CN101663491B - 传动装置的控制装置 - Google Patents

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Abstract

具备：入口节流用电磁阀(V1)以及出口节流用电磁阀(V4)，该入口节流用电磁阀(V1)以及出口节流用电磁阀(V4)控制对杆反侧油室(4a)的工作油的供给和排出；入口节流用电磁阀(V3)以及出口节流用电磁阀(V2)，该入口节流用电磁阀(V3)以及出口节流用电磁阀(V2)控制对杆侧液室(4b)的工作油的供给和排出；多个映射图，该多个映射图中规定有对于传动装置的速度指令的入口节流用电磁阀(V1、V3)以及出口节流用电磁阀(V2、V4)的开口面积的特性；判断单元，其根据检测传动装置的动作信息的检测器的检测结果来判断传动装置的动作状态；以及选择单元，其根据传动装置的动作状态，从多个映射图中选择用于控制的映射图。

Description

传动装置的控制装置
技术领域
本发明涉及一种传动装置(actuator)的控制装置，特别是涉及一种对驱动建筑机械的可动部件的传动装置进行控制的控制装置。
背景技术
建筑机械所装载的以往的传动装置具有在与油压泵(oilhydraulic pump)之间安装的控制阀，该控制阀的阀柱(spool)机械地连接在作业者操作的操作杆上(参照日本特开平11-107328号公报)。
通过如下方式进行传动装置的驱动：操作者对操作杆进行操作来切换控制阀的位置，从而调整对于传动装置的工作油的供给和排出。
在这种传动装置中的控制阀中，对于杆操作量的入口节流(meter-in)和出口节流(meter-out)的开口面积的特性是唯一被确定的(参照日本特开平11-107328号公报的图3)。
发明内容
这样，在对于杆操作量的入口节流和出口节流的开口面积的特性唯一地被确定的情况下，有时根据传动装置的负荷、速度等动作状态而入口节流和出口节流的开口面积的特性并不会取最优。在这种情况下，也可能引起传动装置不平稳地动作的事态。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够与传动装置的动作状态无关地使传动装置平稳动作的传动装置的控制装置。
本发明是一种对驱动建筑机械的可动部件的传动装置进行控制的控制装置，其特征在于，具备：传动装置，其利用从泵提供的工作流体进行驱动；第一入口节流用电磁阀以及第一出口节流用电磁阀，该第一入口节流用电磁阀以及第一出口节流用电磁阀为了使上述传动装置向一个方向驱动而分别控制向上述传动装置提供的工作流体以及从上述传动装置排出的工作流体；第二入口节流用电磁阀以及第二出口节流用电磁阀，该第二入口节流用电磁阀以及第二出口节流用电磁阀为了使上述传动装置向另一个方向驱动而分别控制向上述传动装置提供的工作流体以及从上述传动装置排出的工作流体；多个映射图(map)，该多个映射图中规定有对于上述传动装置的速度指令的上述入口节流用电磁阀以及上述出口节流用电磁阀的开口面积的特性；判断单元，其根据检测上述传动装置的动作信息的检测器的检测结果来判断上述传动装置的动作状态；以及选择单元，其根据通过上述判断单元判断出的上述传动装置的动作状态，从上述多个映射图中选择用于控制的映射图。
根据本发明，用于向一个方向以及另一个方向驱动传动装置的工作流体的供给和排出是通过独立的四个电磁阀来进行控制，并具备多个映射图，该映射图中规定有对于传动装置的速度指令的入口节流用电磁阀以及出口节流用电磁阀的开口面积的特性。从该多个映射图中根据传动装置的动作状态来选择用于控制的映射图，因此，能够使传动装置与传动装置的负荷、速度等动作状态无关地平稳地进行动作。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的传动装置的控制装置的油压回路图。
