CN112105785A - 工程机械的液压驱动装置 - Google Patents

工程机械的液压驱动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112105785A
CN112105785A CN201980030984.9A CN201980030984A CN112105785A CN 112105785 A CN112105785 A CN 112105785A CN 201980030984 A CN201980030984 A CN 201980030984A CN 112105785 A CN112105785 A CN 112105785A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boom
regeneration
arm
flow rate
hydraulic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980030984.9A
Other languages
English (en)
Inventor
前川智史
河合宏明
上村佑介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobelco Construction Machinery Co Ltd, Kobe Steel Ltd filed Critical Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Publication of CN112105785A publication Critical patent/CN112105785A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/082—Servomotor systems incorporating electrically operated control means with different modes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2232—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2282—Systems using center bypass type changeover valves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2285—Pilot-operated systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/024—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member by means of differential connection of the servomotor lines, e.g. regenerative circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/17—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors using two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20523—Internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20576—Systems with pumps with multiple pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F15B2211/3058—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve having additional valves for interconnecting the fluid chambers of a double-acting actuator, e.g. for regeneration mode or for floating mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/3059—Assemblies of multiple valves having multiple valves for multiple output members
    • F15B2211/30595—Assemblies of multiple valves having multiple valves for multiple output members with additional valves between the groups of valves for multiple output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3105—Neutral or centre positions
    • F15B2211/3116—Neutral or centre positions the pump port being open in the centre position, e.g. so-called open centre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3122—Special positions other than the pump port being connected to working ports or the working ports being connected to the return line
    • F15B2211/3133—Regenerative position connecting the working ports or connecting the working ports to the pump, e.g. for high-speed approach stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/327—Directional control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/329—Directional control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/36—Pilot pressure sensing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6309—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6316—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pilot pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6652—Control of the pressure source, e.g. control of the swash plate angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6655—Power control, e.g. combined pressure and flow rate control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6658—Control using different modes, e.g. four-quadrant-operation, working mode and transportation mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7114—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators
    • F15B2211/7128—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators the chambers being connected in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • 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
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7142—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders the output members being arranged in multiple groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本发明提供一种不管是否执行再生动作也能以高精度进行自动控制的液压驱动装置。液压驱动装置包括：动臂流量控制阀(36)；斗杆流量控制阀(37)；对斗杆油缸(27)具有可变的再生率的再生控制阀(43)；进行马力控制的泵控制装置；姿势检测装置(60)；能够在通常控制模式与自动控制模式之间切换的动臂流量控制装置(76、100)；以及再生控制装置(93、100)。动臂流量控制装置(76、100)在自动控制模式下以使作业附属装置沿目标轨迹动作的方式调节动臂流量。再生控制装置(93、100)在低负荷时使再生控制阀(43)位于再生位置，在高负荷时位于再生切断位置，并且，在动臂流量控制装置被切换为自动控制模式时使低负荷时的再生率降低。

