CN106662131A - 作业机械的液压驱动系统 - Google Patents

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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
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    • F15B2211/78—Control of multiple output members
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    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Abstract

提供一种将从液压执行机构排出的压力油再生到其他执行机构的驱动的情况下，能够确保良好的操作性的作业机械的液压驱动系统。具备：再生通路(18)，将液压缸(4)的底侧油室连接到液压泵(50)与第二液压执行机构(8)之间；再生流量调整单元，经由再生通路(18)将从底侧油室排出的压力油的至少一部分供给至液压泵(50)与第二液压执行机构(8)之间；压差算出单元或压差检测单元，读入第一压力检测单元(25)检测到的液压缸的底侧油室的压力和第二压力检测单元(26)检测到的液压泵(50)与第二液压执行机构(8)间的压力；以及控制装置，以根据压差算出单元算出的压差或压差检测单元检测到的压差的增加而使流经再生通路(18)的压力油的流量逐渐增加的方式，控制再生流量调整单元。

Description

作业机械的液压驱动系统
技术领域
本发明涉及作业机械的液压驱动系统，详细而言，涉及具备再生回路的液压挖掘机等作业机械的液压驱动系统，所述再生回路将利用被驱动部件(例如动臂)的自重落下等被驱动部件的惯性能量而从液压执行机构排出的压力油再利用(再生)于其他执行机构的驱动。
背景技术
已知具备再生回路的作业机械的液压驱动系统，所述再生回路将利用动臂的自重落下而从动臂液压缸排出的压力油再生于斗杆液压缸，在专利文献1中记载了其一例。
专利文献1记载的作业机械的液压驱动系统具备控制装置，所述控制装置在将来自动臂液压缸的排出油向斗杆液压缸再生时，使液压泵的喷出流量减少时，并且在复合动作时的液压泵的喷出流量为规定流量以下的情况下，使发动机的转速下降。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-204223号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的液压驱动系统中，能够充分地抑制复合动作时的液压泵的驱动的损耗。但是，在将动臂液压缸的排出油再生到斗杆液压缸时，再生阀有可能急剧地产生打开冲击。以下说明其理由。
在专利文献1的液压驱动系统中，根据动臂下降操作量算出从动臂液压缸排出的排出油的排出量，根据斗杆倾倒操作量算出斗杆液压缸的入口节流流量，并将各自的值的较小的一方定义为再生流量。然后，在再生阀的开度指令的算出中，使用了动臂液压缸的底侧油室的压力和斗杆液压缸的活塞杆侧油室的压力，在两者的压差较小时，算出用于流过设定的再生流量的大开度指令。另一方面，在两者的压差较大时，算出向关闭方向缩小再生阀开度的指令使得再生流量不变得过大。
在这里，当进行同时实施动臂下降操作和斗杆倾倒操作的复合动作时，在通常的执行机构开始移动时，由于动臂液压缸的底侧油室的压力比斗杆液压缸的活塞杆侧油室的压力低，所以上述两者的压差成为负的值。因此，不能将动臂液压缸的排出油再生到斗杆液压缸，再生阀保持全闭的状态。
之后，由于随着时间的经过动臂液压缸的底侧油室的压力会上升，所以上述的两者的压差从负的值切换为正的值。由于该切换时压差的绝对值较小，为了流过设定的再生流量，向再生阀输出大开度指令。由此，以从全闭状态起急剧地成为例如全开的方式控制再生阀。设想该再生阀的急剧的切换会引起压力冲击，有可能给操作人员带来操作性的不谐调感。
本发明基于上述情况而做出，其目的在于提供一种将从液压执行机构排出的压力油再生到其他执行机构的驱动的情况下，能够确保良好的操作性的作业机械的液压驱动系统。
用于解决问题的手段
为了达成上述目的，第一发明是作业机械的液压驱动系统，具备：液压泵装置；第一液压执行机构，被从所述液压泵装置供给压力油，并驱动第一被驱动体；第二液压执行机构，被从所述液压泵装置供给压力油，并驱动第二被驱动体；第一流量调整装置，控制从所述液压泵装置向所述第一液压执行机构供给的压力油的流动；第二流量调整装置，控制从所述液压泵装置向所述第二液压执行机构供给的压力油的流动；第一操作装置，输出指示所述第一被驱动体的动作的操作信号，并切换所述第一流量调整装置；以及第二操作装置，输出指示所述第二被驱动体的动作的操作信号，并切换所述第二流量调整装置，所述第一液压执行机构是在向所述第一被驱动体的自重落下方向操作所述第一操作装置时，利用所述第一被驱动体的自重落下而从底侧油室排出压力油并从活塞杆侧油室吸入压力油的液压缸，具备：再生通路，将所述液压缸的底侧油室连接到所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间；再生流量调整装置，经由所述再生通路，将从所述液压缸的底侧油室排出的压力油的至少一部分供给至所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间；压差算出部或压差检测器，所述压差算出部读入第一压力检测器检测到的所述液压缸的底侧油室的压力和第二压力检测器检测到的所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间的压力，并算出压差，所述第一压力检测器检测所述液压缸的底侧油室的压力，所述第二压力检测器检测所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间的压力，所述压差检测器检测所述液压缸的底侧油室的压力、所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间的压力的压差；以及控制装置，以根据所述压差算出部算出的压差或所述压差检测器检测到的压差的增加而使流经所述再生通路的压力油的流量逐渐增加的方式，控制所述再生流量调整装置。
