CN117858991A - 挖掘机型施工机器的液压控制系统 - Google Patents
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Abstract
有待解决的问题:研究在回转装置马达与斗杆缸的联锁操作期间,将流量控制阀作为限制向斗杆缸的供给流量的阀使用时,对配置在斗杆的换向阀的上游侧的流量控制阀进行开口面积控制。解决方案:本发明提供了一种配置,该配置基于到斗杆缸(9)的目标供给流量、第一液压泵A与向斗杆缸(9)的供给压力之间的目标压差、以及向斗杆的换向阀的供给阀通路(25e)的开口面积来控制斗杆用第一流量控制阀(30)的开口面积,并且在回转装置马达(11)与斗杆缸(9)的联锁操作期间,随着回转装置操纵器的操作量的增加,将压差设定得较大,随着压差的增加,将斗杆用第一流量控制阀(30)的开口面积设定得较小。
Description
技术领域
本发明涉及用于诸如液压挖掘机的挖掘机型施工机器中使用的液压控制系统的技术领域。
背景技术
通常,诸如液压挖掘机的挖掘机型施工机器设置有各种类型的液压致动器;作为用于控制液压致动器的供油/排油的液压控制系统,具有用于同时执行液压致动器的换向控制,供给流量控制和排放流量控制的单个滑阀的配置是公知的。然而,当单个滑阀控制供给/排放流量时,由于供给侧的开口面积和排放侧的开口面积相对于阀芯的移动位置的关系是唯一确定的,所以出现了作业效率和可操作性变差的问题,该问题不能根据操作状态,例如,诸如单独致动单个液压致动器的单独操作和同时致动多个液压致动器的联锁操作,或各种作业内容来改变供给/排放流量之间的关系。
存在一种用于彼此独立地控制到液压致动器的供给流量和从液压致动器的排放流量的常规技术,该技术设置有:具有去往/来自液压致动器的供给/排放阀通路并且还改变供给/排放方向的换向阀、设置在换向阀的上游侧用于控制从液压泵到换向阀的供给流量的流量控制阀,以及用于控制换向阀和流量控制阀的控制装置(例如,参见专利文献1、2)。该技术具有使用流量控制阀来控制液压致动器的供给流量(对于专利文献2,仅当液压致动器的操纵器的操作量不小于设定值时)而使用换向阀来控制排放流量的配置,因此能够取决于操作状态或作业内容来改变供给/排放流量之间的关系。
诸如液压挖掘机的挖掘机型施工机器设有回转装置马达作为用于使上部回转装置主体回转的液压致动器和安装在上部回转装置主体上的作业机器的液压致动器;由于回转装置马达对上部回转装置主体的回转负载大,因此,当回转装置马达和与回转装置马达共用液压泵的作业机器的液压致动器(同时)联动地动作时,在低负载压力下,多个泵输送流量流入作业机器的液压致动器,存在回转装置马达的流量不足而使回转装置动力降低的问题。在如上述专利文献1、2那样的被配置为彼此独立地控制供给/排放流量的技术中需要考虑这个问题,因此在上述专利文献2中,当操作回转装置和作业机器操纵器时,提出了通过使用安装在作业机器的换向阀的上游侧的流量控制阀作为回转优选流量控制阀并且利用该回转优选流量控制阀减小对作业机器的液压致动器的供给流量,优先向回转装置马达供给加压油。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本未审查专利申请公开第2017-20604号
专利文献2:日本未审查专利申请公开第2021-28499号
发明内容
本发明要解决的问题是:
然而,当联锁地操作回转装置和作业机器操纵器时,专利文献2中的技术是控制回转优选流量控制阀的开口面积,以便减小到作业机器的液压致动器的供给流量,但是,在此不考虑如何控制回转优选流量控制阀的开口面积;这是本发明要解决的挑战。
[解决该问题的手段]
