CN112639300B - 工程机械 - Google Patents

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CN112639300B CN201980057625.2A CN201980057625A CN112639300B CN 112639300 B CN112639300 B CN 112639300B CN 201980057625 A CN201980057625 A CN 201980057625A CN 112639300 B CN112639300 B CN 112639300B
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hydraulic
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森木秀一
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钓贺靖贵
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Abstract

提供能够以较少的校正动作高精度导出液压执行机构的高速度区域内的动作特性的工程机械。控制器(10)具有将表示入口节流阀(8a1)的阀柱位置(xs)、液压执行机构(4a)的动作速度(Va)与所述入口节流阀的前后压差(ΔP)之间的关系的动作特性α(xs)导出的校正模式，在所述校正模式中，所述入口节流阀的阀柱位置(xs)向使所述入口节流阀的开口面积增加的方向变化的情况下，所述控制器作为使所述前后压差降低的指令信号而向旁路节流用电磁比例减压阀(8b2)输出使旁路节流阀(8b1)的开口面积增加的指令信号。

Description

工程机械
技术领域
本发明涉及液压挖掘机等工程机械。
背景技术
近年来，伴随对信息化施工的响应，在液压挖掘机等工程机械中存在具有机械控制功能的工程机械，该机械控制功能为，以使动臂、斗杆、铲斗等作业机构的位置和姿势按着目标施工面动作的方式进行控制。作为其代表例而已知当铲斗顶端向目标施工面接近时以不会进一步前进的方式对作业机构的动作施加限制。
在土木工程施工管理基准中，规定了相对于目标施工面的高度方向上的容许精度的规格值。在施工面的完工形状的精度超出容许值的情况下，因会发生施工的修复而导致作业效率降低。因此，机械控制功能要求具有为了满足完工形状的容许精度所必要的控制精度。
为了高精度控制作业机构的位置和姿势，需要正确掌握液压执行机构的动作特性。执行机构的动作特性受到压力传感器的设置位置、和开口面积对于阀柱位置的关系(开口特性)的计算误差的影响。因此，为了导出更正确的动作特性，优选为，从实际地使液压挖掘机动作时的计测数据中导出动作特性。
作为导出液压执行机构的动作特性的技术，而在专利文献1中公开了导出液压液压缸的动作特性的工程机械的控制系统、工程机械以及工程机械的控制方法。专利文献1所示的液压挖掘机的控制系统具有导出执行机构的动作特性的导出部，实际地使液压挖掘机动作来获取计测数据，基于计测数据来导出执行机构的动作特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2015/137525号公报
发明内容
专利文献1的“导出部”将入口节流阀的阀柱位置与执行机构速度之间的关系作为动作特性而直接绘图。因此，当获取执行机构速度为高速的区域内的计测数据时，需要实际地使执行机构以高速度动作。绘图是将定常状态的速度作为真值来进行的，但在使执行机构以高速度动作的情况下，易于产生较大的加速度，基于连杆动作产生的惯性和液压油的粘性阻力的影响会变得举足轻重，由此难以将相对于入口节流阀的阀柱位置的定常状态下的速度正确绘图。另外，由于实际的液压挖掘机存在可动范围，由此难以通过一次校正动作获取高速区域的数据，需要中断校正来修正液压挖掘机的姿势。
作为对于上述课题的一个解决对策而考虑到如下方案：通过在校正动作时减小阀柱的加速度，稳稳地使执行机构加速。但是，由于若加速时间变长则会超出执行机构的可动范围，所以加速度的最小值存在界限，难以去除高速度区域内的执行机构的惯性和液压油的粘性阻力的影响。
本发明是鉴于上述课题做出的，其目的为，提供能够以较少的校正动作高精度导出液压执行机构的高速度区域内的动作特性的工程机械。