发明的效果
根据本发明，由于在将从液压执行机构排出的压力油再生于其他液压执行机构的驱动的情况下，根据从液压执行机构排出的压力油的压力与其他液压执行机构的压力的压差来调整再生阀的开度，所以抑制了切换冲击，并且能够实现良好的操作性。
附图说明
图1是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的控制系统的概略图。
图2是表示搭载了本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的液压挖掘机的侧视图。
图3是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的再生控制阀的开口面积特性的特性图。
图4是构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的控制器的框图。
图5是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的控制系统的概略图。
图6是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的油箱侧控制阀的开口面积特性的特性图。
图7是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的再生侧控制阀的开口面积特性的特性图。
图8是构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的控制器的框图。
具体实施方式
以下，使用附图，说明本发明的作业机械的液压驱动系统的实施方式。
实施例1
图1是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的控制系统的概略图。
在图1中，本实施方式的液压驱动系统具备：泵装置50，包括主液压泵1和先导泵3；动臂液压缸4(第一液压执行机构)，被从液压泵1供给压力油，驱动作为第一被驱动体的液压挖掘机的动臂205(参照图2)；斗杆液压缸8(第二液压执行机构)，被从液压泵1供给压力油，驱动作为第二被驱动体的液压挖掘机的斗杆206(参照图2)；控制阀5(第一流量调整装置)，控制从液压泵1向动臂液压缸4供给的压力油的流动(流量和方向)；控制阀9(第二流量调整装置)，控制从液压泵1向斗杆液压缸8供给的压力油的流动(流量和方向)；第一操作装置6，输出动臂的动作指令并切换控制阀5；以及第二操作装置10，输出斗杆的动作指令并切换控制阀9。液压泵1也连接到未图示的其他执行机构，也以供给压力油的方式连接到未图示的控制阀，但省略了它们的回路部分。
液压泵1为可变容量型，具备作为喷出流量调整装置的调节器1a，通过根据来自控制器27(后述)的控制信号控制调节器1a，从而控制液压泵1的倾转角(容量)，控制喷出流量。另外，虽然未图示，如公知的那样，调节器1a具有转矩控制部，所述转矩控制部引导液压泵1的喷出压力，以液压泵1的吸收转矩不超过预先确定的最大转矩的方式限制液压泵1的倾转角(容量)。液压泵1经由压力油供给管路7a、11a与控制阀5、9连接，液压泵1的喷出油被供给至控制阀5、9。
作为流量调整装置的控制阀5、9分别经由底侧管路15、20或活塞杆侧管路13、21与动臂液压缸4和斗杆液压缸8的底侧油室或活塞杆侧油室连接，并根据控制阀5、9的切换位置，液压泵1的喷出油从控制阀5、9起，经由底侧管路15、20或活塞杆侧管路13、21供给至动臂液压缸4和斗杆液压缸8的底侧油室或活塞杆侧油室。从动臂液压缸4排出的压力油的至少一部分从控制阀5起，经由油箱管路7b环流至油箱。从斗杆液压缸8排出的压力油全部从控制阀9起，经由油箱管路11b环流至油箱。
此外，在本实施方式中，以分别用一个控制阀5、9构成控制从液压泵1向各液压执行机构4、8供给的压力油的流动(流量和方向)的流量调整装置的情况为例进行了说明，但不限于此。流量调整装置既可以是用多个阀进行供给的构成，也可以是用各自的阀构成供给和排出的装置。
第一和第二操作装置6、10分别具有操作杆6a、10a和先导阀6b、10b，先导阀6b、10b分别经由先导管路6c、6d和先导管路10c、10d与控制阀5的操作部5a、5b和控制阀9的操作部9a、9b连接。
当向动臂举升方向BU(图示左方)操作操作杆6a时，先导阀6b生成与操作杆6a的操作量对应的操作先导压Pbu，该操作先导压Pbu经由先导管路6c传送给控制阀5的操作部5a，控制阀5被切换至动臂举升方向(图示右侧的位置)。当向动臂下降方向BD(图示右方)操作操作杆6a时，先导阀6b生成与操作杆6a的操作量对应的操作先导压Pbd，该操作先导压Pbd经由先导管路6d传送给控制阀5的操作部5b，控制阀5被切换至动臂下降方向(图示左侧的位置)。
当向斗杆挖土方向AC(图示右方)操作操作杆10a时，先导阀10b生成与操作杆10a的操作量对应的操作先导压Pac，该操作先导压Pac经由先导管路10c传送给控制阀9的操作部9a，控制阀9被切换至斗杆挖土方向(图示左侧的位置)。当向斗杆倾倒方向AD(图示左方)操作操作杆10a时，先导阀10b生成与操作杆10a的操作量对应的操作先导压Pad，该操作先导压Pad经由先导管路10d传送给控制阀9的操作部9b，控制阀9被切换至斗杆倾倒方向(图示右侧的位置)。
