CN107429713B - 作业机械的液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节能性高、且对于特殊作业也能够应对的通用性高的作业机械的液压控制装置。本发明的作业机械的液压控制装置具备：多个方向控制阀(31、32……)，其与多个液压泵(11、12、13)的每一个并联连接多个，将来自液压泵的液压油分别向对应的执行机构(4、5、6、50)供给；操作装置(110、120、130、140)，供操作人员输入操作量；连接映射表(182)，其存储与多个液压泵和多个方向控制阀的连接相关的优先级；以及控制器(100)，其基于上述连接映射表和操作信号而对泵和执行机构的连接状态进行控制。

Description

作业机械的液压控制装置

技术领域

本发明涉及具备多个执行机构且能够实现上述多个执行机构的复合操作的液压挖掘机等作业机械的液压控制装置。

背景技术

作为以液压挖掘机等为代表的工程机械等的作业机械的液压控制装置，已知具有借助多个方向控制阀(通常称为控制阀，具有对液压油的流动方向进行切换的功能以及对流路进行节流的功能的阀)而将多个液压泵和多个执行机构连接的结构的液压控制装置。对于这种液压控制装置，为了提高操作人员的操作性而开发了各种技术，作为这种现有技术，例如能举出专利文献1所示的技术。在该专利文献1中，借助并联连接的多个方向控制阀而将多个泵和多个执行机构连接。根据该专利文献1所记载的技术，在以挖掘作业等为代表的液压挖掘机的通常作业中，特别是能够确保操作性且实现低油耗。

专利文献1：日本特开2012-241803号公报

发明内容

根据上述专利文献1所记载的技术，特别是在以挖掘作业为代表的通常作业中，能够提高液压挖掘机的操作性以及节能等性能，但专利文献1所记载的发明依赖于液压回路的结构本身、液压设备等的硬件，例如对于执行动作的执行机构的组合即各种复合动作，很难满足性能，另外，由于面向进一步提高性能的改良伴随有硬件的变更，所以在时间上以及成本上均无法容易地进行。并且，例如在针对挖掘作业、平整作业之类的不同作业的性能的维持或提高、向用于特殊用途的附件(例如，抓斗等)的应对等时，也需要硬件的变更。

本发明是根据上述现有技术的实际情形而提出的，其目的在于提供一种通用性高的作业机械的液压控制装置，针对各种复合动作而也能够满足操作性、节能性等性能要件，另外，在用于提高性能的改良或者各种不同的作业、特殊附件的使用时，无需对硬件的变更就能够容易地应对。

为了达成上述目的，本发明的作业机械的液压控制装置具备：原动机；多个液压泵，其由所述原动机驱动；多个方向控制阀，所述多个液压泵的每一个均并联连接有多个方向控制阀，所述多个方向控制阀将从所述液压泵排出的液压油向所述多个执行机构中的规定的执行机构引导；多个执行机构，其利用从所述多个液压泵排出、且由所述多个方向控制阀引导的液压油来驱动；多个作业部件，其分别借助所述多个执行机构而进行动作；多个操作装置，为了驱动所述多个执行机构而由操作人员来操作，并将与其操作量相应的操作信号输出；以及控制装置，其输入有来自所述多个操作装置的操作信号，基于该多个操作信号而计算出针对所述多个液压泵的泵控制信号、以及针对所述多个方向控制阀的阀驱动信号，对所述多个液压泵输出所述泵控制信号，并且对所述多个方向控制阀输出所述阀驱动信号，所述作业机械的液压控制装置的特征在于，所述控制装置具有存储部，该存储部中作为映射表而对与将所述多个液压泵排出的液压油向所述多个执行机构的供给相关的优先级进行保存，所述控制装置使从所述多个操作装置输入的操作信号与保存于所述存储部的映射表相对应，决定对所述多个执行机构中的哪个执行机构供给所述多个液压泵分别排出的液压油。

在这样构成的本发明中，使从操作装置输入的操作信号与保存于控制装置的存储部的映射表相对应，决定供给液压油的液压泵和利用该液压油进行驱动的执行机构的组合，基于该组合而计算出各液压泵的泵控制信号、以及针对各方向控制阀的阀驱动信号，各液压泵以及各方向控制阀根据上述控制信号而驱动、对应的执行机构进行动作。

此处，在映射表中，考虑所使用的各液压泵的最大排出量、最大排出压力、各执行机构的形状、基于最大动作速度等的所需流量等，能够任意设定应该由各液压泵供给液压油的执行机构的优先级。

由于从映射表选择的液压泵和执行机构的组合是与操作信号相对应地选择的，所以无论是一个执行机构的动作还是基于多个执行机构的复合动作，都能够确保操作性、节能等性能。另外，即使在液压泵、方向控制阀、执行机构等的液压设备的规格发生了变更的情况下、或者形成作业机械的动臂、斗杆等前作业部件、旋转体、行驶体等的设计发生了变更的情况下、主要的作业内容发生了变更的情况下、在使用特殊的附件的情况下，也仅通过对映射表的设定进行修正就能够维持或者提高性能。

发明效果

本发明的作业机械的液压控制装置，即使针对各种复合动作也能够满足操作性、节能性等性能，另外，即使在用于提高性能的改良、或者各种不同的作业、特殊的附件的使用时，也无需变更硬件就能够容易地应对。

附图说明

图1是作为具备本发明的液压控制装置的第一实施方式的作业机械的一例而举出的液压挖掘机的侧视图。

图2是表示本发明的第一实施方式的电气、液压回路图。

图3是表示与第一实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器的处理次序的流程图。

图4是表示第一实施方式的液压控制装置所具有的存储部存储的连接映射表的一例的图。

图5是动臂、旋转复合操作、动臂、斗杆复合操作、动臂、斗杆、铲斗复合操作、或者动臂、斗杆、铲斗、旋转复合动作的、第一实施方式的液压控制装置所具有的存储部存储的连接映射表的图。

