CN1072778C - 液压控制装置 - Google Patents

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Abstract

为了具有在按照液压驱动系统的状态量控制液压泵(1)的排出时用控制组件(13)进行电气控制的优点，同时在电气系统发生故障时容易转换到液压备用系统，在本发明的液压控制装置中，泵调节器(16)的构成能随着第2液压信号Pc的压力降低而使斜盘(1a)的倾转量θ增加，泵调节器的特性能用负控制压力Pco替代第2液压信号，固定节流口孔(10)和泵调节器弹簧(18d)的特性设定能在负控制压力动作范围内使泵调节器进行动作。在控制组件(13)中，把在方框(102)修正后的负控制压力Pc1作为第2液压信号的目标值，求出与这值相当的第2电信号E，使电磁比例阀(15)发生的第2液压信号动作范围为和负控制压力大致相同的量级。

Description

液压控制装置
〔技术领域〕
本发明涉及设置在液压挖掘机、起重机等建筑机械上的液压控制装置，尤其是涉及设有按照液压驱动系统的状态量而控制液压泵排量的泵调节器的液压控制装置。
〔背景技术〕
已知的设有按照液压驱动系统的状态量控制液压泵排量的泵调节器的液压控制，一般设有用于产生作为第1液压信号的、相当于液压驱动系统状态量的压力的信号压力发生装置，检测从这信号压力发生装置输出的第1液压信号并将其变换成第1电信号的压力检测装置，按照从这压力检测装置输出的第1电信号进行运算处理并输出第2电信号的控制组件，按照从这控制组件输出的第2电信号驱动的、用于控制液压泵排量的泵调节器。作为一个例子，有如日本专利公报实开平5-64506号记载的装置。在这项现有技术中，把中间位置旁通式的流量控制阀用作包含在液压驱动系统里的流量控制阀，把在中间位置旁通管路的下游侧设置的节流孔作为信号压力发生装置，用上述压力检测装置检测由这节流孔发生的作为上述第1液压信号的所谓负控制压力，而且在上述控制组件和泵调节器之间设置按照上述第2电信号把液压控制压力变换成第2液压信号的电磁比例阀，根据这电磁比例阀输出的第2液压信号驱动泵调整器。
在日本专利申请特开平6-213205号公报中公开了一种液压驱动装置，该装置可以选择性地将信号压力发生装置输出的第一液压信号和电磁比例阀(压力转换装置)输出的第二液压信号导入泵调整器，在电子系统出现异常时，将泵的控制从电子控制转换为液压控制。〔本发明的揭示〕
上述现有技术在按照液压驱动系统的状态量控制液压泵的排量时，因为用控制组件进行电气控制，因而有容易附加液温修正等功能的优点。但是，在用控制组件进行电气控制的场合下，从用压力检测装置检测第1液压信号到用第2电信号驱动电磁比例阀，全部都用电信号进行处理，当发生配线接触不良、控制组件异常等电气系统故障时，泵调节器不能正常动作，从液压泵总是排出最大流量，使液压回路承受过度的负载，或者总是排出最小流量，在作业时发生故障。众所周知，这种状态只要不修理电气系统就不能得到改善，而且一般情况下电气修理比起机械修理来更难排除故障。
在日本专利申请特开平6-213205号公报所记载的现有技术中，在电子系统出现异常时，将泵的控制从电子控制转换为液压控制，但是，如果不就第一液压信号与驱动电磁比例阀的电信号的关系等进行考虑，在正常时和故障时的泵调整器的动作或性能方面会产生差异。因此，会出现操作性方面的问题，不能适当地转换到液压备用系统。
本发明的目的是提供一种液压控制装置，它具有在按照液压驱动系统的状态量控制液压泵的排量时用控制组件进行电气控制的优点，同时在电气系统发生故障时又能容易地转换到液压备用系统。
为了达到上述目的，本发明的液压控制装置采用这样的结构，即，它设有：液压驱动系统，该液压驱动系统含有可变容量型的液压泵、由这液压泵排出的压力液体驱动的液压执行机构、控制从上述液压泵供给液压执行机构的压力液体流动的流量控制阀、以及操作上述流量控制阀的操作机构；第1信号压力发生机构，它用于产生作为第1液压信号的与这液压驱动系统的状态量相当的压力；泵控制装置，它包含检测这第1信号压力发生机构产生的第1液压信号并将其变换成第1电信号的压力检测机构、输入从这压力检测机构输出的第1电信号进行规定的运算处理并输出第2电信号的控制组件、以及按照从上述控制组件输出的第2电信号驱动的用于控制上述液压泵排量的泵调节器；上述泵控制装置还含有按照从上述控制组件输出的第2电信号生成第2液压信号、由这第2液压信号驱动上述泵调节器的第2信号压力发生机构，并且上述泵调节器的特性设定使得能由上述第1信号压力发生机构产生的第1液压信号使泵调节器动作，上述控制组件和第2信号压力发生机构的特性设定使得上述第2信号压力发生机构产生的第2液压信号的动作范围和上述第1信号压力发生机构产生的第1液压信号的动作范围为大致相同的量级。
最好上述泵调节器设有使上述液压泵的排量可变机构动作的执行机构和控制这执行机构的驱动的控制用转换阀；上述控制用转换阀设有控制阀柱塞，设置在控制阀柱塞一端、用于输入上述第2液压信号的受压部，设置在与上述控制阀柱塞受压部相反一侧端部上的弹力机构；上述弹力机构的特性设定使得能由上述第1信号压力发生机构产生的第1液压信号使上述控制用转换阀动作，而且在第1液压信号的动作范围内泵调节器能使上述液压泵的排量可变机构动作。