在动臂液压缸4的底侧管路15与活塞杆侧管路13之间，在斗杆液压缸8的底侧管路20与活塞杆侧管路21之间，分别连接有带补给(make-up)的过载溢流阀12、19。带补给的过载溢流阀12、19具有防止由于底侧管路15、20和活塞杆侧管路13、21的压力过度上升而液压回路设备损伤的功能、减小由于底侧管路15、20和活塞杆侧管路13、21成为负压而发生气蚀的功能。
此外，本实施方式是泵装置50包括一个主泵(液压泵1)的情况下的实施方式，但泵装置50可以设为：包括多个(例如两个)主泵，并将各个主泵与控制阀5、9连接，从各个主泵向动臂液压缸4和斗杆液压缸8供给压力油。
图2是表示搭载了本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的液压挖掘机的侧视图。
液压挖掘机具备下部行驶体201、上部旋转体202以及前作业机203。下部行驶体201具有左右履带式行驶装置201a、201a(只图示单侧)，由左右行驶马达201b、201b(只图示单侧)驱动。上部旋转体202可旋转地搭载在下部行驶体201上，并由旋转马达202a旋转驱动。前作业机203可俯仰地安装在上部旋转体202的前部。在上部旋转体202上具备舱室(驾驶室)202b，在舱室202b内配置有上述第一和第二操作装置6、10、未图示的行驶用操作踏板装置等操作装置。
前作业机203是具有动臂205(第一被驱动体)、斗杆206(第二被驱动体)以及铲斗207的多关节构造，动臂205由于动臂液压缸4的伸缩而相对于上部旋转体202在上下方向上转动，斗杆206由于斗杆液压缸8的伸缩而相对于动臂205在上下和前后方向上转动，铲斗207由于铲斗液压缸208的伸缩而相对于斗杆206在上下和前后方向上转动。
在图1中，省略左右行驶马达201b、201b、旋转马达202a、铲斗液压缸208等液压执行机构涉及的回路部分并示出。
在这里，动臂液压缸4是如下液压缸：在向动臂下降方向(第一被驱动体的自重落下方向)BD操作第一操作装置6的操作杆6a时，通过基于包括动臂205的前作业机203的重量的自重落下，从底侧油室排出压力油，并从活塞杆侧油室吸入压力油。
返回图1，本发明的液压驱动系统在上述构成要素的基础上，还具备：两位置三端口的再生控制阀17，配置在动臂液压缸4的底侧管路15上，可将从动臂液压缸4的底侧油室排出的压力油的流量分配调整至控制阀5侧(油箱侧)和斗杆液压缸8的压力油供给管路11a侧(再生通路侧)；再生通路18，一端侧与再生控制阀17的一方排出端口连接，另一端侧与压力油供给管路11a连接；连通通路14，分别从动臂液压缸4的底侧管路15和活塞杆侧管路13分支，并将底侧管路15和活塞杆侧管路13连接；连通控制阀16，配置在连通通路14上，基于第一操作装置6的动臂下降方向BD的操作先导压Pbd(操作信号)开阀，通过将动臂液压缸4的底侧油室的排出油的一部分再生并供给至动臂液压缸4的活塞杆侧油室，并且使动臂液压缸4的底侧油室与活塞杆侧油室连通，从而防止活塞杆侧油室的负压的发生；电磁比例阀22；压力传感器23、24、25、26；以及控制器27。
再生控制阀17具有能够使来自动臂液压缸4的底侧油室的排出油流过油箱侧(控制阀5侧)和再生通路18侧的油箱侧通路(第一节流部)和再生侧通路(第二节流部)。再生控制阀17的行程由电磁比例阀22控制。再生控制阀17的另一方的排出端口与控制阀5的端口连接。在本实施方式中，再生控制阀17构成再生流量调整装置和排出流量调整装置，所述再生流量调整装置对从动臂液压缸4的底侧油室排出的压力油的至少一部分调整其流量并经由再生通路18供给至液压泵1与斗杆液压缸8之间，所述排出流量调整装置对从动臂液压缸4的底侧油室排出的压力油的至少一部分调整其流量并排出至油箱。
连通控制阀16具有操作部16a，通过第一操作装置6的动臂下降方向BD的操作先导压Pbd传送至操作部16a而开阀。
压力传感器23与先导管路6d连接，并检测第一操作装置6的动臂下降方向BD的操作先导压Pbd，压力传感器25与动臂液压缸4的底侧管路15连接，并检测动臂液压缸4的底侧油室的压力，压力传感器26与斗杆液压缸8侧的压力油供给管路11a连接，并检测液压泵1的喷出压力。压力传感器24与第二操作装置10的先导管路10d连接，并检测第二操作装置10的斗杆倾倒方向的操作先导压Pad。
控制器27输入来自压力传感器23、24、25、26的检测信号123、124、125、126，并基于这些信号进行规定的运算，并向电磁比例阀22和调节器1a输出控制指令。
电磁比例阀22根据来自控制器27的控制指令而动作。电磁比例阀22将从先导泵3供给的压力油转换成期望的压力并向再生控制阀17的操作部17a输出，通过控制再生控制阀17的行程控制开度(开口面积)。
图3是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的再生控制阀的开口面积特性的特性图。图3的横轴表示再生控制阀17的滑阀行程，纵轴表示开口面积。
在图3中，在滑阀行程最小的情况下(位于普通位置的情况下)，油箱侧通路打开且开口面积最大，再生侧通路关闭且开口面积为零。当逐渐增加行程时，油箱侧通路的开口面积逐渐减小，再生侧通路打开，开口面积逐渐增加。当使行程进一步增加时，油箱侧通路关闭(开口面积成为零)，再生侧通路的开口面积进一步增加。按这种方式构成后，在滑阀行程最小的情况下，从动臂液压缸4的底侧油室排出的压力油不被再生，全部量流入控制阀5侧，当逐渐向右移动行程时，从动臂液压缸4的底侧油室排出的压力油的一部分流入再生通路18。另外，通过调整行程，能够使油箱侧通路和再生侧通路18的开口面积变化，能够控制再生流量。
接着，说明仅进行动臂下降的情况下的动作的概要。