图6是表示与本发明的第二实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器的处理次序的图。

图7是表示与本发明的第三实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器的处理次序的一例的图。

图8是表示与本发明的第三实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器的处理次序的一例的图。

图9是表示与本发明的第四实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器的处理次序的图。

图10是表示与本发明的第五实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器的处理次序的图。

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的作业机械的液压控制装置的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

具备本发明的第一实施方式的液压控制装置的作业机械例如是液压挖掘机。图1是表示作为具备本发明的液压控制装置的作业机械的一例而举出的液压挖掘机的侧视图。图1所示的液压挖掘机具备：行驶体1；旋转体2，其配置于上述行驶体1上；以及前作业机即作业装置3，其安装于上述旋转体2。作业装置3具有：动臂4，其以能够在上下方向上转动的方式安装于旋转体2；斗杆5，其以能够在上下方向上转动的方式安装于上述动臂4；以及铲斗6，其以能够在上下方向上转动的方式安装于上述斗杆5。另外，该作业装置3具有：动臂液压缸7，其使动臂4工作；斗杆液压缸8，其使斗杆5工作；以及铲斗液压缸9，其使铲斗6工作。另外，利用图2所示的旋转马达50使旋转体2相对于行驶体1进行旋转动作。并且，在旋转体2上的前侧设置有驾驶室10。

如图2所示，图1所示的液压挖掘机所具备的第一实施方式的液压控制装置具有：第一液压泵11、第二液压泵12以及第三液压泵13，它们由原动机、例如发动机14驱动；第一液压泵用调节器11a，其对第一液压泵11的倾转角(排出容量)进行控制；第二液压泵用调节器12a，其对第二液压泵12的倾转角进行控制；第三液压泵用调节器13a，其对第三液压泵13的倾转角进行控制；第一液压泵用控制阀11b，其对第一液压泵用调节器11a输出控制压以便于达到目标倾转角；第二液压泵用控制阀12b，其对第二液压泵液压用调节器12a输出控制压；以及第三液压泵用控制阀13b，其对第三液压泵用调节器13a输出控制压。

另外，在该第一实施方式中，第一动臂用方向控制阀21、第二斗杆用方向控制阀32、铲斗用方向控制阀41经由管路16而分别相对于第一液压泵11并联连接，在各方向控制阀的上游侧连接有第一动臂用压力控制阀26、第二斗杆用压力控制阀36、铲斗用压力控制阀46。

另外，第二动臂用方向控制阀22、第一斗杆用方向控制阀31、预备方向控制阀61经由管路17而分别相对于第二液压泵12并联连接，在各方向控制阀的上游侧连接有第二动臂用压力控制阀27、第一斗杆用压力控制阀37、预备压力控制阀66。

另外，第三动臂用方向控制阀23、第三斗杆用方向控制阀33、旋转马达用方向控制阀51经由管路18而分别相对于第三液压泵13并联连接，在各方向控制阀的上游侧连接有第三动臂用压力控制阀28、第三斗杆用压力控制阀38、旋转马达用压力控制阀56。

另外，在第一实施方式中，具备：动臂操作装置110，其对动臂液压缸7进行操作；斗杆操作装置120，其对斗杆液压缸8进行操作；铲斗操作装置130，其对铲斗液压缸9进行操作；旋转操作装置140，其对旋转马达50进行操作；以及控制器100，各操作装置信号分别输入至该控制器100。

另外，第一动臂用方向控制阀21、第二动臂用方向控制阀22、第三动臂用方向控制阀23经由管路24及25而与动臂用液压缸7连接，第一斗杆用方向控制阀31、第二斗杆用方向控制阀32、第三斗杆用方向控制阀33经由管路34及35而与斗杆液压缸8连接，旋转用方向控制阀51经由管路54及55而与旋转马达50连接，铲斗用方向控制阀41经由管路44及45而与铲斗用液压缸9连接。

如图3所示，控制器100具有：对动臂液压缸7、斗杆液压缸8、铲斗液压缸9、旋转马达50的各执行机构、和向这些执行机构供给液压油的第一液压泵11、第二液压泵12、第三液压泵13之间的连接关系的优先级进行设定的连接映射表102；以及基于来自操作人员所操作的动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120、铲斗用操作装置130、旋转用操作装置140的指示信号Pi而对动臂液压缸7、斗杆液压缸8、铲斗液压缸9、旋转马达50的所需流量Q进行计算的动臂所需流量计算器111、斗杆所需流量计算器121、铲斗所需流量计算器131、旋转所需流量计算器141。另外，具有动臂目标流量计算器112、斗杆目标流量计算器122、铲斗目标流量计算器132、旋转目标流量计算器142，它们将基于连接映射表102的各执行机构7、8、9、50与各液压泵11、12、13之间的连接关系、以及从各所需流量计算器111、121、131、141向各执行机构的所需流量Q作为输入，并计算出各液压泵11、12、13需要对各执行机构7、8、9、50供给的目标流量QBm1、QBm2、QBm3、QAm1、QAm2、QAm3、QBk、QSw。并且，具有动臂目标压力计算器113、斗杆目标压力计算器123、铲斗目标压力计算器133、旋转目标压力计算器143，它们将来自各目标流量计算器112、122、132、142的各目标流量QBm1、QBm2、QBm3、QAm1、QAm2、QAm3、QBk、QSw、各液压缸7、8、9的动作速度、以及旋转马达50的旋转速度作为输入，计算出对各执行机构7、8、9、50供给的液压油的目标驱动压力并将目标驱动压力信号PBm1、PBm2、PBm3、PAm1、PAm2、PAm3、PBk、PSw输出。此外，将各目标驱动压力信号PBm1、PBm2、PBm3、PAm1、PAm2、PAm3、PBk、PSw向在各方向控制阀21、22、23、31、32、33、46、56的上游设置的各压力控制阀26、27、28、36、37、38、46、56输出，并控制向各执行机构7、8、9、50的驱动压力。另外，具有动臂用方向控制阀控制量计算器(滑阀控制)114、斗杆用方向控制阀控制量计算器124、铲斗用方向控制阀控制量计算器134、旋转用方向控制阀控制量计算器144，它们将来自各目标流量计算器112、122、132、142的目标流量QBm1、QBm2、QBm3、QAm1、QAm2、QAm3、QBk、QSw作为输入，对各方向控制阀的21、22、23、31、32、33、46、56的开口面积进行计算，并输出基于该计算结果的滑阀驱动信号。另外，具备输入有各目标驱动压力PBm1、PBm2、PBm3、PAm1、PAm2、PAm3、PBk、PSw、且对来自各液压泵11、12、13的目标排出压力P1、P2、P3进行计算的第一泵目标压力计算器151、第二泵目标压力计算器152、第三泵目标压力计算器153，将成为这些各目标压力的、与各泵调节器11a、12a、13a对应的泵指令信号qref1、qref2、qref3输出。