图2是规定对于传动装置的速度指令的入口节流用电磁阀以及出口节流用电磁阀的开口面积的特性的映射图。
图3A是本发明的第二实施方式所涉及的传动装置的控制装置的油压回路图。
图3B是规定对于传动装置的速度指令的入口节流用电磁阀以及出口节流用电磁阀的开口面积的特性的映射图。
图4A和图4B是说明由本发明的第三实施方式所涉及的传动装置的控制装置起动传动装置时的控制的图。
图5是规定对于传动装置的速度指令的入口节流用电磁阀以及出口节流用电磁阀的开口面积的特性的映射图。
图6A～图6C是说明由本发明的第三实施方式所涉及的传动装置的控制装置停止传动装置时的控制的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的传动装置的控制装置进行说明。
本实施方式所涉及的控制装置对驱动建筑机械所装载的可动部件的传动装置的动作进行控制。
本实施方式中的传动装置是液压马达(hydraulic motor)和液压缸(hydraulic cylinder)。在建筑机械为油压挖掘机的情况下，液压马达是使上部回旋体旋转的回旋油压马达以及使建筑机械行驶的行驶油压马达。另外，液压缸是对可转动地与上部回旋体连结的吊杆(boom)、可转动地与吊杆的前端连结的吊臂以及可转动地与吊臂的前端连结的铲斗进行驱动的油压缸。
首先，参照图1，对在以下说明的第一～第三的实施方式所涉及的传动装置的控制装置中共通的油压回路进行说明。此外，在图1中，对传动装置是利用工作油(工作流体)进行驱动的油压缸1的情况进行说明。
油压缸1具备：缸体(cylinder tube)6，其封入有工作油；活塞3，其将缸体6内划分为杆反侧油室4a和杆侧油室4b且在缸体6内滑动自如地进行移动；以及杆2，其一端与活塞3结合，另一端从缸体6突出。
油压缸1利用从油压泵5提供的工作油进行驱动。
油压泵5的喷出侧连接有提供给油压缸1的工作油流通的供给通路7，供给通路7与分支成两个方向的分支通路8a、8b相连接。分支通路8a、8b再次汇合，并与从油压缸1排出的工作油流通的排出通路9相连接。排出通路9连接在油压泵5的吸入侧。
在分支通路8a、8b上并联地安装有：入口节流用电磁阀V1(第一入口节流用电磁阀)，其对提供给油压缸1的杆反侧油室4a的工作油的流量进行控制；以及入口节流用电磁阀V3(第二入口节流用电磁阀)，其对提供给杆侧油室4b的工作油的流量进行控制。
另外，在分支通路8a、8b上并联地安装有：出口节流用电磁阀V2(第二出口节流用电磁阀)，其对从油压缸1的杆反侧油室4a排出的工作油的流量进行控制；以及出口节流用电磁阀V4(第一出口节流用电磁阀)，其对从杆侧油室4b排出的工作油的流量进行控制。
这样，在分支通路8a上串联地安装有入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V2，在分支通路8b上串联地安装有入口节流用电磁阀V3和出口节流用电磁阀V4。
在分支通路8a中的入口节流用电磁阀V1与出口节流用电磁阀V2之间连接有与杆反侧油室4a连通的第一供给和排出通路10a，在分支通路8b中的入口节流用电磁阀V3与出口节流用电磁阀V4之间连接有与杆侧油室4b连通的第二供给和排出通路10b。
入口节流用电磁阀V1、出口节流用电磁阀V2、入口节流用电磁阀V3以及出口节流用电磁阀V4是电磁式的控制阀(流量调整阀)。各电磁阀V1～V4通过从控制器12输出的控制电流进行驱动，并根据该控制电流来调整开口面积。这样，控制器12独立地调整各电磁阀V1～V4的开口面积，并独立地控制通过各电磁阀V1～V4的工作油的油量。
另外，与油压缸1成一体地配置各电磁阀V1～V4，或者邻近油压缸1而配置各电磁阀V1～V4。这样，本发明中的建筑机械是控制传动装置的动作的控制阀(电磁阀V1～V4)与各个传动装置成一体地配置或者邻近各个传动装置而配置的分散配置型建筑机械。