在图1中，在向动臂下降方向BD操作了第一操作装置6的操作杆6a的情况下，从第一操作装置6的先导阀6b产生的操作先导压Pbd输入到控制阀5的操作部5b和连通控制阀16的操作部16a。由此，通过控制阀5被切换至图示左侧的位置，底侧管路15与油箱管路7b连通，从而压力油从动臂液压缸4的底侧油室排出到油箱，动臂液压缸4的活塞杆进行收缩动作(动臂下降动作)。
并且，通过连通控制阀16被切换至图示下侧的连通位置，从而将动臂液压缸4的底侧管路15与活塞杆侧管路13连通，将动臂液压缸4的底侧油室的排出油的一部分供给至动臂液压缸4的活塞杆侧油室。由此，防止在活塞杆侧油室中的负压的发生，并且由于无需从液压泵1供给压力油，所以抑制了液压泵1的输出，能够减少燃油消耗。
接着，接着，说明同时进行动臂下降和斗杆的驱动的情况下的动作的概要。此外，由于在原理上进行斗杆倾倒的情况下与进行挖土的情况下是同样的，所以以斗杆倾倒动作为例进行说明。
在向动臂下降方向BD操作第一操作装置6的操作杆6a，同时向斗杆倾倒方向AD操作第二操作装置10的操作杆10a的情况下，从第一操作装置6的先导阀6b产生的操作先导压Pbd被输入控制阀5的操作部5b和连通控制阀16的操作部16a。由此，通过控制阀5被切换至图示左侧的位置，底侧管路15与油箱管路7b连通，从而压力油从动臂液压缸4的底侧油室排出到油箱，动臂液压缸4的活塞杆进行收缩动作(动臂下降动作)。
从第二操作装置10的先导阀10b产生的操作先导压Pad被输入控制阀9的操作部9b。由此，通过切换控制阀9，底侧管路20与油箱管路11b连通且活塞杆侧管路21与压力油供给管路11a连通，从而斗杆液压缸8的底侧油室的压力油排出到油箱，来自液压泵1的喷出油供给至斗杆液压缸8的活塞杆侧油室。结果，斗杆液压缸8的活塞杆进行收缩动作。
向控制器27输入来自压力传感器23、24、25、26的检测信号123、124、125、126，并利用后述的控制逻辑，向电磁比例阀22和液压泵1的调节器1a输出控制指令。
电磁比例阀22生成与控制指令对应的控制压力，利用该控制压力控制再生控制阀17，从动臂液压缸4的底侧油室排出的压力油的一部分或全部经由再生控制阀17再生并供给至斗杆液压缸8。
液压泵1的调节器1a基于控制指令控制液压泵1的倾转角，并适当控制泵流量以保持斗杆液压缸8的目标速度。
接着，说明控制器27的控制功能。控制器27大致具有以下两个功能。
首先，向作为动臂205(第一被驱动体)的自重落下方向的动臂下降方向BD操作第一操作装置6，与此同时操作第二操作装置10时，控制器27通过在动臂液压缸4的底侧油室的压力比液压泵1与斗杆液压缸8之间的压力油供给管路11a的压力高的情况下，将再生控制阀17从普通位置切换，从而来自动臂液压缸4的底侧油室的排出油再生到斗杆液压缸的活塞杆侧油室。控制器27具备算出动臂液压缸4的底侧油室的压力与液压泵1和斗杆液压缸8之间的压力油供给管路11a的压力的压差的压差算出部，并根据压差算出部算出的压差，控制再生控制阀17的开度(第一功能)。
具体而言，在压差算出部算出的压差较小时，减小再生控制阀17的行程而缩小再生侧通路的开口面积，并且加大油箱侧通路的开口面积。随着压差变大，加大再生侧通路的开口面积，并缩小油箱侧通路的开口面积。在压差大到一定值以上时，以将再生侧通路的开口面积设为最大值，并关闭油箱侧开口的方式进行控制。通过这样控制，抑制再生控制阀17的切换冲击。
在同时进行了动臂下降操作和斗杆驱动的情况下，移动开始的压差较小，随着时间经过，压差变大。因此，通过根据压差逐渐打开再生侧通路的开口面积，抑制了切换冲击，并能够实现良好的操作性。
并且，在压差较小的情况下，由于即使加大再生侧开口，再生流量也较小，所以动臂液压缸的活塞杆的速度有时会变得较慢。因此，在压差较小的情况下，通过加大油箱侧通路的开口面积，以使来自底侧油室的排出流量增加，并将动臂液压缸的活塞杆的速度设为操作人员希望的速度的方式进行控制。另一方面，在压差较大的情况下，由于再生流量足够多，所以通过缩小油箱侧通路的开口，防止了动臂液压缸的活塞杆的速度变得过快。
另外，控制器27控制再生控制阀17从动臂液压缸4的底侧油室向液压泵1与斗杆液压缸8之间的压力油供给管路11a供给压力油时，以使液压泵1的容量减少，减少的量与从动臂液压缸4的底侧油室向压力油供给管路11a供给的再生流量对应的方式进行控制(第二功能)。
图4是构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式的控制器的框图。
如图4所示，控制器27具有加法器130、函数发生器131、函数发生器133、函数发生器134、函数发生器135、乘法器136、乘法器138、函数发生器139、乘法器140、乘法器142、加法器144以及输出转换部146。
在图4中，检测信号123是利用压力传感器23检测了第一操作装置6的操作杆6a的动臂下降方向的操作先导压Pbd得到的信号(杆操作信号)，检测信号124是利用压力传感器24检测了第二操作装置10的操作杆10a的斗杆倾倒方向的操作先导压Pad得到的信号(杆操作信号)，检测信号125是利用压力传感器25检测了动臂液压缸4的底侧油室的压力(底侧管路15的压力)得到的信号(底侧压力信号)，检测信号126是利用压力传感器26检测了液压泵1的喷出压力(压力油供给管路11a的压力)得到的信号(泵压力信号)。
向作为压差算出部的加法器130输入底侧压力信号125和泵压力信号126，求出底侧压力信号125与泵压力信号126的偏差(动臂液压缸4的底侧油室的压力与液压泵1的喷出压力的压差)，将该压差信号输入函数发生器131和函数发生器132。