上述连接映射表102基于液压挖掘机的使用方法、动作频率等预先掌握的信息而对各执行机构7、8、9、50与各液压泵11、12、13的连接的优先级进行设定。图4中示出了液压泵以及执行机构的连接映射表的一例。第一列示出执行机构的种类，第一行示出液压泵的种类。图4所示的连接映射表的一例是表示将第一液压泵11、第二液压泵12、第三液压泵13排出的各液压油向动臂液压缸7、斗杆液压缸8、铲斗液压缸9、旋转马达50的某一部件供给的映射表，表内记载的P1～P3示出执行机构相对于液压泵的优先级。此处，P1～P3的数字越小，表示优先级越高。例如，在图4所示的连接映射表102中，被供给从第三液压泵13排出的液压油的执行机构的优先级为旋转马达50、斗杆液压缸8、动臂液压缸7的顺序。

并且，表内记载的(1)～(3)表示由P1～P3记载的优先级相同时的优先级、即液压泵相对于特定的执行机构的优先级(以下，称为“第二优先级”)。例如，在图4中，相对于斗杆液压缸8，第一～第三液压泵11～13的优先级均为第二位即P2，在实际的斗杆液压缸8的驱动时，按照记载为P2(1)的第三液压泵13、记载为P2(2)的第一液压泵11、记载为P2(3)的第二液压泵12的顺序而分配第二优先级。因此，在对斗杆液压缸8进行驱动的情况下，按照第三液压泵13、第一液压泵11、第二液压泵12的顺序而分配给斗杆液压缸8。

以下，对以上述方式构成的第一实施方式的运算处理和各设备的动作进行说明。

[动臂、旋转复合操作]

首先，以动臂和旋转的复合操作为例进行说明。

当操作人员对图3中示出的动臂用操作装置110和旋转用操作装置140进行操作时，在控制器100中，动臂所需流量计算器111以及旋转所需流量计算器141基于所输入的操作量信号Pi而对动臂液压缸7以及旋转马达50的动作所需的所需流量Q进行计算。

另外，在动臂、旋转复合操作中，如图5记载的连接映射表(a)中由[]所示，针对动臂液压缸7而选择第二液压泵12，针对旋转马达50而选择第三液压泵13。此外，在图5的(a)中，针对动臂液压缸7而将第一泵11记载为P3(1)，并将第三液压泵13记载为P3(2)，这表示在相对于动臂液压缸7而来自第二液压泵12的供给流量不足的情况下，在第二液压泵12的基础上按照第一液压泵11、第三液压泵13的顺序进行选择。但是，在本例中，为了使说明变得简单，以需要向动臂液压缸7供给的流量用来自第二泵12的流量就充足的状况为前提进行说明。利用图3中示出的动臂目标流量计算器112以及旋转目标流量计算器142基于上述连接信息以及操作信号Pi而对需要从第二液压泵12向动臂液压缸7供给的目标流量QBm2、以及需要从第三液压泵13向旋转马达50供给的目标流量QSw进行计算。

然后，根据针对动臂液压缸7的目标流量QBm2以及利用未图示的速度传感器而检测出的动臂液压缸7的实际速度即实速，利用图3中示出的动臂目标压力计算器113对动臂液压缸7的目标驱动压力PBm2进行计算，利用第二泵目标压力计算器152基于该目标驱动压力PBm2而对第二液压泵12的目标排出压力P2进行计算，对第二液压泵12用的泵调节器12a输出泵指令信号qref2，并根据该指令信号qref2而对第二液压泵12的倾转角即排出流量进行控制，以便达到目标排出压力P2。

另外，根据针对旋转马达50的目标流量QSw以及利用未图示的速度传感器而检测出的旋转马达50的实际速度即实速，利用图3中示出的旋转目标压力计算器143对旋转马达50的目标驱动压力PSw进行计算，利用第三泵目标压力计算器153基于该目标驱动压力PSw而对第三液压泵13的目标排出压力P3进行计算，对第三液压泵13用的调节器13a输出泵指令信号qref3，并根据该指令信号qref3对第三液压泵13的倾转角即排出量进行控制，以便达到该目标排出压力P3。

另一方面，基于由动臂目标压力计算器113以及旋转目标压力计算器143计算出的目标驱动压力PBm2、PSw而对第二动臂用压力控制阀27以及旋转马达用压力控制阀56进行控制。另外，进行如下控制：通过动臂用方向控制阀控制量计算器114以及旋转用方向控制阀控制量计算器144基于由动臂目标流量计算器112以及旋转目标流量计算器142计算出的目标流量QBm2、QSw而对第二动臂用方向控制阀22以及旋转用方向控制阀51的开口面积进行计算，将与其相应的滑阀驱动信号输出至第二动臂用方向控制阀22以及旋转用方向控制阀51而使得各滑阀进行动作以便达到成为目标的开口面积。

像这样，在动臂、旋转复合操作中，针对动臂液压缸7的驱动而使用第二液压泵12，针对旋转马达50的驱动而使用第三液压泵13，第二动臂用方向控制阀22根据来自滑阀驱动控制部114的驱动信号进行动作而向动臂液压缸7供给液压油，另外，旋转用方向控制阀51根据来自滑阀驱动控制部144的驱动信号进行动作而向旋转马达50供给液压油。此外，其他方向控制阀保持滑阀中立位置。

