CN111608969A - 控制装置和施工机械 - Google Patents

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小林正幸
住本笃史
三上晃右
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Abstract

本发明提供控制装置和施工机械。本发明的控制装置具备：控制阀，其控制来自送出流体的泵的流量而进行由所述流体驱动的驱动体的驱动控制；和一对溢流阀，其设置于所述驱动体与所述控制阀之间的一对供排通路，基于外部信号使所述一对供排通路中的任一个供排通路处的所述流体的压力下降。

Description

控制装置和施工机械
技术领域
本发明涉及控制装置和施工机械。
背景技术
施工机械具备：各种各样的液压致动器，其用于驱动回转体(驾驶室)、铲斗、动臂等；和液压驱动装置，其用于驱动这些液压致动器。液压驱动装置具备：操作部；液压泵，其用于向液压致动器供给油；以及液压控制阀，其控制向各液压致动器供给的油的流量。在此，为了使驱动装置的操作性提高，提出了各种各样的技术。
例如，存在如下控制装置：若在使回转体回转时，一旦对操作部进行操作，则回转体自动在所设定的制动域内回转，回转体的回转在制动域的终端自动停止。
作为这样的控制装置的具体的结构，例如，在液压致动器与液压控制阀之间设置有溢流阀。另外，在溢流阀设置有排放油路，经由止回阀而在排放油路的下游设置有电磁比例阀。电磁比例阀的下游侧与液压泵的端口连接。另外，泵油路与罐油路连接。
基于这样的结构，若对罐油路进行节流，则泵油路的压力被升压。若泵油路的压力被升压，则排放油路的止回阀被封闭。并且，泵油路的压力的升压作用于电磁比例阀的后段而使排放油路的压力被升压。由此，制动力作用于液压致动器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-24688号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在如上述那样通过对罐油路进行节流而使泵油路的压力升压的情况下，同时油向液压致动器供给的供给通路的压力也被升压。因此，存在由于液压致动器的动作而无法获得稳定的制动力的可能性。
另外，罐油路的节流具有为了使液压致动器的操作性提高而调整泵油路的压力的作用，因此，存在液压致动器的操作性降低的可能性。
本发明提供一种不有损被上述那样的流体驱动的驱动体的操作性、就能够以简单的构造获得稳定的制动力的控制装置和施工机械。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案的控制装置具备：控制阀，其控制来自送出流体的泵的流量而进行由所述流体驱动的驱动体的驱动控制；和一对溢流阀，其设置于所述驱动体与所述控制阀之间的一对供排通路，基于外部信号使所述一对供排通路中的任一个供排通路处的所述流体的压力下降。
通过如此构成，若利用溢流阀使一对供排通路中的任一个供排通路处的流体的压力下降，则多余的负载不施加于驱动体，也能够实现驱动体的自动运转化。因此，不会有损驱动体的操作性。
相对于此，若使溢流阀封闭而使上述一个供排通路处的流体的压力升压，则能够获得稳定的制动力。
对于上述结构，也可以是，该控制装置具备输出使所述控制阀驱动的先导压力的操作部，所述一对溢流阀均具有：供所述先导压力输入的第1端口；和供所述供排通路处的所述流体的压力输入的第2端口。
通过如此构成，能够将供排通路的流体的压力与先导压力之间的压力差作为信号，并基于该信号使溢流阀开闭。即，在供排通路的流体的压力比先导压力高的情况下，溢流阀开放。相对于此，在先导压力比供排通路的流体的压力高的情况下，溢流阀封闭。能够利用这样的溢流阀的开闭而解除向驱动体施加的制动力，或使制动力作用于驱动体。因此，能够将控制装置设为简单的构造，并获得稳定的制动力。