函数发生器131算出由加法器130求出的压差信号所对应的再生控制阀17的再生侧通路的开口面积，以图3所示的再生控制阀17的开口面积特性为基础设定特性。具体而言，在压差较小的情况下，减小再生控制阀17的行程而缩小再生侧通路的开口面积，并加大油箱侧通路的开口面积。另一方面，在压差较大的情况下，加大再生通路侧的开口面积，当压差达到一定值时，以将再生侧通路的开口面积设为最大，并关闭油箱侧通路的开口的方式进行控制。
函数发生器133求出由加法器130求出的压差信号所对应的液压泵1的减少流量(以下，称为泵减少流量)。根据函数发生器131的特性，压差越大，再生侧通路的开口面积变得越大，再生流量越增加。因此，设定为压差越大，泵减少流量也变得越多。
函数发生器134根据第一操作装置6的杆操作信号123，算出在乘法器中使用的系数，在杆操作信号123为0时输出最小值0，随着杆操作信号123的增加，使输出增大，并输出1作为最大值。
向乘法器136输入由函数发生器131算出的开口面积和由函数发生器134算出的值，将相乘值作为开口面积输出。在这里，在第一操作装置6的杆操作信号123较小的情况下，由于需要减慢动臂液压缸4的活塞杆速度，所以也要求减小再生流量。因此，函数发生器134从0以上且1以下的范围输出小的值，将由函数发生器131算出的开口面积设为更小的值并输出。
另一方面，在第一操作装置6的杆操作信号123较大的情况下，由于需要加快动臂液压缸4的活塞杆速度，所以也能够增加再生流量。因此，函数发生器134从0以上且1以下的范围输出大的值，减小由函数发生器131算出的开口面积的减少量，输出大的开口面积的值。
向乘法器138输入由函数发生器133算出的泵减少流量和由函数发生器134算出的值，将相乘值作为泵减少流量输出。在这里，在第一操作装置6的杆操作信号123较小的情况下，由于再生流量也较少，所以也要求将泵减少流量设定为较少。因此，函数发生器134从0以上且1以下的范围输出小的值，将由函数发生器133算出的泵减少流量设为更小的值并输出。
另一方面，在第一操作装置6的杆操作信号123较大的情况下，再生流量变多，也需要将泵减少流量设定为较大。因此，函数发生器134从0以上且1以下的范围输出大的值，减小由函数发生器133算出的泵减少流量的减少量，输出大的泵减少流量的值。
函数发生器135根据第二操作装置10的杆操作信号124，算出在乘法器中使用的系数，在杆操作信号124为0时输出最小值0，随着杆操作信号124的增加，使输出增大，并输出1作为最大值。
向乘法器140输入由乘法器136算出的开口面积和由函数发生器135算出的值，将相乘值作为开口面积输出。在这里，在第二操作装置10的杆操作信号124较小的情况下，由于需要减慢斗杆液压缸8的活塞杆速度，所以也要求减小再生流量。因此，函数发生器135从0以上且1以下的范围输出小的值，将由乘法器136校正的开口面积设为更小的值并输出。
另一方面，在第二操作装置10的杆操作信号124较大的情况下，由于需要加快斗杆液压缸8的活塞杆速度，所以也能够增加再生流量。因此，函数发生器135从0以上且1以下的范围输出大的值，减小由乘法器136校正的开口面积的减少量，输出大的开口面积的值。
向乘法器142输入由乘法器138算出的泵减少流量和由函数发生器135算出的值，将相乘值作为泵减少流量输出。在这里，在第二操作装置10的杆操作信号124较小的情况下，由于再生流量也较少，所以也要求将泵减少流量设定为较少。因此，函数发生器135从0以上且1以下的范围输出小的值，将由乘法器138校正的泵减少流量设为更小的值并输出。
另一方面，在第二操作装置10的杆操作信号124较大的情况下，再生流量变多，也需要将泵减少流量设定为较大。因此，函数发生器135从0以上且1以下的范围输出大的值，减小由乘法器138校正的泵减少流量的减少量，输出大的泵减少流量的值。
函数发生器139根据第二操作装置10的杆操作信号124算出泵要求流量。在杆操作信号124为0的情况下，设定从液压泵1输出最低限的流量这样的特性。其目的是：使操作第二操作装置10的操作杆10a时的响应性变得良好、防止液压泵1的烧结。另外，伴随着杆操作信号124的增加，使液压泵1的喷出流量增加，增加流入斗杆液压缸8的压力油的流量。由此，实现与操作量对应的斗杆液压缸8的活塞杆速度。
向加法器144输入由乘法器142算出的泵减少流量和由函数发生器139算出的泵要求流量，从泵要求流量减去泵减少流量即再生流量而算出目标泵流量。
向输出转换部146输入来自乘法器140的输出和来自加法器144的输出，并分别向电磁比例阀22输出电磁阀指令222，向液压泵1的调节器1a输出倾转指令201。
由此，电磁比例阀22将从先导泵3供给的压力油转换成期望的压力并向再生控制阀17的操作部17a输出，通过控制再生控制阀17的行程控制开度(开口面积)。另外，通过调节器1a控制液压泵1的倾转角(容量)，控制喷出流量。结果，按如下方式控制液压泵1：使容量减少，减少的量与从动臂液压缸4的底侧供给至压力油供给管路11a的再生流量对应。
接着，说明控制器27的工作。
通过向动臂下降方向BD操作第一操作装置6的操作杆6a，由压力传感器23检测到的操作先导压Pbd的信号作为杆操作信号123输入到控制器27中。通过向斗杆倾倒方向AD操作第二操作装置10的操作杆10a，由压力传感器24检测到的操作先导压Pad的信号作为杆操作信号124输入到控制器27。另外，由压力传感器25、26检测到的动臂液压缸4的底侧油室的压力、液压泵1的喷出压力的各信号作为底侧压力信号125、泵压力信号126输入到控制器27。
底侧压力信号125和泵压力信号126被输入作为压差算出部的加法器130，并算出压差信号。压差信号被输入函数发生器131和函数发生器133，并分别算出再生控制阀17的再生侧通路的开口面积和泵减少流量。
杆操作信号123被输入函数发生器134，函数发生器134算出与杆操作量对应的校正信号，并向乘法器136和乘法器138输出。乘法器136校正从函数发生器131输出的再生侧通路的开口面积，乘法器138校正从函数发生器133输出的泵减少流量。