如以上说明那样，在旋转以及动臂抬升的复合动作时，将与来自动臂用操作装置110以及旋转用旋转装置140的操作信号Pi相应的量的液压油从第二液压泵12以及第三液压泵13排出，在将该排出的液压油从第二液压泵12以及第三液压泵13向动臂液压缸7以及旋转马达50供给的期间，不会产生为了控制流量而实质上未供给至执行机构而是向油箱返回的所谓剩余油造成的损失(旁路节流损失)、因从一个液压泵向多个执行机构供给液压油时在分流阀等处产生的压力损失等而引起的损失(入口节流损失)，从而能够实现能量传递效率高的液压挖掘机的驱动。

[动臂、斗杆复合操作]

接下来，对动臂和斗杆的复合操作进行说明。

当操作人员对图3中示出的动臂用操作装置110和斗杆用操作装置120进行操作时，将作为动臂以及斗杆的动作指令的操作信号Pi输入至控制器100。在控制器100中，动臂所需流量计算器111以及斗杆所需流量计算器121根据输入的操作信号Pi以及存储于连接映射表102的信息而分别计算出针对动臂液压缸7以及斗杆液压缸8的所需流量。

在动臂、斗杆复合操作中，如图5所记载的连接映射表(b)所示，针对动臂7的动作而使用第二液压泵12，针对斗杆8的动作而使用第一液压泵11以及第三液压泵13。此外，根据操作信号Pi的大小，还有可能引起必须从第一液压泵11以及第三液压泵13向动臂液压缸7供给液压油的状况、或必须从第二液压泵12向斗杆液压缸8供给液压油的状况，但为了使说明变得简单，以从一个液压泵对动臂液压缸7供给液压油、且从2个液压泵对斗杆液压缸8供给液压油的状况为前提进行说明。

控制器100利用图3中示出的动臂目标流量计算器112以及斗杆目标流量计算器122并基于连接信息以及所需流量Q而对应该从第二液压泵12向动臂液压缸7供给的目标流量QBm2、应该从第一液压泵11向斗杆液压缸8供给的目标流量QAm1以及应该从第三液压泵13向斗杆液压缸8供给的目标流量QAm3进行计算。

然后，根据向动臂液压缸7的目标流量QBm2以及利用未图示的速度传感器检测出的动臂液压缸7的实际速度即实速，利用图3中示出的动臂目标压力计算器113对动臂液压缸7的目标驱动压力PBm2进行计算，利用第二泵目标排出压力计算器152基于该目标驱动压力PBm2而对第二液压泵12的目标排出压力P2进行计算，对第二液压泵12用的调节器12a输出泵指令信号qref2，且对第二液压泵12的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P2。

另外，根据斗杆液压缸8的目标流量QAm1、QAm3以及利用未图示的速度传感器检测出的斗杆液压缸8的实际速度即实速，利用图3中示出的斗杆目标压力计算器123对斗杆液压缸8的目标驱动压力PAm1、PAm3进行计算，利用第一泵目标压力计算器151以及第三泵目标压力计算器153基于该目标驱动压力PAm1、PAm3而对第一液压泵11以及第三液压泵13的目标排出压力P1、P3进行计算，对第一液压泵11以及第三液压泵13用的各调节器11a、13a输出泵指令信号qref1、qref3，且对第一液压泵11以及第三液压泵13的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P1、P3。

另一方面，基于利用动臂目标压力计算器113以及斗杆目标压力计算器123计算出的目标驱动压力PBm2、PAm1、PAm3而对第二动臂用压力控制阀27、第二斗杆用压力控制阀36、第三斗杆用压力控制阀38进行控制。另外，利用各方向控制阀控制量计算器114、124基于由动臂目标流量计算器112以及斗杆目标流量计算器122计算出的目标流量QBm2、QAm1、QAm3而对第二动臂用方向控制阀22、第一斗杆用方向控制阀31以及第三斗杆用方向控制阀33的成为目标的开口面积进行计算，并将与其相应的滑阀驱动信号输出。

由此，即使在动臂以及斗杆的复合动作时，在将与来自动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120的操作信号Pi相应的量的液压油从第一液压泵11、第二液压泵12以及第三液压泵13向动臂液压缸7以及斗杆液压缸8供给的期间，也不会产生为了控制流量而实质上未供给至执行机构而是向油箱返回的、所谓剩余油所造成的损失(旁路节流损失)、从一个液压泵向多个执行机构供给液压油时因液压油的分流所造成的损失(入口节流损失)，从而能够实现能量传递效率高的液压挖掘机的驱动。

[动臂、斗杆、铲斗复合操作]

接下来，对动臂、斗杆、铲斗的复合操作进行说明。

当操作人员对图3中示出的动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120以及铲斗用操作装置130进行操作时，将作为动臂动作、斗杆动作以及铲斗动作的操作信号Pi输入至控制器100，在控制器100中，动臂所需流量计算器111、斗杆所需流量计算器121以及铲斗所需流量计算器131根据输入的操作量信号Pi以及存储于连接映射表102的信息而计算出针对动臂液压缸7、斗杆液压缸8、铲斗液压缸9的所需流量Q。

在动臂、斗杆、铲斗复合操作中，如图5所记载的连接映射表(c)所示，针对动臂液压缸7的驱动而使用第二液压泵12，针对铲斗液压缸9的驱动而使用第一液压泵11，针对斗杆液压缸8的驱动而优先使用第三液压泵13，在流量不足的情况下，将第一液压泵11兼用于对铲斗液压缸9的驱动，但在本说明中单独使用第三液压泵13为对象进行说明。控制器100利用动臂目标流量计算器112以及斗杆目标流量计算器122、铲斗目标流量计算器132基于连接信息以及所需流量Q而对需要从第二液压泵12向动臂液压缸7供给的目标流量QBm2、需要从第三液压泵13向斗杆液压缸8供给的目标流量QAm3、需要从第一液压泵11向铲斗液压缸9供给的目标流量QBk进行计算。