对于上述结构，也可以是，该控制装置具备切换阀，该切换阀设置于所述操作部与所述第1端口之间，能够切换所述第1端口与所述操作部之间的连结以及所述第1端口与供所述流体排出的罐之间的连结。
通过如此构成，不有损驱动体的操作性，就能够基于供排通路的流体的压力与先导压力之间的压力差可靠地获得制动力。
在上述结构，也可以是，该控制装置具备能够根据所述驱动体的驱动状态来驱动所述溢流阀的其他控制阀。
通过如此构成，能够根据驱动体的驱动状况产生制动力。因此，能够提高控制装置的便利性，也能够提高安全性。
本发明的其他技术方案的控制装置具备：控制阀，其控制来自送出流体的泵的流量而进行由所述流体驱动的驱动体的驱动控制；一对溢流阀，其设置于所述驱动体与所述控制阀之间的一对供排通路，并且与供所述流体排出的罐连接，基于外部信号使所述一对供排通路中的任一个供排通路处的所述流体的压力下降，在所述一对溢流阀中的一个所述溢流阀开放时，另一个所述溢流阀封闭，对于经由所述控制阀向所述一对供排通路中的一个所述供排通路流出的所述流体，在设置于所述一个所述供排通路的所述溢流阀封闭时，该流体不在封闭着的所述溢流阀处向所述罐排出，而是经由所述驱动体向所述罐排出，在设置于所述一个所述供排通路的所述溢流阀开放时，所述流体经由开放着的所述溢流阀向所述罐排出。
通过如此构成，能够利用溢流阀的开闭而解除向驱动体施加的制动力，或使制动力作用于驱动体。因此，能够将控制装置设为简单的构造，并获得稳定的制动力。
本发明的另一技术方案的施工机械具备上述的控制装置，所述泵是液压泵，所述驱动体是液压致动器。
通过如此构成，能够提供不有损操作性就能以简单的构造获得稳定的制动力的施工机械。
发明的效果
上述的控制装置和施工机械不有损操作性就能够以简单的构造获得稳定的制动力。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的施工机械的概略结构图。
图2是本发明的第2实施方式的施工机械的概略结构图。
附图标记说明
1、201、驱动装置；2、液压马达(驱动体、液压致动器)；3、液压泵(泵)；4、操作部；5、205、控制装置；9、控制阀；13a、13b、供排通路；17a、17b、溢流阀；18、第1端口；19、第2端口；20、第3切换阀(切换阀)；33、第3比例控制阀(其他控制阀)；34、第4比例控制阀(其他控制阀)；100、200、施工机械。
具体实施方式
接着，基于附图来说明本发明的实施方式。
第1实施方式
(施工机械)
图1是施工机械100的概略结构图。
施工机械100是例如越野起重机等起重车，具备回转体101和驱动回转体101回转的驱动装置1。
(驱动装置)
如图1所示，驱动装置1以如下各部作为主要结构：回转用的液压马达(相当于权利要求的液压致动器)2，其用于驱动回转体101回转；液压泵(相当于权利要求的泵)3，其用于驱动液压马达2；操作部4，其用于进行液压马达2的操作；以及控制装置5和控制部6，其基于操作部4的输出信号进行液压马达2的驱动控制。在液压马达2的输出轴2a连结有回转体101。
为了驱动液压马达2，液压泵3向该液压马达2供给压力油。
作为液压泵3，使用例如斜板式可变容量型的液压泵。斜板式可变容量型的液压泵在内部具有与斜板以及泵轴的旋转联动而往复运动的活塞(均未图示)。并且，能够利用斜板的倾斜角度使活塞的行程量变化，从而调整压力油的喷出流量。此外，液压泵3并不限于斜板式可变容量型的液压泵，例如，也可以使用斜轴式容量型的液压泵等。
操作部4具有例如未图示的操作杆，通过使该操作杆倾斜，输出作为信号的先导压力P1和操作信号S1。操作信号S1向控制部6输入。
在液压泵3的喷出端口连接有第1中心通路L1。第1中心通路L1将液压泵3和罐7连通。在第1中心通路L1的位于液压泵3与罐7之间的部分连接有控制装置5。