最好上述控制组件根据从上述压力检测机构输出的第1电信号运算出能把上述第2信号压力发生机构产生的第2液压信号的动作范围取成与上述第1信号压力发生机构产生的第1液压信号的动作范围大致相同量级的值，把这值作为上述第2信号压力发生机构产生的第2液压信号的目标值而变换成第2电信号后输入到上述第2信号压力发生机构。
最好上述泵控制装置还设有从上述第2信号压力发生机构和压力检测机构之间的分叉部延伸到上述泵调节器附近的导引上述第1液压信号的辅助管路。
最好上述泵控制装置还设有异常检测机构和转换机构；该异常检测机构用于检测出压力检测机构、控制组件、第2信号压力发生机构中任何一个发生异常这一状态；该转换机构导引上述第1及第2液压信号，当用上述异常检测机构没检测到异常时，选择上述第2液压信号并使其作用在上述泵调节器上，而当上述异常检测机构检测到异常时，选择上述第1液压信号并使其作用在上述泵调节器上。这种场合下，上述异常检测机构设有检测液压泵的排量的机构和把用上述控制组件运算的目标排量与用上述检测机构检测出的排量相比较而判定异常的机构。
另外，上述第1信号压力发生机构含有例如用于产生作为上述第1液压信号的与液压驱动系统的中间位置旁通流量相当的负控制压力的流动阻力机构。
上述第1信号压力发生机构也可以包含导引上述液压泵排出压力的管路和导引上述液压驱动系统最大负荷压力的管路，由这些管路检测作为上述第1液压信号的液压泵排出压力与液压驱动系统最大负荷压力的差压。
而且，最好上述第2信号压力发生机构是电磁比例阀。
具有上述结构的本发明，设置控制组件来控制泵调节器，而且泵调节器的特性设定使得能由第1信号压力发生机构产生的第1液压信号使泵调节器动作，控制组件和第2信号压力发生机构的特性设定使得第2信号压力发生机构产生的第2液压信号的动作范围和第1信号压力发生机构产生的第1液压信号的动作范围为大致相同的量级；因此，在正常时能通过控制组件进行泵排出流量的电气控制，而且在电气系统发生故障时，通过将第1信号压力发生机构产生的第1液压信号替代第2信号压力发生机构发生的第2液压信号并将其导入泵调节器，就能由第1液压信号使泵调节器进行与故障前同等的动作，容易地转换到液压备用系统，比以前的结构减少机械的停机时间。
通过设置从第2信号压力发生机构和压力检测机构间的分叉部到上述泵调节器附近的用于导引第1液压信号的辅助管路，通过在电气系统发生故障时将这管路与泵调节器相连接，能在短时间里将第1信号压力导入泵调节器，因而能使停机时间进一步减少。
由于设置有那种当异常检测机构检测到异常时选择第1液压信号作用于泵调节器的转换机构，在出现故障时能自动地将第1液压信号导入泵调节器，因而能更进一步减少停机时间。
通过把产生作为第1液压信号的与液压驱动系统的中间位置旁通流量相应的负控制压力的流动阻力机构作为第1信号压力发生机构，可使本发明适用于将负控制压力的泵控制装置装在设有中间位置旁通型流量控制阀的液压驱动系统上的装置，取得上述的作用。
通过把导引液压泵排出压力的管路和导引液压驱动系统最大负荷压力的管路作为第1信号压力发生机构，检测作为上述第1液压信号的液压泵排出压力与液压驱动系统最大负荷压力的差压，可使本发明适用于把载荷感受控制的泵控制装置装在设有中间关闭型流量控制阀的液压回路上的装置，取得上述的作用。
〔附图的简单说明〕
图1是本发明第1实施例的液压控制装置的系统结构图，
图2是表示图1所示液压控制装置中的中间位置旁通流量和负控制压力(第1液压信号)间的关系的曲线图，
图3是表示图1所示液压控制装置中的流量控制阀行程和负控制压力(第1液压信号)间的关系的曲线图，
图4是表示图1所示液压控制装置的泵控制装置和液压控制回路的细节的回路图，
图5是表示图4所示泵控制装置的第2液压信号和泵倾转量间的关系的曲线图，
图6是表示图1所示液压控制装置的控制组件结构的图，
图7是表示图1所示液压控制装置的控制组件的运算处理内容的功能方框图，
图8是表示图1所示电磁比例阀的流量控制阀行程和第2液压信号间的关系的曲线图，
图9是表示辅助管路的前端部分的细节以及电磁比例阀和调节器的管路连接部细节的示意图，
图10是表示图1所示液压控制装置在出现故障时的运转状态回路图，
图11是表示图4所示泵控制装置出现故障时的运转状态回路图，
图12是表示辅助管路和调节器之间的连接部细节的示意图，
图13是本发明第2实施例的液压控制装置的系统结构图，
图14是表示图13所示液压控制装置的泵控制装置和液压控制回路的细节的回路图，
图15是表示图13所示液压控制装置的控制组件的运算处理内容的功能方框图，
图16是本发明第3实施例的液压控制装置的系统结构图，
图17是表示图16所示的液压控制装置中的泵排出流量和差压(第1液压信号)间的关系的曲线图，
图18是表示图16所示液压控制装置的泵控制装置和液压控制回路的细节的回路图，
图19是表示图18所示泵控制装置的第2液压信号和泵倾转量增量间的关系曲线图，
图20是表示图16所示液压控制装置的控制组件结构的方框图，
图21是表示图16所示液压控制装置的控制组件运算处理内容的功能方框图，
图22是表示电磁比例阀和调节器之间的管路连接部细节及差压传感器和差压检测用管路之间的连接部细节的示意图，
图23是表示图16所示液压控制装置出现故障时的运转状态的回路图，
图24是表示图18所示泵控制装置出现故障时的运转状态的回路图，
图25是表示差压检测用管路和调节器之间的连接部细节的示意图。
