CN117043473A - 挖土机 - Google Patents

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CN117043473A
CN117043473A CN202280022849.1A CN202280022849A CN117043473A CN 117043473 A CN117043473 A CN 117043473A CN 202280022849 A CN202280022849 A CN 202280022849A CN 117043473 A CN117043473 A CN 117043473A
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井辻孔康
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

本发明涉及一种挖土机(100),具备:压力传感器,检测与动作指令对应地动作的液压致动器中的工作油的压力;入口节流阀,与液压致动器对应;出口节流阀,与液压致动器对应;及控制器(30),具有针对多个液压致动器的每一个而设定的多个输出特性。控制器(30)基于多个输出特性中的与动作指令对应的输出特性,计算与动作指令对应的要求流量。

Description

挖土机
技术领域
本发明涉及一种挖土机。
背景技术
以往,已知一种作为挖掘地面的挖掘机的挖土机(参考专利文献1。)。该挖土机构成为,能够操纵安装在上部回转体上的挖掘附属装置来挖掘沙土。
该挖土机构成为,在操纵液压致动器时,能够利用一个滑阀同时控制连接液压泵与液压致动器的油路的开口面积(入口节流开口面积)、和连接液压致动器与工作油罐的油路的开口面积(出口节流开口面积)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2017/164169号
发明内容
发明要解决的课题
然而,在上述的结构中,阀柱的位移量与两个油路的各自的开口面积的对应关系由滑阀的物理形状唯一地确定。因此,有可能会限制液压致动器的运动。
鉴于上述情况,期待提供一种能够更灵活地控制液压致动器的运动的挖土机。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式所涉及的挖土机具备:液压泵;液压致动器,与动作指令对应地动作;压力传感器,检测所述液压致动器中的工作油的压力;吐出压力传感器,检测所述液压泵的吐出压力;入口节流阀,与所述液压致动器对应;出口节流阀,与所述液压致动器对应;及控制装置,基于所述动作指令,计算应通过所述入口节流阀的工作油的流量即入口节流流量、以及应通过所述出口节流阀的工作油的流量即出口节流流量,所述压力传感器、所述入口节流阀及所述出口节流阀设置成与多个所述液压致动器的每一个对应,所述控制装置基于所述入口节流流量、所述压力传感器的检测值和所述吐出压力传感器的检测值,计算所述入口节流阀的开口面积,基于所述出口节流流量和所述压力传感器的检测值,计算所述出口节流阀的开口面积。
发明的效果
通过上述的方案,提供一种能够更灵活地控制液压致动器的运动的挖土机。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的挖土机的侧视图。
图2是搭载于挖土机的液压回路的概略图。
图3是表示液压控制阀的结构例的图。
图4是表示用于使挖土机动作的控制流程的一例的图。
图5A是FV线图的概念图。
图5B是FV线图的概念图。
图6A是表示控制器所执行的处理流程的一例的概略图。
图6B是表示控制器所执行的处理流程的一例的流程图。
图7是表示入口节流压力、出口节流压力及泵吐出压力与有效压力的关系的图表。
图8是表示用于使挖土机动作的控制流程的另一例的图。
图9是表示用于使挖土机动作的控制流程的又一例的图。
图10A是表示控制器所执行的处理流程的另一例的概略图。
图10B是表示控制器所执行的处理流程的另一例的流程图。
具体实施方式
首先,参考图1对本发明的实施方式所涉及的作为施工机械的挖掘机(挖土机100)进行说明。图1是本发明的实施方式所涉及的挖土机100的侧视图。在图1所示的挖土机100的下部行走体1中,经由回转机构2可回转地搭载有上部回转体3。然后,在上部回转体3上安装有动臂4,在动臂4的前端安装有斗杆5,在斗杆5的前端安装有铲斗6。作为工作要件的动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附属装置的一例的挖掘附属装置。动臂4由动臂缸7驱动,斗杆5由斗杆缸8驱动,铲斗6由铲斗缸9驱动。在上部回转体3中设置有操纵室10,且搭载有发动机11等动力源。发动机11是挖土机100的驱动源,例如,为以保持规定转速的方式动作的柴油发动机。
在挖掘附属装置上安装有姿势检测装置M1。姿势检测装置M1为作为检测与挖掘反作用力相关的信息的装置的检测装置的一例。具体而言,姿势检测装置M1构成为能够检测出挖掘附属装置的姿势。在本实施方式中,姿势检测装置M1包括动臂角度传感器M1a、斗杆角度传感器M1b及铲斗角度传感器M1c。
动臂角度传感器M1a为获取动臂角度的传感器,例如,检测动臂脚销的旋转角度的旋转角度传感器、检测动臂缸7的行程量的行程传感器、检测动臂4的倾斜角度的倾斜(加速度)传感器等。动臂角度例如为形成于动臂缸7的中心线与规定的假想平面(例如水平面)之间的角度。关于斗杆角度传感器M1b及铲斗角度传感器M1c也是同样的。
接着,参考图2及图3,对搭载于挖土机100的液压回路进行说明。图2为搭载于挖土机100的液压回路的概略图。挖土机100的基本系统主要包括液压泵14、先导泵15、操作装置26、控制器30、液压控制阀HV及压力传感器S1~S7等。图3是表示作为液压控制阀HV之一的液压控制阀HV1的结构例的图。
液压泵14为经由工作油管路将工作油供给至液压控制阀HV的液压泵。在图2所示的例子中,液压泵14为斜板式可变容量型液压泵,并由发动机11驱动,液压泵14的输入轴与发动机11的输出轴连接。斜板式可变容量型液压泵中,确定排量的活塞的行程长根据斜板偏转角的变化而变化,从而每旋转1圈的吐出量发生变化。通过调节器13控制斜板偏转角。调节器13根据来自控制器30的控制电流的变化,使斜板偏转角变化。例如,调节器13构成为根据控制电流的增加而加大斜板偏转角从而使液压泵14的吐出量增大。具体而言,液压泵14包括第1液压泵14A及第2液压泵14B,调节器13包括第1调节器13A及第2调节器13B。
另外,在图2及图3所示的例子中,动臂缸7及斗杆缸8由第1液压泵14A吐出的工作油和第2液压泵14B吐出的工作油驱动。并且,铲斗缸9在进行收缩时,由第1液压泵14A吐出的工作油和第2液压泵14B吐出的工作油驱动,但在进行伸长时,仅由第2液压泵14B吐出的工作油驱动。
压力传感器S1~S7为用于检测液压回路的各部中的工作油的压力的装置。
压力传感器S1为用于检测与左行走用液压马达1M的动作相关的工作油的压力的装置。具体而言,压力传感器S1包括压力传感器S1L及压力传感器S1R。压力传感器S1L检测左行走用液压马达1M的第1端口(左侧端口)中的工作油的压力。压力传感器S1R检测左行走用液压马达1M的第2端口(右侧端口)中的工作油的压力(右侧端口压)。
压力传感器S2为用于检测与右行走用液压马达2M的动作相关的工作油的压力的装置。具体而言,压力传感器S2包括压力传感器S2L及压力传感器S2R。压力传感器S2L检测右行走用液压马达2M的第1端口(左侧端口)中的工作油的压力。压力传感器S2R检测右行走用液压马达2M的第2端口(右侧端口)中的工作油的压力。
压力传感器S3为用于检测与回转用液压马达3M的动作相关的工作油的压力的装置。具体而言,压力传感器S3包括压力传感器S3L及压力传感器S3R。压力传感器S3L检测回转用液压马达3M的第1端口(左侧端口)中的工作油的压力。压力传感器S3R检测回转用液压马达3M的第2端口(右侧端口)中的工作油的压力。
压力传感器S4为用于检测与动臂4的动作相关的工作油的压力的装置。具体而言,压力传感器S4包括压力传感器S4B及压力传感器S4R。压力传感器S4B检测动臂缸7的底侧油室中的工作油的压力即动臂底部压力。压力传感器S4R检测动臂缸7的杆侧油室中的工作油的压力即动臂杆压力。
压力传感器S5为用于检测与斗杆5的动作相关的工作油的压力的装置。具体而言,压力传感器S5包括压力传感器S5B及压力传感器S5R。压力传感器S5B检测斗杆缸8的底侧油室中的工作油的压力即斗杆底部压力。压力传感器S5R检测斗杆缸8的杆侧油室中的工作油的压力的斗杆杆压力。
压力传感器S6为用于检测与铲斗6的动作相关的工作油的压力的装置。具体而言,压力传感器S6包括压力传感器S6B及压力传感器S6R。压力传感器S6B检测铲斗缸9的底侧油室中的工作油的压力即铲斗底部压力。压力传感器S6R检测铲斗缸9的杆侧油室中的工作油的压力即铲斗杆压力。
压力传感器S7为用于检测液压泵14的吐出压力的装置(吐出压力传感器)。具体而言,压力传感器S7包括压力传感器S7A及压力传感器S7B。压力传感器S7A检测第1液压泵14A的吐出压力。压力传感器S7B检测第2液压泵14B的吐出压力。
液压控制阀HV构成为能够控制与液压致动器相关的工作油的流动。在本实施方式中,液压控制阀HV包括由电磁阀EV单独控制的相同结构的液压控制阀HV1~液压控制阀HV20。液压控制阀HV构成为能够根据与操作装置26的操作方向及操作量对应的压力(先导压)的变化,将通过工作油管路从液压泵14接收的工作油选择性地供给至1个或多个液压致动器。液压致动器例如包括动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走用液压马达1M、右行走用液压马达2M及回转用液压马达3M。