Description

工程机械的液压驱动装置
技术领域
本发明涉及一种设置在具备可起伏的动臂以及连结于该动臂的斗杆的液压挖掘机等工程机械，用于利用液压驱动所述动臂及所述斗杆的装置。
背景技术
液压式的工程机械一般具备机体、被该机体支撑的作业装置以及利用液压使该作业装置动作的液压驱动装置。所述作业装置根据由操作人员赋予操作杆的操作而工作，据此进行规定的作业动作。具体而言，所述作业装置包含：可起伏地被机体支撑的动臂；可转动地连结于该动臂的远端的斗杆；以及可转动地连结于该斗杆的远端的作业附属装置。该作业附属装置例如在液压挖掘机中是挖掘用的铲斗。所述液压驱动装置包含作为分别使所述动臂及所述斗杆动作的液压致动器的动臂油缸和斗杆油缸、用于向该动臂油缸和该斗杆油缸供给工作油的液压泵、以及用于控制该工作油的供给的控制阀等。
而且近年，为了减轻操作人员的负担，正在开发具备自动控制功能的液压驱动装置，以使操作人员只要进行简单的操作就能让所述作业附属装置沿预先设定的目标轨迹动作的方式控制所述动臂及所述斗杆的作业装置的驱动。
例如，专利文献1公开一种设置在具备动臂、斗杆及铲斗的液压挖掘机的液压驱动装置，其具备以使所述铲斗的尖端沿水平面向所述斗杆的拉回方向移动的方式，也就是以进行水平平整作业的方式，与所述斗杆的拉回方向的动作相对应使所述动臂向提升方向动作的自动控制功能。
此外，作为用于使所述斗杆的拉回方向的动作高效率地增速的机构，已知设置再生油路。该再生油路是用于在该斗杆的拉回动作时将从斗杆油缸的杆侧室排出的工作油的一部分不经由罐而直接返送到该斗杆油缸的头侧室的油路。例如专利文献2公开了当挖掘负荷小而斗杆油缸的头侧室的压力低时，进行将从该斗杆油缸的杆侧室排出的工作油供给到该头侧室的再生动作，另一方面，当挖掘负荷大而所述头侧室的压力高时，进行将从所述杆侧室排出的工作油直接返送到罐而确保高挖掘力的再生切断控制。
但是，在将如所述专利文献2记载的再生控制适用于如所述专利文献1记载的具备自动控制功能的液压驱动装置的情况下，由于再生切断时发生大的速度变动，因此存在难以高精度控制作业附属装置的移动轨迹的问题。具体而言，从正在进行所述再生动作的状态起挖掘负荷急剧增大而斗杆油缸的头侧室的压力上升从而执行再生切断控制的情况下，从该挖掘负荷剧增的时刻起至实际上再生阀切换到再生切断位置为止存在响应延迟。所述再生切断位置是用于将从杆侧室排出的工作油不是通过再生流路而是通过出口节流流路而返送到罐的位置。在所述响应延迟期间，来自所述杆侧室的工作油的排出被抑制而不能充分释放该工作油，因此所述头侧室的压力显著地增大。而且，在用于向所述斗杆油缸供给工作油的液压泵为可变容量型的情况下，由于对该液压泵的容量一般执行马力控制，也就是以使液压泵的马力收敛在对其驱动源的发动机设定的容许马力内的方式调节该液压泵的容量的控制，因此，与所述头侧室的压力的急剧上升相对应而该液压泵的容量急剧被抑制。据此，供给到所述斗杆油缸的工作油的流量急剧减少而该斗杆油缸的速度显著降低。这阻碍以高精度进行所述自动控制，也就是以使所述作业附属装置沿目标轨迹动作的方式使所述斗杆油缸的速度和所述动臂油缸的速度同步的控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开平9-328774号
专利文献2：日本专利公开公报特开平10-267007号
发明内容
本发明的目的在于提供一种液压驱动装置，该液压驱动装置被设置在具备包含动臂、斗杆以及作业附属装置的作业装置的工程机械中，利用液压来使该作业装置动作，该液压驱动装置能够进行自动控制以及再生动作，并且，不管是否执行该再生动作也能高精度地进行所述自动控制，其中，所述自动控制以使所述作业附属装置沿预先设定的目标轨迹动作的方式使所述动臂及所述斗杆的动作同步，所述再生动作将来自用于使所述斗杆动作的斗杆油缸的返回油再生。
所提供的是工程机械的液压驱动装置，其中，所述工程机械具备机体和作业装置，所述作业装置包含可起伏地被该机体支撑的动臂、可转动地连结于该动臂的远端部的斗杆以及安装在该斗杆的远端部的作业附属装置，所述液压驱动装置被设置在所述工程机械，用于利用液压驱动所述动臂和所述斗杆，其包括：工作油供给装置，包含通过被驱动源驱动而喷出工作油的可变容量型的至少一个液压泵；动臂油缸，通过接收来自所述工作油供给装置的工作油的供给而伸缩从而使所述动臂起伏；斗杆油缸，通过接收来自所述工作油供给装置的工作油的供给而伸缩从而使所述斗杆转动，该斗杆油缸具有头侧室和其相反侧的杆侧室，所述斗杆油缸以如下方式连结于所述斗杆：通过向所述头侧室供给工作油而伸长从而使所述斗杆向拉回方向转动，并且，通过向所述杆侧室供给工作油而收缩从而使所述斗杆向推压方向动作；先导操作式的动臂流量控制阀，介于所述工作油供给装置与所述动臂油缸之间，以能够使从该工作油供给装置供给到该动臂油缸的工作油的流量即动臂流量变化的方式进行开闭动作；先导操作式的斗杆流量控制阀，介于所述工作油供给装置与所述斗杆油缸之间，以能够使从该工作油供给装置供给到该斗杆油缸的工作油的流量即斗杆流量变化的方式进行开闭动作；再生控制阀，具有再生位置和再生切断位置，并以能够使再生率变化的方式进行开闭动作，在所述再生位置当所述斗杆油缸伸长时形成将从所述杆侧室排出的排出工作油返送到所述头侧室的再生流路和返送到罐的出口节流流路，在所述再生切断位置遮断所述再生流路使所述出口节流流路的开口面积为最大，所述再生率是相对于作为在所述再生流路和该出口节流流路分别流动的工作油的流量的再生流量和出口节流流量的总和即总返送流量的所述再生流量的比率；动臂操作器，接受用于使所述动臂动作的动臂操作；斗杆操作器，接受用于使所述斗杆动作的斗杆操作；泵控制装置，以使所述工作油供给装置中包含的所述至少一个液压泵的合计马力收敛在对所述驱动源设定的容许马力内的方式进行调节该至少一个液压泵的容量的马力控制；姿势检测装置，检测用于确定所述作业附属装置的位置的所述作业装置的姿势；动臂流量控制装置，能够在通常控制模式和自动控制模式之间切换，在所述通常控制模式下，容许所述动臂流量控制阀以使所述动臂流量根据施加于所述动臂操作器的所述动臂操作而变化的方式工作，在所述自动控制模式下，以使所述作业附属装置沿预先设定的目标轨迹动作的方式基于所述姿势检测装置检测到的所述姿势调节所述动臂流量；以及再生控制装置，在低负荷时使所述再生控制阀设定在所述再生位置，在高负荷时使所述再生控制阀设定在所述再生切断位置，所述低负荷是作为供给到所述斗杆油缸的所述头侧室的工作油的压力的斗杆头压在预先设定的容许压以下，所述高负荷是所述斗杆头压超过所述容许压。该再生控制装置使所述再生控制阀如下地工作：使在所述动臂流量控制装置被切换为所述自动控制模式时在所述低负荷情况下的所述再生率低于该动臂流量控制装置被切换为所述通常控制模式时在所述低负荷情况下的所述再生率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的液压式工程机械即液压挖掘机的侧视图。
图2是表示包含搭载于所述液压挖掘机的液压驱动装置的构成要素的液压回路和控制器的图。
图3是表示所述液压驱动装置中的再生控制阀的再生位置和再生切断位置的详细的符号。
图4是表示所述再生控制阀的冲程与再生流路及出口节流流路各自的节流阀开度之间的关系的坐标图。
图5是表示包含在所述液压驱动装置的多个控制装置各自的主要构成要素的框图。
图6是表示所述液压驱动装置的泵控制装置执行的运算控制动作的流程图。
图7是表示用于所述泵控制装置执行的马力控制的马力曲线的坐标图。
图8是表示所述液压驱动装置的动臂流量控制装置执行的运算控制动作的流程图。
图9是表示在自动控制模式下由所述动臂流量控制装置运算的目标动臂油缸速度与目标动臂先导压之间的关系的坐标图。
图10是表示所述液压驱动装置的合流控制装置执行的运算控制动作的流程图。
图11是所述液压驱动装置的再生控制装置执行的运算控制动作的流程图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的优选实施方式。
图1表示所述实施方式所涉及的液压挖掘机。另外，适用本发明的工程机械并不限定于所述液压挖掘机。本发明可以广泛地被适用于具备机体、可起伏地被该机体支撑的动臂、可转动地连结于该动臂的远端部的斗杆以及安装在该斗杆的远端部的作业附属装置的工程机械中。
所述液压挖掘机具备：能够在地面G上行走的下部行走体10；搭载于所述下部行走体10的上部回转体12；搭载于上部回转体12的作业装置14以及利用液压驱动该作业装置14的液压驱动装置。
所述下部行走体10和所述上部回转体12构成支撑所述作业装置14的机体。所述上部回转体12具有回转框架16和搭载于其上的多个要素。该多个要素包含收容发动机的发动机室17和作为驾驶室的司机室18。
所述作业装置14能够进行用于挖掘作业以及其他必要的作业的动作，包含动臂21、斗杆22及铲斗24。所述动臂21具有可起伏地、即能够绕水平轴转动地被所述回转框架16的前端支撑的基端部和其相反侧的远端部。所述斗杆22具有能够绕水平轴转动地安装在所述动臂21的远端部的基端部和该基端部的相反侧的远端部。所述铲斗24相当于远端附属装置，能够转动地安装在所述斗杆22的远端部。
所述液压驱动装置包含对所述动臂21、所述斗杆22及所述铲斗24分别设置的多个可伸缩的液压缸，具体而言，包含一对动臂油缸26、斗杆油缸27及铲斗油缸28。
