CN114423907A - 工程机械 - Google Patents

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Abstract

提供一种工程机械，操作员仅通过向推出方向操作斗杆就能够直线地推出铲斗。控制器(50)在通过铲斗轨迹选择装置(52)选择了直线轨迹的情况下，计算在通过操作装置(51)向推出方向操作斗杆(4)的时间点由动臂角度检测装置(33)检测出的动臂(2)的角度即动臂初始角度对应的恒定的流量比α，在通过操作装置(51)向推出方向操作斗杆(4)且未指示动臂(2)的动作的期间，控制第一液压泵(12)的排出流量，使得从动臂缸(1)的盖室(1a)排出向斗杆缸(3)的盖室(3a)供给的流量Qa乘以流量比α而得的流量Qb。

Description

工程机械
技术领域
本发明涉及具有利用液压泵直接驱动液压致动器的液压驱动装置的工程机械。
背景技术
近年来，在油压挖掘机等工程机械中，为了减少驱动油压缸等油压致动器的油压回路内的节流要素并降低燃料消耗率，正在进行以从油压泵等油压驱动源向油压致动器输送工作油，使利用油压致动器进行了工作的工作油不返回到油箱而返回到油压泵的方式连接的油压回路(定义为闭合回路)的开发。
在专利文献1中记载了相对于反铲式挖掘机，将致动器和泵呈闭合回路状连接的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-145603号公报
发明内容
发明要解决的课题
考虑将专利文献1的系统不应用于反铲式挖掘机，而应用于例如装载挖掘机。装载挖掘机是通过使斗杆缸伸长来推出铲斗的构造的挖掘机。装载挖掘机在进行挖掘动作时，进行将铲斗水平地推出的动作。在应用专利文献1的系统的情况下，为了实现铲斗的水平推出动作，需要对斗杆缸伸长方向的杆输入和动臂缸收缩方向的杆输入进行微调。因此，要求操作员进行复杂的输入，在反复进行挖掘动作时，会使操作员的负荷增大。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种操作员仅通过在推出方向上操作斗杆就能够将铲斗直线地推出的工程机械。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的工程机械具有：动臂；斗杆，其能够转动地安装于所述动臂；铲斗，其能够转动地安装于所述斗杆；动臂缸，其通过伸长动作向抬升方向驱动所述动臂，通过收缩动作向下降方向驱动所述动臂；斗杆缸，其通过伸长动作向推出方向驱动所述斗杆，通过收缩动作向拉入方向驱动所述斗杆；操作装置，其操作所述动臂和所述斗杆；双倾转型的第一液压泵，其能够呈闭合回路状与所述动臂缸连接；双倾转型的第二液压泵，其能够呈闭合回路状与所述斗杆缸连接；以及控制器，其根据所述操作装置的操作，控制从所述第一液压泵向所述动臂缸供给的压力油的流量及从所述第二液压泵向所述斗杆缸供给的压力油的流量，所述工程机械的特征在于，具有：动臂角度检测装置，其检测所述动臂的角度；以及铲斗轨迹选择装置，其选择圆弧轨迹以及直线轨迹中的任一方作为伴随所述斗杆的推出方向的操作的所述铲斗的移动轨迹，在通过所述铲斗轨迹选择装置选择了所述直线轨迹的情况下，所述控制器计算在通过所述操作装置向推出方向操作了所述斗杆的时间点由所述动臂角度检测装置检测出的所述动臂的角度即动臂初始角度对应的恒定的流量比，在通过所述操作装置向推出方向操作所述斗杆且未指示所述动臂的动作的期间，控制所述第一液压泵的排出流量，使得从所述动臂缸的盖室排出向所述斗杆缸的盖室供给的流量乘以所述流量比而得的流量，在通过所述操作装置向拉入方向操作所述斗杆的期间，与所述铲斗轨迹选择装置的选择状态无关地，控制所述第二液压泵的排出流量，以使与所述操作装置的输入对应的流量从所述斗杆缸的盖室被所述第液压泵吸收。
根据如以上那样构成的本发明，在经由铲斗轨迹选择装置选择直线轨迹且经由操作装置指示了斗杆的推出动作的情况下，根据动臂初始角度来计算恒定的流量比，在经由操作装置指示斗杆的推出动作且未指示动臂的动作的期间，控制第一液压泵的排出流量，以使向斗杆缸的盖室供给的流量乘以所述流量比而得的流量从动臂缸的盖室排出。由此，操作员仅通过向推出方向操作斗杆就能够呈直线地推出铲斗。
发明效果
根据本发明的工程机械，操作员仅通过向推出方向操作斗杆就能够呈直线地推出铲斗，因此，能够减轻挖掘作业时的操作员的负荷。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的油压挖掘机的侧视图。