〔实施本发明的最佳方式〕
下面，参照附图说明本发明的实施例。先根据图1～图10来说明本发明的第1实施例。
图1中，本发明第1实施例的液压控制装置设有液压驱动系统，它由以下部件构成：具有排量可变机构(下面用斜盘表示)1a的可变容量型液压泵1；由这液压泵1排出的压力液体驱动的液压执行机构，例如液压缸2；控制从液压泵1供给液压缸2的压力液体流动的中间位置旁通式流量控制阀3；贯通该流量控制阀3中间位置旁通管的中间位置旁通管路4；驱动流量控制阀3的操作杆3a。中间位置旁通管路4的上游侧与液压泵1相连接，下游侧与贮液槽相连接。而且流量控制阀3可转换到与操作杆3a的操作方向和操作量相对应的位置。本实施例的液压控制装置是设置在建筑工程机械、例如液压挖土机上的，液压驱动系统包含驱动多个作业构件的多个液压执行机构和流量控制阀，但为了简化图示，这里只表示1个液压执行机构和流量的控制阀。
本实施例的液压控制装置还设有泵控制装置50，它是由下列一些构件构成的，即：固定节流孔10，它设置在中间位置旁通管路4的下游侧，在流过中间位置旁通管路4的中间位置旁通流量Qt通过时，产生作为第1液压信号的负控制压力Pco；检测该负控制压力Pco、并将其变换成第1电信号的压力传感器11；检测液压驱动系统的液温的液温传感器12；输入从压力传感器11输出的第1电信号和从液温传感器12输出的电信号、进行规定的运算处理并输出第2电信号的控制组件13；产生液压控制压力的液压控制回路14；由控制组件13输出的第2电信号使其动作、按这第2电信号把液压控制压力变换成第2液压信号Pc的电磁比例阀15；通过管路50接受从电磁比例阀15输出的第2液压信号、由这第2液压信号驱动的泵调节器16。
流量控制阀3处在中立位置时，使中间位置旁通管路4的通路全开，流过中间位置旁通管路4的流量Qt最大。随着由操作杆3a从中立位置对流量控制阀3进行操作，中间位置旁通管路4的通路缩小，从而中间位置旁通流量Qt也随此相应地减少，当流量控制阀3在全行程位置时，中间位置旁通管路4的通路被完全关闭，中间位置旁通流量Qt就变为零。另一方面，在中间位置旁通流量Qt通过固定节流孔口10时所发生的作为第1液压信号的负控制压力Pco(如图2所示)随着流量Qt的增加而增加。因此，在固定节流孔口10处所发生的负控制压力Pco如图3所示，在流量控制阀3位于中立位置时最高，随着从中立位置开始的对流量控制阀3进行的操作而减少，当把流量控制阀3操作到全行程位置时最低。这样，使负控制压力Pco随着作为液压驱动系统的状态量的流量控制阀3的行程量(要求的流量)而变化，本实施例的泵控制装置用这液压控制液压泵1的排出液量。
在上述的泵控制装置中，固定节流孔口10的节流温度特性如图2所示，由于受粘度的影响，低温时负控制压力Pco高，高温时则较低。
泵调节器16如图4所示，设有使斜盘1a动作的促动器17和控制用转换阀18，后者通过管路20a、20b与促动器17相连接，用于控制促动器17的驱动。促动器17由与斜盘1a联动地相连接的、两端的受压面积不同的随动活塞17a，装设随动活塞17a的小直径一侧端部的小直径室17b，以及装设随动活塞17a的大直径一侧端部的大直径室17c构成，小直径室17b与管路20a相连接，大直径室17c与管路20b相连接。控制用转换阀18由控制阀柱塞18a、设置在控制阀柱塞18a两端的受压部18b和18c、设置在控制阀柱塞18a的受压部18c一侧端部上的弹簧18d、能自由滑动地嵌装在控制阀柱塞18a的外周上的反馈套筒18e构成，从电磁比例阀15输出的第2液压信号Pc被导入到受压部18b，受压部18c与贮液槽相连接，反馈套筒18e通过连杆19与随动活塞17a相连接，与随动活塞17a联动地动作。
液压控制回路14由液压控制泵14a和液压控制安全阀14b构成，能得到与液压安全阀14b的设定值相对应的液压控制压力。
用上述泵调节器16控制液压泵1时的、与第2液压信号Pc相对应的斜盘1a倾转量Q的特性如图5所示。即，由电磁比例阀15输出某一第2液压信号Pc时，借助由这第2液压信号Pc在受压部18b上产生的液压力和与这液压力相对着的弹簧18d的弹力的平衡而决定控制阀柱塞18a的位置。这时，当第2液压信号Pc的压力比上述压力小时，使控制阀柱塞18a相对于套筒18e移动到图示左侧位置，通过管路20a把液压控制回路14的液压控制压力导向小直径室17b，大直径室17c通过管路20b而与贮液槽相连，使随动活塞17a朝图示左方的使斜盘1a的倾转量增加的方向移动。相反，当第2液压信号Pc的压力比上述压力高时，使控制阀柱塞18a相对于套筒18e移动到图示右侧的位置，通过管路20a、20b把液压控制回路14的相同液压控制压力导入小直径室17b和大直径室17c，由它们的受压面积差使随动活塞17a向图示右方的减少斜盘1a倾转量的方向移动。在随动活塞17a这样按照控制阀柱塞18a和套筒18e之间的偏移方向移动时，随动活塞17a通过连杆19使套筒18e朝着将这偏移消除的方向移动，使套筒18e停止在控制阀柱塞18a的平衡位置上，确定液压泵1的斜盘1a的倾转量。结果，第2液压信号Pc和斜盘1a的倾转量Q的关系就如图5所示那样，随着第2液压信号Pc的压力降低，使斜盘1a的倾转量Q增加。