然后，根据针对动臂液压缸7的目标流量QBm2以及利用未图示的速度传感器检测出的动臂液压缸7的实际速度即实速，利用图3中示出的动臂目标压力计算器113对动臂液压缸7的目标驱动压力PBm2进行计算，利用第二泵目标压力计算器152基于该目标驱动压力PBm2而对第二液压泵12的目标排出压力P2进行计算，对第二液压泵12用的调节器12a输出泵指令信号qref2、且对第二液压泵12的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P2。

另外，根据向斗杆液压缸8的目标流量QAm3以及利用未图示的速度传感器检测出的斗杆液压缸8的实际速度即实速，利用图3中示出的斗杆目标压力计算器123对斗杆液压缸8的目标驱动压力PAm3进行计算，利用第三泵目标压力计算器153基于该目标驱动压力PAm3而对第三液压泵13的目标排出压力P3进行计算，对第三液压泵13用的调节器13a输出泵指令信号qref3、且对第三液压泵13的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P3。

另外，根据向铲斗液压缸9的目标流量QBk以及利用未图示的速度传感器检测出的铲斗液压缸9的实际速度即实速，利用图3中示出的铲斗目标压力计算器133对铲斗液压缸9的目标驱动压力PBk进行计算，利用第一泵目标压力计算器151基于该目标驱动压力PBk而对第一液压泵11的目标排出压力P1进行计算，对第一液压泵11用的调节器11a输出泵指令信号qref1、且对第一液压泵11的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P1。

另一方面，基于由动臂目标压力计算器113、斗杆目标压力计算器123、铲斗目标压力计算器133计算出的目标驱动压力PBm2、PAm3、PBk而对第二动臂用压力控制阀27、第三斗杆用压力控制阀38、铲斗用压力控制阀46进行控制。另外，进行如下控制：基于由动臂目标流量计算器112、斗杆目标流量计算器122以及铲斗目标流量计算器132计算出的目标流量QBm2、QAm3、QBk，利用动臂用方向控制阀控制量计算器114、斗杆用方向控制阀控制量计算器124以及铲斗用方向控制阀控制量计算器134对第二动臂用方向控制阀22、第三斗杆用方向控制阀33以及铲斗用方向控制阀41的成为目标的开口面积进行计算，对第二动臂用方向控制阀22、第三斗杆用方向控制阀33以及铲斗用方向控制阀41输出滑阀驱动信号，以便达到成为目标的开口面积。

如以上说明，即使在动臂、斗杆以及铲斗的复合动作时，在将与来自各操作装置110、120、130的操作信号Pi相应的量的液压油从第一液压泵11、第二液压泵12以及第三液压泵13排出、且将该排出的液压油分别向铲斗液压缸9、动臂液压缸7以及斗杆液压缸8供给的期间，也不会产生为了控制流量而实质上未供给至执行机构而是向油箱返回的所谓剩余油所造成的损失(旁路节流损失)、从一个液压泵向多个执行机构供给液压油时因液压油的分流所造成的损失(入口节流损失)，从而能够实现能量传递效率高的液压挖掘机的驱动。

[动臂、斗杆、铲斗、旋转复合操作]

接下来，对动臂、斗杆、铲斗、旋转复合操作进行说明。

当操作人员对动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120、铲斗用操作装置130以及旋转用操作装置140进行操作时，将作为动臂、斗杆、铲斗以及旋转的动作指令的操作信号Pi输入至控制器100。

在控制器100中，动臂所需流量计算器111、斗杆所需流量计算器121、铲斗所需流量计算器131以及旋转所需流量计算器141根据输入的操作量信号Pi以及存储于连接映射表102的信息而计算出向动臂液压缸7、斗杆液压缸8、铲斗液压缸9、旋转马达50的所需流量Q。

在动臂、斗杆、铲斗、旋转复合操作中，如图5所记载的连接映射表(d)所示，针对动臂的驱动而使用第二液压泵12，针对斗杆的驱动而使用第三液压泵13，针对铲斗的驱动而使用第一液压泵11，针对旋转的驱动而使用第三液压泵13。此外，对于动臂液压缸7的驱动，在从第二液压泵12排出的流量不足的情况下，在第二液压泵12的基础上还选择第一液压泵11，在仍然不足的情况下，还进一步选择第三液压泵13。另外，关于对斗杆液压缸8的驱动，在来自第三液压泵13的流量不足的情况下，也在第三液压泵13的基础上还按照第一液压泵11、第二液压泵12的顺序进行选择。但是，在本说明中，对如下例子进行说明：针对动臂液压缸7的驱动仅利用第二液压泵12便能够满足流量，针对斗杆液压缸8的驱动仅利用第三液压泵13便能够满足流量。

控制器100利用动臂目标流量计算器112、斗杆流量目标计算器122、铲斗目标流量计算器132、旋转目标流量计算器142基于连接信息以及所需流量Q而对应该从第二液压泵12向动臂液压缸7供给的流量QBm2、应该从第三液压泵13向斗杆液压缸8供给的流量QAm3、应该从第一液压泵11向铲斗液压缸9供给的流量QBk、应该从第三液压泵13向旋转马达50供给的流量QSw进行计算。

然后，根据向动臂液压缸7的目标流量QBm2以及利用未图示的速度传感器检测出的动臂液压缸7的实际速度即实速，利用图3中示出的动臂目标压力计算器113对动臂液压缸7的目标驱动压力PBm2进行计算，利用第二泵目标压力计算器152基于该目标驱动压力PBm2而对第二液压泵12的目标排出压力P2进行计算，对第二液压泵12用的调节器12a输出泵指令信号qref2、且对第二液压泵12的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P2。

另外，根据针对斗杆液压缸8以及旋转马达50各自的目标流量QAm3、QSw以及利用未图示的速度传感器检测出的斗杆液压缸8以及旋转马达50的实际速度即实速，利用图3中示出的斗杆目标压力计算器123以及旋转目标压力计算器143对斗杆液压缸8以及旋转马达50各自的目标驱动压力PAm3、PSw进行计算，利用第三泵目标压力计算器153基于该目标驱动压力PAm3、PSw而对第三液压泵13的目标排出压力P3进行计算，对第三液压泵13用的调节器13a输出泵指令信号qref3、且对第三液压泵13的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P3。