图2是表示图1所示的油压挖掘机的挖掘时的动作的图。
图3是搭载于图1所示的油压挖掘机的液压驱动装置的概略结构图。
图4是图3所示的控制器的功能框图。
图5是表示经由水平推出圆弧挖掘切换开关选择水平推出模式，且经由杆指示了斗杆推压单独动作的情况下的杆的输入、液压泵的排出流量、切换阀的开闭状态以及斗杆缸以及动臂缸的速度(缸速度)的变化的图。
图6是表示图4所示的控制器的指令运算部的处理的流程图。
图7是表示经由水平推出圆弧挖掘切换开关选择圆弧挖掘模式，且经由杆指示了斗杆推压单独动作的情况下的杆的输入、液压泵的排出流量、切换阀的开闭状态以及斗杆缸以及动臂缸的速度(缸速度)的变化的图。
图8是表示与水平推出圆弧挖掘切换开关的切换状态无关地经由杆指示了斗杆拉动单独动作的情况下的杆的输入、液压泵的排出流量、比例阀的通过流量、切换阀的开闭状态以及斗杆缸(缸速度)的变化的图。
图9是本发明的第二实施例中的控制器的功能框图。
图10是表示本发明的第二实施例中的控制器的指令运算部的处理的流程图。
图11是表示图1所示的油压挖掘机的从堆积完成姿势返回到初始姿势的动作的图。
图12是表示在图11所示的堆积姿势下，经由杆指示了斗杆拉动单独动作的情况下的杆的输入、液压泵的排出流量、比例阀的通过流量、斗杆缸的盖室压力、液压泵的吸收转矩、切换阀的开闭状态以及斗杆缸的速度(缸速度)的变化的图。
具体实施方式
以下，作为本发明的实施方式的工程机械，列举油压挖掘机为例，参照附图进行说明。此外，在各图中对相同的部件标注相同的符号，适当省略重复的说明。
实施例1
图1是本发明的第一实施例的油压挖掘机的侧视图。
在图1中，油压挖掘机100具有：装备有履带式的行驶装置8的下部行驶体101、经由回转装置7能够回转地安装在下部行驶体101上的上部回转体102、以及能够在上下方向上转动地安装在上部回转体102的前部的前作业装置103。在上部回转体102上设置有供操作员搭乘的驾驶室104。在驾驶室104内配设有后述的杆51(图3所示)。
前作业装置103具有：能够在上下方向上转动地安装于上部回转体102的前部的动臂2、能够在上下或前后方向上转动地与动臂2的前端部连结的斗杆4、能够在上下或前后方向上转动地与斗杆4的前端部连结的铲斗6、驱动动臂2的动臂缸1、驱动斗杆4的斗杆缸3、以及驱动铲斗6的铲斗缸5。
本实施例的油压挖掘机100是装载挖掘机，构成为通过使斗杆缸3或铲斗缸5伸长而使铲斗6向前方推出。如图2所示，挖掘时的油压挖掘机100反复进行从拉动斗杆4且提升动臂2的姿势(初始姿势)向推出斗杆4且降下动臂2的姿势(挖掘完成姿势)转移的动作。
图3是搭载于油压挖掘机100的液压驱动装置的概略结构图。此外，为了简化说明，在图3中仅示出了与动臂缸1以及斗杆缸3的驱动相关的部分，省略了与其他致动器的驱动相关的部分。
在图3中，液压驱动装置300具有：动臂缸1、斗杆缸3、作为指示动臂缸1及斗杆缸3的各动作方向及各要求速度的操作装置的杆51、作为动力源的发动机9、分配发动机9的动力的动力传递装置10、通过由动力传递装置10分配的动力驱动的液压泵12～15及供给泵11、能够切换液压泵12～15与液压致动器1、3的连接的切换阀40～47、比例阀48、49、以及控制切换阀40～47、比例阀48、49及后述的调节器12a、13a、14a、15a的控制器50。
作为动力源的发动机9与分配动力的动力传递装置10连接。动力传递装置10与液压泵12～15以及供给泵11连接。
液压泵12、13具有：具有一对输入输出端口的双倾转斜板机构、以及调整倾转斜板的倾斜角的调节器12a、13a。液压泵14、15具有：具有输入端口和输出端口的单倾转斜板功能和调整倾转斜板的倾斜角的调节器14a、15a。调节器12a、13a、14a、15a根据来自控制器50的信号，调整液压泵12～15的倾转斜板的倾转角。
液压泵12、13通过调整倾转斜板的倾转角，能够控制来自输入输出端口的工作油的排出流量和方向。另外，液压泵12、13在接受压力油的供给时也作为液压马达发挥功能。
液压泵12的一对输入输出端口与流路200、201连接，流路200、201与切换阀40、41连接。切换阀40、41根据来自控制器50的信号切换流路的连通和切断。切换阀40、41在没有来自控制器50的信号的情况下为切断状态。