同样地，当向函数发生器135输入杆操作信号124时，函数发生器135算出与杆操作量对应的校正信号，并向乘法器140和乘法器142输出。乘法器140进一步校正从乘法器136输出的校正而成的再生侧通路的开口面积并向输出转换部146输出，乘法器142进一步校正从乘法器138输出的校正而成的泵减少流量并向加法器144输出。
输出转换部146将校正而成的再生侧通路的开口面积转换成电磁阀指令222，并向电磁比例阀22输出。由此，控制了再生控制阀17的行程。结果，再生控制阀17被设定为与动臂液压缸4的底侧油室的压力和液压泵1的喷出压力的压差对应的开口面积，并向斗杆液压缸8再生来自动臂液压缸4的底侧油室的排出油。
杆操作信号124被输入函数发生器139，函数发生器139算出与杆操作量对应的泵要求流量，并向加法器144输出。
运算得到的泵要求流量和泵减少流量被输入加法器144，从泵要求流量减去泵减少流量即再生流量而算出目标泵流量，并向输出转换部146输出。
输出转换部146将该目标泵流量转换成液压泵1的倾转指令201，并向调节器1a输出。由此，通过斗杆液压缸8被控制为与第二操作装置10的操作信号(操作先导压Pad)对应的期望的速度，并且减少液压泵1的喷出流量，减少的量与再生流量对应，从而能够减少驱动液压泵1的引擎的燃油消耗，并实现节能化。
通过以上动作，由于再生控制阀17根据动臂液压缸4的底侧油室的压力与液压泵1的喷出压力的压差，使再生侧通路的开口面积逐渐增加，所以抑制了切换冲击，并能够实现良好的操作性。另外，由于在上述压差、第一操作装置6的操作量以及第二操作装置10的操作量均较小时，将再生控制阀17的再生侧通路的开口面积设定为较小，并将油箱侧通路的开口面积设定为较大，所以即使再生流量较少，油箱侧流量也变多。由此，能够确保操作人员希望的动臂液压缸的活塞杆速度。
另一方面，由于在压差、第一操作装置6的操作量以及第二操作装置10的操作量较大时，将再生控制阀17的再生侧通路的开口面积设定为较大，将油箱侧通路的开口面积设定为较小，所以抑制了动臂液压缸的活塞杆速度变得过快，能够确保操作人员希望的动臂液压缸的活塞杆速度。另外，通过根据再生流量减少液压泵1的喷出流量，对于斗杆液压缸8的活塞杆速度，也能够确保操作人员希望的速度。
根据上述本发明的作业机械的液压驱动系统的第一实施方式，由于在将从液压执行机构4排出的压力油再生于其他液压执行机构8的驱动的情况下，根据从液压执行机构4排出的压力油的压力与其他液压执行机构8的压力的压差来调整再生控制阀17的开度，所以抑制了切换冲击，并且能够实现良好的操作性。
此外，在本实施方式中，以控制器27的压差算出部从各自的压力传感器读入从液压执行机构4排出的压力油的压力、液压泵1与其他液压执行机构8间的压力，并算出它们的压差的情况为例进行了说明，但不限于此。例如，也可以是，设置压差检测部，所述压差检测部是测量液压执行机构4的排出部、液压泵1、其他液压执行机构8之间的压差的压差传感器，根据压差检测部输出的压差调整再生控制阀17的开度。
实施例2
以下，使用附图，说明本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式。图5是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的控制系统的概略图，图6是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的油箱侧控制阀的开口面积特性的特性图，图7是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的再生侧控制阀的开口面积特性的特性图，图8是构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式的控制器的框图。在图5至图8中，与图1至图4所示的标号相同的部分为同一部分，因此省略其详细说明。
在本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式中，与第一实施方式的不同点在于：取代图1所示的再生控制阀17，在底侧管路15具备油箱侧控制阀41作为排出流量调整装置，在再生通路18具备再生侧控制阀40作为再生流量调整装置。油箱侧控制阀41的行程由电磁比例阀44控制，再生侧控制阀40的行程由电磁比例阀22控制。
电磁比例阀44根据来自控制器27的控制指令而动作。电磁比例阀44将从先导泵3供给的压力油转换成期望的压力并向油箱侧控制阀41的操作部41a输出，通过控制油箱侧控制阀41的行程控制开度(开口面积)。另外，电磁比例阀22将从先导泵3供给的压力油转换成期望的压力并向再生侧控制阀40的操作部40a输出，通过控制再生侧控制阀40的行程控制开度(开口面积)。
图6示出油箱侧控制阀41的开口面积特性，图7示出再生侧控制阀40的开口面积特性。它们的横轴表示各阀的滑阀行程，纵轴表示开口面积。这些特性形成为：与图3所示的第一实施方式中的再生控制阀17的特性中分离为油箱侧和再生侧而成的特性同等。
在本实施方式中，由于能够独立地并精细地控制再生侧通路的开口面积和油箱侧通路的开口面积，所以能够进一步实现燃油消耗的提高。
另外，本实施方式的液压驱动系统具备控制器27A来取代图1所示的第一实施方式中的控制器27。
图8是表示第二实施方式中的控制器27A的控制逻辑的框图。此外，关于与图4同样的控制要素，省略说明。
如图8所示，控制器27A在图4的第一实施方式中的加法器130、函数发生器131、函数发生器133、函数发生器134、函数发生器135、乘法器136、乘法器138、函数发生器139、乘法器140、乘法器142、加法器144的基础上，还具有函数发生器132、乘法器137、乘法器141、加法器143以及输出转换部146A。