液压控制阀HV1配置于与回转用液压马达3M的第1端口(左侧端口)连接的管路,构成为能够选择性地将回转用液压马达3M的第1端口(左侧端口)连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV1在回转用液压马达3M向第1方向旋转时,作为与回转用液压马达3M相关的入口节流阀发挥作用,在回转用液压马达3M向与第1方向相反的方向即第2方向旋转时,作为与回转用液压马达3M相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV2配置于与回转用液压马达3M的第2端口(右侧端口)连接的管路,构成为能够选择性地将回转用液压马达3M的第2端口(右侧端口)连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV2在回转用液压马达3M向第1方向旋转时,作为与回转用液压马达3M相关的出口节流阀发挥作用,在回转用液压马达3M向第2方向旋转时,作为与回转用液压马达3M相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV3配置于与动臂缸7的底侧油室连接的管路,构成为能够将动臂缸7的底侧油室选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV3在动臂缸7伸长时,作为与动臂缸7相关的入口节流阀发挥作用,在动臂缸7收缩时,作为与动臂缸7相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV4配置于与动臂缸7的杆侧油室连接的管路,构成为能够将动臂缸7的杆侧油室选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV4在动臂缸7伸长时,作为与动臂缸7相关的出口节流阀发挥作用,在动臂缸7收缩时,作为与动臂缸7相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV5配置于与斗杆缸8的底侧油室连接的管路,构成为能够将斗杆缸8的底侧油室选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV5在斗杆缸8伸长时,作为与斗杆缸8相关的入口节流阀发挥作用,在斗杆缸8收缩时,作为与斗杆缸8相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV6配置于与斗杆缸8的杆侧油室连接的管路,构成为能够将斗杆缸8的杆侧油室选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV6在斗杆缸8伸长时,作为与斗杆缸8相关的出口节流阀发挥作用,在斗杆缸8收缩时,作为与斗杆缸8相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV7配置于与左行走用液压马达1M的第1端口(左侧端口)连接的管路,构成为能够将左行走用液压马达1M的第1端口(左侧端口)选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV7在左行走用液压马达1M向第1方向旋转时,作为与左行走用液压马达1M相关的入口节流阀发挥作用,在左行走用液压马达1M向与第1方向相反的方向即第2方向旋转时,作为与左行走用液压马达1M相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV8配置于与左行走用液压马达1M的第2端口(右侧端口)连接的管路,构成为能够将左行走用液压马达1M的第2端口(右侧端口)选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV8在左行走用液压马达1M向第1方向旋转时,作为与左行走用液压马达1M相关的出口节流阀发挥作用,在左行走用液压马达1M向第2方向旋转时,作为与左行走用液压马达1M相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV9配置于与铲斗缸9的杆侧油室连接的管路,构成为能够将铲斗缸9的杆侧油室选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,液压控制阀HV9在铲斗缸9伸长时,作为与铲斗缸9相关的出口节流阀发挥作用,在铲斗缸9收缩时,作为与铲斗缸9相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV10配置于与液压致动器的油室连接的管路,构成为能够将液压致动器选择性地连接于第1液压泵14A或工作油罐T。然后,根据需要,液压控制阀HV10构成为既能够作为入口节流阀也能够作为出口节流阀发挥作用。另外,液压致动器的油室可以为铲斗缸9的底侧油室。
液压控制阀HV11配置于与铲斗缸9的杆侧油室连接的管路,构成为能够将铲斗缸9的杆侧油室选择性地连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV11在铲斗缸9伸长时,作为与铲斗缸9相关的出口节流阀发挥作用,在铲斗缸9收缩时,作为与铲斗缸9相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV12配置于与铲斗缸9的底侧油室连接的管路,构成为能够将铲斗缸9的底侧油室连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV12在铲斗缸9伸长时,作为与铲斗缸9相关的入口节流阀发挥作用,在铲斗缸9收缩时,作为与铲斗缸9相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV13配置于与斗杆缸8的杆侧油室连接的管路,构成为能够将斗杆缸8的杆侧油室选择性地连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV13在斗杆缸8伸长时,作为与斗杆缸8相关的出口节流阀发挥作用,在斗杆缸8收缩时,作为与斗杆缸8相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV14配置于与斗杆缸8的底侧油室连接的管路,构成为能够将斗杆缸8的底侧油室选择性地连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV14在斗杆缸8伸长时,作为与斗杆缸8相关的入口节流阀发挥作用,在斗杆缸8收缩时,作为与斗杆缸8相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV15配置于与动臂缸7的杆侧油室连接的管路,构成为能够将动臂缸7的杆侧油室选择性地连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV15在动臂缸7伸长时,作为与动臂缸7相关的出口节流阀发挥作用,在动臂缸7收缩时,作为与动臂缸7相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV16配置于与动臂缸7的底侧油室连接的管路,构成为能够将动臂缸7的底侧油室选择性地连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV16在动臂缸7伸长时,作为与动臂缸7相关的入口节流阀发挥作用,在动臂缸7收缩时,作为与动臂缸7相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV17配置于与右行走用液压马达2M的第1端口(左侧端口)连接的管路,构成为能够将右行走用液压马达2M的第1端口(左侧端口)连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV17在右行走用液压马达2M向第1方向旋转时,作为与右行走用液压马达2M相关的入口节流阀发挥作用,在右行走用液压马达2M向与第1方向相反的方向即第2方向旋转时,作为与右行走用液压马达2M相关的出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV18配置于与右行走用液压马达2M的第2端口(右侧端口)连接的管路,构成为能够将右行走用液压马达2M的第2端口(右侧端口)连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,液压控制阀HV18在右行走用液压马达2M向第1方向旋转时,作为与右行走用液压马达2M相关的出口节流阀发挥作用,在右行走用液压马达2M向第2方向旋转时,作为与右行走用液压马达2M相关的入口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV19配置于与除了上述的液压致动器以外的其他液压致动器连接的管路,构成为能够将液压致动器连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,根据需要,液压控制阀HV19构成为既能够作为入口节流阀也能够作为出口节流阀发挥作用。
液压控制阀HV20配置于与除了上述的液压致动器以外的其他液压致动器连接的管路,构成为能够将液压致动器连接于第2液压泵14B或工作油罐T。然后,根据需要,液压控制阀HV19构成为既能够作为入口节流阀也能够作为出口节流阀发挥作用。
先导泵15为用于经由先导管路向操作装置26等各种液压控制设备供给工作油的液压泵。在图3所示的例子中,先导泵15为固定容量型液压泵,由发动机11驱动,先导泵15的输入轴与发动机11的输出轴连接。
操作装置26是操作者为了操作液压致动器而使用的装置。操作装置26例如为操作杆或操作踏板等。在图3所示的例子中,操作装置26为电气式操作装置,将与操作装置26的操作方向及操作量相关的信息作为电气信号(动作指令值)输出到控制器30。控制器30根据从操作装置26接收的电气信号调整电磁阀EV的开口面积,由此能够调整作用于液压控制阀HV的先导压的大小。并且,操作装置26包括用于操作回转用液压马达3M及斗杆缸8的左操作杆及用于操作动臂缸7及铲斗缸9的右操作杆。
控制器30为用于控制挖土机100的控制装置。在本实施方式中,控制器30由具备CPU、易失性存储介质及非易失性存储介质等的计算机构成。控制器30的CPU从非易失性存储介质读取与各种功能对应的程序并将其加载到易失性存储介质并执行,从而实现与这些程序的每一个对应的功能。
例如,控制器30实现控制液压泵14的吐出量的功能。具体而言,控制器30使针对调节器13的控制电流的大小变化,经由调节器13控制液压泵14的吐出量。
在此,参考图3,对液压控制阀HV的详细内容进行说明。另外,以下的说明涉及液压控制阀HV1,但也同样适用于液压控制阀HV2~液压控制阀HV20的每一个。
液压控制阀HV1为三通三位的滑阀。在图3中,(1)表示第1位置(第1阀位置),(2)表示第2位置(第2阀位置),(3)表示第3位置(第3阀位置)。
液压控制阀HV1在位于中性位置即第2位置时,切断回转用液压马达3M的左侧端口与第1液压泵14A及工作油罐T各自的连通。即,液压控制阀HV1构成为,在位于中性位置即第2位置时,连接回转用液压马达3M的左侧端口和第1液压泵14A的第1油路的开口面积、以及连接回转用液压马达3M的左侧端口和工作油罐的第2油路的开口面积分别成为最小(零)。
