泄油孔48。其结果是，急速下落阀36在弹簧39的作用下自急速下落位置38切换到非急速下落位置37。

如图1所示，作为模式选择装置的模式选择开关51连接在控制装置32上。模式选择开关51为用于在使励磁信号向电磁切换阀42的输出停止的非急速下落模式和将励磁信号向电磁切换阀42输出的急速下落模式之间进行模式选择的开关。 

下面，基于图2对控制装置32的结构及功能进行说明。 

在控制装置32上设置有用于进行各种运算处理的微处理器(MPU)52。作为记录有进行推土机的各种控制动作的程序的存储介质的只读存储器(ROM)53和作为存储各种数据的存储介质的随机存取存储器(RAM)54与MPU52连接。电位计34经由未图示的模拟·数字转换器及接口55与MPU52连接。由电位计34检测出的电压值作为数字信号输入到MPU52。模式选择开关51经由接口55与MPU52连接。模式选择信号自模式选择开关51输入到MPU52。流量控制阀30、31及电磁切换阀42经由接口55及驱动电路60与MPU52连接。键盘等输入装置(图示略)及具有显示器的显示装置(图示略)也与MPU52连接。 

在MPU52上设置有用于判断自模式选择开关51输出的模式选择信号的模式判断部61。另外，在MPU52上设置有对应于操作杆33的位置将控制信号输出到各流量控制阀30、31的控制信号指令部62。控制信号指令部62进行各流量控制阀30、31的控制。在MPU52上设置有作为基准位置判断装置的杆位置判断部63。杆位置判断部63对操作杆33的实际位置是否超过了存储于ROM53中的基准位置(基准杆位置)进行判断。另外，在MPU52上设置有作为速度判断装置的速度判断部64。速度判断部64对操作杆33向下降方向的操作速度是否超过了存储于ROM53中的判定基准速度进行判断。在MPU52上设置有急速下落时间判断部65。急速下落时间判断部65对从急速下落开始起计测的下落时间是否经过了存储于ROM53中的判定基准时间进行判断。 

下面，以图3及图4为中心对上述推土机的液压回路15及急速下落回路35的动作进行说明。 

在刮板11保持为上升位置的状态下，杆侧工作室14的压力因刮板11的重量而变高，头侧工作室13的压力变得比所述规定压力低。因此，急速下落解除阀46在弹簧49的施力作用下保持在连通孔47侧。在该状态 下，先导压力自副液压泵27通过管路41向急速下落阀36的先导压力室36a供给。 

首先，对图1所示的模式选择开关51切换到非急速下落模式时的刮板11的升降动作进行说明。此时，由于没有从控制装置32向电磁切换阀42输出励磁信号，因此，急速下落阀36在弹簧39的施力作用下保持在非急速下落位置37。当操作杆33向图1的Q方向转动时，对应于操作杆33的操作位置而自控制装置32向流量控制阀31输出控制信号。其结果是，由于方向控制阀18自中立位置23切换到下降动作位置25，因此，刮板11下降。当操作杆33向图1的P方向转动时，对应于操作杆33的操作位置而自控制装置32向流量控制阀30输出控制信号。其结果是，由于方向控制阀18切换到上升动作位置24，因此，刮板11上升。 

接着，参照图3的流程图对模式选择开关51被切换到急速下落模式时的刮板11的升降动作进行说明。图3所示的一连串的处理是在MPU52的控制之下执行的。另外，用于执行本处理的程序存储在ROM53中。 

如图3所示，在步骤S1中，如果操作杆33向图1的Q方向转动，则在步骤S2中，利用模式判断部61对模式选择开关51是否切换到急速下落模式进行判断。在该步骤S2中判定为“是”的情况下，在步骤S3中，利用杆位置判断部63对操作杆33向下降方向的转动位置即杆位置是否超过了预先设定于ROM53中的基准杆位置进行判断。该判断如下进行。如图4所示，在操作杆33配置在最下降位置时自电位计34输出的最大电压值Emax、和比最大电压值Emax低的基准电压值Ec(例如，设定为Emax的70％比例)预先存储于ROM53中。杆位置判断部63对自电位计34输出的检测电压值Es是否超过了基准电压值Ec进行判断。 

在步骤S3中判断为“是”的情况下，在步骤S4中，判断操作杆33的操作速度(检测速度Hx)是否大于判定基准速度Hc。即，在操作杆33转动时，判断每单位时间的检测电压值Es的变化即检测速度Hx是否大于预先存储于ROM53中的判定基准速度Hc。在步骤S4中判断为“是”的情况下，在步骤S5中，励磁信号自控制装置32向电磁切换阀42输出，电磁切换阀42切换到连通孔44。然后，先导压力自副液压泵27经由管路41向急速下落阀36的先导压力室36a供给。由此，急速下落阀36自非急 速下落位置37切换到急速下落位置38，从而开启急速下落功能。其结果是，液压促动器12的头侧工作室13和杆侧工作室14连通，刮板11依靠其自重自由落下而急速降落。 