所述一对动臂油缸26分别介于所述上部回转体12与所述动臂21之间，以使该动臂21进行起伏动作的方式伸缩。该动臂油缸26具有图2所示的头侧室26h和杆侧室26r，通过工作油被供给到该头侧室26h而伸长从而使所述动臂21向动臂提升方向动作并排出所述杆侧室26r内的工作油，另一方面，通过工作油被供给到所述杆侧室26r而收缩从而使所述动臂21向动臂下降方向动作并排出所述头侧室26h内的工作油。另外，本发明所涉及的动臂油缸也可以是被配置在动臂宽度方向的中央的单一的液压缸。
所述斗杆油缸27是介于所述动臂21与所述斗杆22之间，以使该斗杆22进行转动动作的方式伸缩的斗杆致动器。具体而言，该斗杆油缸27具有图2所示的头侧室27h和杆侧室27r，通过工作油被供给到该头侧室27h而伸长从而使所述斗杆22向斗杆拉回方向(该斗杆22的远端接近动臂21的方向)动作并排出所述杆侧室27r内的工作油，另一方面，通过工作油被供给到所述杆侧室27r而收缩从而使所述斗杆22向斗杆推压方向(该斗杆22的远端离开动臂21的方向)动作并排出所述头侧室27h内的工作油。
所述铲斗油缸28介于所述斗杆22与所述铲斗24之间，以使该铲斗24进行转动动作的方式伸缩。具体而言，该铲斗油缸28通过伸长而使所述铲斗24向铲起方向(该铲斗24的远端25接近斗杆22的方向)转动，另一方面，通过收缩而使所述铲斗24向放开方向(该铲斗24的远端25离开斗杆22的方向)转动。
所述铲斗油缸28并不是本发明的必需的构成要素。在斗杆安装铲斗以外的作业附属装置的情况下，可以安装与该作业附属装置相对应的铲斗油缸以外的作业用致动器。此外，该作业用致动器可以由本发明所涉及的液压驱动装置以外的装置来驱动。也就是说，本发明所涉及的液压驱动装置只要包含用于利用液压驱动动臂和斗杆的要素即可。
图2表示搭载于所述液压挖掘机的液压回路以及与其电气连接的控制器100。更详细而言，图2表示该液压回路中用于通过液压驱动所述动臂21和所述斗杆22的要素。所述控制器100例如由微计算机构成，控制包含在所述液压回路的各要素的工作。模式切换开关110连接于所述控制器100。该模式切换开关110被配置在驾驶室内，接受用于将所述控制器100的控制模式切换为后面详述的通常控制模式和自动控制模式的操作而将对应于该操作的模式指令信号输入到所述控制器100。
所述液压回路除了所述动臂油缸26和所述斗杆油缸27以外还包含工作油供给装置30、动臂流量控制阀36、斗杆流量控制阀37、动臂操作器46、斗杆操作器47、第一合流切换阀41、第二合流切换阀42及再生控制阀43。
所述工作油供给装置30包含第一液压泵31和第二液压泵32。该第一液压泵31和第二液压泵32连接于作为驱动源的发动机33，通过该发动机33输出的动力被驱动并喷出工作油。第一液压泵31和第二液压泵32分别是可变容量型泵。具体而言，该第一液压泵31和第二液压泵32分别具有调节器31a、32a。通过来自所述控制器100的对所述调节器31a、32a的泵容量指令的输入，所述第一液压泵31和第二液压泵32的容量被操作。
所述动臂流量控制阀36介于包含在所述工作油供给装置30的所述第一液压泵31与所述一对动臂油缸26之间，以使从该第一液压泵31供给到该动臂油缸26的工作油的流量即动臂流量变化的方式进行开闭动作。具体而言，该动臂流量控制阀36由具有动臂提升先导端口36a和图略的动臂下降先导端口的先导操作式的三位换向阀构成，被配置在连接于所述第一液压泵31的第一中间旁通线CL1的中途。
所述动臂流量控制阀36在先导压均未输入到所述动臂提升及动臂下降先导端口时切换为中立位置，将所述第一中间旁通线CL1开通而将所述第一液压泵31与所述动臂油缸26之间遮断。据此，所述动臂油缸26被保持为停止状态。
如果动臂提升先导压被输入到所述动臂提升先导端口36a，则所述动臂流量控制阀36以对应于该动臂提升先导压的大小的冲程从所述中立位置切换为动臂提升位置，以容许工作油通过从所述第一中间旁通线CL1分支的第一供给线SL1以对应于所述冲程的流量(动臂流量)从所述第一液压泵31供给到所述一对动臂油缸26各自的头侧室26h，并容许工作油从该一对动臂油缸26各自的杆侧室26r返回到罐的方式开阀。据此，所述动臂油缸26以对应于所述动臂提升先导压的速度向所述动臂提升方向被驱动。
反之，如果动臂下降先导压被输入到所述动臂下降先导端口，则所述动臂流量控制阀36以对应于该动臂下降先导压的大小的冲程从所述中立位置切换为动臂下降位置，以容许工作油通过所述第一供给线SL1以对应于所述冲程的流量(动臂流量)从所述第一液压泵31供给到所述一对动臂油缸26各自的杆侧室26r，并容许工作油从该一对动臂油缸26各自的头侧室26h返回到罐的方式开阀。据此，所述动臂油缸26以对应于所述动臂下降先导压的速度向所述动臂下降方向被驱动。
所述斗杆流量控制阀37介于包含在所述工作油供给装置30的所述第二液压泵32与所述斗杆油缸27之间，以使从该第二液压泵32供给到该斗杆油缸27的工作油的流量即斗杆流量变化的方式进行开闭动作。具体而言，该斗杆流量控制阀37由具有斗杆拉回先导端口37a和图略的斗杆推压先导端口的先导操作式的三位换向阀构成，被配置在连接于所述第二液压泵32的第二中间旁通线CL2的中途。
所述斗杆流量控制阀37在先导压均未输入到所述斗杆拉回及斗杆推压先导端口时切换为中立位置，将所述第二中间旁通线CL2开通而将所述第二液压泵32与所述斗杆油缸27之间遮断。据此，所述斗杆油缸27被保持为停止状态。
如果斗杆拉回先导压被输入到所述斗杆拉回先导端口37a，则所述斗杆流量控制阀37以对应于该斗杆拉回先导压的大小的冲程从所述中立位置切换为斗杆拉回位置，以容许工作油通过从所述第二中间旁通线CL2分支的第二供给线SL2以对应于所述冲程的流量(斗杆流量)从所述第二液压泵32供给到所述斗杆油缸27的头侧室27h，并容许工作油从该斗杆油缸27的杆侧室27r返回到罐的方式开阀。据此，所述斗杆油缸27以对应于所述斗杆拉回先导压的速度向所述斗杆拉回方向被驱动。
反之，如果斗杆推压先导压被输入到所述斗杆推压先导端口，则所述斗杆流量控制阀37以对应于该斗杆推压先导压的大小的冲程从所述中立位置切换为斗杆推压位置，以容许工作油以对应于所述冲程的流量(斗杆流量)从所述第二液压泵32通过所述第二供给线SL2而供给到所述斗杆油缸27的杆侧室27r，并容许工作油从该斗杆油缸27的头侧室27h返回到罐的方式开阀。据此，所述斗杆油缸27以对应于所述斗杆推压先导压的速度向所述斗杆推压方向被驱动。
所述动臂操作器46接受用于使所述动臂21动作的动臂操作，容许对应于该动臂操作的动臂提升先导压或动臂下降先导压被输入到所述动臂流量控制阀36。具体而言，该动臂操作器46具有可以在所述驾驶室内接受相当于所述动臂操作的转动操作的动臂杆46a和连结于该动臂杆46a的动臂先导阀46b。
所述动臂先导阀46b介于先导液压源40与所述动臂流量控制阀36的两个先导端口(在图2中代表性地只示出了动臂提升先导端口36a)之间。该动臂先导阀46b与施加于所述动臂杆46a的所述动臂操作联动而开阀，以容许对所述两个先导端口中与所述动臂操作的方向相对应的先导端口，从所述先导液压源40输入与该动臂操作的大小相对应的大小的动臂提升先导压或动臂下降先导压的方式开阀。例如，该动臂先导阀46b如果对应于动臂提升动作的方向的动臂操作被施加于所述动臂杆46a，则以容许对应于所述动臂操作的大小的动臂提升先导压供给到所述动臂提升先导端口36a的方式开阀。
所述斗杆操作器47接受用于使所述斗杆22动作的斗杆操作，容许对应于该斗杆操作的斗杆拉回先导压或斗杆推压先导压被输入到所述斗杆流量控制阀37。具体而言，该斗杆操作器47具有可以在所述驾驶室内接受相当于所述斗杆操作的转动操作的斗杆杆47a和连结于该斗杆杆47a的斗杆先导阀47b。
所述斗杆先导阀47b介于所述先导液压源40与所述斗杆流量控制阀37的两个先导端口(在图2中代表性地只示出了斗杆拉回先导端口37a)之间。该斗杆先导阀47b与施加于所述斗杆杆47a的所述斗杆操作联动而开阀，以容许对所述两个先导端口中与所述斗杆操作的方向相对应的先导端口，从所述先导液压源40输入与该斗杆操作的大小相对应的大小的斗杆拉回先导压或斗杆推压先导压的方式开阀。例如，该斗杆先导阀47b如果对应于斗杆拉回动作的方向的斗杆操作被施加于所述斗杆杆47a，则以容许对应于所述斗杆操作的大小的斗杆拉回先导压供给到所述斗杆拉回先导端口37a的方式开阀。
所述第一合流切换阀41介于所述第一供给线SL1与所述斗杆油缸27之间，以容许从所述第一液压泵31喷出的工作油的一部分与从所述第二液压泵32喷出的工作油合流并被供给到所述斗杆油缸27的头侧室27h的方式进行开阀动作。具体而言，该第一合流切换阀41由具有第一合流先导端口41a的先导操作式的二位切换阀构成。该第一合流切换阀41在先导压未被供给到所述第一合流先导端口41a时被保持在合流阻止位置(图2的右位置)，遮断所述第一供给线SL1与所述斗杆油缸27之间来阻止所述工作油的合流，另一方面，如果所述第一合流先导压被供给到所述第一合流先导端口41a，则被切换到合流容许位置(图2的左位置)，容许从所述第一供给线SL1向所述斗杆油缸27的头侧室27h的工作油的供给(即，来自第一液压泵31的工作油合流于来自第二液压泵32的工作油)。
该实施方式所涉及的所述第一合流切换阀41只不过是根据所述第一合流先导压是否被输入来进行开闭动作的开闭切换阀。但是，本发明所涉及的第一合流切换阀也可以具有例如根据被输入的先导压的大小使工作油的流量(与来自第二液压泵的工作油合流的工作油的流量)变化的流量调节功能。