本发明的目的是考虑到上述当前情况来解决该问题;本发明的权利要求1提供了:一种用于挖掘机型施工机器的液压控制系统,该液压控制系统包括可回转地支撑在下部行驶体上的上部回转装置主体和安装在该上部回转装置主体上的作业机器;其中该液压控制系统具有:用于使上部回转装置主体回转的回转装置马达、作为到回转装置马达的液压供给源的液压泵、与回转装置马达共用液压泵的作业机器的液压致动器、具有用于回转装置马达的供给/排放阀通路并改变其供给/排放方向的回转装置的换向阀、具有用于作业机器的液压致动器的供给/排放阀通路并改变其供给/排放方向的作业机器的换向阀、布置在该作业机器的换向阀的上游侧用于控制从该液压泵到该作业机器的换向阀的供给流量的流量控制阀,以及用于控制该回转装置的/作业机器的换向阀和流量控制阀的操作的控制装置;其中该控制装置包括:目标供给流量设定装置,其用于设定从液压泵到回转装置马达和作业机器的液压致动器的目标供给流量;换向阀控制装置,其用于控制用于回转装置的/作业机器的换向阀的供给/排放阀通路的开口面积;目标压差设定装置,其用于设定液压泵的输送压力和作业机器的液压致动器的供给压力之间的目标压差;以及流量控制阀控制装置,其基于到作业机器的液压致动器的目标供给流量、目标压差以及到作业机器的换向阀的供给阀通路的开口面积来控制流量控制阀的开口面积;其中,当该回转装置马达和该作业机器的液压致动器彼此联锁时,该目标供给流量设定装置设定随着该回转装置操纵器的操作量变大,在联锁操作期间该液压泵的输送压力和到该作业机器的液压致动器的供给压力之间的目标压差大于在该回转装置马达和该作业机器的液压致动器的非联锁操作期间的目标压差,并且该流量控制阀控制装置进行控制以使该流量控制阀的开口面积随着该目标压差变大而变小。
本发明的权利要求2是根据权利要求1所述的用于挖掘机型施工机器的液压控制系统,其中,当控制流量控制阀的开口面积时,该流量控制阀控制装置控制该流量控制阀,以在基于到该作业机器的液压致动器的目标供给流量和到该作业机器的换向阀的该供给阀通路的开口面积计算该供给阀通路之前和之后的压差之后保持目标开口面积,基于在该供给阀通路之前和之后计算的该压差和目标压差来计算该流量控制阀之前和之后的该压差,并且进一步基于在该流量控制阀之前和之后计算的该压差和目标供给流量来计算该流量控制阀的该目标开口面积。
[本发明的有利的效果]
根据权利要求1的本发明,在该回转装置马达和作业机器的液压致动器的联锁操作期间,仅通过基于该流量控制阀在非联锁操作期间的开口面积控制来改变目标压差设置,就能够容易地控制流量控制阀的开口面积,这有助于简化控制并减少仅用于联锁操作的调谐时间。
根据权利要求2的本发明,可以精确地控制流量控制阀的开口面积,有助于提高供给流量控制的精度。
附图说明
图1是液压挖掘机的侧视图。
图2是液压挖掘机的液压回路图。
图3是图示控制器的配置的框图。
图4是用于回转装置和斗杆操纵器的联锁操作的控制逻辑图。
图5是图示第一液压泵的输送压力和用于斗杆缸的供给压力之间的目标压差与回转装置马达所需供给流量之间的关系的示图。
具体实施方式
下面基于附图对本发明的实施例进行说明。
图1是图示作为根据本发明的挖掘机型施工机器的示例的液压挖掘机1的图,其中液压挖掘机1被配置为:履带式下部行驶体2、可回转地支撑在下部行驶体2上方的上部回转装置主体3、安装在上部回转装置主体3上的作业机器4等;并且此外,作业机器4被配置为具有:底端部分由上部回转装置主体3竖直地可摆动地支撑的吊杆5,纵向地可摆动地支撑在吊杆5的端部部分上的斗杆6,可摆动地装配在斗杆6的端部部分上的铲斗7等;其中,液压挖掘机1具有用于分别摆动吊杆5、斗杆6和铲斗7的各种液压致动器,诸如吊杆缸8、斗杆缸9和铲斗缸10,用于驱动下部行驶体2的左右行驶马达(未示出),以及用于使上部回转装置主体3回转的回转装置马达11(图2中示出)。
接下来,基于图2所示的液压回路图,对安装于液压挖掘机1的液压控制系统进行说明。注意,在图2中省略了与行进马达有关的液压回路。
在图2中,A和B是第一可变容量液压泵和第二可变容量液压泵,Aa和Ba是可变容量装置,用于基于来自后面提到的控制器39的控制信号使第一液压泵A和第二液压泵B的容量可变,并且12是油箱。此外,8、9、10和11是吊杆缸、斗杆缸、铲斗缸和回转装置马达;本实施例被配置为所有这些液压致动器的吊杆缸8和斗杆缸9都从第一液压泵A和第二液压泵B供给油压,铲斗缸10从第二液压泵B供给油压,并且回转装置马达11从第一液压泵A供给油压。注意,在本实施例中,第一液压泵A相当于向本发明的回转装置马达提供液压的液压泵,而第二液压泵B不相当于该液压泵。在本实施例中,斗杆缸9相当于本发明的作业机器的液压致动器,如后面所述,其与回转装置马达共用液压泵。