切换阀40经由流路210、211与动臂缸1连接。在切换阀40根据来自控制器50的信号而成为连通状态时，液压泵12经由流路200、201、切换阀40及流路210、211与动臂缸1连接，由此，构成闭合回路。
切换阀41经由流路213、214与斗杆缸3连接。在切换阀41根据来自控制器50的信号而成为连通状态时，液压泵12经由流路200、201、切换阀41以及流路213、214与斗杆缸3连接，由此，构成闭合回路。
液压泵13的一对输入输出端口与流路202、203连接，流路202、203与切换阀42、43连接。切换阀42、43根据来自控制器50的信号切换流路的连通和切断。切换阀42、43在没有来自控制器50的信号的情况下为切断状态。
切换阀42经由流路210、211与动臂缸1连接。在切换阀42根据来自控制器50的信号而成为连通状态时，液压泵13经由流路202、203、切换阀42及流路210、211与动臂缸1连接，由此，构成闭合回路。
切换阀43经由流路213、214与斗杆缸3连接。在切换阀43根据来自控制器50的信号而成为连通状态时，液压泵13经由流路202、203、切换阀43以及流路213、214与斗杆缸3连接，由此，构成闭合回路。
液压泵14的输出端口经由流路204与切换阀44、45、比例阀48以及溢流阀21连接。液压泵14的输入端口与油箱25连接。
溢流阀21在流路压为预定的压力以上时，将工作油向油箱25释放而保护回路。
切换阀44、45根据来自控制器50的信号切换流路的连通和切断。在没有来自控制器50的信号的情况下，切换阀44、45为切断状态。
切换阀44经由流路210与动臂缸1的盖室1a连接。
切换阀45经由流路213与斗杆缸3的盖室3a连接。
比例阀48根据来自控制器50的信号使开口面积变化，控制通过流量。在没有来自控制器50的信号的情况下，比例阀48保持为最大开口面积。另外，在切换阀44、45为切断状态时，控制器50向比例阀48提供信号，以成为根据液压泵14的排出流量而预先设定的开口面积。
液压泵15的输出端口经由流路205与切换阀46、47、比例阀49以及溢流阀22连接。液压泵15的输入端口与油箱25连接。
溢流阀22在流路压为预定的压力以上时，将工作油向油箱25释放而保护回路。
切换阀46、47根据来自控制器50的信号切换流路的连通和切断。在没有来自控制器50的信号的情况下，切换阀46、47为切断状态。
切换阀46经由流路210与动臂缸1的盖室1a连接。
切换阀47经由流路213与斗杆缸3的盖室3a连接。
比例阀49根据来自控制器50的信号使开口面积变化，控制通过流量。在没有来自控制器50的信号的情况下，比例阀49保持为最大开口面积。另外，在切换阀46、47为切断状态时，控制器50向比例阀49提供信号，以成为根据液压泵15的排出流量而预先设定的开口面积。
供给泵11的排出口经由供给管线212与供给用溢流阀20以及供给用单向阀26、27、28a、28b、29a、29b连接。供给泵11的吸入口与油箱25连接。供给泵11向供给管线212供给压力油。
供给用溢流阀20在供给管线212的流路压为预定的压力以上时将工作油向油箱25释放，将供给管线212的压力保持为恒定。
供给用单向阀26在流路200、201的压力低于由供给用溢流阀20设定的压力的情况下，从供给管线212向流路200、201供给压力油。
供给用单向阀27在流路202、203的压力低于由供给用溢流阀20设定的压力的情况下，从供给管线212向流路202、203供给压力油。
供给用单向阀28a、28b在流路210、211的压力低于由供给用溢流阀20设定的压力的情况下，从供给管线212向流路210、211供给压力油。
供给用单向阀29a、29b在流路213、214的压力低于由供给用溢流阀20设定的压力的情况下，从供给管线212向流路213、214供给压力油。
设置于流路200、201的溢流阀30a、30b在流路压为预定的压力以上时，将工作油向供给管线212释放而保护回路。
设置于流路202、203的溢流阀31a、31b在流路压为预定的压力以上时，将工作油向供给管线212释放而保护回路。
动臂缸1是接受工作油的供给而进行伸缩工作的液压单杆缸。动臂缸1的盖室1a与流路210连接，动臂缸1的杆室1b与流路211连接。动臂缸1的伸缩方向取决于工作油的供给方向。
设置于流路210、211的溢流阀32a、32b在流路压为预定的压力以上时，将工作油向供给管线212释放而保护回路。