并且,液压控制阀HV1在位于第1位置时,使回转用液压马达3M的左侧端口和第1液压泵14A连通,在位于第3位置时,使回转用液压马达3M的左侧端口和工作油罐T连通。即,液压控制阀HV1构成为,在位于第1位置时,第1油路的开口面积成为最大,在位于第3位置时,第2油路的开口面积成为最大。
并且,液压控制阀HV1构成为,在第2位置与第1位置之间的中间位置处,越远离中性位置,第1油路的开口面积越大,并且,在第2位置与第3位置之间的中间位置处,越远离中性位置,第2油路的开口面积越大。
并且,液压控制阀HV1构成为,在左侧先导端口PL中的先导压(左侧先导压)大于右侧先导端口PR中的先导压(右侧先导压)时向右侧移动,在左侧先导压小于右侧先导压时向左侧移动,在左侧先导压和右侧先导压相等时返回到中性位置。
左侧先导压及右侧先导压由电磁阀EV1控制。电磁阀EV1为电磁阀EV之一,与液压控制阀HV1对应。电磁阀EV包括与液压控制阀HV2~液压控制阀HV20对应的电磁阀EV2~电磁阀EV20。
具体而言,电磁阀EV1为用于调整先导压的装置,配置于液压控制阀HV1与先导泵15之间。在图3所示的例子中,电磁阀EV1根据来自控制器30的电流指令进行动作。电磁阀EV1基本上构成为,能够根据针对操作装置26的操作输入的内容,使液压控制阀HV1动作。典型地,电磁阀EV为1,构成为操作装置26的操作量越大,越能够增大液压控制阀HV1的移动量。而且,电磁阀EV1构成为,与针对操作装置26的操作输入的内容无关地,能够强制性地使液压控制阀HV1动作。
具体而言,电磁阀EV1为四通三位的滑阀。在图3中,(1)表示第1位置(第1阀位置),(2)表示第2位置(第2阀位置),(3)表示第3位置(第3阀位置)。
电磁阀EV1在位于中性位置即第2位置时,使液压控制阀HV1的左侧先导端口PL及右侧先导端口PR的每一个与工作油罐T连通,切断左侧先导端口PL及右侧先导端口PR的每一个与先导泵15之间的连通。此时,作用于液压控制阀HV1的左侧先导压和右侧先导压均称为工作油罐压力(大气压),因此液压控制阀HV1返回到中性位置。
并且,电磁阀EV1在位于第1位置时,使左侧先导端口PL与先导泵15连通,且使右侧先导端口PR与工作油罐T连通。即,电磁阀EV1构成为,在位于第1位置时,连接左侧先导端口PL和先导泵15的第1油路的开口面积成为最大,并且连接右侧先导端口PR和工作油罐T的第2油路的开口面积成为最大。此时,作用于液压控制阀HV1的左侧先导压大于右侧先导压,因此液压控制阀HV1向右侧移动。
并且,电磁阀EV1在位于第3位置时,使左侧先导端口PL与工作油罐T连通,且使右侧先导端口PR与先导泵15连通。即,电磁阀EV1构成为,在位于第3位置时,连接左侧先导端口PL和工作油罐T的第3油路的开口面积成为最大,且连接右侧先导端口PR和先导泵15的第4油路的开口面积成为最大。此时,作用于液压控制阀HV1的左侧先导压小于右侧先导压,因此液压控制阀HV1向左侧移动。
并且,电磁阀EV1构成为,在第2位置与第1位置之间的中间位置处,越远离中性位置,第1油路及第2油路的各自的开口面积越大,并且,在第2位置与第3位置之间的中间位置处,越远离中性位置,第3油路及第4油路的各自的开口面积越大。
接着,参考图4,对用于使挖土机100动作的控制流程的一例进行说明。图4是表示用于使挖土机100动作的控制流程的一例的图。该控制由控制器30执行。在图4所示的例子中,示出了进行包括动臂上升操作、斗杆关闭操作及铲斗关闭操作的复合操作时的控制的流程。并且,在图4中,由控制器30执行的控制的流程由多个功能模块表示。然后,在图4所示的例子中,各功能模块所表示的功能由软件实现。但是,各功能模块所表示的功能可以由硬件实现,也可以由软件和硬件的组合实现。并且,在图4中,为了明了化,入口节流阀由“MI阀”表示,出口节流阀由“MO阀”表示。
动臂要求流量导出部F2构成为,基于动臂操作量和动臂推力,导出动臂要求流量。动臂操作量的值为动作指令值的一例,为用于操作动臂4的操作装置26的操作量的值。在图4所示的例子中,动臂操作量是与将右操作杆向前后方向放倒时的倾斜角对应的值。
动臂推力为用于使动臂4摆动时的推力。动臂推力例如由动臂底部压力和动臂杆压力之间的压差乘以受压面积而得的值表示。动臂底部压力(入口节流压力)和动臂杆压力(出口节流压力)之间的压差为从入口节流压力减去出口节流压力而得的值,也称为“有效压力”之一的“动臂有效压力”。受压面积为构成动臂缸7的活塞的受压面积。在图4所示的例子中,杆侧油室中的受压面积比底侧油室中的受压面积小杆的截面积部分。
动臂要求流量为动臂缸7的要求流量。具体而言,动臂要求流量为每单位时间流入动臂缸7的工作油的量的目标值。
流量指令生成部F1构成为,基于各液压致动器的要求流量和泵吐出压力,计算供给至各液压致动器的工作油的流量的目标值。在图4所示的例子中,流量指令生成部F1构成为输出与该目标值对应的指令值。
在图4所示的例子中,流量指令生成部F1将作为流量指令的一例的第1动臂流入量输出至MI阀开口面积计算部F5及MO阀开口面积计算部F6。第1动臂流入量为与从第1液压泵14A通过第1入口节流阀(在该例子中,为液压控制阀HV3)供给至动臂缸7的工作油的流量相关的目标值。另外,第1入口节流阀为与动臂缸7相关的两个入口节流阀中的一个。
MI阀开口面积计算部F5构成为控制配置于第1液压泵14A与动臂缸7之间的第1入口节流阀。例如,MI阀开口面积计算部F5构成为计算第1入口节流阀的开口面积。在图4所示的例子中,MI阀开口面积计算部F5计算在进行动臂上升动作时作为第1入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV3的开口面积。
具体而言,MI阀开口面积计算部F5基于第1动臂流入量、第1动臂MI压力、第1液压泵14A的吐出压力及规定的计算式,计算第1入口节流阀(液压控制阀HV3)的开口面积。
第1动臂MI压力为压力传感器S4B的检测值,第1液压泵14A的吐出压力为压力传感器S7A的检测值。
规定的计算式例如为以下的式(1)所示的节流孔的流量计算式,若将第1动臂流入量设为Q1,将第1液压泵14A的吐出压力设为P1,将第1动臂MI压力设为P2,将第1入口节流阀(液压控制阀HV3)的开口面积设为A1,则第1入口节流阀(液压控制阀HV3)的开口面积A1由式(2)表示。另外,C为流量系数,ρ为流体密度。
[数式1]
然后,MI阀开口面积计算部F5以实现所计算出的第1入口节流阀(液压控制阀HV3)的开口面积的方式,向与液压控制阀HV3对应的电磁阀EV3输出MI阀开口指令。MI阀开口指令典型地为电流指令。
如此,MI阀开口面积计算部F5以能够使工作油以所期望的流量(第1动臂流入量Q1)流入动臂缸7的底侧油室的方式,控制第1入口节流阀的开口面积。
MO阀开口面积计算部F6构成为控制配置于动臂缸7与工作油罐T之间的第1出口节流阀。另外,第1出口节流阀为与动臂缸7相关的两个出口节流阀中的一个。例如,MO阀开口面积计算部F6构成为计算第1出口节流阀的开口面积。在图4所示的例子中,MO阀开口面积计算部F6计算在进行动臂上升动作时作为第1出口节流阀发挥作用的液压控制阀HV4的开口面积。
具体而言,MO阀开口面积计算部F6基于作为流出量的一例的第1动臂流出量、第1动臂MO压力、工作油罐压力及规定的计算式,计算第1出口节流阀(液压控制阀HV4)的开口面积。第1动臂流出量为与从动臂缸7通过第1出口节流阀排出至工作油罐T的工作油的流量相关的目标值。在图4所示的例子中,从第1动臂流入量计算第1动臂流出量。另外,典型地,在液压缸中,流入量与流出量为不同的值,在液压马达中,流入量与流出量为相同的值。这是因为,在单杆式的液压缸中,杆侧油室的截面积小于底侧油室的截面积。
第1动臂MO压力为压力传感器S4R的检测值,工作油罐压力为预先设定的值(例如大气压)。但是,工作油罐压力可以为压力传感器的检测值。
规定的计算式例如为上述的式(1)所示的节流孔的流量计算式,若将第1动臂流出量设为Q2,将第1动臂MO压力设为P3,将工作油罐压力设为P4,将第1出口节流阀(液压控制阀HV4)的开口面积设为A2时,第1出口节流阀(液压控制阀HV4)的开口面积A2由式(3)表示。另外,C为流量系数,ρ为流体密度。
[数式2]
然后,MO阀开口面积计算部F6以实现所计算出的第1出口节流阀(液压控制阀HV4)的开口面积的方式,向与液压控制阀HV4对应的电磁阀EV4输出MO阀开口指令。MO阀开口指令典型地为电流指令。
如此,MO阀开口面积计算部F6以能够使工作油以所期望的流量(第1动臂流出量Q2)从动臂缸7的杆侧油室流出的方式,控制第1出口节流阀的开口面积。
并且,流量指令生成部F1将作为流量指令的一例的第2动臂流入量输出至MI阀开口面积计算部F7及MO阀开口面积计算部F8。第2动臂流入量为与从第2液压泵14B通过第2入口节流阀(在该例子中,为液压控制阀HV16)供给至动臂缸7的工作油的流量相关的目标值。另外,第2入口节流阀为与动臂缸7相关的两个入口节流阀中的剩余的一个。典型地,第2动臂流入量设定为第1动臂流入量和第2动臂流入量的合计成为动臂要求流量。
MI阀开口面积计算部F7构成为控制配置于第2液压泵14B与动臂缸7之间的第2入口节流阀。例如,MI阀开口面积计算部F7构成为计算第2入口节流阀的开口面积。在图4所示的例子中,MI阀开口面积计算部F7计算在进行动臂上升动作时作为第2入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV16的开口面积。
具体而言,MI阀开口面积计算部F7基于第2动臂流入量、第2动臂MI压力、第2液压泵14B的吐出压力及规定的计算式,计算第2入口节流阀(液压控制阀HV16)的开口面积。
第2动臂MI压力为压力传感器S4B的检测值,第2液压泵14B的吐出压力为压力传感器S7B的检测值。
规定的计算式例如为上述的式(1)所示的节流孔的流量计算式,若将第2动臂流入量设为Q3,将第2液压泵14B的吐出压力设为P5,将第2动臂MI压力设为P6,将第2入口节流阀(液压控制阀HV16)的开口面积设为A3时,第2入口节流阀(液压控制阀HV16)的开口面积A3由式(4)表示。另外,C为流量系数,ρ为流体密度。
[数式3]
然后,MI阀开口面积计算部F7以实现所计算出的第2入口节流阀(液压控制阀HV16)的开口面积的方式,向与液压控制阀HV16对应的电磁阀EV16输出MI阀开口指令。MI阀开口指令典型地为电流指令。
如此,MI阀开口面积计算部F7以能够使工作油以所期望的流量(第2动臂流入量Q3)流入动臂缸7的底侧油室的方式,控制第2入口节流阀的开口面积。