控制装置5具备：第2中心通路L2，其与第1中心通路L1连接起来；控制阀9和压力补偿控制部10，其与第2中心通路L2连接起来；以及切换部8，其设置于操作部4，进行压力补偿控制部10的驱动控制。切换部8的切换信号S2向控制部6输出。
控制阀9是所谓的三位四通方向控制阀。从操作部4输出来的先导压力P1被向控制阀9输入。由此，控制阀9被驱动。
控制阀9经由一对供排通路13a、13b与液压马达2连接。
控制阀9基于先导压力P1控制从液压泵3经由第2中心通路L2输送的油的流量。另外，控制阀9以控制后的流量经由一对供排通路13a、13b向液压马达2供给油。控制阀9通过控制流向液压马达2的油的流量，从而进行液压马达2的制动控制。
压力补偿控制部10配置于第2中心通路L2处的比控制阀9靠上游侧(液压泵3侧)的上游侧通路L3。压力补偿控制部10具备与上游侧通路L3连接起来的第1切换阀11和第2切换阀12。
第1切换阀11设置于从上游侧通路L3分支而与罐7连通的旁通通路16的中途。第1切换阀11是所谓的二位二通方向控制阀。第1切换阀11具有保持上游侧通路L3的液压的作用，以便成为使液压致动器(驱动体)适当地动作的液压(驱动压力范围、使驱动体驱动的流体的压力范围、以上限和下限定义的压力范围)。另外，第1切换阀11经由第1比例控制阀14与控制部6连接。第1比例控制阀14基于来自控制部6的输出信号向第1切换阀11提供驱动液压。由此，第1切换阀11被驱动。
在旁通通路16的比第1切换阀11靠下游侧(罐7侧)的位置连接有止回阀21。若旁通通路16的液压达到使止回阀21动作的压力(预定的液压以上)，则止回阀21开放。
第2切换阀12设置于比上游侧通路L3与旁通通路16的分支点靠下游侧(控制阀9侧)的位置。第2切换阀12是所谓的二位二通方向控制阀。第2切换阀12具有调整向控制阀9供给的油的流量的作用。另外，第2切换阀12经由第2比例控制阀15与控制部6连接。第2比例控制阀15基于来自控制部6的输出信号向第2切换阀12提供驱动液压。由此，第2切换阀12被驱动。
控制部6是例如ECU(电子控制单元：Electronic Contorol Unit)。控制部6基于从操作部4输出的操作信号S1、切换信号S2综合地控制驱动装置1。
另外，控制部6检测比第2切换阀12靠上游侧(液压泵3侧)的节流前液压PG与比第2切换阀12靠下游侧(控制阀9侧)的节流后液压LSG之间的压差(以下，称为第2切换阀12的前后的压差)。控制部6基于该检测结果和切换部8的切换信号S2控制第1切换阀11和第2切换阀12的驱动，或使控制阀9和第2切换阀12同步，以使第2切换阀12的前后的压差恒定。此外，随后论述控制装置5的动作的详细情况。
在将控制阀9和液压马达2连接的一对供排通路13a、13b连接有一对溢流阀17a、17b和一对止回阀18a、18b。一对溢流阀17a、17b具有作为用于防止液压马达2的压力过度上升的安全阀的作用，并且，具有使制动力作用于液压马达2的作用。
溢流阀17a、17b具备：第1端口18，其供先导压力P1输入；和第2端口19，其与一对供排通路13a、13b连接而供各供排通路13a、13b的液压输入。
在第1端口18与操作部4之间连接有第3切换阀20(相对于权利要求的切换阀)。第3切换阀20基于操作部4的操作信号S1切换为第1端口18与操作部4之间的连结以及第1端口18与罐7之间的连结。
(控制装置的动作)
接着，对控制装置5的动作进行说明。
首先，对压力补偿控制部10的动作进行说明。
压力补偿控制部10基于从操作部4的切换部8输出的切换信号S2切换成驱动状态和非驱动状态。
(非驱动状态)