设置于流路210、211的冲洗阀34将流路内的剩余油向供给管线212排出。
斗杆缸3是接受工作油的供给而进行伸缩工作的液压单杆缸。斗杆缸3的盖室3a与流路213连接，斗杆缸3的杆室3b与流路214连接。斗杆缸3的伸缩方向取决于工作油的供给方向。
设置于流路213、214的溢流阀33a、33b在流路压为预定的压力以上时，将工作油向供给管线212释放而保护回路。
设置于流路213、214的冲洗阀35将流路内的剩余油向供给管线212排出。
设置于动臂缸1的行程传感器60测量动臂缸1的行程，输入到控制器50。控制器50根据动臂缸1的行程来运算动臂2的姿势(角度)。
设置于斗杆缸3的行程传感器61测量斗杆缸3的行程，输入到控制器50。控制器50根据斗杆缸3的行程来运算斗杆4的姿势(角度)。
此外，在本实施例中，作为检测动臂2及斗杆4的姿势(角度)的单元(动臂角度检测装置及斗杆角度检测装置)而使用行程传感器60、61，但也可以使用安装于动臂2及斗杆4的旋转轴的角度传感器、安装于动臂2及斗杆4的IMU。
杆51由操作员操作，将对各致动器的操作量输入到控制器50。
水平推出圆弧挖掘切换开关52是用于选择铲斗6的移动轨迹的单元(铲斗轨迹选择装置)。水平推出圆弧挖掘切换开关52由操作员操作，将后述的水平推出模式和圆弧挖掘模式的选择结果输入到控制器50。
图4是控制器50的功能框图。此外，在图4中，与图3同样，仅示出了与动臂缸1以及斗杆缸3的驱动相关的部分，省略了与其他致动器的驱动相关的部分。
在图4中，控制器50具有：杆操作量运算部F11、动臂姿势运算部F12b、斗杆姿势运算部F12a以及指令运算部F13。
杆操作量运算部F11根据来自杆51的输入，运算致动器1、3的动作方向以及目标动作速度，输入到指令运算部F13。
动臂姿势运算部F12b根据行程传感器60的值(动臂缸1的行程)来运算动臂2的姿势(角度)，输入至指令运算部F13。
斗杆姿势运算部F12a根据行程传感器61的值(斗杆缸3的行程)来运算斗杆4的姿势(角度)，输入到指令运算部F13。
指令运算部F13根据来自杆操作量运算部F11、动臂姿势运算部F12b及斗杆姿势运算部F12a的输入，运算并输出向切换阀40～47、比例阀48、49及调节器12a～15a的指令值。
指令运算部F13具有：水平推出圆弧挖掘选择部F14、动臂流量比运算部F15以及致动器分配流量运算部F16。
水平推出圆弧挖掘选择部F14根据来自水平推出圆弧挖掘切换开关52的输入，选择水平推出模式和圆弧挖掘模式中的任一个，输入到动臂流量比运算部F15。
动臂流量比运算部F15在从水平推出圆弧挖掘选择部F14输入了水平推出模式的情况下，根据来自动臂姿势运算部F12b以及斗杆姿势运算部F12a的输入，运算来自动臂缸1的盖室1a的排出流量Qb相对于向斗杆缸3的盖室3a的供给流量Qa的比率即流量比α。来自动臂缸1的盖室1a的排出流量Qb使用流量比α由以下的公式(1)表示。
[数学式1]
Qb＝αQa…(1)
在此，流量比α根据动臂2的初始角度θb0以及斗杆4的初始角度θa0而几何学地决定。即，流量比α由以下的公式(2)表示。
[数学式2]
α＝f(θb0,θa0)…(2)
此外，在挖掘开始时的斗杆缸3始终为最缩短长度的情况下，流量比α仅根据动臂2的初始角度θb0来决定。即，供给流量比α由以下的公式(3)表示。
[数学式3]
α＝f(θb0)…(3)
致动器分配流量运算部F16根据来自杆操作量运算部F11及动臂流量比运算部F15的输入，运算并输出向切换阀40～47、比例阀48、49及调节器12a～15a的指令值。
接着，对本实施例的液压驱动装置300的动作进行说明。
(1)非操作时
在图3中，在杆51非操作时，液压泵12～15被控制为最小倾转角，切换阀40～47全部关闭，动臂缸1及斗杆缸3保持在停止状态。
(2)斗杆推压动作时(水平推出选择时)
图5表示经由水平推出圆弧挖掘切换开关52选择水平推出模式，且经由杆51指示了斗杆推压单独动作的情况下的杆51的输入、液压泵13、15、12的排出流量Qcp13、Qop15、Qcp12、切换阀43、47、40的开闭状态以及斗杆缸3及动臂缸1的速度(缸速度)的变化。
从时刻t0到时刻t1，杆51的输入中的指示致动器的动作的指令值全部为0，斗杆缸3及动臂缸1静止。
从时刻t1到时刻t2，杆51的输入中的指示斗杆缸3的伸长动作(斗杆推压动作)的指令值(以下，称为斗杆推压指令值)上升至最大值。