接着，如图4所示，在步骤S6中，开始急速下落后即检测电压值Es超过基准电压值Ec后，利用急速下落时间判断部65判断所计测的急速下落时间Tx是否经过了预先存储于RAM54中的判定基准时间Tc。然后，在步骤S6中判断为“是”的情况下，自控制装置32经由导线L3向电磁切换阀42输出的励磁信号被阻断，在步骤S7中，关闭急速下落功能。 

在关闭急速下落功能后，在将操作杆33保持在最下降位置的状态下，自电位计34输出的检测电压值Es维持为最大电压值Emax。在急速下落阀36切换到非急速下落位置37后，当操作杆33向图1的P方向(上升方向)转动时，自电位计34输出的检测电压值Es随之降低。然后，在操作杆33配置在中立位置时，检测电压值Es变成零，当操作杆33进一步向上升方向转动时，检测电压值Es进一步随之降低。当以慢的速度使操作杆33从最上升位置向最下降位置转动时，即使杆位置(电压值Es)超过了基准杆位置(电压值Ec)，但由于操作杆33的检测速度Hx不超过判定基准速度Hc，因此，急速下落阀36不会切换到急速下落位置38。 

在本实施方式中，由控制装置32、急速下落回路35、急速下落阀36及电磁切换阀42等构成液压控制装置，在判断为操作杆33的检测速度Hx超过了判定基准速度Hc的情况下，该液压控制装置使用于执行刮板11的急速下落的液压回路15动作。 

根据上述实施方式的液压装置，可以获得如下所述的效果。 

(1)在操作杆33的检测速度Hx超过了判定基准速度Hc的情况下，急速下落阀36工作。因此，在使刮板11急速下落时，操作者不需要识别操作杆33的位置，只要向下降方向快速操作操作杆33即可。即，当以低的速度操作操作杆33时，急速下落阀36不工作。因而，能够降低急速下落阀36违背操纵者的意愿而工作的可能性。 

(2)在操作杆33的位置超过了基准杆位置的情况下，励磁信号自控制装置32向电磁切换阀42输出，进行刮板11的急速下落。即，在从操作杆33向下降方向的操作开始后，直到操作杆33的位置超过判定基准位 置为止的期间，当以低速操作操作杆33时，不执行刮板11的急速下落。因而，能够进一步降低违背操纵者的意愿而进行急速下落的可能性。 

(3)操纵者可以利用模式选择开关51自急速下落模式切换为非急速下落模式。因此，在不需要急速下落时，可以选择非急速下落模式，从而可以安全地进行基于刮板11的平地作业。 

(4)当在急速下落开始后由急速下落时间判断部65计测的急速下落时间Tx经过了判定基准时间Tc时，急速下落阀36自急速下落位置38切换到非急速下落位置37。这样，通过适当地控制急速下落时间，能够防止因刮板11自由落下与平整地面冲撞而产生振动。 

另外，上述实施方式可以如下所述进行变更。 

·也可以取代图3所示的步骤S6的急速下落时间判断动作，基于液压促动器12的行程量检测刮板11的高度位置，并基于刮板11的高度位置将急速下落阀36自急速下落位置38切换到非急速下落位置37。此时，能够防止因刮板11自由落下与平整地面冲撞而产生振动。 

·另外，也可以在操作杆33向下降方向转动的情况下，当自检测操作杆33的操作方向的方向检测器向MPU52输出了表示操作杆33向上升方向转动的信号时，将急速下落阀36自急速下落位置38切换到非急速下落位置37。此时，也能够防止因刮板11自由落下与平整地面冲撞而产生振动。 

·另外，也可以在由检测液压促动器12的头侧工作室13和杆侧工作室14的压力差的压力差检测器检测出的压力差达到了规定的基准压力差以下时，将急速下落阀36自急速下落位置38切换到非急速下落位置37。这是利用了如下的现象，即：在开始急速下落之后，随即在刮板11的自重作用下杆侧工作室14的压力比头侧工作室13的压力变高且压力差也变大，但是，自急速下落开始后随着时间的推移，压力油自杆侧工作室14向头侧工作室13供给，压力差逐渐缩小。此时，也能够防止因刮板11自由落下与平整地面冲撞而产生振动。 

·也可以在全部满足下述条件，即如图5的步骤S6所示，在刮板11的急速下落开始后，所计测的急速下落时间Tx超过判定基准时间Tc的条件；如步骤S7所示，刮板11的检测高度位置为基准高度位置以下的条件； 如步骤S8所示，切换了操作杆33的操作方向的条件；以及如步骤S9所示，液压促动器12的头侧工作室13和杆侧工作室14之间的压力差为基准压力差以下的条件等急速下落解除条件的情况下，或在满足上述四个解除条件中的两个或三个条件的情况下，将急速下落阀36自急速下落位置38切换到非急速下落位置37。 