所述第二合流切换阀42介于所述第二供给线SL2与所述一对动臂油缸26之间，以容许从所述第二液压泵32喷出的工作油的一部分与从所述第一液压泵31喷出的工作油合流并被供给到所述一对动臂油缸26各自的头侧室26h的方式进行开阀动作。具体而言，该第二合流切换阀42由具有第二合流先导端口42a的先导操作式的二位切换阀构成。该第二合流切换阀42在先导压未被供给到所述第二合流先导端口42a时被保持在合流阻止位置(图2的左位置)，遮断所述第二供给线SL2与所述动臂油缸26之间来阻止所述合流，另一方面，如果第二合流先导压被供给到所述第二合流先导端口42a，则被切换到合流容许位置(图2的右位置)，容许从所述第二供给线SL2向所述动臂油缸26的头侧室26h的工作油的供给(即，来自第二液压泵32的工作油合流于来自第一液压泵31的工作油)。
该实施方式所涉及的所述第二合流切换阀42具有根据输入到所述第二合流先导端口42a的所述第二合流先导压的大小使工作油的流量(与来自第一液压泵31的工作油合流的工作油的流量)变化的流量调节功能。但是，本发明所涉及的第二合流切换阀也可以是根据先导压的有无输入而只是进行开闭动作的开闭切换阀。
所述再生控制阀43被设置在所述第一中间旁通线CL1的中途，并且，介于所述第一合流切换阀41与所述斗杆油缸27之间。该再生控制阀43以进行将在所述斗杆油缸27伸长时从所述杆侧室27r排出的排出工作油的一部分返送到该斗杆油缸27的头侧室27h的再生动作的方式开阀。
具体而言，所述再生控制阀43是具有再生先导端口43a的先导操作式的切换阀，根据被输入到该再生先导端口43a的先导压的大小而进行开阀动作。该再生控制阀43至少具有如图4所示的中立位置Pn、再生位置Pr以及再生切断位置Pc。该再生控制阀43在所述中立位置Pn开通所述第一中间旁通线CL1并遮断所述第一合流切换阀41与所述斗杆油缸27之间，在所述再生位置Pr形成将来自所述斗杆油缸27的杆侧室27r的所述排出工作油的一部分直接返送到所述头侧室27h的再生流路Fr和将该排出工作油的剩下的部分返送到罐的出口节流流路(meter-out flow path)Fo，在再生切断位置Pc遮断所述再生流路Fr来使出口节流流路Fo的开口面积最大。
所述再生控制阀43还具有根据被输入到所述再生先导端口43a的再生先导压的大小而再生节流阀开度Ar和出口节流阀开度Ao变化的特性。所述再生节流阀开度Ar是所述再生流路Fr的节流阀开度，所述出口节流阀开度Ao是出口节流流路Fo的节流阀开度。也就是说，该再生控制阀43具有以使再生率η变化的方式进行开闭动作的功能。该再生率η是相对于作为再生流量Qr和出口节流流量Qo的总和的总返送流路(应为总返送流量)Qt的所述再生流量Qr的比率(η＝Qr/Qt＝Qr/(Qr+Qo))，所述再生流量Qr和所述出口节流流量Qo是分别在再生流路Fr和出口节流流路Fo流动的工作油的流量。
图5表示相对于所述再生控制阀43的再生冲程ST的所述再生节流阀开度Ar及出口节流阀开度Ao的特性。在此所说的再生冲程ST是指从所述再生节流阀开度Ar最大的位置朝向再生切断位置Pc的所述再生控制阀43的阀芯(spool)的冲程。该再生冲程ST与所述再生先导压的大小相对应而变化。如图5所示，所述再生节流阀开度Ar伴随所述再生冲程ST的增大(也就是随着再生控制阀43沿着从所述再生位置Pr朝向所述再生切断位置Pc的方向冲程)而减少，在最大冲程STmax，所述再生节流阀开度Ar实质上为0(再生切断)。另一方面，所述出口节流阀开度Ao伴随所述再生冲程ST的增大而增大，在所述最大冲程STmax，所述出口节流阀开度Ao也最大。
如图2及图4所示，所述再生控制阀43在所述再生位置Pr和所述再生切断位置Pe分别形成合流容许油路。该合流容许油路是容许从所述第一液压泵31喷出的工作油通过该合流容许油路而被供给到所述斗杆油缸27的头侧室27h，也就是说容许与从第一液压泵31(应为第二液压泵32)喷出的工作油合流的油路。该合流容许油路能够使所述再生控制阀43被配置在所述第一合流切换阀41与所述斗杆油缸27之间的合流油路的情况下同时进行再生动作和合流容许动作。
另外，所述再生控制阀43除了所述各位置Pn、Pr及Pc以外还可以具有与所述再生切断位置Pc相反地将来自所述第一液压泵31的工作油导向所述斗杆油缸27的杆侧室27r，并将来自该斗杆油缸27的头侧室27h的返回油导向罐的位置。
所述液压驱动装置还具备如图5所示的泵控制装置50、姿势检测装置60、动臂流量控制装置70、合流控制装置80以及再生控制装置90。
所述泵控制装置50具有控制作为所述工作油供给装置30所包含的所述第一液压泵31和第二液压泵32各自的容量的第一泵容量和第二泵容量的功能。该实施方式所涉及的泵控制装置50对所述第一泵容量和第二泵容量同时执行马力控制和正控制。所述马力控制是以使所述第一液压泵31和第二液压泵32的合计马力收敛在对作为驱动源的所述发动机33设定的容许马力内的方式调节(限制)该液压泵31、32的容量的控制。所述正控制是伴随被输入到所述动臂流量控制阀36的动臂先导压Ppb的增大而使所述第一泵容量增大，并且伴随被输入到所述斗杆流量控制阀37的斗杆先导压Ppa的增大而使所述第二泵容量增大的控制。
具体而言，所述泵控制装置50具有：检测作为所述第一液压泵31的喷出压的第一泵压P1的第一泵压传感器51；检测作为所述第二液压泵32的喷出压的第二泵压P2的第二泵压传感器52；检测所述动臂先导压Ppb的动臂先导压传感器(在图2中只示出检测动臂提升先导压的传感器)56；检测所述斗杆先导压Ppa的斗杆先导压传感器(在图2中只示出检测斗杆拉回先导压的传感器)57；以及包含在所述控制器100中的泵容量指令部105。该泵容量指令部105基于从所述各传感器51、52、56、57输入的检测信号生成用于执行所述正控制和所述马力控制的泵容量指令，并通过将该泵容量指令分别输入到所述第一及第二液压泵31、32的调节器31a、32a，从而进行泵容量的控制。
所述姿势检测装置60检测用于确定作为作业附属装置的所述铲斗24的位置的所述作业装置14的姿势。具体而言，该姿势检测装置60包含如图1所示的动臂角度传感器61、斗杆角度传感器62以及铲斗角度传感器64。所述动臂角度传感器61检测作为所述动臂21相对于所述机体的起伏角度的动臂角度，所述斗杆角度传感器62检测作为所述斗杆22相对于所述动臂21的转动角度的斗杆角度，所述铲斗角度传感器64检测作为所述铲斗24相对于所述斗杆22的转动角度的铲斗角度。这些传感器61、62、64分别生成角度检测信号，并输入到所述控制器100。
所述动臂流量控制装置70通过操作所述动臂流量控制阀36来控制所述动臂流量。该动臂流量控制装置70根据从所述模式切换开关110输入的模式指令信号而被切换为所述通常控制模式和所述自动控制模式。该动臂流量控制装置70在所述通常控制模式下，容许所述动臂流量控制阀36和所述斗杆流量控制阀37以使所述动臂流量和斗杆流量与分别施加于所述动臂操作器46和所述斗杆操作器47的所述动臂操作和所述斗杆操作相对应而变化的方式工作。另一方面，该动臂流量控制装置70在所述自动控制模式下，基于所述姿势检测装置60检测的所述作业装置14的姿势确定作业附属装置即所述铲斗24的位置，并以使该铲斗24沿预先设定的目标轨迹动作的方式根据所述斗杆22的动作而进行调节所述动臂流量的动作。所述目标轨迹例如是设置在地面G上的水平方向的轨迹、沿斜面的轨迹以及其他轨迹。
具体而言，所述动臂流量控制装置70具有：检测所述斗杆油缸27的冲程速度的斗杆油缸速度传感器72；用于在自动控制模式下使输入到所述动臂流量控制阀36的动臂提升先导压强制性地变化的动臂流量操作阀76；图2所示的梭阀74；以及包含在所述控制器100中的动臂流量指令部107。
所述动臂流量操作阀76如图2所示与所述动臂操作器46并列地介于所述先导液压源40与所述动臂流量控制阀36的动臂提升先导端口36a之间，通过对从所述先导液压源40输出的先导压进行减压，从而生成独立于所述动臂操作器46中的所述动臂先导阀46b的二次压力的动臂提升先导压。具体而言，该实施方式所涉及的所述动臂流量操作阀76由电磁比例减压阀构成，与从所述动臂流量指令部107输入的动臂流量指令相对应而对从所述先导液压源40输入的压力进行减压，据此生成对应该动臂流量指令的大小的动臂提升先导压。
所述梭阀74具有一对输入端口和输出端口。所述一对输入端口分别连接于所述动臂操作器46和所述动臂流量操作阀76。所述输出端口连接于所述动臂流量控制阀36的动臂提升先导端口36a。该梭阀74以容许从所述动臂操作器46和所述动臂流量操作阀76分别被输入的动臂提升先导压中高的先导压被输入到所述动臂提升先导端口36a的方式开阀。
所述动臂流量指令部107通过与所述通常控制模式和所述自动控制模式中通过所述模式切换开关110的操作而选择的控制模式相对应，适当生成动臂流量指令并输入到所述动臂流量操作阀76，从而进行所述动臂流量控制阀36的操作。具体而言，该动臂流量指令部107在所述通常控制模式下不进行所述动臂流量指令的生成以及输入，据此，将所述动臂流量操作阀76的二次压力保持为最低压。另一方面，所述动臂流量指令部107在所述自动控制模式下生成能够获得用于使所述铲斗24沿所述目标轨迹动作的动臂流量的动臂流量指令，并将其输入到所述动臂流量操作阀76。
所述合流控制装置80进行合流切换控制。所述合流切换控制是在所述动臂流量控制装置70被切换为所述通常控制模式时根据斗杆操作和动臂操作将所述第一合流切换阀41和所述第二合流切换阀42分别设定为所述合流容许位置，在所述动臂流量控制装置70被切换为所述自动控制模式时不管所述动臂操作和所述斗杆操作如何而将所述第一合流切换阀41和所述第二合流切换阀42分别设定为所述合流阻止位置的控制。
具体而言，所述合流控制装置80具有第一合流操作阀81、第二合流操作阀82以及包含在所述控制器100中的合流指令部108。