并且，根据针对铲斗液压缸9的目标流量QBk以及利用未图示的速度传感器检测出的铲斗液压缸9的实际速度即实速，利用图3中示出的铲斗目标压力计算器133对铲斗液压缸9的目标驱动压力PBk进行计算，利用第一泵目标压力计算器151基于该目标驱动压力PBk而对第一液压泵11的目标排出压力P1进行计算，对第一液压泵11用的调节器11a输出泵指令信号qref1、且对第一液压泵11的倾转角进行控制，以便达到该目标排出压力P1。

另一方面，基于由动臂目标压力计算器113、斗杆目标压力计算器123、铲斗目标压力计算器133以及旋转目标压力计算器143计算出的目标驱动压力PBm2、PAm3、PBk、PSw而对第二动臂用压力控制阀27、第三斗杆用压力控制阀38、铲斗用压力控制阀46、旋转马达用压力控制阀56进行控制。

另外，进行如下控制：基于由动臂目标流量计算器112、斗杆目标流量计算器122、铲斗目标流量计算器132以及旋转目标流量计算器142计算出的目标流量QBm2、QAm3、QBk、QSw，利用动臂用方向控制阀控制量计算器114、斗杆用方向控制阀控制量计算器124、铲斗用方向控制阀控制量计算器134以及旋转用方向控制阀控制量计算器144对第二动臂用方向控制阀22、第三斗杆用方向控制阀33、铲斗用方向控制阀41以及旋转用方向控制阀51的成为目标的开口面积进行计算，对第二动臂用方向控制阀22、第三斗杆用方向控制阀33、铲斗用方向控制阀41以及旋转用方向控制阀51输出滑阀驱动信号，以便达到成为目标的开口面积。

此处，在动臂、斗杆、铲斗、旋转复合操作中，针对旋转的驱动以及斗杆的驱动而使用第三液压泵13，因此，分别针对斗杆液压缸8以及旋转马达50的来自第三液压泵13的目标流量QAm3、QSw，基于斗杆用操作装置120以及旋转用操作装置140的操作量而对第三液压泵13的目标流量按比例分配地进行计算。另外，在利用第三泵目标压力计算器153对第三液压泵13的目标排出压力P3进行计算的情况下，选择由斗杆目标压力计算器123计算出的目标驱动压力PAm3、和由旋转目标压力计算器143计算出的目标驱动压力PSw中的较大的一方决定为目标排出压力P3。

如以上说明的那样，在进行动臂、斗杆、铲斗以及旋转的复合动作的情况下、即在对数量多于泵的数量的执行机构进行驱动的情况下，考虑各液压泵的排出流量以及针对各执行机构的需要的供给流量，以如下方式设定泵和执行机构之间的连接关系：关于特定的执行机构，集中供给来自一个泵的液压油，另外，关于其他多个执行机构，从一个泵提供所需流量，因此，在从泵排出所需油量的液压油、且对各执行机构供给该液压油的期间，不会产生为了控制流量而实质上未供给至执行机构而是向油箱返回的、所谓剩余油所造成的损失(旁路节流损失)、从一个液压泵向多个执行机构供给液压油时因液压油的分流所造成的损失(入口节流损失)，从而能够实现能量传递效率高的液压挖掘机的驱动。

[第二实施方式]

图6是表示与本发明的第二实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器100A的处理次序的图。在图6中，目标流量运算部180与图3中的动臂目标流量计算器112、斗杆目标流量计算器122、铲斗目标流量计算器132、旋转目标流量计算器142对应。泵控制部是将图3中示出目标压力计算器113、123、133、143和泵目标压力计算器151、152、153汇总后的部件，方向控制阀控制部191是将图3中示出的方向控制阀控制量计算器(滑阀控制)114、124、134、144汇总后的部件，压力控制阀控制部192相当于图3中示出的目标压力计算器113、123、133、143。将动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120、铲斗用操作装置130、旋转用操作装置140的信号、以及来自对各泵和执行机构的连接关系进行切换的模式切换开关190的模式切换信号输入至构成本发明的第二实施方式的控制器100A。

在控制器100A中，在各执行机构的驱动中，作为连接映射表182而对优先使用的泵的信息进行存储，将输入的来自操作装置的操作信号Pi以及存储于连接映射表182的连接输入至目标流量算出部180，目标流量算出部180将各液压泵的泵目标流量输出。利用泵控制部190、方向控制阀控制部191、压力控制阀控制部192基于该泵目标流量而进行在前述的第一实施方式中说明的处理，分别对各液压泵11、12、13的倾转角、对应的各方向控制阀的开口面积、以及各压力控制阀进行控制。

在该第二实施方式中，将来自模式切换开关190的模式切换信号输入至控制器100A，对于各液压泵与各执行机构之间的连接关系而选择连接映射表182中示出的A至B中的某一个。其他结构与实施方式1的结构相同。

在各种作业中使用液压挖掘机，执行机构所需的液压油的流量、压力根据作业的不同而不同。另外，还针对每项作业而进行附件的变更，在这种情况下，所需的油的流量、压力根据每个附件的重量、动作的不同等而不同。在本发明的第二实施方式中，如连接映射表182中的A、B所示，能够创建与作业内容、使用的附件的种类相应的连接关系的映射表，并能够根据液压挖掘机所进行的作业而选择性地对多个连接映射表进行切换，从而在与第一实施方式相同的效果的基础上，还能够可靠地对各执行机构供给目标流量，能够提供操作性优异的作业机械的液压控制装置。

例如，在取代与铲斗液压缸9连接的铲斗6而使用通常被称为抓斗的附件的情况下，抓斗与铲斗6不同，其形成为能够进行抓握动作、旋转动作的构造，因此，与本发明的第一实施方式相比，执行机构增加一个。此时，对模式切换开关190进行操作而将泵和执行机构的连接关系从连接映射表182中的A切换为增加了一个执行机构的连接映射表182中的B，由此，即使在将附件变更为抓斗的情况下，也能够将与操作信号Pi相应的目标流量从各液压泵11、12、13排出而抑制前述的旁路节流损失、入口节流损失。