为了实现上述目的，本发明的工程机械具有：原动机；储存工作油的油箱；由所述原动机驱动且将从所述油箱吸入的工作油作为液压油排出的液压泵；由从所述液压泵排出的液压油驱动的液压执行机构；对从所述液压泵向所述液压执行机构供给的液压油的流量进行调整的入口节流阀；对所述入口节流阀的阀柱位置进行调整的入口节流阀阀柱位置调整装置；和向所述入口节流阀阀柱位置调整装置输出指令信号的控制器，其中，所述工程机械具有：用于检测所述液压执行机构的动作速度的速度检测装置；检测所述入口节流阀的阀柱位置的入口节流阀阀柱位置检测装置；检测所述入口节流阀的前后压差的压力检测装置；和调整所述入口节流阀的前后压差的压力调整装置，所述控制器具有将表示所述入口节流阀的阀柱位置、所述液压执行机构的动作速度与所述入口节流阀的前后压差之间的关系的动作特性导出的校正模式，在所述校正模式中，所述入口节流阀的阀柱位置向使所述入口节流阀的开口面积增加的方向变化的情况下，所述控制器以抑制向所述入口节流阀流入的液压油流量的增加的方式向所述压力调整装置输出使所述入口节流阀的前后压差降低的指令信号。
根据上述那样构成的本发明，使用入口节流阀的前后压差而将入口节流阀的阀柱位置与执行机构速度之间的关系间接绘图，由此无需实际地使执行机构以高速度动作也能够进行动作特性的绘图。在此基础上，当将液压执行机构的动作特性导出的校正动作时，调整入口节流阀的前后压差，将液压执行机构的实际速度抑制在不会超出执行机构的可动范围的程度，由此可能会成为动作特性的绘图的误差要因的液压执行机构的惯性和液压油的粘性阻力的影响被缓和。由此，能够以较少的校正动作提高液压执行机构的高速度区域内的动作特性的精度。
发明效果
根据本发明，在液压挖掘机等的工程机械中，能够以较少的校正动作提高液压执行机构的高速度区域内的动作特性的精度。
附图说明
图1是示意表示本发明的第1实施例的液压挖掘机的外观的图。
图2是示意表示图1所示的液压挖掘机上搭载的控制器的处理功能的一部分的图。
图3是概略表示图1所示的液压挖掘机上搭载的液压系统的图。
图4是详细表示图2所示的液压系统控制部的功能框图。
图5是表示图4所示的动作特性运算部导出的动作特性图表的一例的图。
图6是表示图4所示的校正指令运算部运算的入口节流阀阀柱位置指令的指令波形的一例的图。
图7是表示图4所示的校正指令运算部运算的旁路节流阀阀柱位置指令的指令值计算用图表的一例的图。
图8是表示校正模式中的液压系统控制部的校正指令运算流程的图。
图9是表示校正模式中的入口节流阀阀柱位置指令、入口节流阀的前后压差以及执行机构速度的变化的图。
图10是表示本发明的第1实施例中的动作特性导出结果的一例的图。
图11是本发明的第2实施例的液压挖掘机上搭载的液压系统的概略图。
图12是本发明的第3实施例的液压挖掘机上搭载的液压系统的概略图。
图13是本发明的第4实施例的液压挖掘机上搭载的液压系统的概略图。
具体实施方式
以下，作为本发明实施方式的工程机械而以液压挖掘机为例，边参照附图边进行说明。此外，各图中，对于同等的部件标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。
实施例1
图1是示意表示第1实施例的液压挖掘机的外观的图。
图1中，液压挖掘机100具有将沿垂直方向分别转动的多个被驱动部件(动臂4、斗杆5、铲斗(作业工具)6)连结而构成的多关节型的前作业装置(前作业机)15、和构成车身的上部旋转体2以及下部行驶体3，上部旋转体2相对于下部行驶体3能够旋转地设置。另外，前作业装置1的动臂4的基端能够在垂直方向上转动地支承于上部旋转体2的前部，斗杆5的一端能够在垂直方向上转动地支承于动臂4的顶端，铲斗6能够在垂直方向上转动地支承于斗杆5的另一端。动臂4、斗杆5、铲斗6、上部旋转体2、以及下部行驶体3分别由作为液压执行机构的动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a、旋转马达2a、以及左右的行驶马达3a(仅图示一方的行驶马达)来驱动。动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a内置有后述的液压缸位置传感器，能够计测液压缸位置。通过对计测的液压缸位置进行数值微分而计算液压缸速度。也就是说，液压缸位置传感器构成了用于检测液压执行机构的动作速度的速度检测装置。
动臂4、斗杆5及铲斗6在单一平面(以下称动作平面)上动作。动作平面是与动臂4、斗杆5及铲斗6的转动轴正交的平面，能够以从动臂4、斗杆5及铲斗6的宽度方向的中心穿过的方式设定。