在压力补偿控制部10的非驱动状态的切换信号S2向控制部6输入时，成为第1切换阀11保持开放的状态。并且，基于从操作部4输出的先导压力P1来驱动控制阀9。另外，在操作部4的操作信号S1向控制部6输入时，控制部6基于操作信号S1使第2切换阀12驱动。此时，控制阀9和第2切换阀12同步地驱动。从液压泵3送出的油的流量由控制阀9和第2切换阀12控制，并向一对供排通路13a、13b流动。由控制阀9控制后的剩余油经由第2中心通路L2向罐7回流。另外，在第1中心通路L1和上游侧通路L3的液压异常地成为高压时，与旁通通路16连接的止回阀21开放而使油向罐7回流。如此，在压力补偿控制部10的非驱动状态下，进行所谓的溢流调节控制(溢流调节方式)。
(驱动状态)
在压力补偿控制部10的驱动状态的切换信号S2向控制部6输入时，控制部6检测第2切换阀12的前后的压差。在控制部6中预先存储有第2切换阀12的前后的设定压差区域(以下，简称为设定压差区域)。控制部6检测第2切换阀12的前后的压差来使第1切换阀11驱动，以使该压差处于设定压差区域。具体而言，在第2切换阀12的前后的压差低于设定压差区域的情况下，利用第1切换阀11使旁通通路16封闭。在第2切换阀12的前后的压差超过设定压差区域的情况下，利用第1切换阀11使旁通通路16开放。
在操作部4的操作信号S1向控制部6输入时，控制部6基于操作信号S1使第2切换阀12驱动。由此，向控制阀9供给的油的流量被控制。经由第2切换阀12供给到控制阀9的油的流量由控制阀9控制，并向一对供排通路13a、13b流动。如此，在压力补偿控制部10的驱动状态下，以成为使液压致动器适当动作的液压(驱动压力范围)的方式保持第2中心通路L2的液压，进行所谓的压力补偿控制(压力补偿控制方式)。
在此，在上述溢流调节控制和压力补偿控制这两个控制中，可以说：控制阀9通过控制从液压泵3送出的油的流量来进行液压马达2的驱动控制，然后进行液压马达2的制动控制。
(溢流阀的动作)
接着，对与一对供排通路13a、13b连接的一对溢流阀17a、17b的动作进行说明。此外，以下，为了简化说明，对如下情况进行说明：通过使操作部4的未图示的操作杆向一方向倾斜，从而一对供排通路13a、13b中的供排通路13a成为向液压马达2供给油那一侧的通路(以下存在称为供给通路13a的情况)，供排通路13b成为使油从液压马达2返回的通路(以下存在称为排出通路13b的情况)。
通过上述这样的操作部4的操作，第3切换阀20切换成，供给通路13a侧的溢流阀17a的第1端口18与操作部4连结。由此，先导压力P1施加于供给通路13a侧的溢流阀17a，该供给通路13a侧的溢流阀17a由于该先导压力P1与供给通路13a的液压之间的压差而封闭。由于溢流阀17a封闭，供给通路13a的液压升压。
另一方面，施加于排出通路13b侧的溢流阀17b的先导压力P1下降。因此，溢流阀17b由于先导压力P1与排出通路13b之间的压差而开放，排出通路13b的油向罐7回流。
如此，将各供排通路13a、13b与先导压力P1之间的压差作为信号，基于该信号，供给通路13a成为高压，而排出通路13b成为低压。因此，利用操作部4的一次操作，液压马达2向所期望的方向持续旋转。也就是说，液压马达2自动运转。
在使液压马达2停止的情况下，使操作部4的未图示的操作杆向与一方向相反的方向倾斜。于是，第3切换阀20切换成，排出通路13b侧的溢流阀17b的第1端口18与操作部4连结。由此，施加于供给通路13a侧的溢流阀17a的先导压力P1下降。因此，溢流阀17a由于先导压力P1与供给通路13a之间的压差而开放，供给通路13a的油向罐7回流。
另一方面，先导压力P1施加于排出通路13b侧的溢流阀17b，排出通路13b侧的溢流阀17b由于该先导压力P1与排出通路13b的液压之间的压差而封闭。由于溢流阀17b封闭，排出通路13b的液压升压。如此，将各供排通路13a、13b与先导压力P1之间的压差作为信号，基于该信号，排出通路13b成为高压，而供给通路13a成为低压。因此，制动力作用于液压马达2。