此外，在第二实施方式中，为了输入作业内容、附件的种类而设置有模式切换开关190，但例如也可以设为在操作面板上对作业内容、附件的种类进行显示，利用所谓触摸面板进行选择并将所选择的内容输入至控制器100A。

[第三实施方式]

图7是表示与本发明的第三实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器100B的处理次序的图。在图7中，目标流量运算部180B与图3中的动臂目标流量计算器112、斗杆目标流量计算器122、铲斗目标流量计算器132、旋转目标流量计算器142对应。

在构成本发明的第三实施方式的控制器100B中，动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120、铲斗用操作装置130、旋转用操作装置140、行驶用操作装置150等操作装置中的哪个操作装置被操作、即与操作的组合相应的泵和执行机构的连接关系在连接映射表183中存储有多个，并基于所输入的操作装置的信号的种类和信号量Pi以及连接映射表183的信息而选择泵和执行机构的连接关系。除此之外，与前述的第二实施方式相同。

在该第三实施方式中，例如，在液压挖掘机中，在输入了行驶用操作装置150、且利用未图示的行驶马达进行行驶动作的情况下，同时使动臂、斗杆、铲斗等前作业机进行动作的情况较少。因此，在输入了来自行驶用操作装置150的操作信号Pi的情况下，如连接映射表183的D所示，与动臂、斗杆、铲斗相比，优先针对行驶马达(TR-R，TR-L)选择第一液压泵11。

如上所述，进行行驶和前作业机的复合操作的情况较少，但例如即使在被指示了行驶和铲斗的复合操作且根据连接映射表183中的D而从第一液压泵11向行驶马达以及铲斗液压缸9供给液压油的情况下，铲斗液压缸9的最大所需流量也比其他动臂液压缸7、斗杆液压缸8小，因此，即使第一液压泵11的排出流量不足也不会极度减速。另外，在指示了行驶和动臂或斗杆的复合动作的情况下，行驶选择第一液压泵11，动臂选择第二液压泵12，斗杆选择第三液压泵13，因此，能够可靠地确保与操作信号Pi相应的泵排出流量。因此，能够获得与前述的第一实施方式同样的效果。另外，如图8所示，可以取代图7中的行驶用操作装置150的信号而对行驶马达的压力进行检测，并将检测出的行驶马达压力输入至控制器100C，若流入行驶马达的油的压力超过阈值，则判断为行驶马达进行了动作，针对连接映射表183例如从C变更为D。

[第四实施方式]

图9是表示与本发明的第四实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器100D的处理的图。将动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120、铲斗用操作装置130、旋转用操作装置140的信号以及动臂液压缸7、斗杆液压缸8、铲斗液压缸9、旋转马达50的负荷压力信号输入至构成本发明的第四实施方式的控制器100D。

而且，在产生利用一个液压泵对多个执行机构进行驱动的需要的情况下，即，在产生使液压泵的油分流的需要的情况下，对各执行机构的负荷压力进行比较，以针对压力值接近的执行机构将来自一个液压泵的排出油分流来供给的方式变更所使用的连接映射表185。其他结构与第一、第二、第三实施方式相同。

在该第四实施方式中，例如图9所示，在从斗杆、动臂、铲斗复合操作向斗杆、动臂、铲斗、旋转复合操作转换的情况下，根据连接映射表185而唯一地决定铲斗液压缸9与第一液压泵11的连接、旋转马达50与第三液压泵13的连接。另外，相对于第二液压泵12，动臂液压缸7的优先级为第一位，从而第二液压泵12与动臂液压缸7之间的连接关系也得到确定。另一方面，就斗杆液压缸8而言，与各执行机构的负荷压力中的压力最接近的执行机构进行组合。

例如，若斗杆液压缸8与旋转马达50的压力最接近，则针对斗杆液压缸8而选择第三液压泵13，但若动臂液压缸7和斗杆液压缸8的压力最接近，则如图9所示那样选择第二液压泵12。由此，由于利用从相同的液压泵排出的液压油对压力最接近的执行机构彼此进行驱动，因此，能够抑制因泵排出压力和执行机构压力的压力差而引起的方向控制阀或者压力控制阀的压力损失、方向控制阀进行滑阀动作时的冲击。

此外，执行机构的压力可以是利用在对执行机构供给液压油的油路分别设置的未图示的压力计进行测量所得的实际的负荷压力，也可以是由控制器100D计算出的目标驱动压力。

[第五实施方式]

图10是表示与本发明的第五实施方式的液压控制装置的动作相关的、控制器100E的处理的图。如图10所示，将动臂用操作装置110、斗杆用操作装置120、铲斗用操作装置130、旋转用操作装置140的信号、以及与针对各执行机构的负荷压力以及各执行机构的供给流量相关的信息输入至控制器100E。

在产生利用一个液压泵对多个执行机构进行驱动、即使液压泵的排出油分流的需要的情况下，对向各执行机构供给的流量进行比较，决定不超过由单个泵可输出的流量的执行机构的组合。在该执行机构的组合中，对执行机构的负荷压力进行比较，根据连接映射表186来决定对负荷压力最接近的2个执行机构供给来自相同的液压泵的排出油。此外，在对连接关系进行了变更的情况下，利用目标流量算出部180E基于该变更后的连接关系而对泵的目标流量进行计算。

在该第五实施方式中，例如在从斗杆、动臂、铲斗复合操作向斗杆、动臂、铲斗、旋转复合操作过渡的情况下，根据连接映射表186的信息而与第四实施方式同样地决定了铲斗液压缸9和第一液压泵11、旋转马达50和第三液压泵13、动臂液压缸7和第二液压泵12的组合。

关于斗杆液压缸8，决定向各执行机构供给的流量中的、不超过由单个泵可输出的流量的执行机构的组合。然后，对各执行机构的负荷压力进行比较，从上述执行机构的组合中选择负荷压力最接近的2个执行机构的组合，根据该组合而确定与斗杆液压缸8连接的液压泵。例如，若斗杆液压缸8和旋转马达50的合计流量未超过由第三液压泵13可输出的流量、且负荷压力最接近，则针对斗杆液压缸8，如连接映射表186的E所示那样选择第三液压泵13。