图6是表示控制器50的指令运算部F13的处理的流程图。
首先，在步骤S1中，控制器50判定杆51的输入是否为斗杆推压单独动作。本动作是斗杆推压单独动作，因此，进入到步骤S2。
在步骤S2中，控制器50判定是否选择了水平推出模式。在本动作中，选择了水平推出模式，因此，进入到步骤S3。
在步骤S3中，控制器50根据行程传感器60的信号(动臂缸1的行程)来运算动臂2的姿势(角度)。并且，运算来自动臂缸1的盖室1a的排出流量相对于用于进行水平推出动作的向斗杆缸3的盖室3a的供给流量的比率(流量比α)，进入到步骤S4。
在步骤S4中，控制器50根据斗杆推压指令值来运算向斗杆缸3的盖室3a的供给流量Qa。并且，根据在步骤S3中求出的流量比α和向斗杆缸3的盖室3a的供给流量Qa，运算来自动臂缸1的盖室1a的排出流量Qb，完成处理。
如图5所示，从时刻t1到时刻t2，控制调节器13a、15a，以便从液压泵13、15供给在图6所示的步骤S4中运算出的向斗杆缸3的盖室3a的供给流量Qa。为了将液压泵13与斗杆缸3连接，在时刻t1打开切换阀43，为了将液压泵15与斗杆缸3的盖室3a连接，在时刻t1打开切换阀47。
另外，控制液压泵12的排出流量，以使在图6所示的步骤S4中运算出的来自动臂缸1的盖室1a的排出流量Qb被液压泵12吸收。为了将液压泵12与动臂缸1连接，在时刻t1打开切换阀40。
如上所述，相对于斗杆单独推压动作的杆输入，控制泵的排出流量和切换阀的开闭，由此，相对于斗杆缸3的伸长速度，适当地控制动臂缸1的收缩速度，实现水平推出动作。
在本实施例中，动臂缸1的收缩仅使用了液压泵12。液压泵12是闭合回路泵，在动臂下降动作中，盖室1a的压力比杆室1b的压力高，因此，液压泵12的吸入侧变高，作为油压马达发挥作用，向动力传递装置10提供再生转矩。再生的转矩能够用于液压泵13、15的驱动，能够降低发动机9的燃料消耗量。另外，通过仅利用泵来控制动臂下降，相对于使用了因压力的影响而使得流量产生变动的阀的控制，能够提高流量的控制精度，因此，能够提高对水平推出的目标轨迹的跟踪性。
如本实施例那样，在动臂缸1的收缩中仅使用液压泵12的情况下，因缸的盖侧与杆侧的受压面积比而产生的剩余流量经由冲洗阀34向供给管线212排出。在排出流量增大时，供给管线212的压力增大。为了防止该情况，也可以在时刻t1打开切换阀44，从比例阀48向油箱25排出一部分的流量。
(3)斗杆推压动作时(圆弧挖掘选择时)
图7表示经由水平推出圆弧挖掘切换开关52选择圆弧挖掘模式，且经由杆51指示了斗杆推压单独动作的情况下的杆51的输入、液压泵13、15、12的排出流量Qcp13、Qop15、Qcp12、切换阀43、47、40的开闭状态以及斗杆缸3及动臂缸1的速度(缸速度)的变化。
从时刻t0到时刻t1，杆51的输入中的指示致动器的动作的指令值全部为0，斗杆缸3及动臂缸1静止。
从时刻t1到时刻t2，杆51的输入中的斗杆推压指令值上升到最大值。
控制器50首先在图6所示的步骤S1中，判定杆51的输入是否是斗杆单独动作。本动作是斗杆推压单独动作，因此，进入到步骤S2。
在步骤S2中，控制器50判定是否选择了水平推出模式。在本动作中选择了圆弧挖掘模式，因此，进入到步骤S5。
在步骤S5中，控制器50根据斗杆推压单独动作的杆输入，运算向斗杆缸3的盖室3a的供给流量Qa，完成处理。
如图5所示，从时刻t1到时刻t2，控制调节器13a、15a，以便从液压泵13、15供给在图6所示的步骤S4中运算出的向斗杆缸3的盖室3a的供给流量Qa。为了将液压泵13与斗杆缸3连接，在时刻t1打开切换阀43，为了将液压泵15与斗杆缸3的盖室3a连接，在时刻t1打开切换阀47。
另一方面，动臂缸1不驱动，因此，液压泵12的排出流量保持为0，切换阀40也保持为关闭的状态。
如上所述，相对于斗杆推压单独动作的杆输入，通过控制泵的排出流量和切换阀的开闭，仅驱动斗杆缸3，因此，铲斗6以连接动臂2和斗杆4的点为中心以圆弧轨迹运动。
(3)斗杆拉动动作时
图8表示经由杆51指示了斗杆拉动动作的情况下的杆51的输入、液压泵13、12的排出流量Qcp13、Qcp12、比例阀49的通过流量Qpv49、切换阀43、47、40的开闭状态及斗杆缸3的速度(缸速度)的变化。
从时刻t0到时刻t1，杆51的输入中的指示致动器的动作的指令值全部为0，斗杆缸3及动臂缸1静止。
从时刻t1到时刻t2，杆51中的指示斗杆缸3的收缩动作(斗杆拉动动作)的指令值(以下，称为斗杆拉动指令值)上升至最大值。