此外，期望的是，控制为在使制动力作用于液压马达2的情况下，也就是说，在使未图示的操作杆向相反方向倾斜的情况下，使第2切换阀12封闭。通过如此控制，能够防止油无用地向第2中心通路L2流出。
如此，控制装置5在控制阀9与液压马达2之间的一对供排通路13a、13b的中途设置有溢流阀17a、17b。溢流阀17a、17b基于从操作部4输出的先导压力P1(外部信号)、操作信号S1(外部信号)以及供排通路13a、13b的液压(外部信号)使一对供排通路13a、13b中的任一者的液压下降。相对于此，一对供排通路13a、13b中的任意另一者的液压被升压。
因此，多余的负载不施加于液压马达2，也能够实现液压马达2的自动运转化。因而，不会有损液压马达2的操作性。
另外，若基于操作部4的操作使溢流阀17a、17b的开闭反转，则上述的供排通路13a、13b中的一者的液压被升压而能够获得稳定的制动力。
另外，溢流阀17a、17b具备供先导压力P1输入的第1端口18以及供各供排通路13a、13b的液压输入的第2端口19。因此，能够将各供排通路13a、13b的液压与先导压力P1之间的压力差作为信号，并基于该信号使溢流阀17a、17b开闭。即，在供排通路13a、13b的液压比先导压力P1高的情况下，其相对应的溢流阀17a、17b开放。相对于此，在先导压力P1比供排通路13a、13b的液压高的情况下，其相对应的溢流阀17a、17b封闭。能够利用这样的溢流阀17a、17b的开闭而解除向液压马达2施加的制动力，或使制动力作用于液压马达2。因此，能够将控制装置5设为简单的构造，并获得稳定的制动力。
另外，在第1端口18与操作部4之间连接有第3切换阀20。第3切换阀20基于操作部4的操作信号S1切换第1端口18与操作部4之间的连结以及第1端口18与罐7之间的连结。因此，不有损液压马达2的操作性，就能够基于供排通路13a、13b的液压与先导压力P1之间的压力差可靠地获得制动力。
(第2实施方式)
接着，基于图2对本发明的第2实施方式进行说明。
图2是第2实施方式的施工机械200的概略结构图。此外，在图2中，对于与前述的第1实施方式同样的方案，标注相同的附图标记而省略说明。
如图2所示，对于施工机械200所使用的驱动装置201，以下的点是与前述的第1实施方式不同的点。即，驱动装置201的控制装置205根据液压马达2的驱动状况来驱动溢流阀17a、17b。
更具体而言，一对溢流阀17a、17b中的一个溢流阀17a经由第3比例控制阀33(相当于权利要求的其他控制阀)与控制部6连接。第3比例控制阀33基于来自控制部6的输出信号向一个溢流阀17a提供驱动液压。另外，一对溢流阀17a、17b中的另一个溢流阀17b经由第4比例控制阀34(相当于权利要求的其他控制阀)与控制部6连接。第4比例控制阀34基于来自控制部6的输出信号向另一个溢流阀17b提供驱动液压。如此，一对溢流阀17a、17b除了由第3切换阀20驱动之外，还由第3比例控制阀33和第4比例控制阀34驱动。
另外，控制装置205具备检测液压马达2的输出轴2a的转速、旋转角度等的传感器40。该传感器40的检测结果作为信号向控制部6输出。控制部6基于来自传感器40的输出信号驱动溢流阀17a、17b。即，控制部6在例如输出轴2a的转速是预定转速(例如，额定转速)以上的情况下、输出轴2a的旋转角度(回转体101的制动域)是预定角度(例如，容许角度、容许制动域)以上的情况下，驱动溢流阀17a、17b，以使制动力作用于液压马达2。
此外，控制阀9经由第5比例控制阀35以及第6比例控制阀36与控制部6连接。第5比例控制阀35和第6比例控制阀36基于来自控制部6的输出信号向控制阀9提供驱动液压。由此，控制阀9被驱动。
如此，控制装置205具备基于来自控制部6的输出信号(外部信号)驱动溢流阀17a、17b的第3比例控制阀33、第4比例控制阀34。因此，能够根据液压马达2的驱动状况对液压马达2产生制动力。因而，根据本第2实施方式，除了与上述的第1实施方式同样的效果之外，还能够提高控制装置205的便利性，也能够提高控制装置205的安全性。