另一方面，在斗杆液压缸8和旋转马达50的合计流量超过由第三液压泵13可输出的流量的情况下，选择其他执行机构。若斗杆液压缸8和铲斗液压缸9的合计流量未超过能够由第一液压泵11输出的流量、且二者的负荷压力最接近，则如图10的连接映射表186的F所示那样针对斗杆液压缸8而选择第一液压泵11。

如以上说明的那样，根据该第五实施方式，能够在由液压泵可输出的流量内对各执行机构供给所需流量，另外，通过从一个液压泵对负荷压力最接近的2个执行机构供给液压油，能够获得与第四实施方式同样的效果。此外，执行机构的流量由利用在对未图示的执行机构供给油的油路分别设置的流量计测量得到的实际的流量、根据执行机构速度或位移而计算出的推断的流量、或者控制器100E内的目标流量计算部计算出的目标流量的值的某一个构成。

如以上详细所述，在本发明的作业机械的液压控制装置中，在前作业机、旋转、行驶等的驱动时，从各液压泵排出与操作信号相应的流量的液压油，在对各执行机构供给该液压油的液压回路上，不会产生未对执行机构供给而是向油箱返回的所谓旁路节流损失、在从一个液压泵向多个执行机构分流供给液压油时所产生的入口节流损失，能够实现能量传递效率较高的液压作业机械的驱动。另外，即使变更了进行动作的执行机构的种类、组合、作业内容、乃至所使用的附件，也能够确保操作性且实现低油耗。

附图标记说明

11…第一泵(液压泵)、12…第二泵(液压泵)、13…第三泵(液压泵)、21…第一动臂用方向控制阀、22…第二动臂用方向控制阀、23…第三动臂用方向控制阀、26…第一动臂用压力控制阀、27…第二动臂用压力控制阀、28…第三动臂用压力控制阀、31…第一斗杆用方向控制阀、32…第二斗杆用方向控制阀、33…第三斗杆用方向控制阀、36…第二斗杆用压力控制阀、37…第一斗杆用压力控制阀、38…第三斗杆用压力控制阀、41…铲斗用方向控制阀、46…铲斗用压力控制阀、51…旋转马达用方向控制阀、56…旋转马达用压力控制阀、100…控制器、110…动臂用操作装置、111…动臂所需流量计算器、112…动臂目标流量计算器、113…动臂目标压力计算器、114…动臂用方向控制阀控制量计算器、120…斗杆用操作装置、121…斗杆所需流量计算器、122…斗杆目标流量计算器、123…斗杆目标压力计算器、124…斗杆用方向控制阀控制量计算器、130…铲斗用操作装置、131…铲斗所需流量计算器、132…铲斗目标流量计算器、133…铲斗目标压力计算器、134…铲斗用方向控制阀控制量计算器、140…旋转用操作装置、141…旋转所需流量计算器、142…旋转目标流量计算器、143…旋转目标压力计算器、144…旋转用方向控制阀控制量计算器、150…行驶用操作装置、151…第一泵目标压力计算器、152…第二泵目标压力计算器、153…第三泵目标压力计算器、180…目标流量算出部、190…模式切换开关、182、183、185、186…连接映射表。

Claims (3)

1.一种作业机械的液压控制装置，其具备：

原动机；

多个液压泵，其由所述原动机驱动；

多个执行机构，其利用从所述多个液压泵排出的液压油来驱动；

多个方向控制阀，所述多个液压泵的每一个均并联连接有多个方向控制阀，所述多个方向控制阀将从所述液压泵排出的液压油向所述多个执行机构引导；

多个速度检测器，其分别设于所述多个执行机构的每一个；

多个作业部件，其分别通过所述多个执行机构而进行动作；

多个操作装置，其向所述多个方向控制阀输出与操作量相应的操作信号；以及

控制装置，其基于来自所述多个操作装置的操作信号而计算出控制所述多个液压泵的泵控制信号、以及针对所述多个方向控制阀的驱动信号，对所述多个液压泵输出所述泵控制信号，并且对所述多个方向控制阀输出所述驱动信号，

所述作业机械的液压控制装置的特征在于，具备：

多个压力控制阀，其分别设于所述多个方向控制阀各自的上游；以及

模式切换装置，其将多种作业内容或者所使用的附件的种类向所述控制装置输入，

所述控制装置根据通过所述速度检测器检测出的所述执行机构的动作速度和向所述执行机构供给的所述液压油的目标流量，计算所述执行机构的目标驱动压力，并以使所述执行机构的驱动压力成为所述目标驱动压力的方式控制设于所述执行机构的上游的所述压力控制阀，

并且所述控制装置具有存储部，所述存储部以与所述作业内容或者所使用的附件相对应的方式，保存有多个针对所述多个液压泵的每一个定义了第一优先级的映射表，所述第一优先级为被供给由该液压泵排出的液压油的所述执行机构的优先级，

所述控制装置基于来自所述模式切换装置的信号，从所述多个映射表中选择对应的映射表，基于从所述多个操作装置输入的所述操作信号和由所选的所述映射表定义的所述优先级，决定对所述多个执行机构中的哪个执行机构供给所述多个液压泵分别排出的液压油。

2.根据权利要求1所述的作业机械的液压控制装置，其特征在于，

在所述映射表还针对所述第一优先级相等的所述执行机构定义有第二优先级，该第二优先级为向该执行机构供给所述液压油的所述液压泵的优先级。

3.根据权利要求2所述的作业机械的液压控制装置，其特征在于，

所述作业机械是至少具备由动臂、斗杆、附件构成的前部件、以及旋转体的液压挖掘机，

以对驱动所述附件以及旋转体的所述执行机构仅从特定的一个所述液压泵优先进行液压油的供给的方式，将该特定的液压泵的所述第一优先级设定为第一，

针对驱动所述动臂以及斗杆的所述执行机构，将相对于所述特定的液压泵的所述第一优先级设定为与所述附件以及所述旋转体相比处于低级，且设定有所述第二优先级。