在操作员所搭乘的驾驶室9设有将用于操作液压执行机构2a、4a、5a、6a的操作信号输出的操作杆装置(操作装置)9a。操作杆装置9a包括能够向前后左右倾倒的操作杆、和电子检测相当于该操作杆的倾倒量(杆操作量)的操作信号的检测装置，将该检测装置检测到的杆操作量经由电气配线向作为控制装置的控制器10(图2所示)输出。另外，在驾驶室9设置有人机接口9b、执行从后述的动作状态显示控制部10b(图2所示)发送来的操作指示和目标面的显示、以及向后述的液压系统控制部10c(图2所示)进行的动作模式的指示。
动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a、旋转马达2a以及左右的行驶马达3a的动作控制是通过由控制阀8控制从由发动机40驱动的液压泵7向各液压执行机构2a～6a供给的工作油的方向以及流量而进行。控制阀8的控制通过从后述的先导泵70经由电磁比例阀输出的驱动信号(先导压)进行。由控制器10基于来自操作杆装置9a的操作信号控制电磁比例阀，由此控制各液压执行机构2a～6a的动作。
此外，操作杆装置9a也可以为与上述不同的液压先导方式，也可以构成为，分别将与由操作员操作的操作杆的操作方向以及操作量相应的先导压作为驱动信号而向控制阀8供给，来驱动各液压执行机构2a～6a。
图2是示意表示液压挖掘机100上搭载的控制器的处理功能的一部分的图。
图2中，控制器10具有用于控制液压挖掘机100的动作的各种功能，具有目标动作运算部10a、动作状态显示控制部10b、以及液压系统控制部10c。
目标动作运算部10a基于在未图示的记忆装置等内由施工管理者预先记忆的三维施工附图等设计数据11、和由设计数据11计算的目标施工面以及操作员所操作的操作杆装置9a的输入来运算车身的目标动作，并对后述的液压系统控制部10c指示与车身的目标动作相应的液压执行机构的目标位置的指令。
动作状态显示控制部10b控制驾驶室9内设置的人机接口9b的显示等，基于目标施工面、由后述的液压系统控制部10c运算的前部装置1的姿势信息和铲斗目标速度来运算对于操作员的操作支援的指示内容，对驾驶室9的人机接口9b执行显示或基于声音的通知。
也就是说，动作状态显示控制部10b承担了作为机械导引系统的功能的一部分，该系统例如使具有动臂4、斗杆5、铲斗6等被驱动部件的前部装置1的姿势、和铲斗6的顶端位置、角度、速度等显示于人机接口9b而对操作员的操作进行支援。
液压系统控制部10c控制由液压泵7和控制阀8、各液压执行机构2a～6a等构成的液压挖掘机100的液压系统，基于由目标动作运算部10a运算的各执行机构的目标动作、和后述的安装于液压挖掘机100的液压系统的各传感器的计测值来运算实现目标动作的控制指令，控制液压挖掘机100的液压系统。也就是说，液压系统控制部10c承担了作用机械控制系统的功能的一部分，该系统例如进行以使铲斗6的背面以外的部分不接触目标面的方式限制前部装置1的动作的控制。
图3是概略表示液压挖掘机100上搭载的液压系统的图。此外，图3中，仅表示与动臂4的动作有关的部分。与其他液压执行机构的动作有关的部分由于与动臂4同样，所以省略说明。
图3中，液压系统200由驱动各液压执行机构2a～6a的控制阀8、向控制阀8供给液压油的液压泵7、向液压设备供给先导压力的先导泵70以及用于驱动液压泵7的发动机40构成，根据来自控制器10的控制指令而动作。
控制阀8的旁路节流部分8b与后述的动臂部分8a独立构成。在旁路节流部分8b连接有供给油路31，从液压泵7供给有液压油。供给油路31分支为供给油路32和供给油路33，供给油路33经由旁路节流阀8b1与排出油路34连接，排出油路34与油箱12连接。旁路节流用电磁比例减压阀8b2基于从控制器10指令的控制输入而动作，由此旁路节流阀8b1被驱动，将供给油路31和排出油路34连通，使来自液压泵7的液压油旁路节流。另一方面，供给油路32与动臂部分8a连接，将来自液压泵7的液压油向动臂部分8a供给。
动臂部分8a内，供给油路32经由方向控制阀8a1与动臂液压缸4a连接。方向控制阀8a1成为使动臂液压缸4a的缸底侧油室4a1或活塞杆侧油室4a2中的一方与向液压泵7相连的油路连通的阀(入口节流阀)，或成为使另一方与向油箱12相连的油路连通的阀(出口节流阀)。方向控制阀用电磁比例减压阀8a2基于从控制器10指令的控制输入而动作，由此入口节流阀8a1被驱动，控制来自液压泵7的液压油流量。若驱动电磁比例减压阀8a2a，则液压油从缸底侧油室4a1向活塞杆侧油室4a2流动。另一方面，若驱动电磁比例减压阀8a2b，则液压油从活塞杆侧油室4a2向缸底侧油室4a1流动。入口节流阀8a1的阀柱位置越向正方向移动，入口节流阀8a1的开口面积越增加，流动的液压油流量增加。在动臂液压缸4a安装有液压缸位置传感器4a4，传感器信号向控制器10发送。