通过将电磁阀V1～V4与各传动装置一起进行分散配置，能够使连接电磁阀V1～V4与传动装置的配管(在图1中，第一供给和排出通路10a、第二供给和排出通路10b)的长度变短，因此减少了漏油等不良状况的发生。
此外，在控制器12中容纳用于控制控制装置整体的处理动作的CPU、存储有CPU的处理动作所需的程序和映射图等的ROM以及暂时存储从ROM读取的数据或由各计量仪器读取的数据等的RAM等。
对图1所示的油压回路的动作进行说明。
在使油压缸1伸长的情况下，打开入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4，关闭入口节流用电磁阀V3和出口节流用电磁阀V2。由此，从油压泵5喷出的工作油通过供给通路7、分支通路8a、入口节流用电磁阀V1以及第一供给和排出通路10a而流入到杆反侧油室4a，与此同时从杆侧油室4b排出的工作油通过第二供给和排出通路10b、出口节流用电磁阀V4、分支通路8b以及排出通路9而流入到油压泵5的吸入侧。
与此相对地，在使油压缸1收缩的情况下，打开入口节流用电磁阀V3和出口节流用电磁阀V2，关闭入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4。由此，在从油压泵5喷出的工作油通过供给通路7、分支通路8b、入口节流用电磁阀V3以及第二供给和排出通路10b而流入到杆侧油室4b，与此同时从杆反侧油室4a排出的工作油通过第一供给和排出通路10a、出口节流用电磁阀V2、分支通路8a以及排出通路9而流入到油压泵5的吸入侧。
这样，入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4是用于使油压缸1向杆2前进的方向驱动的、即、使油压缸1进行伸长动作的电磁阀。另外，入口节流用电磁阀V3和出口节流用电磁阀V2是用于使油压缸1向杆2后退的方向驱动的、即、使油压缸1进行收缩动作的电磁阀。
(第一实施方式)
对本发明的第一实施方式所涉及的传动装置的控制装置进行说明。
如上所述，油压缸1的动作是通过独立的四个电磁阀来进行控制。具体地说，通过入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4独立地控制油压缸1进行伸长动作时的工作油的供给流量和排出流量。另外，通过入口节流用电磁阀V3和出口节流用电磁阀V2独立地控制油压缸1进行收缩动作时的工作油的供给流量和排出流量。
因而，通过独立地控制各电磁阀V1～V4的动作，能够独立地控制通过电磁阀V1～V4的工作油的流量。也就是说，根据油压缸1的动作状态能够自由地对入口节流控制和出口节流控制进行设定。
在控制器12的ROM中存储有如图2所示的多个映射图，该多个映射图规定了对于油压缸1的速度指令的入口节流用电磁阀V1、V3的开口面积以及出口节流用电磁阀V2、V4的开口面积的特性。该多个映射图被分别设定为不同的特性。
控制器12根据设置在油压缸1上的检测油压缸1的各动作信息的检测器的检测结果来判断油压缸1的动作状态(判断单元)，根据该动作状态来从存储在ROM中的多个映射图中选择用于控制的最佳映射图(选择单元)。检测器例如是检测油压缸1的杆反侧油室4a、杆侧油室4b各自的压力的图1所示的压力计13a、13b(压力检测器)、检测油压缸1的速度的速度计(省略图示)等，并根据这些检测结果来判断油压缸1的负荷、速度等的动作状态。
这样，控制器12被编程为：根据油压缸1的动作状态来将入口节流和出口节流的开口面积设定为最佳的开口面积。因而，能够防止油压缸1在动作过程中发生震动(shock)，并能够使油压缸1平稳地进行动作。
之所以能够根据油压缸1的动作状态来自由地设定入口节流和出口节流的开口面积，是因为能够通过四个电磁阀V1～V4分别控制油压缸1的伸长动作以及收缩动作中的工作油的供给和排出。