MO阀开口面积计算部F8构成为控制配置于动臂缸7与工作油罐T之间的第2出口节流阀。另外,第2出口节流阀为与动臂缸7相关的两个出口节流阀中的剩余的一个。例如,MO阀开口面积计算部F8构成为计算第2出口节流阀的开口面积。在图4所示的例子中,MO阀开口面积计算部F8计算在进行动臂上升动作时作为第2出口节流阀发挥作用的液压控制阀HV15的开口面积。
具体而言,MO阀开口面积计算部F8基于作为流出量的一例的第2动臂流出量、第2动臂MO压力、工作油罐压力及规定的计算式,计算第2出口节流阀(液压控制阀HV15)的开口面积。第2动臂流出量为与从动臂缸7通过第2出口节流阀排出至工作油罐T的工作油的流量相关的目标值。在图4所示的例子中,从第2动臂流入量计算第2动臂流出量。
第2动臂MO压力为压力传感器S4R的检测值,工作油罐压力为预先设定的值(例如大气压)。但是,工作油罐压力可以为压力传感器的检测值。
规定的计算式例如为上述的式(1)所示的节流孔的流量计算式,若将第2动臂流出量设为Q4,将第2动臂MO压力设为P7,将工作油罐压力设为P8,将第2出口节流阀(液压控制阀HV15)的开口面积设为A4时,第2出口节流阀(液压控制阀HV15)的开口面积A4由式(5)表示。另外,C为流量系数,ρ为流体密度。
[数式4]
然后,MO阀开口面积计算部F8以实现所计算出的第2出口节流阀(液压控制阀HV15)的开口面积的方式,向与液压控制阀HV15对应的电磁阀EV15输出MO阀开口指令。MO阀开口指令典型地为电流指令。
如此,MO阀开口面积计算部F8以能够使工作油以所期望的流量(第2动臂流出量Q4)从动臂缸7的杆侧油室流出的方式,控制第2出口节流阀的开口面积。
另外,在图4中,虽然省略了图示,但流量指令生成部F1构成为,也同样地向控制与斗杆缸8相关的两个入口节流阀的开口面积的两个MI开口面积计算部、控制与斗杆缸8相关的两个出口节流阀的开口面积的两个MO开口面积计算部、控制与铲斗缸9相关的入口节流阀的MI开口面积计算部、以及控制与铲斗缸9相关的两个出口节流阀的开口面积的两个MO开口面积计算部输出流量指令。
并且,流量指令生成部F1构成为输出用于确定液压泵14的泵吐出量的指令。具体而言,流量指令生成部F1向最大MI压力选择部F9输出泵吐出量确定指令。
最大MI压力选择部F9构成为选择一个或多个入口节流压力中的最大值作为最大MI压力。入口节流压力为位于入口节流阀的下游侧的工作油的压力。具体而言,入口节流压力为连接入口节流阀和液压致动器的管路中的工作油的压力。在执行动臂上升动作的图4所示的例子中,入口节流压力包括连接作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV3和动臂缸7的底侧油室的管路中的工作油的压力,即,压力传感器S4B所检测的动臂底部压力。
在进行由动臂上升操作、斗杆关闭操作及铲斗关闭操作构成的复合操作的情况下,最大MI压力选择部F9选择动臂底部压力、斗杆底部压力及铲斗底部压力中的最大值作为最大MI压力。
在图4所示的例子中,最大MI压力选择部F9选择与第1液压泵14A相关的一个或多个入口节流压力中的最大值作为第1最大MI压力,选择与第2液压泵14B相关的一个或多个入口节流压力中的最大值作为第2最大MI压力。与第1液压泵14A相关的一个或多个入口节流压力为与液压控制阀HV1~液压控制阀HV10中的一个或多个相关的入口节流压力。并且,与第2液压泵14B相关的一个或多个入口节流压力为与液压控制阀HV11~液压控制阀HV20中的一个或多个相关的入口节流压力。
然后,最大MI压力选择部F9将所选择的最大MI压力输出至泵吐出量控制部F10。
泵吐出量控制部F10构成为能够控制液压泵14的泵吐出量。在图4所示的例子中,泵吐出量控制部F10基于最大MI压力选择部F9所输出的最大MI压力,计算针对作为斜板式可变容量型液压泵的液压泵14的调节器13输出的指令值。此时,指令值例如为斜板偏转角。
具体而言,泵吐出量控制部F10基于最大MI压力选择部F9所输出的第1最大MI压力,计算针对第1液压泵14A的第1调节器13A输出的斜板偏转角。并且,泵吐出量控制部F10基于最大MI压力选择部F9所输出的第2最大MI压力,计算针对第2液压泵14B的第2调节器13B输出的斜板偏转角。
调节器13根据来自泵吐出量控制部F10的指令值,使液压泵14的斜板偏转角变化,从而使液压泵14的吐出量变化。具体而言,第1调节器13A使第1液压泵14A的吐出量变化,第2调节器13B使第2液压泵14B的吐出量变化。
如此,控制器30能够准确地控制流入液压致动器的工作油的流量、从液压致动器流出的工作油的流量及液压泵14的吐出量。
接着,参考图5A及图5B,对基于动臂要求流量导出部F2的动臂要求流量的导出处理的一例进行说明。图5A及图5B为动臂要求流量导出部F2导出动臂要求流量时利用的动臂用FV线图的概念图。FV线图的“F”表示推力,“V”表示要求流量。即,FV线图为以能够参考操作量(动臂操作量)、推力F(动臂推力)和要求流量V(动臂要求流量)的对应关系的方式存储的数据库(参考表)。另外,推力F(动臂推力)可以为有效压力(动臂有效压力)。并且,要求流量V(动臂要求流量)可以为要求速度(动臂要求速度)。动臂要求速度为动臂缸7的要求速度。具体而言,动臂要求速度为每单位时间的动臂缸7的伸缩量的目标值。
具体而言,图5A为设定为要求流量V(动臂要求流量)的变化相对于推力F(动臂推力)的变化比较小的FV线图。图5B为设定为要求流量V(动臂要求流量)的变化相对于推力F(动臂推力)的变化比较大的FV线图。另外,FV线图构成为能够任意地设定操作量(动臂操作量)、推力F(动臂推力)和要求流量V(动臂要求流量)的对应关系。并且,以下的说明涉及基于动臂要求流量导出部F2的动臂要求流量的导出处理,但也同样适用于基于斗杆要求流量导出部F3的斗杆要求流量的导出处理、及基于铲斗要求流量导出部F4的铲斗要求流量的导出处理等。
动臂要求流量导出部F2接收动臂推力及动臂操作量作为输入。然后,动臂要求流量导出部F2构成为,利用动臂用FV线图,导出与所输入的动臂推力及动臂操作量对应的动臂要求流量,并将所导出的动臂要求流量输出至流量指令生成部F1。
例如,在图5A所示的例子中,在输入值TH1作为动臂推力,输入“大”作为动臂操作量的情况下,动臂要求流量导出部F2导出值RQ1作为动臂要求流量。
并且,在图5B所示的例子中,在输入值TH1作为动臂推力,输入“大”作为动臂操作量的情况下,动臂要求流量导出部F2导出值RQ11作为动臂要求流量。
另外,在图5A及图5B中,为了明了化,动臂操作量以“大”、“中”及“小”这三个阶段表示,但实际上,动臂用FV线图构成为能够应对更多的动臂操作量的阶段。例如,以杆操作角度表示动臂操作量的情况下,动臂用FV线图可以构成为能够应对刻度为0.1的杆操作角度。
在图5A所示的动臂用FV线图中,在动臂操作量维持在“大”的情况下,若动臂推力从值TH1下降至值TH2,则动臂要求流量从值RQ1增加至值RQ2,若动臂推力从值TH1增加至值TH3,则动臂要求流量从值RQ1下降至值RQ3。
同样地,在图5B所示的动臂用FV线图中,在动臂操作量维持在“大”的情况下,若动臂推力从值TH1下降至值TH2,则动臂要求流量从值RQ11增加至值RQ12,若动臂推力从值TH1增加至值TH3,则动臂要求流量从值RQ11下降至值RQ13。
然后,动臂推力从值TH1下降至值TH2时的、图5A所示的动臂用FV线图中的动臂要求流量的增量(RQ2-RQ1)比图5B所示的动臂用FV线图中的动臂要求流量的增量(RQ12-RQ11)小。并且,动臂推力从值TH1增加至值TH3时的、图5A所示的动臂用FV线图中的动臂要求流量的减量(RQ1-RQ3)比图5B所示的动臂用FV线图中的动臂要求流量的减量(RQ11-RQ13)小。这表示,与利用图5B所示的动臂用FV线图的情况相比,在利用图5A所示的动臂用FV线图的情况下,动臂4的动作速度的变化相对于动臂推力的变化变小。
并且,动臂推力为值TH1时动臂操作量从“中”变化为“大”时的、图5A所示的动臂用FV线图中的动臂要求流量的增量(RQ1-RQ4)比图5B所示的动臂用FV线图中的动臂要求流量的增量(RQ11-RQ14)还大。这表示,与利用图5B所示的动臂用FV线图的情况相比,在利用图5A所示的动臂用FV线图的情况下,动臂4的动作速度的变化相对于动臂操作量的变化变大。
动臂要求流量导出部F2例如可以构成为从预先设定的多个动臂用FV线图中选择适合作业内容的一个而利用。此时,作业内容例如为挖掘作业、装载作业、水平拉伸作业或斜面修整作业等。然后,作业内容例如基于操作装置26的操作内容及压力传感器S1~S7的输出等中的至少一个来判定。
或者,动臂要求流量导出部F2可以构成为从预先设定的多个动臂用FV线图中,选择适合挖土机100的动作内容的一个而利用。此时,动作内容例如为动臂上升动作、动臂下降动作、回转动作、斗杆关闭动作或斗杆打开动作等。然后,动作内容例如基于操作装置26的操作内容及压力传感器S1~S7的输出等中的至少一个来判定。
另外,图5A所示的FV线图例如适于在进行挖掘后的动臂上升动作时利用。这是因为,尽管动臂操作量相同,也能够抑制动臂上升速度根据取入到铲斗6内的沙土等的重量的不同而大幅变化。
并且,图5B所示的FV线图例如适于在进行用于挖掘的斗杆关闭动作时利用。这是因为,即使斗杆操作量相同,若斗杆关闭速度随着斗杆推力的增加而下降,则操作者容易识别基于沙土等的挖掘阻力。例如,这是因为,操作者能够识别斗杆关闭速度越小,挖掘阻力变大。并且,这是因为,在斗杆操作量相同的情况下,若斗杆关闭速度随着斗杆推力的增加而下降,则容易抑制挖土机100的车体的晃动。
并且,在上述的例子中,FV线图使用数据库(参考表)来实现,但也可以由数式来实现。
接着,参考图6A及图6B,对流量指令生成部F1的详细内容进行说明。图6A及图6B表示由流量指令生成部F1执行的处理流程的图。具体而言,图6A为表示由流量指令生成部F1执行的处理流程的概略图,图6B为表示由流量指令生成部F1执行的处理流程的流程图。
在图6A及图6B所示的例子中,操作者操作设置于操纵室10内的操作装置26(左操作杆26L及右操作杆26R),使回转用液压马达3M、动臂缸7及斗杆缸8同时动作。具体而言,操作者同时进行左回转操作、动臂上升操作及斗杆打开操作。
另外,左操作杆26L构成为在向前后方向倾斜时作为斗杆操作杆26L1发挥作用,在向左右方向倾斜时作为回转操作杆26L2发挥作用。并且,右操作杆26R构成为在向前后方向倾斜时作为动臂操作杆26R1发挥作用,在向左右方向倾斜时作为铲斗操作杆26R2发挥作用。