动臂部分8a内，在入口节流阀8a1之前设置有压力传感器8a3(以下称入口节流阀前压力传感器)，在入口节流阀8a1之后设置有压力传感器8a4(以下称入口节流阀后压力传感器)，以及在入口节流阀8a1设置有入口节流阀阀柱位置传感器8a5。压力传感器8a4在缸底侧油室4a1与液压泵7连通的情况下，8a4a成为入口节流阀后压力传感器，在活塞杆侧油室4a2与液压泵7连通的情况下，8a4b成为入口节流阀后压力传感器。各传感器与控制器10连接，传感器信号向控制器10发送。
对于控制器10，输入有与动臂操作对应的来自操作杆装置9a的杆操作信号、后述的来自人机接口9b的校正模式开始信号以及校正执行机构选择信号、和如下传感器信号，该传感器信号包括：内置于动臂液压缸4a的液压缸位置传感器、设置于动臂部分8a的入口节流阀前压力传感器8a3、入口节流阀后压力传感器8a4以及入口节流阀阀柱位置传感器8a5的传感器信号。基于这些信号，驱动方向控制阀用电磁比例减压阀8a2以及旁路节流用电磁比例减压阀8b2。
在此，控制器10具有用于驱动动臂液压缸4a等执行机构的通常模式、和用于导出动臂液压缸4a等执行机构的动作特性的校正模式。人机接口9b具有输出电子信号的开关(例如手动操作的按压式开关)，该电子信号用于指示从通常模式向校正模式的切换、和要校正的执行机构的切换。
图4是详细表示液压系统控制部10c的功能框图。此外，图4中仅表示与校正动作有关的功能。其他功能由于不直接涉及本发明，所以省略说明。
图4中，液压系统控制部10c具有动作特性运算部10c1、动作特性记忆部10c2、校正指令运算部10c3以及控制指令输出部10c4。
动作特性运算部10c1基于通过对从液压缸位置传感器4a4获取的执行机构位置xa进行数值微分而计算出的执行机构速度Va、从入口节流阀阀柱位置传感器8a5获取的入口节流阀阀柱位置xs、从入口节流阀前压力传感器8a3获取的入口节流阀前压力Pin、以及从入口节流阀后压力传感器8a4获取的入口节流阀后压力Pout，来运算入口节流阀阀柱位置xs与执行机构速度Va之间的关系性。在此，执行机构速度Va也可以利用惯性计测装置(IMU：Inertial Measurement Unit；惯性传感器)等，不对执行机构位置xa进行数值微分而直接计测。
入口节流阀阀柱位置xs和执行机构速度Va之间的关系使用入口节流阀前压力Pin以及入口节流阀后压力Pout如数式(1)那样地表示。
数式1
Figure GDA0004013648180000091
在此，α(xs)是xs的单调增加函数，入口节流阀阀柱位置xs与入口节流阀8a1的开口面积的关系性(开口特性)是包括因压力传感器8a3、8a4的设置位置的偏移导致的压力损失的影响在内的函数。本说明书中，将α(xs)相对于xs的图表定义为执行机构的动作特性。运算出的动作特性α(xs)向后述的动作特性记忆部10c2发送。
图5是动作特性运算部10c1导出的动作特性图表的一例。
α(xs)是动作特性运算部10c1导出的动作特性，是由将数式(1)变形的数式(2)算出的。
数式2
Figure GDA0004013648180000092
动作特性运算部10c1通过将对于入口节流阀阀柱位置xs的动作特性α(xs)绘图，来导出图5所示的动作特性图表。
返回图4，动作特性记忆部10c2具有将从动作特性运算部10c1发送来的动作特性α(xs)记忆的功能。一次校正动作结束，每当从动作特性运算部10c1导出的动作特性α(xs)被发送至动作特性运算部10c1之时，动作特性运算部10c1记忆的动作特性α(xs)被更新。
校正指令运算部10c3基于从人机接口9b输入的要校正的执行机构的识别信号来选择将动作特性α(xs)导出的执行机构，运算用于动作校正的入口节流阀阀柱位置指令xs,ref、以及用于调整入口节流阀8a1的前后压差的旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref。入口节流阀阀柱位置指令xs,ref不依赖传感器的计测结果而使用事前规定的波形。旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref是由入口节流阀阀柱位置指令xs,ref、从入口节流阀前压力传感器8a3发送来的入口节流阀前压力Pin、和从入口节流阀后压力传感器8a4发送来的入口节流阀后压力Pout而定的。随后详细说明这些位置指令的导出。这些位置指令向后述的控制指令输出部10c4发送。另外，在由校正指令运算部10c3运算的情况下，表示校正动作正在继续的信号(校正动作继续标志信号)发送至动作状态显示控制部10b。