如图6所示，控制组件13由微型计算机构成，它设有：输入从压力传感器11输出的第1电信号和从液温传感器12输出的电信号、并将它们变换成数字信号的A/D转换器13a；中央处理装置(CPU)13b；贮存控制次序程序的只读存储器(ROM)13c；暂时记忆运算过程中的数值的随机存取存储器(RAM)13d；输出用的I/O接口13e；与上述电磁比例阀15相连的放大器13g。
图7是表示由控制组件13的中央处理装置13b进行的运算处理功能的功能方框图。图7中，在方框100处输入从液温传感器12输出的电信号，用图示的温度修正表运算与液温T相应的负控制压力的修正值ΔPco。一般情况下温度修正表是把使液压机械动作时液压驱动系统在液温为50℃时的修正值ΔPco取为0；在比该值低的低温侧运算负的修正值ΔPco；在高温侧运算正的修正值ΔPco。在加法运算部101处，将这样求得的修正值ΔPco加到根据压力传感器11输出的第1电信号确定的负控制压力Pco上，对负控制压力进行温度修正，在方框102处把修正后的负控制压力Pc1作为电磁比例阀15的第2液压信号Pc的目标值，求出与这值Pc1相对应的第2电信号E，将其输出给电磁比例阀15。
图8表示电磁比例阀15根据第2电信号E动作时流量控制阀3的行程量和从电磁比例阀15输出的第2液压信号Pc间的关系。电磁比例阀15输出的第2液压信号Pc和图3所示的节流孔口10的特性一样，在流量控制阀3处在中立位置时最高，随着从中立位置开始操作流量控制阀3而减少，在流量控制阀3被操作到全行程位置上时最低。
在上述说明中，泵调节器16的特性被设定成泵调节器16能根据固定节流孔口10发生的第1液压信号即负控制压力Pco动作；控制组件13和电磁比例阀15的特性被设定完成电磁比例阀15产生的第2液压信号Pc的动作范围与固定节流孔口10发生的负控制压力Pco的动作范围大致处于相同水平。
即，泵调节器16的结构如上所述那样，随着第2液压信号Pc的压力降低，斜盘1a的倾转量θ增加(参照图5)，由于负控制压力Pco如图3所示那样随着从中立位置对流量控制阀3操作而降低，因而负控制压力Pco的变化与使泵排出流量增减时泵调节器16的输入信号(第2液压信号Pc)的变化相对应，如果将压力的量级加以调和，泵调节器16就成为能用负控制压力Pco来取代第2液压信号Pc的结构。因此，首先设定泵调节器16控制用转换阀18弹簧18d的特性使得控制用转换阀18能根据固定节流孔口10发生的负控制压力Pco动作，而且在液压驱动系统的液温为50℃的负控制压力Pco的动作范围内，泵调节器16可发挥如图所示的特性。
作为一个例子，在本实施例中，把液压控制回路14的液压控制压力取成跟以前一样的大小例如50kg/cm2，由于借助用这液压控制压力使电磁比例阀15产生的第2液压信号Pc能使泵调节器16动作，因而使固定节流孔口10的缩小程度比以前松(使开口面积大)，设定成能发生与中间位置旁通流量Qt相对应的大致具有0～50kg/cm2的动作范围的第1液压信号(负控制压力)Pco，在泵调节器16中将弹簧18d的特性设定成这样，即用具有这0～50kg/cm2的动作范围的液压信号，泵调节器16就能发挥图5所示的特性。
其次，控制组件13如上述那样在方框102处把修正后的负控制压力Pc1作为电磁比例阀15的第2液压信号Pc的目标值，输出与这值Pc1相对应的第2电信号E，电磁比例阀15根据这第2电信号E动作，但在控制组件13中，计算作为第2液压信号Pc的目标值的、与固定节流孔口10发生的第1液压信号Pco大致同量级的动作范围的值，由电磁比例阀15发生具有与Pco大致相同量级的动作范围的第2液压信号Pc。
具体地说，在上述例子中，电磁比例阀15用50kg/cm2的液压控制压力产生具有0～50kg/cm2的动作范围的第2液压信号Pc。
固定节流孔口10的设定如以前那样，也可使泵调节器16的弹簧18d的特性和控制组件13及电磁比例阀15的特性适合于它地进行变更。这时，由于必须使电磁比例阀15输出的第2液压信号的压力量级与上述固定节流孔口10的特性调和，因而必须使液压控制回路14能发生与之相适合的液压控制压力地变更设定。也可使固定节流孔口10的设定和泵调节器、控制组件及电磁比例阀15的特性的设定双方都变更。
回到图1，在固定节流孔口10和压力传感器11之间设置分支部21，并设置着从这分支部21到泵调节器16附近的导引负控制压力Pco的辅助管路22。
图9表示辅助管路22前端部分的细节和电磁比例阀15与调节器16间的管路连接部的细节。在辅助管路22的前端安装着接头60，该接头60内侧有切割着阴螺纹的开口部、外侧有螺母部60a，通过将插塞61与接头60的开口部螺纹接合而将管路22的前端封闭。插塞61具有螺母部61a和切割着阳螺纹的插入部61b，通过将这插入部61b插入到接头60的开口部里、转动螺母60a或61a就将插塞61与接头60螺纹接合。
在调节器16的与管路50的连接部上安装着连接器65，连接器65与插塞61同样地有螺母部65a和切割着阳螺纹的插入部65b。另一方面，在管路50的对应的端部安装着与接头60同样的接头67，接头67在内侧有切割着阴螺纹的开口部，外侧有螺母部67a，通过将接头67的开口部插入到连接器65的插入部65b上、转动螺母部67a，就能将接头67与连接器65螺纹接合。电磁比例阀15和管路50的连接部也是同样的结构。