首先,流量指令生成部F1计算要求流量的合计值Qt(步骤ST1)。在图6A及图6B所示的例子中,要求流量的合计值Qt为调整前回转要求流量Q1ref、调整前动臂要求流量Q2ref及调整前斗杆要求流量Q3ref的合计值。调整前回转要求流量Q1ref为从回转操作量计算而得的值。同样地,调整前动臂要求流量Q2ref为从动臂操作量计算而得的值,调整前斗杆要求流量Q3ref为从斗杆操作量计算而得的值。
然后,流量指令生成部F1计算泵吐出量的上限值QS(步骤ST2)。在本实施方式中,流量指令生成部F1基于泵吐出压力PS计算泵吐出量的上限值QS,以使通过将泵吐出压力与泵吐出量相乘而导出的液压泵14的吸收输出(吸收马力)成为发动机11的最大输出(最大马力)。另外,流量指令生成部F1也可以将由液压泵14的结构而机械性地确定的泵吐出量的上限值用作上限值QS。
然后,流量指令生成部F1对要求流量的合计值Qt和泵吐出量的上限值QS进行比较(步骤ST3)。在基于发动机11的最大输出计算泵吐出量的上限值QS的情况下,该比较处理由图2中的最大马力比较部F11实现。并且,在泵吐出量的上限值QS由液压泵14的机械限制来确定的情况下,该比较处理由图2中的最大流量比较部F12实现。
在要求流量的合计值Qt为泵吐出量的上限值QS以下的情况下(步骤ST3的“否”),流量指令生成部F1将调整前回转要求流量Q1ref原样设定为回转要求流量Q1Fref,将调整前动臂要求流量Q2ref原样设定为动臂要求流量Q2Fref,将调整前斗杆要求流量Q3ref原样设定为斗杆要求流量Q3Fref(步骤ST4)。
回转要求流量Q1Fref为向与液压控制阀HV1对应的电磁阀EV1输出的电流指令。具体而言,回转要求流量Q1Fref为以通过作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV1流入回转用液压马达3M的左侧端口的工作油的流量成为值Q1的方式设定的值。
动臂要求流量Q2Fref为向与液压控制阀HV3对应的电磁阀EV3输出的电流指令。具体而言,动臂要求流量Q2Fref为以通过作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV3流入动臂缸7的底侧油室的工作油的流量成为值Q2的方式设定的值。
斗杆要求流量Q3Fref为向与液压控制阀HV6对应的电磁阀EV6输出的电流指令。具体而言,斗杆要求流量Q3Fref为以通过作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV6流入斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量成为值Q3的方式设定的值。
另外,此时,流入回转用液压马达3M的左侧端口的工作油的流量的值Q1、流入动臂缸7的底侧油室的工作油的流量的值Q2及流入斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量的值Q3的合计为泵吐出量的上限值QS以下。
另一方面,在要求流量的合计值Qt高于泵吐出量的上限值QS的情况下(步骤ST3的“是”),流量指令生成部F1将调整前回转要求流量Q1ref乘以值(1-K1)而得的值设定为回转要求流量Q1Fref,将调整前动臂要求流量Q2ref乘以值(1-K2)而得的值设定为动臂要求流量Q2Fref,将调整前斗杆要求流量Q3ref乘以值(1-K3)而得的值设定为斗杆要求流量Q3Fref(步骤ST5)。另外,值K1、值K2及值K3为以满足以下的式(6)的方式设定的值。
QS=(1-K1)×Q1ref+(1-K2)×Q2ref+(1-K3)×Q3ref…(6)
例如,值K1、值K2及值K3均可以为不足量(Qt-QS)相对于要求流量的合计值Qt之比的值K(=(Qt-QS)/Qt)。不足量为从要求流量的合计值Qt减去泵吐出量的上限值QS而得的值。
此时,若不足量相对于要求流量的合计值Qt之比的值K为0.1,则回转要求流量Q1Fref成为调整前回转要求流量Q1ref乘以值0.9而得的值。同样地,动臂要求流量Q2Fref成为调整前动臂要求流量Q2ref乘以值0.9而得的值,斗杆要求流量Q3Fref成为调整前斗杆要求流量Q3ref乘以值0.9而得的值。
该结构带来如下效果:即使在要求流量的合计值Qt高于泵吐出量的上限值QS的情况下,也能够使左回转速度、动臂上升速度及斗杆打开速度各自的动作速度以相同的比率变化(下降)。即,该结构带来如下效果:例如,能够防止左回转速度、动臂上升速度及斗杆打开速度中的任一个与其他两个相比大幅变化(下降)。
接着,参考图7,对MO阀开口面积计算部的详细内容进行说明。图7是表示入口节流压力、出口节流压力及泵吐出压力与有效压力的关系的图表。具体而言,图7的横轴对应于动臂有效压力、斗杆有效压力、铲斗有效压力或回转有效压力等有效压力,图7的纵轴对应于入口节流压力、出口节流压力及泵吐出压力等工作油的压力。另外,以下的说明涉及控制作为与回转用液压马达3M相关的出口节流阀发挥作用的液压控制阀HV2的MO阀开口面积计算部,但也同样适用于控制其他出口节流阀的其他MO阀开口面积计算部。
有效压力为正值的(位于右侧区域)状态例如包括回转有效压力为正值的状态。然后,回转有效压力为正值的状态包括如下状态:在左回转加速中,回转用液压马达3M的左侧端口(流入侧端口)中的工作油的压力(入口节流压力)高于回转用液压马达3M的右侧端口(流出侧端口)中的工作油的压力(出口节流压力)。
有效压力为负值的(位于左侧区域)状态例如包括回转有效压力为负值的状态。然后,回转有效压力为负值的状态包括如下状态:在左回转减速中,回转用液压马达3M的右侧端口中的工作油的压力(出口节流压力)高于回转用液压马达3M的左侧端口中的工作油的压力(入口节流压力)。
MO阀开口面积计算部,构成为,在有效压力为正值的情况下,使液压控制阀HV2作为安全阀发挥作用,并且,在有效压力为负值的情况下,使液压控制阀HV2作为平衡阀发挥作用。
具体而言,MO阀开口面积计算部控制出口节流阀(液压控制阀HV2)的开口面积,以使回转用液压马达3M的左侧端口中的工作油的压力(入口节流压力)与右侧端口中的工作油的压力(出口节流压力)均成为必要最小限度。
更具体而言,MO阀开口面积计算部在有效压力为正值的情况下,即,入口节流压力大于出口节流压力的情况下,在出口节流压力不成为负压的范围内,控制出口节流阀(液压控制阀HV2)的开口面积,以使出口节流压力尽可能成为低压。在图7所示的例子中,MO阀开口面积计算部控制安全阀的出口节流阀(液压控制阀HV2)的开口面积,以使出口节流压力成为规定值MOmin。
并且,MO阀开口面积计算部在有效压力为负值的情况下,即,出口节流压力大于入口节流压力的情况下,在入口节流压力不成为负压的范围内,控制出口节流阀(液压控制阀HV2)的开口面积,以使入口节流压力尽可能成为低压。在图7所示的例子中,MO阀开口面积计算部控制作为平衡阀的出口节流阀(液压控制阀HV2)的开口面积,以使入口节流压力成为规定值MImin。
如此,MO阀开口面积计算部根据作用于回转用液压马达3M的负荷的方向,即,入口节流压力与出口节流压力的大小关系,切换控制方式,从而控制出口节流阀(液压控制阀HV2)的开口面积。
根据该结构,MO阀开口面积计算部能够与负荷的方向无关地,一边防止入口节流压力及出口节流压力成为负压,一边将入口节流压力及出口节流压力维持为最小限度的水平。
并且,泵吐出量控制部F10与有效压力为正值还是负值无关地,控制液压泵14的泵吐出量,以使液压泵14的泵吐出压力维持在比入口节流压力高规定压力ΔP的压力。规定压力ΔP例如基于入口节流阀使必要流量通过时所需的最小限度的压差来确定。该压差是指位于入口节流阀的上流侧的工作油的压力与位于入口节流阀的下游侧的工作油的压力之差。如此,泵吐出量控制部F10可以通过与负载传感控制相同的控制来控制泵吐出量。
该结构通过利用出口节流阀将入口节流压力维持在最小限度的基础上,将泵吐出压力与入口节流压力之间的压差保持在最小限度,由此能够一边确保液压致动器的控制性,一边降低泵吐出压力。因此,该结构能够一边确保液压致动器的控制性,一边降低驱动液压泵14的发动机11等驱动源的消费能。另外,在图7所示的例子中,回转用液压马达3M为斜板式可变容量型液压泵,但也可以是通过基于伺服马达等的旋转速度控制来控制吐出压力的液压泵等、能够控制吐出压力的的其他类型的液压泵。
接着,参考图8,对用于使挖土机100动作的控制流程的另一例进行说明。图8是表示用于使挖土机100动作的控制流程的另一例的图。该控制由控制器30执行。
从FV线图动态改变的方面考虑,图8所示的例子与图4所示的例子不同。具体而言,在图8所示的例子中,控制器30构成为,根据操作者的状态量及挖土机的状态量中的至少一个变化,使FV线图的内容动态变化。
操作者的状态量例如为操作者的技能、操作者的偏好或操作者的疲劳度等,典型地,由多个阶段的水平表示。挖土机的状态量例如为挖土机的姿势、取入到铲斗6内的沙土的重量或挖掘阻力等。
控制器30也可以构成为,根据挖土机的规格、挖土机的使用目的或者挖掘对象的特性的变化等,使FV线图的内容变化。挖掘对象的特性例如为沙土的粘度、硬度或密度等。
接着,参考图9,对用于使挖土机100动作的控制流程的又一例进行说明。图9是表示用于使挖土机100动作的控制流程的又一例的图。该控制由控制器30执行。
具体而言,图9所示的例子示出用于使挖土机100动作的控制流程,所述挖土机100构成为使用水平操作杆和垂直操作杆能够将安装在斗杆5的前端上的端接附属装置向水平方向及铅垂方向摆动。端接附属装置为铲斗、抓钩、起重磁铁或破碎器等。在图9所示的例子中,端接附属装置为铲斗6。
操作量转换部F20构成为将输入操作量转换为输出操作量。在图9所示的例子中,输入操作量为水平操作量及垂直操作量,输出操作量为斗杆操作量及动臂操作量。
水平操作量为与用于使附属装置的规定部位的位置(以下,设为“控制对象位置”。)向水平方向(前后方向)移动的操作相关的操作量。垂直操作量为与用于使控制对象位置向铅垂方向(上下方向)移动的操作相关的操作量。控制对象位置例如为连结斗杆5和铲斗6的铲斗销的位置。
操作者例如通过将水平操作杆向前方放倒,能够使控制对象位置向水平方向前方移动,通过将水平操作杆向后方放倒,能够使控制对象位置向水平方向后方移动。并且,操作者通过将垂直操作杆向前方放倒,能够将控制对象位置向铅垂方向下方移动,通过将垂直操作杆向后方放倒,能够将控制对象位置向铅垂方向上方移动。
具体而言,操作量转换部F20若接收水平操作量的输入,则计算用于使控制对象位置向水平方向移动时所需的斗杆操作量与动臂操作量的组合。并且,操作量转换部F20若接收垂直操作量的输入,则计算用于使控制对象位置向铅垂方向移动时所需的斗杆操作量与动臂操作量的组合。然后,操作量转换部F20若同时接收水平操作量的输入和垂直操作量的输入,则计算为了实现控制对象位置向斜方向的移动(向水平方向及铅垂方向的同时移动)所需的斗杆操作量与动臂操作量的组合。而且,操作量转换部F20将所计算出的斗杆操作量向斗杆要求流量导出部F3输出,将所计算出的动臂操作量向动臂要求流量导出部F2输出。