图6是表示校正指令运算部10c3运算的入口节流阀阀柱位置指令xs,ref的指令波形的一例的图。
入口节流阀阀柱位置指令xs,ref的指令波形是作为从最小行程(0)至全行程xs,max为止的时序变化而事前决定的。在此，说明作为指令波形一例而将以下的正弦波形输入的情况。
数式3
Figure GDA0004013648180000101
在此，tf是进行指令的正弦波形的周期。指令波形可以为三角波形。指令的正弦波形能够改变位相而反复进行指令，反复次数能够由操作员任意选择。在从数式(2)使用最小二乘法导出图5所示的动作特性图表的情况下，指令波形的反复次数越多，计测传感器的偏差的影响越弱，提高动作特性α(xs)的导出精度。
图7是表示校正指令运算部10c3运算的旁路节流阀阀柱位置指令xs,ref的指令值计算用图表的一例的图。
旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref是基于入口节流阀阀柱位置指令xs,ref、从入口节流阀前压力传感器8a3发送来的入口节流阀前压力Pin、和从入口节流阀后压力传感器8a4发送来的入口节流阀后压力Pout而定的。首先，通过图7所示的图表和入口节流阀阀柱位置指令xs,ref来决定入口节流阀8a1的目标前后压差ΔPtarget。图7所示的图表中绘制为，随着入口节流阀阀柱位置指令xs,ref增加，而入口节流阀8a1的目标前后压差ΔPtarget减少。此时，目标压差ΔPtarget的最大值ΔPmax设定为超过执行机构的静止摩擦和自重的程度的大小。ΔPmax的值虽然因执行机构的动作方向而不同，但优选为5～10MPa。另外，目标压差ΔPtarget的最小值ΔPmin设定为超出设置的压力传感器8a3以及8a4的计测偏差的程度的大小。ΔPmin的值优选为1MPa程度。基于该绘图的结果，以使入口节流阀前后的目标压差ΔPtarget、与入口节流阀前压力传感器8a3以及入口节流阀后压力传感器8a4所计测的入口节流阀8a1的实际前后压差ΔP＝Pin－Pout之间的差变小的方式，根据以下的数式决定旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref。
数式4
xb，ref＝xb，pre+Kp(ΔPtarget-ΔP)…(4)
在此，Kp为反馈增益，设为任意的正定数。Xb,pre是一个运算周期前的旁路节流阀阀柱位置指令。
返回图4，控制指令输出部10c4基于从校正指令运算部10c3发送来的入口节流阀阀柱位置指令xs,ref以及旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref而向方向控制阀用电磁比例减压阀8a2和旁路节流用电磁比例减压阀8b2输出电流指令。控制指令输出部10c4具有从各阀柱位置指令向电流指令转换的图表，基于该图表决定电流指令值。
图8是表示校正模式中的液压系统控制部10c的校正指令运算流程的图。
首先，在步骤FC1中，从人机接口9b发送来的要校正的执行机构的识别信号发送至校正指令运算部10c3，选择要校正的执行机构。
在步骤FC2中，校正指令运算部10c3获取入口节流阀前压力传感器8a3以及入口节流阀后压力传感器8a4所计测的压力值。
在步骤FC3中，进行校正动作是否结束的判断，若校正动作没有结束，向步骤FC4转移，基于设为图6所示的目标的入口节流阀阀柱位置指令波形来决定现在时刻中的入口节流阀阀柱位置指令xs,ref。
在步骤FC5中，基于图7所示的旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref的指令值计算用图表和入口节流阀前压力传感器8a3以及入口节流阀后压力传感器8a4所计测的入口节流阀8a1的实际前后压差ΔP，并根据数式(4)决定旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref。
在步骤FC6中，由步骤FC4以及步骤FC5决定的指令向控制指令输出部10c4发送，向方向控制阀用电磁比例减压阀8a2以及旁路节流用电磁比例减压阀8b2输出电流指令。