下面，具体说明由控制器12进行的使用了映射图的入口节流控制和出口节流控制。
首先，根据由各检测器检测出的检测结果，来判断油压缸1当前的动作状态，并从多个映射图中选择用于控制的最佳的映射图。
通过电位计等位置检测器检测由建筑机械的操作者操作的操作杆的当前位置，根据所检测出的该操作杆的当前位置来运算出与映射图的横轴对应的油压缸1的速度指令。
基于根据油压缸1的动作状态选择的映射图来确定与所运算出的速度指令相对应的目标开口面积。
控制电磁阀V1～V4使得阀开度成为该目标开口面积。具体地说，通过向电磁阀V1～V4的螺线管(solenoid)提供与所运算出的速度指令相对应的控制电流，电磁阀V1～V4被控制成目标开口面积。
在此，作为被选择的映射图，例如在判断为油压缸1的动作状态为起动停止时的情况下，如图2所示，在速度指令较小的区域中，选择出口节流用电磁阀V2、V4的开口面积大于入口节流用电磁阀V1、V3的开口面积的特性的映射图。由此，由于出口节流侧的压力损失变小，因此，能够进行平稳的起动停止。
另外，图2所示的映射图在速度指令较大的区域中，出口节流用电磁阀V2、V4的开口面积变得小于入口节流用电磁阀V1、V3的开口面积。即，速度指令较小的区域和速度指令较大的区域的特性为相反。
这样，通过在速度指令较大的区域中缩小出口节流用电磁阀V2、V4的开口面积，使由自重、惯性而引起的油压缸1的失控变得不易发生，从而变得易于进行速度控制。
被选择的映射图根据油压缸1的负荷、速度等动作状态而依次被切换，各电磁阀V1～V4的开口面积根据油压缸1的动作状态被控制成最佳。
此外，在油压缸1进行伸长动作和收缩动作时，也可以选择不同特性的映射图。即，也可以将在油压缸1进行伸长动作时打开的入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4的开口面积的特性与在油压缸1进行收缩动作时打开的入口节流用电磁阀V3和出口节流用电磁阀V2的开口面积的特性设定为不同的特性。
根据以上的本实施方式，起到以下所示的效果。
在作业者操作的操作杆上机械地连接阀柱的以往的控制阀中，由于对于杆操作量的入口节流和出口节流的开口面积的特性是唯一确定的，因此，无法改变入口节流和出口节流的开口面积的特性。
但是，根据本实施方式，由于能够通过四个电磁阀V1～V4分别控制在油压缸1的伸长动作和收缩动作中的工作油的供给和排出，因此，能够自由地改变入口节流和出口节流的开口面积。因而，根据油压缸1的动作状态能够最佳地控制入口节流和出口节流的开口面积，能够防止在油压缸1的动作过程中发生震动，能够使油压缸1平稳地进行动作。
(第二实施方式)
接下来，参照图3A和图3B，对本发明的第二实施方式所涉及的传动装置的控制装置进行说明。
在本实施方式中，建筑机械是油压挖掘机，传动装置是对吊杆、吊臂以及铲斗进行驱动的油压缸1。
如图3A所示，在油压挖掘机挖掘时，对吊杆、吊臂以及铲斗进行驱动的各油压缸1由于打开入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4来进行伸长动作，因此，杆侧油室4b的压力变大。
在此，在油压挖掘机未进行挖掘的情况下，在驱动油压缸1时，防止了油压缸1的失控，因此，上述第一实施方式所示的映射图被选择为使各电磁阀V1～V4的开口面积缩小的映射图。在挖掘时，在使用这种映射图的情况下，由于出口节流用电磁阀V4中的压力损失较大，导致挖掘时产生无端的损失。
在油压挖掘机进行挖掘时，由于无需担心油压缸1的失控，因此，即使出口节流用电磁阀V4的开口面积变大也不存在问题。因而，在挖掘时，通过进行控制使得出口节流用电磁阀V4的开口面积变大，从而能够防止发生无端的损失。
下面，对由控制器12进行的具体的处理进行说明。
首先，通过压力计13b检测杆侧油室4b的压力，并输入到控制器12。