FV线图设定部F21构成为,能够基于与水平操作量相关的水平FV线图和与垂直操作量相关的垂直FV线图,设定动臂要求流量导出部F2及斗杆要求流量导出部F3的每一个中所利用的FV线图(动臂用FV线图及斗杆用FV线图)。
水平FV线图为以能够参考水平操作量、推力F(水平推力)和要求流量V(水平要求流量)的对应关系的方式存储的数据库(参考表)。并且,垂直FV线图为以能够参考垂直操作量、推力F(垂直推力)和要求流量V(垂直要求流量)的对应关系的方式存储的数据库(参考表)。
在图9所示的例子中,水平FV线图被设定为具有如下特性:根据水平操作量和水平推力,控制对象位置的水平移动速度以比较高的响应速度变化。并且,垂直FV线图被设定为具有如下特性:与垂直操作量的大小无关地,即使垂直推力变化,垂直移动速度也几乎没有变化。通过利用这样的特性,操作者在几乎不改变端接附属装置的高度的情况下,容易使端接附属装置在前后方向上水平顺畅地移动。
FV线图设定部F21设定斗杆用FV线图和动臂用FV线图,以实现由水平FV线图和垂直FV线图表示的特性。
动臂要求流量导出部F2以与参考图4所说明的方法相同的方法,计算流量指令,并将所计算出的流量指令输出至液压控制阀HV。具体而言,动臂要求流量导出部F2根据基于压力传感器S4B及压力传感器S4R的输出计算的动臂有效压力计算动臂推力。然后,动臂要求流量导出部F2基于所计算出的动臂推力、操作量转换部F20所计算出的动臂操作量、以及FV线图设定部F21所设定的动臂用FV线图,计算流量指令。然后,动臂要求流量导出部F2向与动臂缸7相关的液压控制阀HV3、液压控制阀HV4、液压控制阀HV15及液压控制阀HV16中的至少一个输出流量指令。更严格来讲,动臂要求流量导出部F2向电磁阀EV3、电磁阀EV4、电磁阀EV15及电磁阀EV16中的至少一个输出流量指令。对于斗杆要求流量导出部F3也是同样的。
接着,参考图10A及图10B,对由流量指令生成部F1执行的另一处理进行说明。图10A及图10B为表示由流量指令生成部F1执行的另一处理的流程的图。具体而言,图10A为表示由流量指令生成部F1执行的另一处理的流程的概略图,图10B为表示由流量指令生成部F1执行的另一处理的流程的流程图。
图10A及图10B所示的例子从如下的方面考虑,与图6A及图6B所示的例子不同:在回转减速中,从回转用液压马达3M的流出侧端口流出的工作油再生在回转用液压马达3M的流入侧端口;从斗杆缸8的杆侧油室流出的工作油再生在斗杆缸8的底侧油室;及从铲斗缸9的底侧油室流出的工作油回生在斗杆缸8的底侧油室。
在图10A及图10B所示的例子中,操作者操作设置于操纵室10内的操作装置26(左操作杆26L及右操作杆26R),使回转用液压马达3M、斗杆缸8及铲斗缸9同时动作。具体而言,操作者同时进行左回转操作、斗杆关闭操作及铲斗打开操作。
另外,左操作杆26L构成为在向前后方向倾斜时作为斗杆操作杆26L1发挥作用,在向左右方向倾斜时作为回转操作杆26L2发挥作用。并且,右操作杆26R构成为在向前后方向倾斜时作为动臂操作杆26R1发挥作用,在向左右方向倾斜时作为铲斗操作杆26R2发挥作用。
并且,在图10A及图10B所示的例子中,液压回路构成为,工作油以相当于调整前回转要求流量Q1ref的流量Q1流入回转用液压马达3M的流入侧端口,工作油以相当于调整前回转要求流量Q1ref的流量Q1从回转用液压马达3M的流出侧端口流出。然后,液压回路构成为,从回转用液压马达3M的流出侧端口流出的工作油通过差动管路(再生管路CD1)再生(流入)在回转用液压马达3M的流入侧端口。进行再生的情况下,流入回转用液压马达3M的流入侧端口的工作油的全部流量由通过从回转用液压马达3M的流出侧端口流出的工作油的流量来实现。因此,从液压泵14供给至回转用液压马达3M的工作油的流量成为零。
并且,在图10A及图10B所示的例子中,液压回路构成为,工作油以相当于调整前铲斗要求流量Q3ref的流量Q3流入铲斗缸9的杆侧油室,工作油以相当于调整前铲斗要求流量Q3ref的两倍的流量(2×Q3)从铲斗缸9的底侧油室流出。然后,液压回路构成为,从铲斗缸9的底侧油室流出的工作油通过差动管路(再生管路CD3)再生(流入)在铲斗缸9的杆侧油室,并且通过回生管路CD4回生(流入)在斗杆缸8的底侧油室。进行再生的情况下,流入铲斗缸9的杆侧油室的工作油的全部流量通过从铲斗缸9的底侧油室流出的工作油的流量的一部分(流量Q3)来实现。此外,进行回生的情况下,流入斗杆缸8的底侧油室的工作油的流量的一部分通过从铲斗缸9的底侧油室流出的工作油的流量的剩余部分(2×Q3-Q3=Q3)来实现。因此,从液压泵14供给至铲斗缸9的工作油的流量成为零。
并且,在图10A及图10B所示的例子中,液压回路构成为,工作油以相当于调整前斗杆要求流量Q2ref的流量Q2流入斗杆缸8的底侧油室,工作油以相当于调整前斗杆要求流量Q2ref的二分之一的流量(1/2×Q2)从斗杆缸8的杆侧油室流出。然后,液压回路构成为,从斗杆缸8的杆侧油室流出的工作油通过差动管路(再生管路CD2)再生(流入)在斗杆缸8的底侧油室。进行再生的情况下,流入斗杆缸8的底侧油室的工作油的流量的二分之一通过从斗杆缸8的杆侧油室流出的工作油的流量来实现。此外,进行回生的情况下,流入斗杆缸8的底侧油室的工作油的流量的一部分通过从铲斗缸9的底侧油室回生的工作油的流量Q3来实现。因此,从液压泵14供给至斗杆缸8的底侧油室的工作油的流量QP成为(Q2-1/2×Q2-Q3)。
与从液压泵14供给至液压致动器的工作油的流量的计算相关的上述处理通过图4中的再生回生控制部F13来实现。
另外,调整前回转要求流量Q1ref为从回转操作量计算而得的值。同样地,调整前斗杆要求流量Q2ref为从斗杆操作量计算而得的值,调整前铲斗要求流量Q3ref为从铲斗操作量计算而得的值。
为了控制上述的液压回路中的工作油的流动,流量指令生成部F1首先计算要求流量的合计值Qt(步骤ST11)。在图10A及图10B所示的例子中,要求流量的合计值Qt为从相当于调整前斗杆要求流量Q2ref的二分之一的流量减去调整前铲斗要求流量Q3ref而得的值。即,要求流量的合计值Qt与从液压泵14供给至斗杆缸8的底侧油室的工作油的流量QP(=Q2-1/2×Q2-Q3)对应。
然后,流量指令生成部F1计算泵吐出量的上限值QS(步骤ST12)。
在本实施方式中,流量指令生成部F1基于泵吐出压力PS计算泵吐出量的上限值QS,以使通过将泵吐出压力与泵吐出量相乘而导出的液压泵14的吸收输出(吸收马力)成为发动机11的最大输出(最大马力)。另外,流量指令生成部F1也可以将由液压泵14的结构而机械性地确定的泵吐出量的上限值用作上限值QS。
然后,流量指令生成部F1对要求流量的合计值Qt和泵吐出量的上限值QS进行比较(步骤ST13)。在基于发动机11的最大输出计算泵吐出量的上限值QS的情况下,该比较处理由图4中的最大马力比较部F11实现。并且,在泵吐出量的上限值QS由液压泵14的机械限制来确定的情况下,该比较处理由图4中的最大流量比较部F12实现。
在要求流量的合计值Qt为泵吐出量的上限值QS以下的情况下(步骤ST13的“否”),流量指令生成部F1将调整前回转要求流量Q1ref原样设定为回转要求流量Q1Fref,将调整前斗杆要求流量Q2ref原样设定为动臂要求流量Q2Fref,将调整前铲斗要求流量Q3ref原样设定为铲斗要求流量Q3Fref(步骤ST14)。
回转要求流量Q1Fref为向与液压控制阀HV1对应的电磁阀EV1输出的电流指令。具体而言,回转要求流量Q1Fref为以通过作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV1流入回转用液压马达3M的左侧端口的工作油的流量成为值Q1的方式设定的值。
斗杆要求流量Q2Fref为向与液压控制阀HV5对应的电磁阀EV5输出的电流指令。具体而言,斗杆要求流量Q2Fref为以通过作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV5流入斗杆缸8的底侧油室的工作油的流量成为值Q2的方式设定的值。
铲斗要求流量Q3Fref为向与液压控制阀HV9对应的电磁阀EV9输出的电流指令。具体而言,铲斗要求流量Q3Fref为以通过作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV9流入铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量成为值Q3的方式设定的值。
另外,在图10A及图10B所示的例子中,从液压泵14供给至液压致动器的工作油的流量QP为泵吐出量的上限值QS以下。即,从流入斗杆缸8的底侧油室的工作油的流量的值Q2和流入铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量的值Q3的合计,减去从斗杆缸8的杆侧油室流出的工作油的流量的值(1/2×Q2)和从铲斗缸9的底侧油室流出的工作油的流量的值(2×Q3)的合计而得的值(1/2×Q2-Q3),为泵吐出量的上限值QS以下。
另一方面,在要求流量的合计值Qt高于泵吐出量的上限值QS的情况下(步骤ST13的“是”),流量指令生成部F1将调整前回转要求流量Q1ref原样设定为回转要求流量Q1Fref,将调整前斗杆要求流量Q2ref乘以值(1-K2)而得的值设定为斗杆要求流量Q2Fref,将调整前铲斗要求流量Q3ref乘以值(1-K3)而得的值设定为斗杆要求流量Q3Fref(步骤ST15)。另外,值K2及值K3为以满足以下的式(7)的方式设定的值。
QS=1/2×(1-A2)×Q2ref-(1-A3)×Q3ref…(7)
例如,值K2及值K3均可以为不足量(Qt-QS)相对于要求流量的合计值Qt之比的值K(=(Qt-QS)/Qt)。不足量为从要求流量的合计值Qt减去泵吐出量的上限值QS而得的值。
此时,若不足量相对于要求流量的合计值Qt之比的值K为0.1,则斗杆要求流量Q2Fref成为调整前斗杆要求流量Q2ref乘以值0.9而得的值,铲斗要求流量Q3Fref成为调整前铲斗要求流量Q3ref乘以值0.9而得的值。
该结构带来如下效果:即使在要求流量的合计值Qt高于泵吐出量的上限值QS的情况下,也能够使斗杆关闭速度及铲斗打开速度各自的动作速度以相同的比率变化(下降)。即,该结构带来如下效果:例如,能够防止斗杆关闭速度及铲斗打开速度中的任一个与另一个相比大幅变化(下降)。