控制器50首先在图6所示的步骤S1中，判定杆51的输入是否为斗杆推压单独动作。本杆输入包含斗杆拉动动作，因此，进入到步骤S6。
在步骤S6中，控制器50判定杆输入是否包含斗杆拉动动作。本动作是斗杆拉动单独动作，因此，进入到步骤S7。
在步骤S7中，控制器50根据斗杆拉动指令值来运算向斗杆缸3的杆室3b的供给流量。
如图8所示，从时刻t1到时刻t2，控制调节器13a，以便从液压泵13供给运算出的向斗杆缸3的杆室3b的供给流量。另外，控制比例阀49的通过流量Qpv49，以补偿来自斗杆缸3的盖室3a的排出流量与向杆室3b的供给流量的差分。为了将液压泵13与斗杆缸3连接，在时刻t1打开切换阀43，为了将比例阀49与斗杆缸3的盖室3a连接，在时刻t1打开切换阀47。
另一方面，动臂缸1不驱动，因此，液压泵12的排出流量Qcp12保持为0，切换阀40也保持为关闭的状态。
返回图6，在杆输入中包含斗杆拉动动作以外的动作指示的情况下，在步骤S8中，进行与指示其他动作的指令值对应的运算以及控制。
如上所述，相对于斗杆单独拉动动作的杆输入，通过控制泵的排出流量和切换阀的开闭，斗杆缸3单独实现拉动动作。
在本实施例中，工程机械100具有：动臂2；斗杆4，其能够转动地安装于动臂2；铲斗6，其能够转动地安装于斗杆4；动臂缸1，其通过伸长动作向抬升方向驱动动臂2，通过收缩动作向下降方向驱动动臂2；斗杆缸3，其通过伸长动作向推出方向驱动斗杆4，通过收缩动作向拉入方向驱动斗杆4；操作装置51，其指示动臂2及斗杆4的动作；双倾转型的第一液压泵12，其能够呈闭合回路状与动臂缸1连接；双倾转型的第二液压泵13、15，其能够呈闭合回路状与斗杆缸3连接；以及控制器50，其根据操作装置51的操作，控制从第一液压泵12向动臂缸1供给的压力油的流量、及从第二液压泵13、15向斗杆缸3供给的压力油的流量，其中，具有：动臂角度检测装置60，其检测动臂2的角度；以及铲斗轨迹选择装置52，其选择圆弧轨迹及直线轨迹中的任一方作为斗杆4的推出动作时的铲斗6的移动轨迹，控制器50在经由铲斗轨迹选择装置52选择了所述直线轨迹的情况下，计算在经由操作装置51开始了斗杆4的推出动作的指示的时间点由动臂角度检测装置60检测出的动臂2的角度即动臂初始角度θb0对应的恒定的流量比α，在经由操作装置51指示斗杆4的推出动作且未指示动臂2的动作的期间，控制第一液压泵12的排出流量，使得从动臂缸1的盖室1a排出向斗杆缸3的盖室3a供给的流量Qa乘以流量比α而得的流量Qb，在经由操作装置51指示斗杆4的拉入动作的期间，与铲斗轨迹选择装置52的选择状态无关地，控制第二液压泵13的排出流量，以使与操作装置51的输入对应的流量从斗杆缸3的盖室3a被第二液压泵13吸收。
根据如以上那样构成的本发明，在经由铲斗轨迹选择装置52选择直线轨迹且经由操作装置51指示了斗杆4的推出动作的情况下，根据动臂初始角度θb0来计算恒定的流量比α，在经由操作装置51指示斗杆4的推出动作且未指示动臂2的动作的期间，控制第一液压泵12的排出流量，以使向斗杆缸3的盖室3a供给的流量乘以流量比α而得的流量从动臂缸1的盖室1a排出。由此，操作员仅通过经由操作装置指示斗杆4的推出动作就能够直线地推出铲斗6。
另外，本实施例的工程机械100还具有：斗杆角度检测装置61，其检测斗杆4的角度，控制器50根据在经由操作装置51开始了斗杆4的推出动作的指示的时间点由斗杆角度检测装置61检测出的斗杆4的角度即斗杆初始角度θa0和动臂初始角度θb0来计算流量比α。由此，能够调整使铲斗6沿着直线轨迹移动时的铲斗6的高度。
另外，具有：多个液压致动器1、3、5，其包含动臂缸1和斗杆缸3；多个液压泵12～15，其包含第一液压泵12和第二液压泵13、15；以及多个切换阀40～47，其能够切换多个液压致动器1、3、5与多个液压泵12～15的连接状态。由此，在搭载了油压闭合回路系统的工程机械100中，操作员通过仅向推出方向操作斗杆4就能够呈直线地推出铲斗6。
实施例2
关于本发明的第二实施例的油压挖掘机100，以与第一实施例的不同点为中心进行说明。在第一实施例中，将铲斗6的推出方向限定为水平方向，但本实施例构成为能够变更推出方向的角度。