在具有上述结构的本实施例中，当流量控制阀3位于中立位置、中间位置旁通流量Qt多时，由图3、图5和图8的关系可知，将使液压泵1的排量减少；随着从中立位置对流量控制阀3进行操作减少中间位置旁通流量Qt，液压泵1的排量增加，由此可按要求流量控制液压泵1的排出流量。
如图2所示，液压驱动系统的液温比50℃低时负控制压力Pco变高，当比50℃高时负控制压力Pco变低。因此，在不进行温度修正时，不能正确地控制液压泵1的排出流量。在本实施例中，由于如上所述那样检测液压驱动系统的液温，在控制组件13由对负控制压力Pco进行温度修正，因而能修正液压驱动系统液温的影响，正确地控制液压泵1的排出量。
而且，在压力传感器11、控制组件13、电磁比例阀15异常时或者发生配线接触不良等电气系统故障时，如图10和图11所示，把电磁比例阀14和泵调节器16的控制用转换阀18的连接切断，将辅助管路22连接到控制用转换阀18上，把用节流孔口10发生的负控制压力Pco直接导入控制用转换阀18。由于这样能如上所述那样设定泵调节器16的特性以及控制组件13和电磁比例阀15的特性，因而泵调节器16可根据负控制压力Pco在一般作业时的液温条件下进行与故障前同等的动作。
图12表示辅助管路22和调节器16间的连接部的细节。在把辅助管路22连接到调节器16上时，先把堵塞辅助管路22前端接头60的插塞61卸下，而且从调节器16的连接器65卸下管路和50的接头67，接着把辅助管路22的接头60与连接器65相连接。这连接是通过把接头60的开口部插入到连接器65的插入部65b上、转动螺母60a进行螺纹接合而完成。这时，最好把与插塞61同样的插塞61A插入到管路50侧的接头67里地进行螺纹结合将接头67的开口部堵塞。
如上所述的本实施例，具有在按液压驱动系统的状态量控制液压泵的排量时采用控制组件进行电控制的优点，同时在电气系统发生故障时能容易进行液压的备用系统转换，与以前的结构相比能减少机械的停机时间，而且在一般作业时的液温条件下能发挥与故障前同等的性能。
下面，参照着图13～图15来说明本发明的第2实施例。图中，在与图1、图4和图7所示的构件和功能同等的部分都标上相同的符号。
如图13和图14所示，在本实施例的液压控制装置中，泵控制装置50A是在第1实施例的结构基础上进一步设置检测液压泵1斜盘1a倾转位置θ的倾转位置传感器30和连接在电磁比例阀15及辅助管路22与泵调节器16之间的电磁转换阀31。如图14所示，电磁转换阀31的结构是把从电磁比例阀15输出的第2液压信号Pc和由节流孔口10发生、由辅助管路22导入的第1液压信号Pco有选择地导入泵调节器16的控制制用转换阀18的受压部18b。
如图15所示，控制组件13A在方框110运算与进行了温度修正的负控制压力Pc1相对应的目标泵倾转位置θr；在减法运算部111求出这目标倾转位置θr与由倾转位置传感器30输出的电信号确定的实际倾转位置θ的差Δθ(θr-θ)；当这差Δθ位于预先设定值的范围内时，在方框112判断电气系统正常，不使转换信号输出到电磁转换阀31，当这差Δθ比预先设定的值大时则在方框113判断电气系统发生异常，将转换信号输出到电磁转换阀31。在没有转换信号时，电磁转换阀31被保持在图示的位置，把从电磁比例阀15输出的第2液压信号Pc导入控制用转换阀18；当从控制组件13A输出转换信号时，从图示位置被转换，把由固定节流孔口10发生的负控制压力Pco直接导入控制用转换阀18。
具有上述结构的本实施例，由于当电气系统发生故障时，自动地把负控制压力Pco导入泵调节器16，因而能进一步减少停机时间。
下面，参照图16～图25来说明本发明的第3实施例。图中，与图1、图4、图6、图9、图11中所示的构件同等的构件都标上相同的符号。本实施例是把本发明用于有载荷传感控制的液压驱动系统的液压控制装置的。
图16中，本实施例的液压控制装置设有液压驱动系统，它由下列构件构成：可变容量型的液压泵1；液压缸2；控制从液压泵1供给液压缸2的压力液体流动的中间关闭型流量控制阀3B；设置在液压泵1和流量控制阀38之间、补偿流量控制阀3B的前后差压的压力补偿阀37；与液压泵1的排出管路相连接的、把液压泵1的排出压力Pd和最大负荷压力P1间的差压限制在规定值(最大差压)ΔPmax内的卸荷阀38；驱动流量控制阀3B的操作杆3a。在上述液压驱动系统上连接着图中没表示的别的1个或多个液压执行机构以及与其对应的流量控制阀、压力补偿阀。
本实施例的液压控制装置还设有泵控制装置50B，它由下列构件构成：导入液压缸2的负荷压力的管路39a；与这管路39a和其他执行机构相关的同样管路相连接的、选择上述液压驱动系统的最大负荷压力P1的往复阀40；导引由往复阀40选择的最大负荷压力P1的管路41和导引液压泵1的排出压力Pd的管路42；把导入管路41的最大负荷压力和被导入管路42的泵排出压力的差压ΔP作为第1液压信号而加以检测、并变换成第1电信号的差压传感器43；检测液压驱动系统的液温并变换成第2电信号的液温传感器12；检测液压泵1的斜盘1a的倾转位置θ的倾转位置传感器30；输入由差压传感器43输出的第1电信号以及由液温传感器12和倾转位置传感器30输出的电信号进行规定的运算处理、输出第2电信号的控制组件13B；产生控制用液压控制压力的液压控制回路14；根据控制组件13B输出的第2电信号动作并按这第2电信号将液压控制压力变换成第2液压信号Pc的电磁比例阀15；由这电磁比例阀15输出的第2液压信号驱动的泵调节器16B。