这样地在本实施例中，液压挖掘机100(工程机械)具有：发动机40(原动机)；储存工作油的油箱12；由发动机40驱动且将从油箱12吸入的工作油作为液压油排出的液压泵7；由从液压泵7排出的液压油驱动的液压执行机构4a；调整从液压泵7向液压执行机构4a供给的液压油的流量的入口节流阀8a1；调整入口节流阀8a1的阀柱位置xs的方向控制阀用电磁比例减压阀8a2(入口节流阀阀柱位置调整装置)；和根据来自操作杆装置9a(操作装置)的操作信号向方向控制阀用电磁比例减压阀8a2输出指令信号的控制器10，其中，液压挖掘机100(工程机械)具有：用于检测液压执行机构4a的动作速度Va的液压缸位置传感器4a4(速度检测装置)；检测入口节流阀8a1的阀柱位置xs的入口节流阀阀柱位置传感器8a5(入口节流阀阀柱位置检测装置)；检测入口节流阀8a1的前后压差ΔP的压力传感器8a3、8a4(压力检测装置)；和调整入口节流阀8a1的前后压差ΔP的旁路节流阀8b1(压力调整装置)以及旁路节流用电磁比例减压阀8b2(压力调整装置)，控制器10具有将表示入口节流阀8a1的阀柱位置xs、液压执行机构4a的动作速度Va、与入口节流阀8a1的前后压差ΔP之间的关系的动作特性α(xs)导出的校正模式，在校正模式中，在入口节流阀8a1的阀柱位置xs向使入口节流阀8a1的开口面积增加的方向变化的情况下，作为缩小入口节流阀8a1的前后压差ΔP的指令信号而向旁路节流用电磁比例减压阀8b2输出使旁路节流阀8b1的开口面积增加的指令信号。由此，从液压泵7向油箱12排出的液压油的流量增加，入口节流阀8a1的前压力Pin降低，由此前后压差ΔP变小。
根据以上那样构成的本实施例的液压挖掘机100，能够得到以下效果。
图9是表示校正模式中的入口节流阀阀柱位置指令xs,ref、入口节流阀8a1的前后压差ΔP、以及执行机构速度Va的变化的图。
相对于作为校正动作而被赋予的一个往返的入口节流阀阀柱位置指令xs,ref，基于旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref的指令值计算用图表和入口节流阀8a1的实际前后压差ΔP，并根据数式(4)决定旁路节流阀阀柱位置指令xb,ref。由此，获得如图9所示的入口节流阀8a1的前后压差ΔP，抑制执行机构速度Va的增加。也就是说，与在校正动作中不调整入口节流阀8a1的前后压差ΔP的以往技术相比，本发明能够在抑制执行机构速度Va的状态下使入口节流阀阀柱动作。此时的执行机构速度Va作为入口节流阀阀柱位置指令的周期tf不会超过执行机构的可动范围La的速度，以数式(5)所示的目标速度Va,target为目标来调整。
数式5
Figure GDA0004013648180000131
该结果为，能够在执行机构4a的可动范围内使入口节流阀8a1的阀柱进行一个往复，能够由一次校正动作获取整个校正区域的计测数据，由此提高动作校正的时间效率。在以往技术中，在达到至为了校正所需要的执行机构的最大速度Va,max之前，会在时刻tend到达执行机构的最大可动范围，由此无法通过一次动作完成校正，需要改变入口节流阀阀柱位置指令xs,ref的图形来进行多次校正动作。
图10是表示本实施例中的动作特性导出结果的一例的图。
图10的图中，将本实施例中的执行机构速度Va对于入口节流阀阀柱位置xs,ref的绘图结果、与设想的真值、以及基于校正动作时不调整入口节流阀8a1的前后压差ΔP的以往技术得出的绘图结果进行比较来表示。本发明的绘图结果是通过将使用图5所示的动作特性α(xs)计算出的相对于入口节流阀阀柱位置xs,ref的动作特性α(xs,ref)、相对于入口节流阀阀柱位置xs,ref的入口节流阀前压力Pin以及入口节流阀后压力Pout代入数式(1)，来计算相对于入口节流阀阀柱位置xs,ref的执行机构速度Va而求出的。
本发明中，如根据数式(1)的关系所知那样在校正动作时调整入口节流阀8a1的实际前后压差ΔP，由此在抑制执行机构速度Va的状态下计测用于动作特性导出的数据。由此，抑制了与执行机构速度Va呈比例变大的惯性和液压油的粘性阻力的影响，在入口节流阀8a1的开口面积大的区域，也就是说在执行机构速度Va为高速度的区域内，与以往技术相比使校正结果接近真值，提高校正精度。也就是说，能够以较少的校正动作高精度导出液压执行机构的高速度区域内的动作特性α(xs)。
以下的实施例中，说明作为调整入口节流阀8a1的前后压差ΔP的压力调整装置而使用旁路节流回路以外的方式的情况。
实施例2
以与第1实施例的不同点为中心来说明本发明的第2实施例，。
图11是本实施例的液压挖掘机100上搭载的液压系统的概略图。
图11中，本实施例中的液压系统200A具有可变容量型的液压泵7a，控制器10控制从液压泵7a向入口节流阀8a1供给的液压油流量，由此调整入口节流阀8a1的前压力Pin。