根据由压力计13b检测出的检测结果，判断杆侧油室4b的负荷状态。具体地说，在杆侧油室4b的压力大于预先设定的基准值的情况下，判断为油压缸1的负荷较大，油压缸1当前处于挖掘中。
在判断为油压缸1处于挖掘中的情况下，对于出口节流用电磁阀V4切换为对速度指令的开口面积变得大于当前的映射图，例如，如图3B所示，从设定了用虚线示出的通常时的出口节流用电磁阀V4的开口面积的映射图切换为设定了用实线示出的挖掘时的出口节流用电磁阀V4的开口面积的映射图。此外，如图3B所示的映射图是例示的，只要是出口节流用电磁阀V4的开口面积变得大于当前的映射图，就可以是具有任何特性的映射图。
这样，在判断为油压缸1处于挖掘中的情况下，通过进行控制使得出口节流用电磁阀V4的开口面积变大，从而出口节流侧的压力损失变小，因此，能够防止发生无端的损失。因而，能够使油压缸1平稳地进行动作，并能够高效率地进行挖掘作业。
(第三实施方式)
接下来，参照图4A～图4B、图5、图6A～图6C，对本发明的第三实施方式所涉及的传动装置的控制装置进行说明。此外，在本实施方式中，对传动装置是油压缸1的情况进行说明。
本实施方式所涉及的控制装置除了通过上述第一实施方式所涉及的控制装置进行的控制以外，还对当油压缸1起动停止时的各电磁阀V1～V4的打开关闭的定时(timing)进行控制。
首先，参照图4A～图4B，对油压缸1起动时的控制进行说明。此外，在下面对向伸长方向起动油压缸1的情况进行说明。
为了起动油压缸1，从各电磁阀V1～V4为关闭的状态起，首先，如图4A所示，打开出口节流用电磁阀V4，开放杆侧油室4b。
接下来，如图4B所示，打开入口节流用电磁阀V1，向杆反侧油室4a提供工作油，由此，油压缸1进行伸长动作。
这样，通过进行控制使得先打开出口节流用电磁阀V4，之后打开入口节流用电磁阀V1，由此使油压缸1在起动时在作为杆2的行进方向的杆侧油室4b中不产生高压，从而使油压缸1平稳地起动。
能够根据油压缸1的负荷、速度等动作状态，来自由地对出口节流用电磁阀V4和入口节流用电磁阀V1开始打开的定时进行设定。具体地说，如图5所示，在上述第一实施方式所示的映射图中，通过改变作为出口节流用电磁阀V4开始打开的定时的横轴(速度指令)上的点A以及作为入口节流用电磁阀V1开始打开的定时的横轴(速度指令)上的点B的位置，能够对出口节流用电磁阀V4和入口节流用电磁阀V1的打开定时进行设定。
此外，向收缩方向起动油压缸1的情况下，进行控制使得先打开出口节流用电磁阀V2，之后打开入口节流用电磁阀V3。
接下来，参照图6，对油压缸1停止时的控制进行说明，此外，下面对使向伸长方向动作的油压缸1停止的情况进行说明。
在油压缸1向伸长方向动作的情况下，如图6A所示，入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4为打开的状态。
为了从该状态起使油压缸1停止，首先，如图6B所示，关闭入口节流用电磁阀V1，停止向杆反侧油室4a提供工作油。
通过关闭入口节流用电磁阀V1，停止向杆反侧油室4a提供工作油，但是，由于惯性力而油压缸1想要伸长。但是，由于出口节流用电磁阀V4为打开的状态，因此防止在杆侧油室4b中产生高压。
在由油压缸1的惯性力引起的伸长速度充分降低之后，如图6C所示那样关闭出口节流用电磁阀V4。
这样，通过进行控制使得先关闭入口节流用电磁阀V1，之后关闭出口节流用电磁阀V4，由此，使油压缸1在停止时在作为杆2的行进方向的杆侧油室4b中不产生高压，从而使油压缸1平稳地停止。
能够根据油压缸1的负荷、速度等动作状态，来自由地对入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4关闭的定时进行设定。具体地说，与上述起动时同样地，如图5所示，通过改变作为入口节流用电磁阀V1关闭的定时的横轴(速度指令)上的点B以及作为出口节流用电磁阀V4关闭的定时的横轴(速度指令)上的点A的位置，能够对入口节流用电磁阀V1和出口节流用电磁阀V4的关闭定时进行设定。