当流量控制阀3B位于中立位置而关闭着时，贮液槽压力被导入管路39a，如其他执行机构也没驱动，则由往复阀40选择的最大负荷压力为贮液槽压力，液压泵1的排出压力和最大负荷压力的差压ΔP最大。当对流量控制阀3B进行操作时，与流量控制阀3B的行程量(要求的流量)相当的流量被供给液压缸2，液压泵1的排出流量比要求的流量少时，使液压泵1的排出压力降低，从而使差压ΔP减少。另一方面，当增加液压泵的排出压力、泵排出流量比要求的流量多时，使液压泵1的排出压力上升，从而使差压增加。这样，最大负荷压力和泵排出压力的差压ΔP就按作为液压驱动系统状态量的流量控制阀3B的行程量而变化，本实施例的泵控制装置是用这差压ΔP来控制液压泵1的排出流量的。这样，上述管路41和管路42构成产生作为第1液压信号的与液压驱动系统的状态量相当的压力(差压)的第1信号压力发生机构。
在上述的泵控制装置中，用差压ΔP控制液压泵1的排出流量Qp时的温度特性如图17所示，由于粘度的影响，对于相同的液压泵排出流量Qp来说，在低温时差压Δp较高，而在高温时较低。
如图18所示，泵调节器16B设有使斜盘1a动作的执行机构17和通过管路20a、20b与这执行机构17相连接的用于控制执行机构17驱动的控制用转换阀18B。执行机构17的结构是与第1实施例相同的。控制用转换阀18B由控制阀柱塞18a，设置在控制阀柱塞18a两端的受压部18b、18c，以及设置在控制阀柱塞18a的受压部18c一侧端部上的、用于设定泵调节器16B特性的弹簧18d构成；由电磁比例阀15输出的第2液压信号Pc被导引到受压部18b，受压部18c与贮液槽相连接。
图19表示用上述的泵调节器16B控制液压泵1时与第2液压信号Pc相对应的斜盘1a倾转量θ的增量Δθ的特性。也即，当由电磁比例阀15输出某一第2液压信号Pc、这第2液压信号Pc的压力比弹簧18d的设定值ΔPs小时，将控制阀柱塞18a向图示左侧位置移动，通过管路20a将液压控制回路13的液压控制压力导入小直径室17b，使大直径室17c通过管路20b与贮液槽相连通，使随动活塞17a朝图示左方的使斜盘倾转量增加方向移动。相反，当第2液压信号Pc的压力比弹簧18d的设定值ΔPs大时，将控制阀柱塞18a向图示右侧位置移动，通过管路20a、20b使液压控制回路14的相同液压控制压力导入小直径室17b和大直径室17c，其受压面积差使随动活塞17a向图示右方的斜盘1a倾转量减少的方向移动。当第2液压信号Pc的压力与弹簧18d的设定值ΔPs相等时，控制阀柱塞18a被保持在图示的位置上，把随动活塞17a保持在图示的位置上，从而保持此时的斜盘1a的倾转量。结果，使第2液压信号Pc和斜盘1a倾转量θ增量Δθ的关系如图19所示那样变成这样的关系，即，以弹簧18d的设定值ΔPs为界，随着第2液压信号Pc的压力变得比设定值ΔPs小，使增量Δθ向正的方向增加；随着第2液压信号Pc的压力变得比弹簧1d的设定值ΔPs大，增量Δθ向负方向减少。
控制组件13B由微型计算机构成，如图20所示，它设有：输入由差压传感器43输出的第1电信号以及从液温传感器12和倾转位置传感器30输出的电信号，并把它们变换成数字信号的A/D转换器13a；中央处理装置(CPU)13b；贮存控制次序程序的只读存储器(ROM)13c；暂时记忆运算过程中的数值的随机存取存储器(RAM)13d；输出用的I/O接口；以及与上述电磁比例阀15相连接的放大器13g。
图21表示用控制组件13B的中央处理装置13b进行的运算处理功能的功能方框图。在图21中，在方框200输入由液温传感器12输出的电信号，用图示的温度修正表运算与液温相当的目标差压ΔP。温度修正表设定成这样，即：使一般液压械动作时液压驱动系液温为50℃时的目标差压ΔPO与上述泵调节器16B弹簧18d的设定值ΔPs一致；在比该温度低的一侧计算比ΔPs大的目标差压ΔPo；在比该温度高的一侧计算比ΔPs小的目标差压ΔPo。在减法运算部201从上述求出的目标差压ΔPo中减去从差压传感器43输出的根据第1电信号确定的差压ΔP，求出差压偏差Δ(ΔP)；进而在方框205和加法运算部20b由积分控制运算液压泵1的目标倾转位置θo；在减法运算部207，将这目标倾转位置θo和由倾转位置传感器30检测的实际倾转位置θ进行比较后求出偏差Z；在方框208用图示的表求出与偏差Z相当的电磁比例阀15的第2液压信号Pc的目标值Pz1；在方框209求出与目标值Pz1相当的第2电信号E，将其输出到电磁比例阀15。方框203是输出积分控制运算用的积分系数Ki的部分；在方框205，在这积分系数上乘上差压偏差Δ(ΔP)后求出目标倾转位置的增量ΔθΔP；在方框206，在前一次运算的斜盘目标位置θo上加上这增量，求出这次的斜盘目标位置。
在上述运算处理功能中，设定泵调节器16B的特性使得能根据作为第1信号压力发生机构的管路41、42所发生的第1液压信号、即根据最大负荷压力P1和泵排出压力Pd的差压ΔP动作；控制组件13B和电磁比例阀15的特性被设定成电磁比例阀15产生的第2液压信号Pc的动作范围和差压Δ的动作范围大致成同样量级。