另外,在图10A及图10B所示的例子中,即使在要求流量的合计值Qt高于泵吐出量的上限值QS的情况下,流量指令生成部F1也将调整前回转要求流量Q1ref原样设定为回转要求流量Q1Fref。即,控制器30设为不限制回转用液压马达3M的动作。但是,流量指令生成部F1也可以与限制斗杆缸8及铲斗缸9的动作同样地,限制回转用液压马达3M的动作。例如,若不足量相对于要求流量的合计值Qt之比的值K为0.1,则流量指令生成部F1可以将调整前回转要求流量Q1ref乘以值0.9而得的值设定为回转要求流量Q1Fref。该结构带来如下效果:能够使左回转速度、斗杆关闭速度及铲斗打开速度的各自的动作速度以相同的比率变化(下降)。
如上所述,本发明的实施方式所涉及的挖土机100具备:液压致动器,与动作指令对应地动作;压力传感器S1~S6,检测液压致动器中的工作油的压力;入口节流阀(多个液压控制阀HV的一部分),与液压致动器对应;出口节流阀(多个液压控制阀HV的另一部分),与液压致动器对应;及作为控制装置的控制器30,具有针对多个液压致动器的每一个而设定的多个输出特性。然后,控制器构成为,基于多个输出特性中的、与动作指令对应的输出特性,计算与动作指令对应的要求流量。输出特性例如表示基于动作指令、液压致动器中的工作油的压力及要求流量的对应关系。该结构带来能够更灵活地控制液压致动器的动作的效果。
挖土机100可以具备作为动作指令生成装置的操作装置26,其生成针对液压致动器的动作指令值(操作量的值)。然后,控制器30可以构成为,基于规定的输出特性、操作装置26所生成的操作量的值及压力传感器S1~S6的检测值,计算要求流量。规定的输出特性例如为FV线图所表示的特性,表示动作指令值(操作量的值)、液压致动器中的工作油的压力和应供给至液压致动器的工作油的流量即要求流量之间的对应关系。规定的输出特性可以由数式表述。压力传感器S1~S6、入口节流阀及出口节流阀设置成与多个液压致动器的每一个对应。控制器30可以构成为能够针对多个液压致动器的每一个计算要求流量。
该结构带来能够更灵活地控制液压致动器的动作的效果。这是因为,与各液压致动器对应的入口节流阀和出口节流阀是单独设置的。另外,液压致动器可以包括动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9等液压缸。压力传感器S1~S6可以构成为,检测液压缸的底侧油室中的工作油的压力即底侧压力和液压缸的杆侧油室中的工作油的压力即杆侧压力。控制器30可以构成为,能够基于输出特性、操作装置26所生成的操作量的值及底侧压力与杆侧压力之间的压差来计算要求流量。
具体而言,挖土机100具备:动臂缸7;压力传感器S4,检测动臂缸7中的工作油的压力;作为入口节流阀的液压控制阀HV3,与伸长的动臂缸7对应;作为出口节流阀的液压控制阀HV4,与伸长的动臂缸7对应;动臂操作杆26R1,生成针对动臂缸7的动作指令值(动臂上升操作量的值);动臂用FV线图,表示动臂上升操作量的值与动臂缸7中的工作油的压力之间的对应关系;动臂操作杆26R1所生成的动臂上升操作量的值;及控制器30,基于压力传感器S4的检测值,计算应供给至动臂缸7的工作油的流量即动臂要求流量。然后,压力传感器S4构成为包括:压力传感器S4B,检测动臂缸7的底侧油室中的工作油的压力即底侧压力;及压力传感器S4R,检测动臂缸7的杆侧油室中的工作油的压力即杆侧压力。由于该结构单独具有与动臂缸7对应的入口节流阀和出口节流阀,因此带来能够更灵活地控制动臂缸7的动作的效果。
控制器30可以构成为基于底侧压力与杆侧压力之间的压差,计算推力。然后,控制器30可以构成为基于FV线图、操作装置26所生成的操作量及其推力,计算要求流量。
更具体而言,控制器30例如可以在计算动臂底部压力与动臂杆压力之间的压差即动臂有效压力的基础上,将动臂有效压力乘以受压面积而计算动臂推力。另外,动臂有效压力为从入口节流压力减去出口节流压力而得的值。并且,受压面积为构成动臂缸7的活塞的受压面积。然后,如图4所示,控制器30可以构成为基于动臂用FV线图、动臂操作量的值及动臂推力的值,计算动臂要求流量。
该结构中,即使动臂操作量恒定,也能够随着通过动臂用FV线图预先设定的输出特性,并根据动臂推力的变化而使动臂要求流量变化,因此带来能够更准确地伸缩动臂缸7的效果。
控制器30可以构成为,根据基于操作装置26所生成的操作量的值和压力传感器S1~S6的检测值判定的挖土机100的动作内容,使输出特性变化。
例如,控制器30可以基于操作装置26所生成的操作量的值和压力传感器S1~S6的检测值,判定挖土机100的动作内容。挖土机100的动作内容例如为动臂上升动作、动臂下降动作、回转动作、斗杆关闭动作或斗杆打开动作等。挖土机100的动作内容可以为碾压动作或空中动作等。碾压动作为将铲斗6向地面按压的动作。空中动作为附属装置与地面未接触的状态下的附属装置的动作。
然后,控制器30可以根据挖土机100的动作内容,改变FV线图的内容。例如,控制器30可以从预先准备的多个FV线图选择并使用适于当前的挖土机100的动作内容的一个FV线图。
或者,在输出特性由数式表述的情况下,控制器30可以通过动态改变该数式的内容(系数等)而使输出特性变化。例如,控制器30可以从预先准备的多个数式选择并使用适于当前的挖土机100的动作内容的一个数式。
或者,控制器30可以基于操作装置26所生成的操作量的值和压力传感器S1~S6的检测值,判定挖土机100的动作是否为在空中的动作,并根据该判定结果,使输出特性变化。
该结构能够实现适于挖土机100的动作内容的输出特性,因此能够以高水平兼顾挖土机100的操作性(控制性)和节能性。
并且,控制器30可以基于操作装置26所生成的操作量的值,计算液压泵14应吐出的工作油的流量即泵流量。例如,如图6A及图6B所示,在同时使回转用液压马达3M、动臂缸7及斗杆缸8摆动的情况下,控制器30可以计算回转要求流量(调整前回转要求流量Q1ref)、动臂要求流量(调整前动臂要求流量Q2ref)及斗杆要求流量(调整前斗杆要求流量Q3ref)的合计值Qt作为泵流量。而且,控制器30可以构成将泵流量和液压泵14能够吐出的工作油的最大流量(上限值QS)进行比较。
该结构中,控制器30能够判定泵流量是否高于上限值QS。因此,根据泵流量高于上限值QS的情况和泵流量为上限值QS以下的情况,控制器30,能够改变挖土机100的驱动方法。例如,在泵流量高于上限值QS的情况下,控制器30能够以相同的减速率降低想要同时摆动的多个液压致动器的各自的动作速度。即,控制器30能够防止这些多个液压致动器中的一个液压致动器的动作速度的减速率和另一个液压致动器的动作速度的减速率变得显著不同。
挖土机100还可以具备差动回路,包括连接液压致动器的流入侧管路和该液压致动器的流出侧管路的差动管路。例如,在图10A及图10B所示的例子中,挖土机100具备;包括连接回转用液压马达3M的流入侧管路和流出侧管路的差动管路(再生管路CD1)的差动回路;包括连接斗杆缸8的底侧油室和杆侧油室的差动管路(再生管路CD2)的差动回路;及包括连接铲斗缸9的底侧油室和杆侧油室的差动管路(再生管路CD3)的差动回路。然后,控制器30可以构成为基于操作装置26所生成的操作量的值和流过差动回路的工作油的流量,计算泵流量。
挖土机100还可以具备回生回路,其包括连接多个液压致动器中的一个和这些多个液压致动器中的另一个的回生管路。例如,在图10A及图10B所示的例子中,挖土机100具备包括连接铲斗缸9的底侧油室和斗杆缸8的底侧油室的回生管路CD4的回生回路。然后,控制器30可以构成为基于操作装置26所生成的操作量的值和流过回生回路的工作油的流量,计算泵流量。
例如,在图10A及图10B所示的例子中,在同时使回转用液压马达3M、斗杆缸8及铲斗缸9摆动的情况下,控制器30计算合计值Qt作为泵流量,所述合计值Qt为从相当于斗杆要求流量(调整前斗杆要求流量Q2ref)的二分之一的流量(1/2×Q2ref)减去相当于铲斗要求流量(调整前铲斗要求流量Q3ref)的流量(Q3ref)而得的值。而且,控制器30构成为,将该泵流量和液压泵14能够吐出的工作油的最大流量(上限值QS)进行比较。
根据该结构,即使在搭载于挖土机100的液压回路包括差动回路及回生回路中的至少一个的情况下,控制器30也能够实现与上述相同的效果。例如,在泵流量高于上限值QS的情况下,控制器30能够以相同的减速率降低想要同时摆动的多个液压致动器的各自的动作速度。
控制器30可以构成为,在泵流量大于最大流量的情况下,减低泵流量及要求流量。例如,在图6A及图6B所示的例子中,在作为泵流量的合计值Qt大于作为最大流量的上限值QS的情况下,控制器30使泵流量(合计值Qt)降低至最大流量(上限值QS)。即,控制器30使调整前回转要求流量Q1ref、调整前动臂要求流量Q2ref及调整前斗杆要求流量Q3ref的合计值Qt降低至最大流量(上限值QS)。并且,在液压泵14包括多个液压泵的情况下,控制器30可以构成为,按每个液压泵获取泵流量及最大流量,并按每个液压泵控制泵吐出量。
另外,最大流量例如可以基于发动机11等驱动源的最大输出和液压泵14的吐出压力来确定。液压泵14的吐出压力例如可以通过压力传感器S7来检测。
根据该结构,控制器30能够一边防止对驱动源施加过大的负荷,一边使工作油均衡地流入多个液压致动器。
并且,控制器30可以构成为,基于操作装置26所生成的操作量的值,计算应通过入口节流阀的工作油的流量即入口节流流量和应通过出口节流阀的工作油的流量即出口节流流量。然后,控制器30可以构成为,基于入口节流流量和压力传感器的检测值,计算入口节流阀的开口面积,并且基于出口节流流量和压力传感器的检测值,计算出口节流阀的开口面积。
例如,在图4所示的例子中,由于执行了动臂上升动作,因此与动臂缸7的底侧油室连接的液压控制阀HV3作为入口节流阀发挥作用,并且与动臂缸7的杆侧油室连接的液压控制阀HV4作为出口节流阀发挥作用。因此,控制器30计算应通过液压控制阀HV3的工作油的流量即入口节流流量和应通过液压控制阀HV4的工作油的流量即出口节流流量。而且,控制器30基于应通过液压控制阀HV3的工作油的流量即入口节流流量和压力传感器S4B的检测值,计算入口节流阀(液压控制阀HV3)的开口面积(目标值),并基于应通过液压控制阀HV4的工作油的流量即出口节流流量和压力传感器S4R的检测值,计算出口节流阀(液压控制阀HV4)的开口面积(目标值)。然后,控制器30通过电磁阀EV3调整液压控制阀HV3的先导压,以使所计算出的入口节流阀(液压控制阀HV3)的开口面积(目标值)与实际的入口节流阀(液压控制阀HV3)的开口面积相同。同样地,控制器30通过电磁阀EV4调整液压控制阀HV4的先导压,以使所计算出的出口节流阀(液压控制阀HV4)的开口面积(目标值)与实际的出口节流阀(液压控制阀HV4)的开口面积相同。