此外，本发明并不限于上述的实施方式，包括在不脱离本发明的主旨的范围内对上述的实施方式施加各种变更而成的实施方式。
例如，在上述的实施方式中，对施工机械100、200是液压挖掘机的情况进行了说明。然而，并不限于此，能够将上述的驱动装置1、201(控制装置5、205)应用于各种各样的施工机械。
另外，在上述的实施方式中，对控制装置5被应用于利用从液压泵3送出的油使液压马达2驱动的液压回路的情况进行了说明。然而，并不限于此，控制装置5的结构能够应用于油以外的各种各样的流体的回路。
另外，在上述的实施方式中，使用液压马达2作为由油驱动的驱动体而进行了说明。然而，并不限于此，能够使用液压缸等各种各样的致动器作为驱动体。
另外，在上述的第2实施方式中，对传感器40检测液压马达2的输出轴2a的转速、旋转角度等的情况进行了说明。然而，并不限于此，能够使用所期望的传感器。例如，也可以利用传感器40检测液压马达2的温度。另外，也可以在施工机械200的斗杆等设置监控器作为传感器40，检测与建造物等的接近。并且，也可以是，在液压马达2的温度上升到预定温度(例如，额定温度)以上的情况、建造物等与斗杆异常地接近了的情况下，使制动力作用于液压马达2。
另外，在上述的第2实施方式中，对使用了第3比例控制阀33、第4比例控制阀34作为基于控制部6的输出信号驱动溢流阀17a、17b的控制阀的情况进行了说明。然而，并不限于此，能够使用各种各样的控制阀来替代第3比例控制阀33、第4比例控制阀34。

Claims (6)

1.一种控制装置，其中，
该控制装置具备：
控制阀，其控制来自送出流体的泵的流量而进行由所述流体驱动的驱动体的驱动控制；以及
一对溢流阀，其设置于所述驱动体与所述控制阀之间的一对供排通路，基于外部信号使所述一对供排通路中的任一个供排通路处的所述流体的压力下降。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
该控制装置具备输出使所述控制阀驱动的先导压力的操作部，
所述一对溢流阀均具有：
供所述先导压力输入的第1端口；以及
供所述供排通路处的所述流体的压力输入的第2端口。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，
该控制装置具备切换阀，该切换阀设置于所述操作部与所述第1端口之间，能够切换所述第1端口与所述操作部之间的连结以及所述第1端口与供所述流体排出的罐之间的连结。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的控制装置，其中，
该控制装置具备能够根据所述驱动体的驱动状态来驱动所述一对溢流阀的其他控制阀。
5.一种控制装置，其中，
该控制装置具备：
控制阀，其控制来自送出流体的泵的流量而进行由所述流体驱动的驱动体的驱动控制；以及
一对溢流阀，其设置于所述驱动体与所述控制阀之间的一对供排通路，并且与供所述流体排出的罐连接，基于外部信号使所述一对供排通路中的任一个供排通路处的所述流体的压力下降，
在所述一对溢流阀中的一个所述溢流阀开放时，另一个所述溢流阀封闭，
对于经由所述控制阀向所述一对供排通路中的一个所述供排通路流出的所述流体，
在设置于所述一个所述供排通路的所述溢流阀封闭时，该流体不在封闭着的所述溢流阀处向所述罐排出，而是经由所述驱动体向所述罐排出，
在设置于所述一个所述供排通路的所述溢流阀开放时，所述流体经由开放着的所述溢流阀向所述罐排出。
6.一种施工机械，其中，
该施工机械具备权利要求1～5中任一项所述的控制装置，
所述泵是液压泵，
所述驱动体是液压致动器。
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