在这里，追加的运算器形成运算电磁阀指令244的逻辑，所述电磁阀指令244用于控制油箱侧控制阀41。关于用于控制再生侧控制阀40的电磁阀指令222，由于与用于控制第一实施方式所示的再生控制阀17的电磁阀指令222概念相同，所以省略说明。
在本实施方式中，由于能够根据作为压差算出部的加法器130算出的动臂液压缸4的底侧油室的压力与液压泵1的喷出压力的压差、作为第一操作装置6的操作量的杆操作信号123、作为第二操作装置10的操作量的杆操作信号124，精细地调整再生侧通路的开口面积和油箱侧通路的开口面积，所以能够进一步实现燃料效率的提高。
在图8中，函数发生器132算出由加法器130求出的压差信号所对应的、油箱侧通路的应利用油箱侧控制阀41缩小的开口面积。根据图6所示的油箱侧控制阀41的开口面积特性，成为如下特性：在滑阀行程为最小的情况下，开口面积成为最大，通过逐渐增加行程，开口面积减小。另一方面，如图7所示，再生侧控制阀40的开口面积特性成为如下特性：在滑阀行程为最小的情况下，开口面积成为最小，通过逐渐增加行程，开口面积增加。
由于这些特性，在本实施方式中，在进行再生的情况下，以如下方式进行控制：打开再生侧控制阀40，并且将油箱侧控制阀41节流，使得动臂液压缸4的活塞杆速度不变得过快。
返回图8，函数发生器132设定为：在由加法器130求出的压差信号较小的情况下，由于再生侧控制阀40关闭，输出小的值以不将油箱侧控制阀41节流。相反地，在压差信号较大的情况下，输出大的值以将油箱侧控制阀41节流，使得动臂液压缸的活塞杆速度不变得过快。
向乘法器137输入由函数发生器132算出的油箱侧开口面积的节流量和由函数发生器134算出的值，并输出相乘值。在这里，在第一操作装置6的杆操作信号123较小的情况下，由于再生侧控制阀40关闭，为了确保动臂液压缸4的活塞杆速度，以打开油箱侧控制阀41的方式进行控制。因此，函数发生器134从0以上且1以下的范围输出小的值，并输出小的节流量的值。
另一方面，在第一操作装置6的杆操作信号123较大的情况下，由于再生侧控制阀40打开，以关闭油箱侧控制阀41的方式进行控制，使得动臂液压缸4的活塞杆速度不变得过快。因此，函数发生器134从0以上且1以下的范围输出大的值，并输出大的节流量的值。
向乘法器141输入由乘法器137算出的油箱侧开口面积的节流量和由函数发生器135算出的值，并输出相乘值。在这里，在第二操作装置10的杆操作信号124较小的情况下，由于再生侧控制阀40关闭，为了确保动臂液压缸4的活塞杆速度，以打开油箱侧控制阀41的方式进行控制。因此，函数发生器134从0以上且1以下的范围输出小的值，并输出小的节流量的值。
另一方面，在第二操作装置10的杆操作信号124较大的情况下，由于再生侧控制阀40打开，以关闭油箱侧控制阀41的方式进行控制，使得动臂液压缸4的活塞杆速度不变得过快。因此，函数发生器135从0以上且1以下的范围输出大的值，并输出大的节流量的值。
向加法器143输入油箱侧控制阀41的最大开口面积信号147和由乘法器141算出的油箱侧开口面积的节流量，从最大开口面积减去油箱侧开口的节流量而算出油箱侧控制阀41的目标开度。
向输出转换部146A输入来自加法器143的输出，并向电磁比例阀44输出电磁阀指令244。由此，电磁比例阀44将从先导泵3供给的压力油转换成期望的压力并向油箱侧控制阀41的操作部41a输出，通过控制油箱侧控制阀41的行程控制开度(开口面积)。
然后，此时，输出转换部146A将校正而成的再生侧通路的开口面积转换成电磁阀指令222，并向电磁比例阀22输出。由此，控制了再生侧控制阀40的行程。结果，再生侧控制阀40被设定在动臂液压缸4的底侧油室的压力与液压泵1的喷出压力的压差所对应的开口面积，并向斗杆液压缸8再生来自动臂液压缸4的底侧油室的排出油。
另外，输出转换部146A将目标泵流量转换成液压泵1的倾转指令201，并向调节器1a输出。由此，通过斗杆液压缸8被控制为与第二操作装置10的操作信号(操作先导压Pad)对应的期望的速度，并且减少液压泵1的喷出流量，减少的量与再生流量对应，从而能够减少驱动液压泵1的引擎的燃油消耗，并实现节能化。
根据上述本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式，能够得到与上述第一实施方式同样的效果。
另外，根据上述本发明的作业机械的液压驱动系统的第二实施方式，由于能够分别独立地控制再生侧通路的开口面积和油箱侧通路的开口面积，能够进行精细的控制，能够最大限度增加再生流量。结果，能够使燃油消耗减少效果进一步提高。
另外，本发明不限定于上述各实施方式，包括不偏离其主旨的范围内的各种变形例。例如，在上述实施方式中，说明了将本发明应用于液压挖掘机的情况，但只要是具备向第一被驱动体的自重落下方向操作第一操作装置时，利用第一被驱动体的自重落下，从底侧排出压力油并从活塞杆侧吸入压力油的液压缸的作业机械，本发明也能够应用于液压吊车、轮式装载机等其他作业机械。
附图标记的说明
1：液压泵，1a：调节器，3：先导泵，4：动臂液压缸(第一液压执行机构)，5：控制阀，6：第一操作装置，6a：操作杆，6b：先导阀，6c、6d：先导管路，8：斗杆液压缸(第二液压执行机构)，9:控制阀，10：第二操作装置，10a：操作杆，10b：先导阀，10c、10d：先导管路，7a、11a：压力油供给管路，7b、11b：油箱管路，12：带补给过载溢流阀，13：活塞杆侧管路，14：连通管路，15：底侧管路，16：连通控制阀，17：再生控制阀，18：再生通路，19：带补给过载溢流阀，20：底侧管路，21：活塞杆侧管路，22：电磁比例阀，23：压力传感器，24：压力传感器，25：压力传感器，26：压力传感器，27：控制器，123：杆操作信号，124：杆操作信号，125：底侧压力信号，126：泵压力信号，130：加法器，131：函数发生器，133：函数发生器，134：函数发生器，135：函数发生器，136：乘法器，138：乘法器，139：函数发生器，140：乘法器，142：乘法器，144：加法器，146：输出转换部，201：倾转指令，222：电磁阀指令，203：前作业机，205：动臂(第一被驱动体)，206：斗杆(第二被驱动体)，207：铲斗。