所述第一合流操作阀81介于所述先导液压源40与所述第一合流切换阀41的第一合流先导端口41a之间而进行开闭动作。具体而言，该实施方式所涉及的所述第一合流操作阀81由二位电磁切换阀构成，在从所述合流指令部108未接收第一合流指令的输入时以遮断从所述先导液压源40向所述第一合流先导端口41a的先导压的供给的方式闭阀，如果从所述合流指令部108接收所述第一合流指令的输入，则以容许从所述先导液压源40向所述第一合流先导端口41a的先导压的供给的方式开阀。
所述第二合流操作阀82介于所述先导液压源40与所述第二合流切换阀42的第二合流先导端口42a之间而进行开闭动作。具体而言，该实施方式所涉及的所述第二合流操作阀82由电磁比例减压阀构成，在从所述合流指令部108未接收第二合流指令的输入时以遮断从所述先导液压源40向所述第二合流先导端口42a的先导压的供给的方式闭阀，如果从所述合流指令部108接收所述第二合流指令的输入，则生成对应于该第二合流指令的大小的二次压力并将其作为先导压而输入到所述第二合流先导端口42a的方式开阀。
所述合流指令部108进行对应于所述动臂流量控制装置70的控制模式的所述第一及第二合流指令的生成以及输入。具体而言，该合流指令部108在所述动臂流量控制装置70处于所述通常控制模式的情况下，当施加于斗杆操作器47的斗杆拉回操作的大小为规定大小以上时生成所述第一合流指令并输入到所述第一合流操作阀81，从而容许第一合流先导压输入到所述第一合流切换阀41的第一合流先导端口41a。所述斗杆拉回操作是所述斗杆操作中用于让所述斗杆22进行所述斗杆拉回动作的操作。同样，该合流指令部108当所述斗杆拉回操作的大小为规定大小以上时生成所述第二合流指令并输入到所述第二合流操作阀82从而容许第二合流先导压输入到所述第二合流切换阀42的第二合流先导端口42a。另一方面，该合流指令部108在所述动臂流量控制装置70处于所述自动控制模式时，使所述第一及第二合流指令的生成以及输入全都停止，将向所述第一及第二合流先导端口41a、42a的所述第一及第二合流先导压的输入全都阻止。
所述再生控制装置90进行所述再生控制阀43的再生动作的控制。该控制根据作为供给到所述斗杆油缸27的头侧室27h的工作油的压力的斗杆头压以及所述动臂流量控制装置70的控制模式而进行。
该实施方式所涉及的再生控制装置90在所述第二泵压传感器52检测的第二泵压(第二液压泵32的喷出压)P2为预先设定的容许压P2a以下的低负荷时将所述再生控制阀43切换到所述再生位置Pr，而在该第二泵压P2超过该容许压P2a的高负荷时进行将所述再生控制阀43切换到所述再生切断位置Pc的再生切断控制。该再生切断控制防止尽管所述斗杆头压高而不能进行从杆侧室27r向头侧室27h的工作油的再生，但是出口节流流路不必要地被节流而斗杆油缸27的负荷变得过大的情况。
而且，所述再生控制装置90进行特征性的再生率控制。该再生率控制是在所述动臂流量控制装置70被切换为所述自动控制模式时与该动臂流量控制装置70被切换为所述通常控制模式时相比使所述低负荷时的所述再生率η低的方式调节所述再生控制阀43的所述再生冲程ST的控制。
具体而言，所述再生控制装置90具有介于所述先导液压源40与所述再生控制阀43的再生先导端口43a之间的再生操作阀93和包含在所述控制器100中的再生指令部109。所述再生操作阀93由电磁比例减压阀构成，以生成对应从所述再生指令部109输入的再生率指令的大小的二次压力并将其作为再生先导压而输入到所述再生先导端口43a的方式开阀。所述再生指令部109在所述低负荷时生成用于获得对应于所述动臂流量控制装置70的控制模式的再生率的再生率指令并输入到所述再生操作阀93，另一方面，在所述高负荷时生成用于将所述再生控制阀43切换到再生切断位置Pc(也就是获得实质上为0的再生率)的再生率指令并输入到所述再生操作阀93。
下面，参照图6、图8及图10的流程图说明所述控制装置50、70、80及90分别进行的运算控制动作以及伴随该运算控制动作的所述液压驱动装置的作用。
图6代表性地示出所述泵控制装置50进行的运算控制动作中对第一液压泵31的泵容量的运算控制动作。
该泵控制装置50的泵容量指令部105基于作为第一泵压P1和第二泵压P2的平均的平均泵压Pa运算马力控制用泵容量指令qh(图6的步骤S51)。在该实施方式中，对作为第一液压泵31及第二液压泵32的驱动源的所述发动机33设定有如图7所示的马力曲线。所述泵容量指令部105基于所述平均泵压Pa运算用于获得使所述第一液压泵31及第二液压泵32的合计马力位于所述马力曲线上的泵容量的马力控制用泵容量指令qh。
该实施方式所涉及的所述马力曲线由如图7所示的水平直线HL和向下凸出的曲线HC构成。所述水平直线HL在所述平均泵压Pa低的区域示出不管该平均泵压Pa如何也容许泵流量被设定为最大泵流量Qmax的特性。所述曲线HC在所述平均泵压Pa高的区域示出该平均泵压Pa越高则以越高的程度将所述泵流量相对于所述最大泵流量Qmax限制的特性。
另一方面，所述泵容量指令部105基于所述动臂先导压Ppb运算第一正控制用泵容量指令qp1(步骤S52)。该第一正控制用泵容量指令qp1以所述动臂先导压Ppb越大，也就是所述动臂操作越大，则使所述泵流量越增大的方式被运算。
所述泵容量指令部105比较所述马力控制用泵容量指令qh和所述第一正控制用泵容量指令qp1(步骤S53)，在所述第一正控制用泵容量指令qp1为所述马力控制用泵容量指令qh以下的情况下(在步骤S53为是)，将该第一正控制用泵容量指令qp1作为第一容量指令而输入到第一液压泵31的调节器31a(步骤S54)。另一方面，所述泵容量指令部105在所述第一正控制用泵容量指令qp1超过所述马力控制用泵容量指令qh的情况下(在步骤S53为否)，将该马力控制用泵容量指令qh作为所述第一容量指令而输入到第一液压泵31的调节器31a(步骤S55)。
通过以上的运算控制动作，执行用于在将第一液压泵31和第二液压泵32的合计马力抑制在图7所示的马力曲线以下的情况下获得对应于动臂操作的第一液压泵31的泵容量的控制(马力控制和正控制)。
对第二液压泵32的泵容量的运算控制动作也与所述的运算控制动作同样地进行。在该运算控制动作中，代替所述步骤S52，基于斗杆先导压Ppa运算第二正控制用泵容量指令qp2。在该第二正控制用泵容量指令qp2为所述马力控制用泵容量指令qh以下的情况下，该第二正控制用泵容量指令qp2作为第二容量指令而被输入到第二液压泵32的调节器32a。在该第二正控制用泵容量指令qp2超过所述马力控制用泵容量指令qh的情况下，该马力控制用泵容量指令qh作为第二容量指令而被输入到第二液压泵32的调节器32a。据此，也对第二液压泵32的泵容量执行所述马力控制和所述正控制。
图8表示所述动臂流量控制装置70进行的运算控制动作。
所述动臂流量控制装置70的动臂流量指令部107在通过所述模式切换开关110的操作而所述动臂流量控制装置70被切换为所述通常控制模式时(在步骤S71为是)，使动臂流量指令的生成以及该动臂流量指令向动臂流量操作阀76的输入均停止(步骤S72)。据此，通过该动臂流量操作阀76的动臂提升先导压的生成停止，动臂操作器46的动臂先导阀46b的二次压力通过梭阀74而作为动臂提升先导压而始终被输入到动臂流量控制阀36的动臂提升先导端口36a。因此，动臂流量控制阀36专门根据施加于所述动臂操作器46的动臂操作而工作，容许工作油以对应该动臂操作的动臂流量被供给到动臂油缸26。
另一方面，在所述动臂流量控制装置70被切换为所述自动控制模式时(在步骤S71为否)，所述动臂流量指令部107进行动臂流量指令的运算以及向动臂流量操作阀76的该动臂流量指令的输入，以便进行使铲斗24伴随斗杆油缸27的工作而沿所述目标轨迹动作的控制(步骤S73～S76)。
具体而言，所述动臂流量指令部107进行用于生成动臂流量指令的运算(步骤S73～S75)。动臂流量指令部107在步骤S73基于由姿势检测装置60检测出的作业装置14的姿势运算当前的铲斗24的位置。所述动臂流量指令部107在步骤S74基于该铲斗24的位置和由斗杆油缸速度传感器72检测出的斗杆油缸27的速度，运算用于伴随该斗杆油缸27的伸长使所述铲斗24沿所述目标轨迹动作的目标动臂油缸速度Vt。所述动臂流量指令部107在所述步骤S75运算用于获得所述目标动臂油缸速度Vt的目标动臂提升先导压Pt。该目标动臂提升先导压Pt例如图9所示，可以基于根据泵压的大小而被决定的动臂先导压与动臂油缸速度之间的关系而被算定。
所述动臂流量指令部107运算使所述动臂流量操作阀76的二次侧的压力成为所述目标动臂提升先导压Pt的动臂流量指令，并将其输入到该动臂流量操作阀76(步骤S76)。因此，在没有对所述动臂操作器46施加动臂操作的情况下，所述动臂流量操作阀76的二次压力通过梭阀74而被输入到动臂流量控制阀36的动臂提升先导端口36a，据此，执行以只要操作人员进行斗杆操作就能使所述铲斗24自动地沿所述目标轨迹动作的方式调节动臂流量的自动控制。但是，在如生成超过所述动臂流量操作阀76的二次压力的动臂提升先导压的动臂操作被施加于所述动臂操作器46的情况下，对应于该动臂操作的先导压通过所述梭阀74而被输入到所述动臂提升先导端口36a。由此，在自动控制中操作人员对动臂操作器46施加大的动臂操作的情况下，使该操作人员的意思优先的动臂提升先导压被输入到动臂流量控制阀36。
图10表示所述合流控制装置80进行的运算控制动作。
所述合流控制装置80在所述动臂流量控制装置70被切换为所述通常控制模式的情况下(步骤S81)，分别根据斗杆操作及动臂操作使第一合流切换阀41及第二合流切换阀42开阀(步骤S82～S87)。
具体而言，该合流控制装置80的合流指令部108在规定大小以上的大的斗杆拉回操作(用于斗杆拉回动作的斗杆操作)被施加于斗杆操作器47时(在步骤S82为是)，将第一合流指令输入到第一合流操作阀81将所述第一合流切换阀41设定为合流容许位置，即开阀(步骤S83)。据此，容许从第一液压泵31喷出的工作油与从第二液压泵32喷出的工作油合流并被供给到斗杆油缸27的头侧室27h，斗杆拉回动作被增速。另一方面，在没有被施加大的斗杆拉回操作的情况下(也包含用于斗杆推压动作的斗杆操作被施加于斗杆操作器47的情况；在步骤S82为否)，所述合流指令部108停止向所述第一合流操作阀81的第一合流指令的输入，将所述第一合流切换阀41设定为合流阻止位置，即闭阀(步骤S84)。