图9是本实施例中的控制器50的功能框图。在图9中，与第一实施例(图4所示)的不同点在于，将指示铲斗6的要求推出角度的推出角度指示装置62设置于驾驶室104(图1所示)，代替水平推出圆弧挖掘切换开关52及水平推出圆弧挖掘选择部F14而具有直线推出圆弧挖掘切换开关52A及直线推出圆弧挖掘选择部F14A。来自推出角度指示装置62的信号输入到控制器50的动臂流量比运算部F15。
本实施例中的动臂流量比运算部F15在从直线推出圆弧挖掘选择部F14A输入了直线推出模式的情况下，根据来自动臂姿势运算部F12b、斗杆姿势运算部F12a以及推出角度指示装置62的输入来运算流量比α。在此，供给流量比α由动臂2的初始角度θb0、斗杆4的初始角度θa0及要求推出角度θd决定。即，供给流量比α由以下的公式(4)表示。
[数学式4]
α＝f(θb0,θa0,θd)…(4)
图10是表示本实施例中的控制器50的指令运算部F13的处理的流程图。在图10中，与第一实施例(图6所示)的不同点在于，代替步骤S2、S3而具有步骤S2A、S3A。
在步骤S2A中，控制器50判定是否选择了直线推出模式。
在步骤S3A中，控制器50根据行程传感器60的信号(动臂缸1的行程)来运算动臂2的姿势(角度)。并且，运算来自动臂缸1的盖室1a的排出流量相对于用于进行直线推出动作的向斗杆缸3的盖室3a的供给流量的比率(流量比α)，进入到步骤S4。
本实施例的工程机械100还具有：推出角度指示装置62，其指示铲斗6的直线轨迹相对于地面所成的角度即对地角度，控制器50根据动臂初始角度θb0、斗杆初始角度θa0及所述对地角度来决定流量比α。
根据如以上那样构成的本实施例的工程机械100，操作员仅通过向推出方向操作斗杆4就能够以所希望的角度呈直线地推出铲斗6。
实施例3
关于本发明的第三实施例的油压挖掘机100，以与第一实施例以及第二实施例的不同点为中心进行说明。在第一实施例和第二实施例中，以铲斗6的推出动作为中心进行了叙述，但本实施例对拉入动作时的效果进行叙述。
如图11所示，挖掘堆积后的油压挖掘机100进行从推压斗杆4且抬升动臂2的姿势(堆积完成姿势)返回到拉动斗杆4的姿势(初始姿势)的动作。
图12表示在图11所示的堆积完成姿势下，经由杆51指示了斗杆拉动单独动作的情况下的杆51的输入、液压泵13的排出流量Qcp13、比例阀49的通过流量Qpv49、斗杆缸3的盖室压力Pcap3、液压泵13的吸收转矩Tcp13、切换阀43、47的开闭状态及斗杆缸3的速度(缸速度)的变化。
从时刻t0到时刻t1，杆51的输入中的指示致动器的动作的指令值全部为0，斗杆缸3及动臂缸1静止。
从时刻t1到时刻t2，杆51的输入中的斗杆拉动指令值上升至最大值。
控制器50根据斗杆拉动指令值来运算向斗杆缸3的杆室3b的供给流量。
如图12所示，从时刻t1到时刻t2，控制调节器13a，以从液压泵13供给运算出的向斗杆缸3的杆室3b的供给流量。另外，控制比例阀49的通过流量，以补偿来自斗杆缸3的盖室3a的排出流量与向杆室3b的供给流量的差分。为了将液压泵13与斗杆缸3连接，在时刻t1打开切换阀43，为了将比例阀49与斗杆缸3的盖室3a连接，在时刻t1打开切换阀47。
如图12所示，从图11所示的堆积完成姿势到初始姿势，斗杆缸3的盖室3a的压力Pcap3降低。在图11所示的堆积完成姿势下，斗杆缸3的盖室3a的压力Pcap3比杆室3b的压力高。因此，液压泵13的吸入侧(流路202)的压力比排出侧(流路203)的压力高。在吸入侧的压力变高的情况下，液压泵13作为液压马达发挥作用，因此，液压泵13的吸收转矩Tcp13为负值。如图12所示，从时刻t1到时刻t2，随着液压泵13的排出流量Qcp13的增加，液压泵13的吸收转矩Tcp13向负侧增加。在时刻t2以后，液压泵13的排出流量Qcp13为恒定，但因斗杆4的姿势变化，斗杆缸3的盖室3a的压力Pcap3减少，因此，液压泵13的吸收转矩Tcp13减少。
如上所述，相对于斗杆拉动动作的杆输入，通过控制泵的排出流量和切换阀的开闭，斗杆缸3实现拉动动作。液压泵13是闭合回路泵，在斗杆拉动动作中，盖室3a的压力Pcap3比杆室3b的压力高，因此，液压泵13的吸入侧变高，作为油压马达发挥作用，向动力传递装置10提供再生转矩。通过再生的转矩，能够降低发动机9的燃料消耗量。
此外，在本实施例中，在斗杆拉动动作时，将从盖室3a排出的工作油的一部分经由比例阀49向油箱25排出，实现缸速度的增速，但也可以在关闭比例阀49的状态下，利用液压泵13吸收从盖室3a排出的工作油的全部量。由此，也能够使液压泵13的再生转矩增加，用于其他致动器的驱动。