对于作为入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV16及作为出口节流阀发挥作用的液压控制阀HV15也是同样的。并且,对于与斗杆缸8相关的入口节流阀及出口节流阀、以及、与铲斗缸9相关的入口节流阀及出口节流阀等也是同样的。
控制器30可以构成为,基于设置于与液压泵连接的多个入口节流阀的下游侧的多个压力传感器的检测值中的最高值,控制该液压泵的吐出压力。
例如,在同时执行动臂上升动作、斗杆关闭动作及铲斗关闭动作的情况下,控制器30基于设置于与第2液压泵14B连接的三个入口节流阀的下游侧的三个压力传感器的检测值中的最高值,控制第2液压泵14B的吐出压力。三个入口节流阀为作为与动臂缸7相关的入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV16、作为与斗杆缸8相关的入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV14、及作为与铲斗缸9相关的入口节流阀发挥作用的液压控制阀HV12。三个压力传感器为检测动臂底部压力的压力传感器S4B、检测斗杆底部压力的压力传感器S5B、及检测铲斗底部压力的压力传感器S6B。
具体而言,控制器30控制第2液压泵14B的泵吐出量,以使第2液压泵14B的吐出压力比三个压力传感器的检测值中的最高值高出规定值。
根据该结构,控制器30能够以必要最小限度的泵吐出压力使液压致动器动作,并能够以高水平兼顾挖土机100的操作性(控制性)和节能性。
以上,对本发明的优选实施方式进行了详细说明。然而,本发明并不限于上述实施方式,也不限于后述的实施方式。上述或后述的实施方式在不脱离本发明的范围内,能够应用各种变形或置换等。并且,分别进行说明的特征只要不产生技术性矛盾,则能够进行组合。
例如,在上述的实施方式中,液压回路构成为分别设置控制向左行走用液压马达1M供给的工作油的入口节流阀和控制左行走用液压马达1M吐出的工作油的出口节流阀。然而,关于左行走用液压马达1M,也可以不分别设置有入口节流阀和出口节流阀。例如,液压回路可以构成为,利用一个滑阀同时控制向左行走用液压马达1M供给的工作油和左行走用液压马达1M吐出的工作油。关于右行走用液压马达2M也是同样的。
本申请主张基于2021年3月26日申请的日本专利申请2021-054225号的优先权、2021年3月26日申请的日本专利申请2021-054359号的优先权、及2021年3月26日申请的日本专利申请2021-054360号的优先权,并将这些日本专利申请的全部内容通过参考援用于本申请。
符号的说明
1-下部行走体,1M-左行走用液压马达,2-回转机构,2M-右行走用液压马达,3-上部回转体,3M-回转用液压马达,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,10-操纵室,11-发动机,13-调节器,13A-第1调节器,13B-第2调节器,14-液压泵,14A-第1液压泵,14B-第2液压泵,15-先导泵,26-操作装置,26L-左操作杆,26L1-斗杆操作杆,26L2-回转操作杆,26R-右操作杆,26R1-动臂操作杆,26R2-铲斗操作杆,30-控制器,100-挖土机,CD1~CD3-再生管路,CD4-回生管路,EV、EV1~EV20-电磁阀,F1-流量指令生成部,F2-动臂要求流量导出部,F3-斗杆要求流量导出部,F4-铲斗要求流量导出部,F5、F7-MI阀开口面积计算部,F6、F8-MO阀开口面积计算部,F9-最大MI压力选择部,F10-泵吐出量控制部,F11-最大马力比较部,F12-最大流量比较部,F13-再生回生控制部,F20-操作量转换部,F21-FV线图设定部,HV、HV1~HV20-液压控制阀,M1-姿势检测装置,M1a-动臂角度传感器,M1b-斗杆角度传感器,M1c-铲斗角度传感器,PL-左侧先导端口,PR-右侧先导端口,S1L、S1R、S2L、S2R、S3L、S3R、S4B、S4R、S5B、S5R、S6B、S6R、S7A、S7B-压力传感器,T-工作油罐。

Claims (19)

1.一种挖土机,其具备:
液压致动器,与动作指令对应地动作;
压力传感器,检测所述液压致动器中的工作油的压力;
入口节流阀,与所述液压致动器对应;
出口节流阀,与所述液压致动器对应;及
控制装置,具有针对多个所述液压致动器的每一个而设定的多个输出特性,
所述控制装置基于多个所述输出特性中的与所述动作指令对应的所述输出特性,计算与所述动作指令对应的要求流量。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述输出特性表示基于所述动作指令、所述液压致动器中的工作油的压力及所述要求流量的对应关系,
所述压力传感器、所述入口节流阀及所述出口节流阀设置成与多个所述液压致动器的每一个对应。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述液压致动器为液压缸,
所述压力传感器构成为检测所述液压缸的底侧油室中的工作油的压力即底侧压力和所述液压缸的杆侧油室中的工作油的压力即杆侧压力,
所述控制装置基于所述输出特性、所述动作指令以及所述底侧压力与所述杆侧压力之间的压差,计算所述要求流量。
4.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述控制装置基于所述底侧压力与所述杆侧压力之间的压差,计算推力,
基于所述输出特性、所述动作指令及所述推力,计算所述要求流量。
5.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据基于所述动作指令和所述压力传感器的检测值判定的挖土机的动作内容,使所述输出特性变化。
6.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置基于所述动作指令和所述压力传感器的检测值,判定挖土机的动作是否为在空中的动作,并根据判定结果使所述输出特性变化。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其具备:
液压泵;及
吐出压力传感器,检测所述液压泵的吐出压力,
所述压力传感器、所述入口节流阀及所述出口节流阀设置成与多个所述液压致动器的每一个对应,
所述控制装置为,
基于所述动作指令,计算应通过所述入口节流阀的工作油的流量即入口节流流量、以及应通过所述出口节流阀的工作油的流量即出口节流流量,
基于所述入口节流流量、所述压力传感器的检测值和所述吐出压力传感器的检测值,计算所述入口节流阀的开口面积,
基于所述出口节流流量和所述压力传感器的检测值,计算所述出口节流阀的开口面积。
8.根据权利要求7所述的挖土机,其中,
所述控制装置基于设置于多个所述入口节流阀的下游侧的多个所述压力传感器的检测值中的最高值,控制所述液压泵的吐出压力。
9.根据权利要求7所述的挖土机,其中,
所述液压致动器为动臂缸,
基于流入所述动臂缸的底侧油室的所述入口节流流量、所述液压泵的吐出压力和动臂底部压力,计算所述动臂缸伸长时的与所述动臂缸相关的所述入口节流阀的开口面积。
10.根据权利要求9所述的挖土机,其中,
基于从所述动臂缸的杆侧油室流出的所述出口节流流量、工作油罐压力和动臂杆压力,计算所述动臂缸伸长时的与所述动臂缸相关的所述出口节流阀的开口面积。
11.根据权利要求10所述的挖土机,其中,
基于流入所述动臂缸的底侧油室的所述入口节流流量,计算从所述动臂缸的杆侧油室流出的所述出口节流流量。
12.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
具备液压泵,
所述压力传感器、所述入口节流阀及所述出口节流阀设置成与多个所述液压致动器的每一个对应,
所述控制装置为,
将基于所述动作指令计算的所述液压泵应吐出的工作油的流量即泵流量和所述液压泵能够吐出的工作油的最大流量进行比较,
计算应供给至多个所述液压致动器的每一个的工作油的流量即要求流量。
13.根据权利要求12所述的挖土机,其中,
所述泵流量为应供给至多个所述液压致动器的每一个的工作油的流量的合计。
14.根据权利要求12所述的挖土机,其还具备:
差动回路,包括连接所述液压致动器的流入侧管路和所述液压致动器的流出侧管路的差动管路,
所述控制装置基于所述动作指令和流过所述差动回路的工作油的流量,计算所述泵流量。
15.根据权利要求12所述的挖土机,其还具备:
回生回路,包括连接多个所述液压致动器中的一个和多个所述液压致动器中的另一个的回生管路,
所述控制装置基于所述动作指令、流过所述回生回路的工作油的流量,计算所述泵流量。
16.根据权利要求12所述的挖土机,其中,
在所述泵流量大于所述最大流量的情况下,所述控制装置降低所述泵流量及所述要求流量。
17.根据权利要求12所述的挖土机,其中,
基于驱动源的最大输出和所述液压泵的吐出压力来确定所述最大流量。
18.一种挖土机,其具备:
液压泵;
液压致动器,与动作指令对应地动作;
压力传感器,检测所述液压致动器中的工作油的压力;
吐出压力传感器,检测所述液压泵的吐出压力,
入口节流阀,与所述液压致动器对应;
出口节流阀,与所述液压致动器对应;及
控制装置,基于所述动作指令,计算应通过所述入口节流阀的工作油的流量即入口节流流量、以及应通过所述出口节流阀的工作油的流量即出口节流流量,
所述压力传感器、所述入口节流阀及所述出口节流阀设置成与多个所述液压致动器的每一个对应,
所述控制装置基于所述入口节流流量、所述压力传感器的检测值和所述吐出压力传感器的检测值,计算所述入口节流阀的开口面积,基于所述出口节流流量和所述压力传感器的检测值,计算所述出口节流阀的开口面积。
19.一种挖土机,其具备:
液压泵;
液压致动器,与动作指令对应地动作;
压力传感器,检测所述液压致动器中的工作油的压力;
入口节流阀,与所述液压致动器对应;
出口节流阀,与所述液压致动器对应;及
控制装置,将基于所述动作指令计算的所述液压泵应吐出的工作油的流量即泵流量和所述液压泵能够吐出的工作油的最大流量进行比较,
所述压力传感器、所述入口节流阀及所述出口节流阀设置成与多个所述液压致动器的每一个对应,
所述控制装置计算应供给至多个所述液压致动器的每一个的工作油的流量即要求流量。
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