即，泵调节器16B如上述那样，在第2液压信号Pc的压力比弹簧18d的设定值ΔPs小时，使斜盘1a的倾转量增加；相反地当第2液压信号Pc的压力比弹簧18d的设定值ΔPs大时，使斜盘1a的倾转量减少。另一方面，在泵排出流量比要求流量小时使差压ΔP降低，在泵排出流量比要求流量多时使差压上升。因此，使泵排出流量增减时泵调节器16B输入信号(第2液压信号Pc)的变化和泵排出流量增减时差压ΔP的变化相对应，泵调节器16B的结构使得当压力量级调和时能用差压ΔP来替代第2液压信号Pc。因此，泵调节器16B控制用转换阀18弹簧18d的特性被设定成控制用转换阀18能根据差压ΔP动作，而且在液压驱动系统液温为50℃时的差压ΔP的动作范围内，泵调节器16B能发挥图19所示的特性。其中，由于差压ΔP被控制成与弹簧18d的设定值ΔPs一致，因而这个设定值ΔPs构成载荷传感控制的差压。
作为一个例子，当把卸荷阀38设定成能在管路41、42里产生0～30kg/cm2的差压时，泵调节器16B的弹簧18d的特性被设定成在初始设定时可产生与20kg/cm2相当的力，用具有0～30kg/cm2的动作范围的差压ΔP可使泵调节器16B能发挥图19所示的特性。
其次，在控制组件13B中，如上所述，在方框208用图示的表运算与偏差Z相当的第2液压信号Pc的目标值Pz1，输出与这目标值Pz1相当的第2电信号E。其中，方框208的表被设定成偏差Z=0、即目标倾转位置θo和实际倾转位置θ没有差值时，第2液压信号的目标值Pz1与泵调节器16B控制用转换阀18弹簧18d的设定值ΔPs(即在方框200设定的液温为50℃时的目标差压ΔPo)相等；Z＞0、即目标倾转位置θo比实际倾转位置θ大时，第2液压信号的目标值Pc1比弹簧18原设定值ΔPs小；Z＜0、即实际倾转位置θ比目标倾转位置θo多时，第2液压信号的目标值Pz1就比弹簧18d的设定值ΔPs大。而电磁比例阀15接着输出的第2液压信号Pc在Z=0时与弹簧18d的设定值ΔPs相等；在Z＞0时比弹簧18d的设定值Δs小；在Z＜0时比弹簧18d的设定值ΔPs大。由此，根据图19所示的特性，在泵调节器16B在Z=0时保持斜盘1a的倾转位置；在Z＞0时使斜盘1a的倾转量增加；在Z＜0时使斜盘1a的倾转量减少。
如上所述，电磁比例阀15发生的第2液压信号Pc被设定成以弹簧18d的设定值ΔPs(即在方框200设定的液温为50℃时的目标差压ΔPo)为中心地变化，另外，如上所述那样弹簧18d的特性被设定成在液压驱动系统液温为50℃时的差压ΔP的动作范围内泵调节器16B能发挥图19所示的特性，因而第2液压信号Pc的动作范围就与差压ΔP的动作范围大致相同。
在上述的例子中，根据方框208的表的设定，电磁比例阀15产生具有0～30kg/cm2动作范围的第2液压信号Pc。
图22表示电磁比例阀15和调节器16B的管路连接部的细节和差压传感器43与管路41、42的连接部的细节。电磁比例阀15及调节器16B与管路50的连接部形成与图9所示第1实施例相同的结构。而且调节器16B的和贮液槽一侧的管路80的连接也一样，在调节器16B的连接部上安装着连接器65A，通过贮液槽的管路80的前端安装着接头57A，两者进行螺纹连接。
另一方面、在差压传感器43的与管路41、42的连接部上安装着连接器70、71，连接器70、71与图9所示的连接器65相同，有螺母部70a、71a和切割有阳螺纹的插入部76b、71b。另一方面，在管路41、42的对应端部上安装着与图9所示接头60同样的接头72、73，接头72、73在内侧有切割有阴螺纹的开口部、外侧上有螺母部72a、73a，通过将接头72、73的开口部插入到连接器70、71的插入部70b、71b里，转动螺母部72a、73a就能分别把接头72与连接器70螺纹接合、把接头73与连接器71螺纹接合。
具有上述结构的本实施例，当流量控制阀3B位于中立位置而被关闭时，由于差压ΔP最大，因而使液压泵1的排量减少到最小，随着流量控制阀3B从中立位置被操作、差压ΔP降低，液压泵1的排量增加，因此，能按要求流量控制液压泵1的排出流量。
另外，如图17所示，当液压驱动系统的液温比50℃低时差压ΔP变高，比50℃高时差压ΔP变低。因此在不进行温度修正时不能正确地控制液压泵1的排出液量。在本实施例中，由于如上所述地检测液压驱动系统的液温，在控制组件13B内对目标差压ΔPo进行温度修正，因而能修正液压驱动系统液温的影响，能正确地控制液压泵1的排出流量。
在差压传感器43、控制组件13B、电磁比例阀15发生异常或者发生配线的接触不良等电气系统的故障时，如图23和图24所示那样，将泵调节器16B的控制用转换阀18与电磁比例阀15及贮液槽的连接、差压传感器43与管路41、42间的连接切断开；把管路41与控制用转换阀18的受压部18c相连接。由于如上所述地设定泵调节器16B的特性以及控制组件13B和电磁比例阀15的特性，所以能根据差压ΔP使泵调节器16B在一般作业时的液温条件下与故障前同样地动作。
图25表示管路41、42和调节器16B的连接部的细节。在把管路41、42连接到调节器16B上时，先把管路41、42的接头72、73从差压传感器43的连接器70、71上卸下，而且将管路50、80的接头67、67A从调节器16B的连接器65、65A上卸下，接着将管路41、42的接头72、73与前面实施例的情况同样地与连接器65、65A相连接。这时，最好将差压传感器43与连接器70、71卸开，用插74、75闭塞。另外，在电磁比例阀15一侧也可不用插塞闭塞管路50一侧的接头67，而是将管50和连接器卸下，用插塞76闭塞。