同样，所述合流指令部108在规定大小以上的大的动臂提升操作(用于动臂提升动作的动臂操作)被施加于动臂操作器46时(在步骤S85为是)，将第二合流指令输入到第二合流操作阀82将所述第二合流切换阀42设定为合流容许位置，即开阀(步骤S86)。据此，容许从第二液压泵32喷出的工作油与从第一液压泵31喷出的工作油合流并被供给到动臂油缸26的头侧室26h，动臂提升动作被增速。另一方面，在没有被施加大的动臂提升操作的情况下(也包含用于动臂下降动作的动臂操作被施加于动臂操作器46的情况；在步骤S85为否)，所述合流指令部108停止向所述第二合流操作阀82的第二合流指令的输入，将所述第二合流切换阀42设定为合流阻止位置，即闭阀(步骤S87)。
在所述动臂流量控制装置70被切换为所述自动控制模式的情况下(在步骤S81为否)，所述合流指令部108不管斗杆操作和动臂操作如何，将第一合流切换阀41和第二合流切换阀42双方设定为合流阻止位置，即闭阀(步骤S88)。这可以使得用于从第一液压泵31向动臂油缸26供给工作油的动臂驱动回路和用于从第二液压泵32向斗杆油缸27供给工作油的斗杆驱动回路相互独立，据此，防止动臂流量和斗杆流量的相互干扰，防止因该相互干扰导致所述自动控制的精度下降。
图11表示所述再生控制装置90进行的运算控制动作。该实施方式所涉及的所述再生控制装置90利用可以视为与斗杆头压实质上同等的第二泵压P2(但也可以利用斗杆头压本身的值)进行再生控制。
具体而言，所述再生控制装置90在如所述第二泵压P2为预先设定的容许压P2a以下的低负荷时(在步骤S91为是)，进行对应于所述动臂流量控制装置70的控制模式的再生控制阀43的再生率η的设定(步骤S92～S94)。更具体而言，该再生控制装置90的再生指令部109在所述动臂流量控制装置70被切换为所述通常控制模式时(在步骤S92为是)，将所述再生率η设定为预先决定的通常控制再生率η1(步骤S93)，另一方面，在所述动臂流量控制装置70被切换为所述自动控制模式时，将所述再生率η设定为低于所述通常控制再生率η1的自动控制再生率η2(＜η1)(步骤S94)。
所述再生指令部109在如所述第二泵压P2大于所述容许压P2a而不能进行再生动作(工作油从杆侧室27r直接被导入头侧室27h)的高负荷时(在步骤S91为否)，将所述再生率η设定为0(步骤S95)。也就是说，进行用于将所述再生控制阀43切换到再生切断位置Pc的再生率的设定。
所述再生指令部109决定对应于如上所述地被设定的再生率η的所述再生控制阀43的目标再生冲程STo(步骤S96)，生成用于获得该目标再生冲程STo的再生率指令信号并输入到再生操作阀93(步骤S97)。
如上所述，通过使作为所述动臂流量控制装置70被切换为自动控制模式时的低负荷时的再生率的自动控制再生率η2小于作为所述动臂流量控制装置70被切换为通常控制模式时的低负荷时的再生率的通常控制再生率η1，抑制伴随因对铲斗24的挖掘阻力剧增等引起的作业负荷的急剧增大的斗杆流量的急剧减少，能够将自动控制的精度较高地维持。其理由如下所述。
因如下所述的作业负荷的剧增而相当于斗杆头压的第二泵压P2急剧上升的情况下，再生控制装置90的再生指令部109向再生操作阀93输入如将所述再生控制阀43从在此之前的再生位置Pr切换到再生切断位置Pc的再生率指令(再生切断指令)，但是，从此种再生率指令输入到所述再生操作阀93起实际上再生控制阀43切换到再生切断位置Pe为止的期间存在响应延迟。假设在所述作业负荷剧增的时刻(所述低负荷时)的所述再生控制阀43的再生率η大的情况下(例如为通常控制再生率η1的情况下)，例如图4所示的再生冲程ST1那样相对于再生节流阀开度Ar而出口节流阀开度Ao显著地被限制的情况下，在该再生控制阀43对应于所述作业负荷的剧增而实际上切换到再生切断位置Pc为止的期间，维持从斗杆油缸27的杆侧室27r向罐的工作油的排出显著地被限制的状态。这有可能使因所述作业负荷的剧增而所述斗杆头压显著地增大。此外，进行马力控制的泵控制装置50通过伴随与所述斗杆头压相对应的平均泵压Pa例如从图7所示的压力Pao增大至压力Pa1而使所述第二液压泵32的容量减少，从而使该第二液压泵32的泵流量从在此之前的流量(图7中为最大泵流量Qmax)较大地下降至流量Q1(图7的路径R1)。这可能导致斗杆流量以及与其对应的斗杆油缸速度的急剧降低，有可能妨碍以使铲斗24沿所述目标轨迹动作的方式以高精度控制动臂流量。
相对于此，抑制用于所述自动控制模式的再生率η而将再生控制阀43的再生冲程ST设定为例如图4所示的ST2，这可以确保用于在所述响应延迟期间将来自杆侧室27r的排出工作油释放的出口节流阀开度Ao，据此，能够抑制因所述响应延迟引起的斗杆头压的急剧上升。例如，通过抑制所述低负荷时的再生率η，能够将所述平均泵压Pa的从图7所示的压力Pao的上升抑制到不是所述压力Pa1而是比其低的压力Pa2。这可以将泵流量的下降停留在高于所述流量Q1的流量Q2(图7的路径R2)。如此地抑制斗杆流量的急剧下降，不管是否执行所述再生控制，能够以高精度进行所述自动控制。
另一方面，在不需要如上所述的精度高的动臂流量的调节的通常控制模式下，通过将低负荷时的再生控制阀43的再生率η设定得较高，从而能够使斗杆拉回动作高速地进行。
本发明并不限定于以上说明的实施方式。本发明例如可以包含以下的方式。
(1)关于再生率
在所述实施方式中，分别对通常控制模式和自动控制模式设定规定的再生率η1、η2，但本发明还包含例如斗杆头压变得越高则将再生率调节为越小的值的方式。在该方式中，通过使对应于相同的斗杆头压的再生率在所述通常控制模式和所述自动控制模式彼此不同，从而能够获得与所述相同的效果。
(2)关于再生控制阀的位置
图2所示的再生控制阀43被设置在所述第一合流切换阀41与所述斗杆油缸27之间的合流回路中，但是，本发明还包含再生控制阀被设置在不同于合流回路的专用的再生回路的方式。但是，如图2所示的配置能够将所述合流回路利用于所述再生回路，据此，能够以简单的构成实现再生动作。
(3)关于液压泵的个数
本发明还包含工作油供给装置只包含单一的液压泵，并从该单一的液压泵分别向动臂油缸和斗杆油缸供给工作油的方式，也就是说不含合流回路的方式。在此种方式中，也能通过根据动臂流量控制装置的控制模式使再生率彼此不同从而获得与所述相同的效果。
(4)关于动臂操作器和斗杆操作器
本发明所涉及的动臂操作器和斗杆操作器并不限定于包含如上所述的先导阀46b、47b的结构，例如也可以为输出对应于动臂操作及斗杆操作的电气信号的电动杆装置。此时，动臂流量控制装置在通常控制模式下通过以使对应于所述动臂操作的动臂提升先导压输入到动臂流量控制阀的方式(对应于所述动臂流量操作阀76)将动臂流量指令输入于电磁比例减压阀等，从而能够容许该动臂流量控制阀和动臂油缸与所述动臂操作相对应地动作。
(5)关于泵控制装置
本发明所涉及的泵控制装置至少进行马力控制即可，并不限定于如上所述的进行正控制的装置。该泵控制装置也可以是例如进行所述马力控制和负控制的装置。
如上所述，根据本发明，提供一种液压驱动装置，该液压驱动装置被设置在具备包含动臂、斗杆以及作业附属装置的作业装置的工程机械中，利用液压来使该作业装置动作，该液压驱动装置能够进行自动控制以及再生动作，并且，不管是否执行该再生动作也能高精度地进行所述自动控制，其中，所述自动控制以使所述作业附属装置沿预先设定的目标轨迹动作的方式使所述动臂及所述斗杆的动作同步，所述再生动作将来自用于使所述斗杆动作的斗杆油缸的返回油再生。
所提供的是工程机械的液压驱动装置，其中，所述工程机械具备机体和作业装置，所述作业装置包含可起伏地被该机体支撑的动臂、可转动地连结于该动臂的远端部的斗杆以及安装在该斗杆的远端部的作业附属装置，所述液压驱动装置被设置在所述工程机械，用于利用液压驱动所述动臂和所述斗杆，其包括：工作油供给装置，包含通过被驱动源驱动而喷出工作油的可变容量型的至少一个液压泵；动臂油缸，通过接收来自所述工作油供给装置的工作油的供给而伸缩从而使所述动臂起伏；斗杆油缸，通过接收来自所述工作油供给装置的工作油的供给而伸缩从而使所述斗杆转动，该斗杆油缸具有头侧室和其相反侧的杆侧室，所述斗杆油缸以如下方式连结于所述斗杆：通过向所述头侧室供给工作油而伸长从而使所述斗杆向拉回方向转动，并且，通过向所述杆侧室供给工作油而收缩从而使所述斗杆向推压方向动作；先导操作式的动臂流量控制阀，介于所述工作油供给装置与所述动臂油缸之间，以能够使从该工作油供给装置供给到该动臂油缸的工作油的流量即动臂流量变化的方式进行开闭动作；先导操作式的斗杆流量控制阀，介于所述工作油供给装置与所述斗杆油缸之间，以能够使从该工作油供给装置供给到该斗杆油缸的工作油的流量即斗杆流量变化的方式进行开闭动作；再生控制阀，具有再生位置和再生切断位置，并以能够使再生率变化的方式进行开闭动作，在所述再生位置当所述斗杆油缸伸长时形成将从所述杆侧室排出的排出工作油返送到所述头侧室的再生流路和返送到罐的出口节流流路，在所述再生切断位置遮断所述再生流路使所述出口节流流路的开口面积为最大，所述再生率是相对于作为在所述再生流路和该出口节流流路分别流动的工作油的流量的再生流量和出口节流流量的总和即总返送流量的所述再生流量的比率；动臂操作器，接受用于使所述动臂动作的动臂操作；斗杆操作器，接受用于使所述斗杆动作的斗杆操作；泵控制装置，以使所述工作油供给装置中包含的所述至少一个液压泵的合计马力收敛在对所述驱动源设定的容许马力内的方式进行调节该至少一个液压泵的容量的马力控制；姿势检测装置，检测用于确定所述作业附属装置的位置的所述作业装置的姿势；动臂流量控制装置，能够在通常控制模式和自动控制模式之间切换，在所述通常控制模式下，容许所述动臂流量控制阀以使所述动臂流量根据施加于所述动臂操作器的所述动臂操作而变化的方式工作，在所述自动控制模式下，以使所述作业附属装置沿预先设定的目标轨迹动作的方式基于所述姿势检测装置检测到的所述姿势调节所述动臂流量；以及再生控制装置，在低负荷时使所述再生控制阀设定在所述再生位置，在高负荷时使所述再生控制阀设定在所述再生切断位置，所述低负荷是作为供给到所述斗杆油缸的所述头侧室的工作油的压力的斗杆头压在预先设定的容许压以下，所述高负荷是所述斗杆头压超过所述容许压。该再生控制装置使所述再生控制阀如下地工作：使在所述动臂流量控制装置被切换为所述自动控制模式时在所述低负荷情况下的所述再生率低于该动臂流量控制装置被切换为所述通常控制模式时在所述低负荷情况下的所述再生率。