这样地在本实施例中，液压泵7a为可变容量型，调整入口节流阀8a1的前后压差ΔP的压力调整装置是调整液压泵7a的排出流量的调节器7b，控制器10在校正模式中，入口节流阀8a1的阀柱位置xs向使入口节流阀8a1的开口面积增加的方向变化的情况下，作为缩小入口节流阀8a1的前后压差ΔP的指令信号而向调节器7b输出使液压泵7a的排出流量减少的指令信号。由此，从液压泵7a向入口节流阀8a1供给的液压油的流量减少，入口节流阀8a1的前压力Pin降低，由此前后压差ΔP变小。
以上那样构成的本实施例的液压挖掘机100也能够获得与第1实施例同样的效果。
另外，通过可变容量型的液压泵7a的供给流量控制来调整入口节流阀8a1的前压力Pin，由此当校正动作时无谓排出的液压油流量减少，由此提高能量效率。另外，不用使发动机40的转速变化就能够控制入口节流阀8a1的前压力Pin，由此能够抑制对液压挖掘机100整体动作的影响。
实施例3
以与第1实施例的不同点为中心来说明本发明的第3实施例，。
图12是本实施例液压挖掘机100上搭载的液压系统的概略图。
图12中，本实施例中的液压系统200B使控制器10具有控制发动机40转速的功能，通过控制发动机40的转速，来控制从液压泵7向入口节流阀8a1供给的液压油流量。
这样地在本实施例中，调整入口节流阀8a1的前后压差ΔP的压力调整装置是发动机40(原动机)，控制器10在校正模式中，入口节流阀8a1的阀柱位置xs向使入口节流阀8a1的开口面积增加的方向变化的情况下，作为缩小入口节流阀8a1的前后压差ΔP的指令信号而向发动机40输出使发动机40的转速降低的指令信号。由此，从液压泵7向入口节流阀8a1供给的液压油的流量减少，入口节流阀8a1的前压力Pin降低，由此前后压差ΔP变小。
以上那样构成的本实施例的液压挖掘机100也能够获得与第1实施例同样的效果。
另外，通过控制供给液压油流量，能够调整入口节流阀8a1的前压力Pin。通过发动机40的转速控制来调整入口节流阀8a1的前压力Pin，由此校正动作时无谓排出的液压油流量减少，由此提高能量效率。另外，在使用固定容量型的液压泵7的情况下也能够控制入口节流阀8a1的前压力Pin。
实施例4
以与第1实施例的不同点为中心来说明本发明的第4实施例，。
图13是本实施例的液压挖掘机100上搭载的液压系统的概略图。
图13中，本实施例中的液压系统200C在动臂部分8a内具有与方向控制阀8a1独立的方向控制阀8a6。与方向控制阀8a1同样地，方向控制阀8a6成为使动臂液压缸4a的缸底侧油室4a1或活塞杆侧油室4a2中的一方与向液压泵7相连的油路连通的阀(入口节流阀)，或成为使另一方与向油箱12相连的油路连通的阀(出口节流阀)。在方向控制阀8a1为入口节流阀的情况下，方向控制阀8a6为出口节流阀，在方向控制阀8a6为入口节流阀的情况下，方向控制阀8a1为出口节流阀。另外，在方向控制阀8a1为入口节流阀的情况下，阀柱位置传感器8a5a为计测入口节流阀阀柱位置的入口节流阀阀柱位置传感器8a5，在方向控制阀8a6为入口节流阀的情况下，阀柱位置传感器8a5b为计测入口节流阀阀柱位置的入口节流阀阀柱位置传感器8a5。方向控制阀用比例电磁减压阀8a7基于从控制器10指令的控制输入而动作，由此方向控制阀8a6被驱动。通过出口节流阀8a6或8a1动作，控制从动臂液压缸4a向油箱12排出的液压油流量，由此调整入口节流阀8a1或8a6的后压力Pout。
这样地在本实施例中，调整入口节流阀8a1或8a6的前后压差ΔP的压力调整装置具有与入口节流阀8a1或8a6独立设置、且调整从液压执行机构4a向油箱12排出的液压油的流量的出口节流阀8a6或8a1、和控制出口节流阀8a6或8a1的开口面积的方向控制阀用比例电磁减压阀8a7或8a2，控制器10在校正模式中，入口节流阀8a1或8a6的阀柱位置xs向使入口节流阀8a1或8a6的开口面积增加的方向变化的情况下，作为缩小入口节流阀8a1或8a6的前后压差ΔP的指令信号而向方向控制阀用比例电磁减压阀8a7或8a2输出使出口节流阀8a6或8a1的开口面积减少的指令信号。由此，从液压执行机构4a向油箱12排出的液压油的流量减少，入口节流阀8a1或8a6的后压力Pout上升，由此前后压差ΔP变小。
以上那样构成的本实施例的液压挖掘机100也能获得与第1实施例同样的效果。
另外，通过出口节流阀8a6或8a1的控制，能够高精度地调整入口节流阀8a1或8a6的后压力Pout，并且能够有效防止基于重力和惯性导致的液压执行机构4a的急变，由此能够提高执行机构速度Va的计测精度。
以上，详细说明了本发明的实施例，但本发明并不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解本发明而进行了详细说明，并不限定于必须具有所说明的所有构成。另外，能够向某一实施例的构成中增加其他实施例的构成的一部分，也能够将某一实施例的构成的一部分删除，或与其他实施例的一部分置换。