·也可以直接利用电磁螺线管对急速下落阀36进行切换。此时，作为解除急速下落的方法，也可以使用上述四个解除条件中至少一个条件，将非励磁信号自控制装置32向电磁螺线管输出，从而将急速下落阀36切换到非急速下落位置37。 

·也可以省略杆位置判断部63，并且只利用操作杆33的操作速度，将急速下落阀36切换到急速下落位置38。 

·本发明也可以具体化为例如可升降液压挖土机的铲斗等负载的液压装置。 

·操作杆也可以由进行直线往复运动的操作部件或进行旋转的操作部件等形成。

Claims (6)

1.一种推土机，其基于操作杆的操作经由液压回路使刮板升降，其特征在于，具备：

液压促动器，其用于使所述刮板升降，为具有活塞的液压缸，具备位于所述活塞的两侧的第一及第二工作室，通过向所述第一工作室供给压力油，所述刮板上升，通过向所述第二工作室供给压力油，所述刮板下降；

方向控制阀，其能够从中立位置切换到上升动作位置或下降动作位置；

管路，其将所述第一及第二工作室连接于所述方向控制阀；

急速下落阀，其与所述管路连接，当所述急速下落阀切换为使所述管路间连通时，所述刮板依靠其自重而自由落下；

速度检测装置，其检测所述操作杆的操作速度；

速度判断装置，其判断所述操作杆的操作速度是否超过了判定基准速度；

杆位置检测装置，其检测所述操作杆的位置；

基准位置判断装置，其判断所述操作杆的位置是否超过了判定基准位置；

模式选择装置，其可选择基于所述刮板的自由落下的急速下落被无效化的非急速下落模式和进行所述急速下落的急速下落模式；

液压控制装置，其在所述模式选择装置选择了所述急速下落模式的情况下，在所述操作杆的位置超过了判定基准位置且所述操作杆的操作速度超过了判定基准速度时，使所述液压回路动作以进行所述刮板的自由落下。

2.如权利要求1所述的推土机，其特征在于，

所述液压控制装置在自基于所述刮板的自由落下的急速下落的开始所计测的急速下落时间超过了判定基准时间时，使所述急速下落动作停止。

3.如权利要求1所述的推土机，其特征在于，

所述液压控制装置在所述刮板降落之际该刮板的高度达到了判定基准高度以下时，使基于所述刮板的自由落下的急速下落动作停止。

4.如权利要求1所述的推土机，其特征在于，

所述液压控制装置在所述操作杆的操作方向自下降方向切换到上升方向时，使基于所述刮板的自由落下的急速下落动作停止。

5.如权利要求1所述的推土机，其特征在于，

所述液压控制装置在所述第一工作室及第二工作室间的压力差达到了基准压力差以下时，使基于所述刮板的自由落下的急速下落动作停止。

6.一种刮板的急速下落方法，该方法是在基于操作杆的操作经由液压回路使刮板升降的推土机中，用于使所述刮板急速下落的方法，其特征在于，

所述推土机具备：

液压促动器，其用于使所述刮板升降，为具有活塞的液压缸，具备位于所述活塞的两侧的第一及第二工作室，通过向所述第一工作室供给压力油，所述刮板上升，通过向所述第二工作室供给压力油，所述刮板下降；

方向控制阀，其能够从中立位置切换到上升动作位置或下降动作位置；

管路，其将所述第一及第二工作室连接于所述方向控制阀；

急速下落阀，其与所述管路连接，当所述急速下落阀切换为使所述管路间连通时，所述刮板依靠其自重而自由落下；

速度检测装置，其检测所述操作杆的操作速度；

速度判断装置，其判断所述操作杆的操作速度是否超过了判定基准速度；

杆位置检测装置，其检测所述操作杆的位置；

基准位置判断装置，其判断所述操作杆的位置是否超过了判定基准位置；

模式选择装置，其可选择基于所述刮板的自由落下的急速下落被无效化的非急速下落模式和进行所述急速下落的急速下落模式，

所述刮板的急速下落方法具备：

检测所述操作杆的操作位置的步骤；

将所检测的操作位置和预先设定的判定基准位置进行比较的步骤；

检测所述操作杆的操作速度的步骤；

将所检测的操作速度和预先设定的判定基准速度进行比较的步骤；

在所述模式选择装置选择了所述急速下落模式的情况下，在所检测的操作位置超过了判定基准位置且所检测的操作速度超过了判定基准速度时进行所述刮板的自由落下的步骤。

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