Claims (9)

1.一种作业机械的液压驱动系统，具备：
液压泵装置；第一液压执行机构，被从所述液压泵装置供给压力油，并驱动第一被驱动体；第二液压执行机构，被从所述液压泵装置供给压力油，并驱动第二被驱动体；第一流量调整装置，控制从所述液压泵装置向所述第一液压执行机构供给的压力油的流动；第二流量调整装置，控制从所述液压泵装置向所述第二液压执行机构供给的压力油的流动；第一操作装置，输出指示所述第一被驱动体的动作的操作信号，并切换所述第一流量调整装置；以及第二操作装置，输出指示所述第二被驱动体的动作的操作信号，并切换所述第二流量调整装置，
所述第一液压执行机构是液压缸，该液压缸在向所述第一被驱动体的自重落下方向操作所述第一操作装置时，所述第一液压执行机构利用所述第一被驱动体的自重落下，从底侧油室排出压力油并从活塞杆侧油室吸入压力油，
所述作业机械的液压驱动系统的特征在于，具备：
再生通路，将所述液压缸的底侧油室连接到所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间；
再生流量调整装置，将从所述液压缸的底侧油室排出的压力油的至少一部分经由所述再生通路供给至所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间；
压差算出部或压差检测器，由第一压力检测器检测所述液压缸的底侧油室的压力，由第二压力检测器检测所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间的压力，所述压差算出部读入所述第一压力检测器检测到的所述液压缸的底侧油室的压力和所述第二压力检测器检测到的所述液压泵装置与所述第二液压执行机构之间的压力，并算出压差，所述压差检测器检测所述液压缸的底侧油室的压力与所述液压泵装置和所述第二液压执行机构之间的压力的压差；以及
控制装置，以根据所述压差算出部算出的压差或所述压差检测器检测到的压差的增加而使流经所述再生通路的压力油的流量逐渐增加的方式，控制所述再生流量调整装置。
2.根据权利要求1所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述液压泵装置包括至少一个可变容量型的液压泵，
所述可变容量型的液压泵具备可调整喷出流量的喷出流量调整装置，
为了控制所述液压泵装置的喷出流量，所述控制装置根据所述压差算出部算出的压差或所述压差检测器检测到的压差，控制所述喷出流量调整装置。
3.根据权利要求1所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
还具备将从所述液压缸的底侧油室排出的压力油的至少一部分向油箱排出的排出流量调整装置，
为了控制向所述油箱排出的压力油的排出流量，所述控制装置根据所述压差算出部算出的压差或所述压差检测器检测到的压差，控制所述排出流量调整装置。
4.根据权利要求2所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
还具备将从所述液压缸的底侧油室排出的压力油的至少一部分向油箱排出的排出流量调整装置，
为了控制向所述油箱排出的压力油的排出流量，所述控制装置根据所述压差算出部算出的压差或所述压差检测器检测到的压差，控制所述排出流量调整装置。
5.根据权利要求4所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
还具备检测所述第一操作装置的操作量的第一操作量检测器和检测所述第二操作装置的操作量的第二操作量检测器，
所述控制装置读入所述第一操作量检测器检测到的所述第一操作装置的操作量和所述第二操作量检测器检测到的所述第二操作装置的操作量，根据所述第一操作装置或所述第二操作装置中的至少一方的操作量，控制所述再生流量调整装置、所述排出流量调整装置或所述喷出流量调整装置中的至少某一个。
6.根据权利要求5所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述第一操作装置或所述第二操作装置中的至少一方的操作量为一定量时，所述控制装置以根据所述压差算出部算出的压差或所述压差检测器检测到的压差的增加而使流经所述再生通路的压力油的流量增加的方式，控制所述再生流量调整装置。
7.根据权利要求5所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述压差算出部算出的压差或所述压差检测器检测到的压差为一定量时，所述控制装置以根据所述第一操作装置的操作量的增加或所述第二操作装置的操作量的增加而使流经所述再生通路的压力油的流量增加的方式，控制所述再生流量调整装置。
8.根据权利要求4所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述再生流量调整装置和所述排出流量调整装置是具有再生侧节流部和排出侧节流部的一个再生控制阀。
9.根据权利要求4所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述再生流量调整装置是调整再生流量的再生阀，所述排出流量调整装置是调整排出流量的排出阀。
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