根据该装置，通过再生来自斗杆油缸的返回工作油来进行该斗杆油缸的增速，并在自动控制模式下抑制作业负荷急剧上升时的斗杆流量的急剧减少来能够较高地维持自动控制的精度。
具体而言，在容许动臂流量及斗杆流量根据动臂操作及斗杆操作而变化的模式、即不要求控制精度的通常控制模式下，在斗杆头压为容许值以下的低负荷时再生控制装置设定相对高的再生率，从而能够进行该低负荷时的斗杆油缸的有效增速。相对于此，以使作业附属装置沿所述目标轨迹动作的方式需要调节动臂流量的自动控制模式下，在斗杆头压为容许值以下的低负荷时设定相对低的再生率，从而能够抑制作业负荷剧增起到再生控制阀切换到再生切断位置为止的期间的斗杆头压的上升幅度，能够抑制由此引起的动臂流量的下降。
更具体而言，如果发生如上所述的作业负荷的剧增而所述斗杆头压超过所述容许值，则再生控制装置以使再生控制阀从再生位置切换到再生切断位置(即，遮断再生流路使出口节流流路的开口面积最大的位置)的方式工作，但是如上所述从作业负荷剧增起到实际上所述再生控制阀切换到所述再生切断位置为止的期间存在响应延迟。在此，在所述低负荷时的所述再生控制阀的再生率大的情况下，也就是出口节流流量相对于再生流量的比率小的情况下，在该再生控制阀对应于所述作业负荷的剧增而实际上切换到再生切断位置为止的期间出口节流流路的开口面积保持小的状态而从斗杆油缸的杆侧室向罐的工作油的排出显著地被抑制，因此，该斗杆油缸的头侧室的压力即斗杆头压因所述作业负荷的剧增而显著增大。而且，进行马力控制的泵控制装置由于伴随对应于所述斗杆头压的液压泵的喷出压即泵压的增大而使该液压泵的容量降低，结果发生斗杆流量的急剧降低。这妨碍以使作业附属装置沿所述目标轨迹动作的方式调节动臂流量的自动控制以高精度进行。
相对于此，本发明所涉及的所述再生控制装置在所述动臂流量控制装置被切换为所述自动控制模式的情况下，通过将所述低负荷时的所述再生控制阀的再生率抑制地较小来比通常控制模式较大地确保该再生控制阀的出口节流流路的开口面积，从而能够抑制在所述作业负荷剧增起到实际上所述再生控制阀切换到所述再生切断位置为止的响应延迟期间斗杆头压急剧上升。这抑制对应于与所述斗杆头压相对应的液压泵的喷出压的急剧上升而所述泵流量控制装置将所述至少一个液压泵的容量降低而导致的斗杆流量的急剧下降，能够以高精度进行所述自动控制。
在本发明中，构成所述工作油供给装置的所述至少一个液压泵可以只是单一的液压泵(也就是也可以从单一的液压泵向动臂油缸和斗杆油缸双方供给工作油)，但优选该至少一个液压泵包含第一液压泵和第二液压泵，所述动臂流量控制阀以使从所述第一液压泵供给到所述动臂油缸的工作油的流量变化的方式介于该第一液压泵与该动臂油缸之间，所述斗杆流量控制阀以使从所述第二液压泵供给到所述斗杆油缸的工作油的流量变化的方式介于该第二液压泵与该斗杆油缸之间，所述液压驱动装置还包括：第一合流切换阀，能够在合流容许位置和合流阻止位置之间切换，在该合流容许位置容许从所述第一液压泵喷出的工作油的一部分与从所述第二液压泵喷出的工作油合流并被供给到所述斗杆油缸，在该合流阻止位置阻止该合流；第二合流切换阀，能够在合流容许位置和合流阻止位置之间切换，在该合流容许位置容许从所述第二液压泵喷出的工作油的一部分与从所述第一液压泵喷出的工作油合流并被供给到所述动臂油缸，在该合流阻止位置阻止该合流；以及合流控制装置，在所述动臂流量控制装置被切换为所述通常控制模式时，根据所述斗杆操作使所述第一合流切换阀设定在所述合流容许位置并根据所述动臂操作使所述第二合流切换阀设定在所述合流容许位置，在所述动臂流量控制装置被切换为所述自动控制模式时，不管所述动臂操作和所述斗杆操作如何都使所述第一合流切换阀和所述第二合流切换阀设定在所述合流阻止位置。
该构成所涉及的所述合流控制装置在所述动臂流量控制装置被切换为所述通常控制模式时根据斗杆拉回操作和动臂提升操作使所述第一合流切换阀和第二合流切换阀分别切换到合流容许位置，从而能够按照操作人员的要求使斗杆油缸和动臂油缸增速。另一方面。该合流控制装置在所述动臂流量控制装置被切换为所述自动控制模式时将第一合流切换阀和第二合流切换阀双方强制性地切换到合流阻止位置来使从所述第一液压泵至所述动臂油缸的动臂驱动回路和从所述第二液压泵至所述斗杆油缸的斗杆驱动回路相互独立，从而防止动臂流量和斗杆流量的相互干扰，能够以更高的精度进行所述自动控制。
在该方式中，优选：所述再生控制阀被设置在所述第一合流切换阀与所述斗杆油缸之间，在所述再生位置和所述再生切断位置形成容许从所述第一合流切换阀向所述斗杆油缸的所述头侧室供给合流工作油的流路。据此，以将从所述第一合流切换阀至所述斗杆油缸的合流回路利用于再生回路的简单的构成，能够进行斗杆油缸的返回油的再生。

Claims (3)

1.一种工程机械的液压驱动装置，其中，所述工程机械具备机体和作业装置，所述作业装置包含可起伏地被该机体支撑的动臂、可转动地连结于该动臂的远端部的斗杆以及安装在该斗杆的远端部的作业附属装置，
所述液压驱动装置被设置在所述工程机械，用于利用液压驱动所述动臂和所述斗杆，其特征在于包括：
工作油供给装置，包含通过被驱动源驱动而喷出工作油的可变容量型的至少一个液压泵；
动臂油缸，通过接收来自所述工作油供给装置的工作油的供给而伸缩从而使所述动臂起伏；
斗杆油缸，通过接收来自所述工作油供给装置的工作油的供给而伸缩从而使所述斗杆转动，该斗杆油缸具有头侧室和其相反侧的杆侧室，所述斗杆油缸以如下方式连结于所述斗杆：通过向所述头侧室供给工作油而伸长从而使所述斗杆向拉回方向转动，并且，通过向所述杆侧室供给工作油而收缩从而使所述斗杆向推压方向动作；
先导操作式的动臂流量控制阀，介于所述工作油供给装置与所述动臂油缸之间，以能够使从该工作油供给装置供给到该动臂油缸的工作油的流量即动臂流量变化的方式进行开闭动作；
先导操作式的斗杆流量控制阀，介于所述工作油供给装置与所述斗杆油缸之间，以能够使从该工作油供给装置供给到该斗杆油缸的工作油的流量即斗杆流量变化的方式进行开闭动作；
再生控制阀，具有再生位置和再生切断位置，并以能够使再生率变化的方式进行开闭动作，在所述再生位置当所述斗杆油缸伸长时形成将从所述杆侧室排出的排出工作油返送到所述头侧室的再生流路和返送到罐的出口节流流路，在所述再生切断位置遮断所述再生流路使所述出口节流流路的开口面积为最大，所述再生率是相对于作为在所述再生流路和该出口节流流路分别流动的工作油的流量的再生流量和出口节流流量的总和即总返送流量的所述再生流量的比率；
动臂操作器，接受用于使所述动臂动作的动臂操作；
斗杆操作器，接受用于使所述斗杆动作的斗杆操作；
泵控制装置，以使所述工作油供给装置中包含的所述至少一个液压泵的合计马力收敛在对所述驱动源设定的容许马力内的方式进行调节该至少一个液压泵的容量的马力控制；
姿势检测装置，检测用于确定所述作业附属装置的位置的所述作业装置的姿势；
动臂流量控制装置，能够在通常控制模式和自动控制模式之间切换，在所述通常控制模式下，容许所述动臂流量控制阀以使所述动臂流量根据施加于所述动臂操作器的所述动臂操作而变化的方式工作，在所述自动控制模式下，以使所述作业附属装置沿预先设定的目标轨迹动作的方式基于所述姿势检测装置检测到的所述姿势调节所述动臂流量；以及，
再生控制装置，在低负荷时使所述再生控制阀设定在所述再生位置，在高负荷时使所述再生控制阀设定在所述再生切断位置，所述低负荷是作为供给到所述斗杆油缸的所述头侧室的工作油的压力的斗杆头压在预先设定的容许压以下，所述高负荷是所述斗杆头压超过所述容许压，其中，
该再生控制装置使所述再生控制阀如下地工作：使在所述动臂流量控制装置被切换为所述自动控制模式时在所述低负荷情况下的所述再生率低于该动臂流量控制装置被切换为所述通常控制模式时在所述低负荷情况下的所述再生率。
2.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于，
所述至少一个液压泵包含第一液压泵和第二液压泵，
所述动臂流量控制阀以使从所述第一液压泵供给到所述动臂油缸的工作油的流量变化的方式介于该第一液压泵与该动臂油缸之间，
所述斗杆流量控制阀以使从所述第二液压泵供给到所述斗杆油缸的工作油的流量变化的方式介于该第二液压泵与该斗杆油缸之间，
所述液压驱动装置还包括：
第一合流切换阀，能够在合流容许位置和合流阻止位置之间切换，在该合流容许位置容许从所述第一液压泵喷出的工作油的一部分与从所述第二液压泵喷出的工作油合流并被供给到所述斗杆油缸，在该合流阻止位置阻止该合流；
第二合流切换阀，能够在合流容许位置和合流阻止位置之间切换，在该合流容许位置容许从所述第二液压泵喷出的工作油的一部分与从所述第一液压泵喷出的工作油合流并被供给到所述动臂油缸，在该合流阻止位置阻止该合流；以及，
合流控制装置，在所述动臂流量控制装置被切换为所述通常控制模式时，根据所述斗杆操作使所述第一合流切换阀设定在所述合流容许位置并根据所述动臂操作使所述第二合流切换阀设定在所述合流容许位置，在所述动臂流量控制装置被切换为所述自动控制模式时，不管所述动臂操作和所述斗杆操作如何都使所述第一合流切换阀和所述第二合流切换阀设定在所述合流阻止位置。