此外，在使向收缩方向动作的油压缸1停止的情况下，进行控制使得先关闭入口节流用电磁阀V3，之后关闭出口节流用电磁阀V2。
根据本实施方式，由于能够通过四个电磁阀V1～V4分别控制油压缸1的伸长动作以及收缩动作中的工作油的供给和排出，因此，能够分别自由地控制油压缸1起动时的入口节流和出口节流的打开定时、以及油压缸1停止时的入口节流和出口节流的关闭定时。因而，能够根据油压缸1的状态来最佳地控制油压缸1起动停止时的电磁阀V1～V4的开闭定时，从而能够使油压缸1平稳地进行起动和停止。
本发明并不限定为上述实施方式，在该技术思想的范围内能够进行各种变更是显然的。
产业上的可利用性
本发明能够应用于对驱动建筑机械的可动部件的传动装置进行控制的控制装置。

Claims (4)

1.一种传动装置的控制装置，是对驱动建筑机械的可动部件的传动装置(1)进行控制的控制装置，其特征在于，具备：
传动装置(1)，其利用从泵(5)提供的工作流体进行驱动；
第一入口节流用电磁阀(V1)以及第一出口节流用电磁阀(V4)，该第一入口节流用电磁阀(V1)以及第一出口节流用电磁阀(V4)为了使上述传动装置(1)向一个方向驱动而分别控制向上述传动装置(1)提供的工作流体以及从上述传动装置(1)排出的工作流体；
第二入口节流用电磁阀(V3)以及第二出口节流用电磁阀(V2)，该第二入口节流用电磁阀(V3)以及第二出口节流用电磁阀(V2)为了使上述传动装置(1)向另一个方向驱动而分别控制向上述传动装置(1)提供的工作流体以及从上述传动装置(1)排出的工作流体；
多个映射图，该多个映射图中规定有对于上述传动装置(1)的速度指令的上述入口节流用电磁阀(V1、V3)以及上述出口节流用电磁阀(V2、V4)的开口面积的特性；
判断单元，其根据检测上述传动装置(1)的动作信息的检测器的检测结果来判断上述传动装置(1)的动作状态；以及
选择单元，其根据通过上述判断单元判断出的上述传动装置(1)的动作状态，从上述多个映射图中选择用于控制的映射图。
2.根据权利要求1所述的传动装置的控制装置，其特征在于，
上述传动装置(1)是具备封入有工作流体的杆反侧液室(4a)和杆侧液室(4b)的液压缸(6)，
上述第一入口节流用电磁阀(V1)以及上述第一出口节流用电磁阀(V4)控制上述传动装置(1)的伸长动作，
上述第二入口节流用电磁阀(V3)以及上述第二出口节流用电磁阀(V2)控制上述传动装置(1)的收缩动作，
具备压力检测器(13b)，该压力检测器(13b)检测上述杆侧液室(4b)的压力，
上述判断单元在上述杆侧液室(4b)的压力大于预先设定的基准值的情况下，判断为上述杆侧液室(4b)的负荷较大，
在判断为上述杆侧液室(4b)的负荷较大的情况下，上述选择单元选择对于上述传动装置(1)的速度指令的上述第一出口节流用电磁阀(V4)的开口面积变得大于当前开口面积的映射图。
3.根据权利要求1所述的传动装置的控制装置，其特征在于，
在向上述一个方向起动上述传动装置(1)时，在打开上述第一出口节流用电磁阀(V4)之后，打开上述第一入口节流用电磁阀(V1)；在向上述另一个方向起动上述传动装置(1)时，在打开上述第二出口节流用电磁阀(V2)之后，打开上述第二入口节流用电磁阀(V3)。
4.根据权利要求1所述的传动装置的控制装置，其特征在于，
在使正向上述一个方向进行动作的上述传动装置(1)停止时，在关闭上述第一入口节流用电磁阀(V1)之后，关闭上述第一出口节流用电磁阀(V4)；在使正向上述另一个方向进行动作的上述传动装置(1)停止时，在关闭上述第二入口节流用电磁阀(V3)之后，关闭上述第二出口节流用电磁阀(V2)。
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