如上所述，用本实施例按液压驱动系统的状态量控制液压泵的排出时，有用控制组件进行电控制的优点，并且能在电气系统出现故障时容易地转换到液压备用系统，比以前减少机械的停机时间，而且在一般作业时的液温条件下能发挥大致与故障前相等的性能。
在上述实施例中，是把负控制压力(图1实施例)或者泵排出压力与最大负荷压力的差压(图16实施例)作为与液压驱动系统的状态量相当的压力(第1液压信号)，但在用由操作装置产生的液压控制压力驱动泵调节器、从而控制泵排出流量的液压驱动系统，也可把这液压控制压力用作与液压驱动系统的状态量相当的压力(第1液压信号)，在这种场合下，借助同样的设定也能得到同样的效果。〔产业上利用的可能性〕
本发明在按液压驱动系统的状态控制液压泵的排量时，具有用控制组件进行电控制的优点，同时在电气系统发生故障时能容易地转换到液压备用系统，比以前的结构减少机械停机时间，而且在一般作业时的液温条件下能发挥与故障前大致同等的性能。

Claims (7)

1．一种液压控制装置，它设有：液压驱动系统，该液压驱动系统含有可变容量型的液压泵(1)、由这液压泵排出的压力液体驱动的液压执行机构(2)、控制从上述液压泵供给液压执行机构的压力液体流动的流量控制阀(3)、以及用于操作上述流量控制阀的操作机构(3a)；第1信号压力发生机构(10；41；42)，它用于产生作为第1液压信号的与这液压驱动系统的状态量相当的压力；泵控制装置(50；50A；50B)，它包含检测这第1信号压力发生机构产生的第1液压信号并将其变换成第1电信号的压力检测机构(11；43)、输入从这压力检测机构输出的第1电信号进行规定的运算处理并输出第2电信号的控制组件(13；13A；13B)、以及按照从上述控制组件输出的第2电信号驱动的用于控制上述液压泵的排量的泵调节器(16；16B)；其特征在于：上述泵控制装置(50；50A；50B)还含有按照从上述控制组件(13；13A；13B)输出的第2电信号生成第2液压信号、由这第2液压信号驱动上述泵调节器(16；16B)的第2信号压力发生机构(15)；上述泵调节器(16；16B)设有使上述液压泵(1)的排量可变机构(1a)动作的执行机构(17)和控制这执行机构的驱动的控制用转换阀(18；18B)；上述控制用转换阀设有控制阀柱塞(18a)，设置在控制阀柱塞一端、用于输入上述第2液压信号的受压部(18b)，设置在与上述控制阀柱塞受压部相反一侧端部上的弹力机构(18d)；上述弹力机构的特性设定使得能由上述第1信号压力发生机构(10；41；42)产生的第1液压信号使上述控制用转换阀(18；18B)动作，而且，在第1液压信号的动作范围内，泵调节器(16,16B)能使上述液压泵(1)的排量可变机构(1a)动作；于是上述泵调节器(16；16B)的特性设定使得能由上述第1信号压力发生机构(10；41；42)产生的第1液压信号使泵调节器动作；上述控制组件(13；13A；13B)根据从上述压力检测机构(11；43)输出的第1电信号运算出能把上述第2信号压力发生机构(15)产生的第2液压信号的动作范围取成与上述第1信号压力发生机构产生的第1液压信号的动作范围大致相同量级的值，把这值作为上述第2信号压力发生机构产生的第2液压信号的目标值而变换成第2电信号后输入到上述第2信号压力发生机构；于是上述控制组件(13；13A；13B)和第2信号压力发生机构(15)的特性设定使得上述第2信号压力发生机构产生的第2液压信号的动作范围和上述第1信号压力发生机构产生的第1液压信号的动作范围为大致相同的量级。
2．如权利要求1所述的液压控制装置，其特征在于：上述泵控制装置(50)还设有从上述第2信号压力发生机构(15)和压力检测机构(11)之间的分叉部延伸到上述泵调节器(16)附近的导引上述第1液压信号的辅助管路(22)。
3．如权利要求1所述的液压控制装置，其特征在于：上述泵控制机构(50A)还设有异常检测机构(30；110；111；112)和转换机构(31)；该异常检测机构检测出压力检测机构(11)、控制组件(13A)、第2信号压力发生机构(15)中任何一个发生异常这一状态；该转换机构导引第1及第2液压信号，当用上述异常检测机构没检测到异常时，选择上述第2液压信号并使其作用在上述泵调节器(16)上，而当上述异常检测机构检测到异常时，选择上述第1液压信号并使其作用在上述泵调节器上。
4．如权利要求3所述的液压控制装置，其特征在于：上述异常检测机构设有检测上述液压泵排量的机构(30；110)和把用上述控制组件运算的目标排量与用上述检测机构检测出的排量相比较并判定异常的机构(111；112)。
5．如权利要求1所述的液压控制装置，其特征在于：上述第1信号压力发生机构含有用于产生作为上述第1液压信号的与液压驱动系统的中间位置旁通流量相当的负控制压力的流动阻力机构(10)。
6．如权利要求1所述的液压控制装置，其特征在于：上述第1信号压力发生机构包含导引上述液压泵(1)排出压力的管路(42)和导引上述液压驱动系统最大负荷压力的管路(41)，由这些管路检测作为上述第1液压信号的液压泵排出压力与液压驱动系统最大负荷压力的差压。
7．如权利要求1所述的液压控制装置，其特征在于：上述第2信号压力发生机构是电磁比例阀(15)。
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