3.根据权利要求2所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于，
所述再生控制阀被设置在所述第一合流切换阀与所述斗杆油缸之间，在所述再生位置和所述再生切断位置形成容许从所述第一合流切换阀向所述斗杆油缸的所述头侧室供给合流工作油的流路。
CN201980030984.9A 2018-05-14 2019-04-22 工程机械的液压驱动装置 Pending CN112105785A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-093013 2018-05-14
JP2018093013A JP2019199881A (ja) 2018-05-14 2018-05-14 作業機械の油圧駆動装置
PCT/JP2019/016963 WO2019220872A1 (ja) 2018-05-14 2019-04-22 作業機械の油圧駆動装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112105785A true CN112105785A (zh) 2020-12-18

Family

ID=68540178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980030984.9A Pending CN112105785A (zh) 2018-05-14 2019-04-22 工程机械的液压驱动装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210123213A1 (zh)
EP (1) EP3779064A1 (zh)
JP (1) JP2019199881A (zh)
CN (1) CN112105785A (zh)
WO (1) WO2019220872A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113789827A (zh) * 2021-08-30 2021-12-14 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司 一种挖掘机斗杆控制阀系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3779053A4 (en) * 2018-03-30 2021-05-05 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. EXCAVATOR
JP7379226B2 (ja) * 2020-03-17 2023-11-14 株式会社小松製作所 油圧システム
US11739502B2 (en) 2020-03-30 2023-08-29 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work machine
JP2022001769A (ja) * 2020-06-19 2022-01-06 川崎重工業株式会社 液圧駆動システム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0812964A1 (en) * 1996-06-12 1997-12-17 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. Hydraulic actuator operation controller
CN1213728A (zh) * 1997-10-08 1999-04-14 日立建机株式会社 油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置
US20050011190A1 (en) * 2003-07-05 2005-01-20 Marcus Bitter Hydraulic active boom suspension for a telehandler
JP2014159851A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 油圧制御装置及びこれを備えた建設機械
CN106088208A (zh) * 2016-06-21 2016-11-09 柳州柳工挖掘机有限公司 挖掘机回转液压控制系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09328774A (ja) 1996-06-07 1997-12-22 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械の自動軌跡制御装置
JPH10267007A (ja) 1997-03-26 1998-10-06 Yutani Heavy Ind Ltd 油圧シリンダの再生制御回路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0812964A1 (en) * 1996-06-12 1997-12-17 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. Hydraulic actuator operation controller
CN1213728A (zh) * 1997-10-08 1999-04-14 日立建机株式会社 油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置
US20050011190A1 (en) * 2003-07-05 2005-01-20 Marcus Bitter Hydraulic active boom suspension for a telehandler
JP2014159851A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 油圧制御装置及びこれを備えた建設機械
CN106088208A (zh) * 2016-06-21 2016-11-09 柳州柳工挖掘机有限公司 挖掘机回转液压控制系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113789827A (zh) * 2021-08-30 2021-12-14 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司 一种挖掘机斗杆控制阀系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20210123213A1 (en) 2021-04-29
WO2019220872A1 (ja) 2019-11-21
JP2019199881A (ja) 2019-11-21
EP3779064A1 (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10655647B2 (en) Hydraulic drive system for construction machine
CN112105785A (zh) 工程机械的液压驱动装置
EP2128453B1 (en) Hydraulic control circuit for construction machine
EP2354331B1 (en) Hydraulic drive device for hydraulic excavator
JP6549543B2 (ja) 作業機械の油圧駆動装置
KR101693129B1 (ko) 작업 기계
JP6003229B2 (ja) 建設機械のブーム駆動装置
CN110036211B (zh) 油压挖掘机驱动系统
WO2010143616A1 (ja) 作業機械および作業機械の制御方法
CN110023632B (zh) 液压系统
US11286644B2 (en) Hydraulic actuator for excavation work machine
CN111989441B (zh) 油压挖掘机驱动系统
JP4715400B2 (ja) 建設機械の油圧制御装置
US10167611B2 (en) Hydraulic excavator drive system
JP6615137B2 (ja) 建設機械の油圧駆動装置
WO2019053933A1 (ja) 建設機械の駆動装置
CN107217694B (zh) 挖土机
US6561751B1 (en) Actuator control device and bucket posture control device for hydraulic drive machine
JP4753307B2 (ja) 作業機械における油圧制御システム
JP2013147886A (ja) 建設機械
JP2008002505A (ja) 建設機械の省エネ装置
JP6782272B2 (ja) 建設機械
JP2007032786A (ja) 流体圧制御装置及び流体圧制御方法
JP4953378B2 (ja) 建設機械における油圧制御システム
JP2008014440A (ja) 作業機械における油圧制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20220909

AD01 Patent right deemed abandoned