附图标记说明
1…前部装置，2…上部旋转体，2a…旋转马达(液压执行机构)，3…下部行驶体，4…动臂，4a…动臂液压缸(液压执行机构)，4a1…缸底侧油室，4a2…活塞杆侧油室，4a4…液压缸位置传感器(速度检测装置)，5…斗杆，5a…斗杆液压缸(液压执行机构)，6…铲斗，6a…铲斗液压缸(液压执行机构)，7、7a…液压泵，7b…调节器，8…控制阀，8a…动臂部分，8a1…入口节流阀，8a2…方向控制阀用电磁比例减压阀(入口节流阀阀柱位置调整装置)，8a3…入口节流阀前压力传感器(压力检测装置)，8a4…入口节流阀后压力传感器(压力检测装置)，8a5…入口节流阀阀柱位置传感器(入口节流阀阀柱位置检测装置)，8a6…出口节流阀(压力调整装置)，8a7…方向控制阀用比例电磁减压阀8a7(压力调整装置)，8b…旁路节流部分，8b1…旁路节流阀(压力调整装置)，8b2…旁路节流用电磁比例减压阀(压力调整装置)，9…驾驶室，9a…操作杆装置(操作装置)，10…控制器，11…设计数据，12…油箱，31～33…供给油路，34、35…排出油路，40…发动机(压力调整装置)，50…溢流阀，100…液压挖掘机(工程机械)。

Claims (5)

1.一种工程机械，具有：
原动机；
储存工作油的油箱；
由所述原动机驱动且将从所述油箱吸入的工作油作为液压油排出的液压泵；
由从所述液压泵排出的液压油驱动的液压执行机构；
对从所述液压泵向所述液压执行机构供给的液压油的流量进行调整的入口节流阀；
对所述入口节流阀的阀柱位置进行调整的入口节流阀阀柱位置调整装置；和
向所述入口节流阀阀柱位置调整装置输出指令信号的控制器，所述工程机械的特征在于，具有：
用于检测所述液压执行机构的动作速度的速度检测装置；
检测所述入口节流阀的阀柱位置的入口节流阀阀柱位置检测装置；
检测所述入口节流阀的前后压差的压力检测装置；和
调整所述入口节流阀的前后压差的压力调整装置，
所述控制器具有将表示所述入口节流阀的阀柱位置、所述液压执行机构的动作速度与所述入口节流阀的前后压差之间的关系的动作特性导出的校正模式，
在所述校正模式中，所述入口节流阀的阀柱位置向使所述入口节流阀的开口面积增加的方向变化的情况下，所述控制器以抑制向所述入口节流阀流入的液压油流量的增加的方式向所述压力调整装置输出使所述入口节流阀的前后压差降低的指令信号。
2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
所述压力调整装置具有对从所述液压泵向所述油箱排出的液压油的流量进行调整的旁路节流阀和控制所述旁路节流阀的开口面积的旁路节流电磁阀，
所述控制器在所述校正模式中，所述入口节流阀的阀柱位置向使所述入口节流阀的开口面积增加的方向变化的情况下，作为使所述入口节流阀的前后压差降低的指令信号而向所述旁路节流电磁阀输出使所述旁路节流阀的开口面积增加的指令信号。
3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
所述液压泵是可变容量型，
所述压力调整装置是调整所述液压泵的排出流量的调节器，
所述控制器在所述校正模式中，所述入口节流阀的阀柱位置向使所述入口节流阀的开口面积增加的方向变化的情况下，作为使所述入口节流阀的前后压差降低的指令信号而向所述调节器输出使所述液压泵的排出流量减少的指令信号。
4.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
所述压力调整装置是所述原动机，
所述控制器在所述校正模式中，所述入口节流阀的阀柱位置向使所述入口节流阀的开口面积增加的方向变化的情况下，作为使所述入口节流阀的前后压差降低的指令信号而向所述原动机输出使所述原动机的转速降低的指令信号。
5.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
所述压力调整装置具有与所述入口节流阀独立设置且对从所述液压执行机构向所述油箱排出的液压油的流量进行调整的出口节流阀和控制所述出口节流阀的开口面积的出口节流电磁阀，
所述控制器在所述校正模式中，所述入口节流阀的阀柱位置向使所述入口节流阀的开口面积增加的方向变化的情况下，作为使所述入口节流阀的前后压差降低的指令信号而向所述出口节流电磁阀输出使所述出口节流阀的开口面积减少的指令信号。
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