以上，对本发明的实施例进行了详述，但本发明并不限定于上述的实施例，包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具有所说明的全部结构。另外，也可以在某个实施例的结构中加入其他实施例的结构的一部分，也可以删除某个实施例的结构的一部分，或者与其他实施例的一部分置换。
符号说明
1…动臂缸(液压致动器)、1a…盖室、1b…杆室、2…动臂、3…斗杆缸(液压致动器)、3a…盖室、3b…杆室、4…斗杆、5…铲斗缸(液压致动器)、6…铲斗、7…回转装置、8…行驶装置、9…发动机、10…动力传递装置、11…供给泵、12…液压泵(第一液压泵)、12a…调节器、13…液压泵(第二液压泵)、13a…调节器、14…液压泵、14a…调节器、15…液压泵(第二液压泵)、15a…调节器、20…供给用溢流阀、21、22…溢流阀、25…油箱、26、27…供给用单向阀、28a、28b…供给用单向阀、29a、29b…供给用单向阀、30a、30b…溢流阀、31a、31b…溢流阀、32a、32b…溢流阀、33a、33b…溢流阀、34、35…冲洗阀、40～47…切换阀、48、49…比例阀、50…控制器、51…杆(操作装置)、52…水平推出圆弧挖掘切换开关(铲斗轨迹选择装置)、52A…直线推出圆弧挖掘切换开关(铲斗轨迹选择装置)、60…行程传感器(动臂角度检测装置)、61…行程传感器(斗杆角度检测装置)、62…推出角度指示装置、100…油压挖掘机(工程机械)、101…下部行驶体、102…上部回转体、103…前作业装置、104…驾驶室、200～211、213…流路、212…供给管线、300…液压驱动装置。

Claims (4)

1.一种工程机械，具有：
动臂；
斗杆，其能够转动地安装于所述动臂；
铲斗，其能够转动地安装于所述斗杆；
动臂缸，其通过伸长动作向抬升方向驱动所述动臂，通过收缩动作向下降方向驱动所述动臂；
斗杆缸，其通过伸长动作向推出方向驱动所述斗杆，通过收缩动作向拉入方向驱动所述斗杆；
操作装置，其操作所述动臂和所述斗杆；
双倾转型的第一液压泵，其能够呈闭合回路状与所述动臂缸连接；
双倾转型的第二液压泵，其能够呈闭合回路状与所述斗杆缸连接；以及
控制器，其根据所述操作装置的操作，控制从所述第一液压泵向所述动臂缸供给的压力油的流量及从所述第二液压泵向所述斗杆缸供给的压力油的流量，
其特征在于，
所述工程机械具有：
动臂角度检测装置，其检测所述动臂的角度；以及
铲斗轨迹选择装置，其选择圆弧轨迹以及直线轨迹中的任一方作为伴随所述斗杆的推出方向的操作的所述铲斗的移动轨迹，
在通过所述铲斗轨迹选择装置选择了所述直线轨迹的情况下，所述控制器计算在通过所述操作装置向推出方向操作了所述斗杆的时间点由所述动臂角度检测装置检测出的所述动臂的角度即动臂初始角度对应的恒定的流量比，在通过所述操作装置向推出方向操作所述斗杆且未指示所述动臂的动作的期间，控制所述第一液压泵的排出流量，使得从所述动臂缸的盖室排出向所述斗杆缸的盖室供给的流量乘以所述流量比而得的流量，
所述控制器在通过所述操作装置向拉入方向操作所述斗杆的期间，与所述铲斗轨迹选择装置的选择状态无关地，控制所述第二液压泵的排出流量，以使与所述操作装置的输入对应的流量从所述斗杆缸的盖室被所述第二液压泵吸收。
2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
所述工程机械还具有：斗杆角度检测装置，其检测所述斗杆的角度，
所述控制器根据在通过所述操作装置向推出方向操作了所述斗杆的时间点由所述斗杆角度检测装置检测出的所述斗杆的角度即斗杆初始角度和所述动臂初始角度来计算所述流量比。
3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
所述工程机械具有：
多个液压致动器，其包含所述动臂缸和所述斗杆缸；
多个液压泵，其包含所述第一液压泵和所述第二液压泵；以及
多个切换阀，其能够切换所述多个液压致动器与所述多个液压泵的连接状态。
4.根据权利要求2所述的工程机械，其特征在于，
所述工程机械还具有：推出角度指示装置，其指示所述直线轨迹相对于地面所成的角度即对地角度，
所述控制器根据所述动臂初始角度、所述斗杆初始角度及所述对地角度来决定所述流量比。
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