此外,在图2中,C是连接到第一液压泵A的输送侧的第一泵送管线;吊杆的副侧/回转装置的/斗杆的主侧供给油路14、15和16从第一泵送管线C平行分支出来。并且,D是与第二液压泵B的输出侧连接的第二泵送管线;吊杆的主侧/斗杆的副侧/铲斗的供给油路17、18和19从第二泵送管线D平行分支出来。吊杆的副侧/主侧供给油路14、17是将第一液压泵A和第二液压泵B分别连接到后述的吊杆的换向阀23上的泵口23p的油路;回转装置主体的供给油路15是将第一液压泵A连接到回转装置主体的换向阀24上的泵口24p的油路;斗杆的主侧/副侧供给油路16、18是分别将第一液压泵A和第二液压泵B连接到斗杆的换向阀25上的泵口25p的油路;并且铲斗供给油路19是将第二液压泵B连接到铲斗的换向阀26上的泵口26p的油路。
吊杆的副侧供给油路14设置有吊杆的流量控制阀29,该吊杆的流量控制阀控制从第一液压泵A向吊杆的换向阀23供给吊杆缸8的供给流量;此外,斗杆的主侧/副侧供给油路16、18设置有斗杆的第一流量控制阀30和第二流量控制阀31,该第一流量控制阀和第二流量控制阀控制分别用于斗杆缸9的供给流量从第一液压泵A和第二液压泵B供给到斗杆的换向阀25。这些吊杆的/斗杆的第一/斗杆的第一流量控制阀29、30和31是提升阀,该提升阀被先导操作以用于基于从控制器39输出的控制信号作业的吊杆的/斗杆的第一/斗杆的第一流量控制比例电磁阀40、41和42(图3中示出)的流量控制,并且具有回流防止功能,该回流防止功能用于允许油从第一液压泵A流到吊杆的换向阀23以及从第一液压泵A和第二液压泵B流到斗杆的换向阀25,但是防止回流。斗杆的第一流量控制阀30用作回转优选流量控制阀,用于限制到斗杆缸9的供给流量,以便在斗杆和回转装置操纵器的联锁(同时)操作期间保持到回转装置马达11的供给压力,如后面所述。此外,在本实施例中,斗杆的第一流量控制阀30相当于本发明的流量控制阀,但是斗杆的第二/吊杆的流量控制阀31、29并不等同于它。
类似于上述吊杆的/斗杆的第一/斗杆的第二流量控制阀29、30和31的流量控制阀未设置到回转装置的/吊杆的主侧/铲斗的供给油路15、17和19;从第一或第二液压泵A或B流过这些通路15、17和19的供给流量将在不受控的情况下按原样供给到回转装置的/吊杆的/铲斗的换向阀24、23和26。止回阀32设置在回转装置的/吊杆的主侧/铲斗的供给油路15、17和19中的每一个上,并允许油从第一液压泵A和第二液压泵B流向回转装置/吊杆/铲斗的换向阀24、23和26,但防止其回流。
因此,加压油将从第一液压泵A经由吊杆的副侧供给油路14并从第二液压泵B经由吊杆的主侧供给油路17供给至吊杆的换向阀23上的泵口23p;并且,来自第一液压泵A的加压油由设置在吊杆的副侧供给油路14上的吊杆的流量控制阀29控制(或中断),以供给到吊杆的换向阀23。此外,加压油分别通过来自第一液压泵A的斗杆的主侧供给油路16和来自第二液压泵B的斗杆副侧供给油路18供给到斗杆的换向阀25上的泵口25p;来自这些第一液压泵A和第二液压泵B的加压油的流量将由设置在斗杆的主侧/副侧供给油路16、18上的斗杆的主侧/副侧流量控制阀30、31控制(或中断),以供给到斗杆的换向阀25。
接下来,提供关于用于吊杆、回转装置、斗杆和铲斗的换向阀23至26的说明。
首先,提供关于回转装置的/铲斗的换向阀24、26的说明,其中从第一液压泵A和第二液压泵B中的任一个供给加压油,并且流量控制阀不设置在它们的上游侧。
回转装置的换向阀24是用于控制回转装置马达11的供给/排放流量以及改变其供给/排放方向的闭合中心滑阀;并且该阀24具有:左右转向先导口24a、24b,其分别与回转装置的左右转向比例电磁阀44a、44b(图3所示)连接,用于输出基于来自控制器39的控制信号的先导压力;泵口24p,其与转向装置的供给油路15连接;油箱口24t,其与油箱12的油箱管路T连接;第一致动器口24c,其与转向装置马达11的左转向口11a连接;第二致动器口24d,其与转向装置马达11的右转向口11b连接。此外,当没有先导压力被输入到左/右转向先导口24a、24b时,回转装置的换向阀24被定位在中间位置N,在该位置处,回转装置马达11的供给/排放不被控制;当先导压力被输入到左转向先导口24a时,阀24被配置为转换到左转向操作位置X,以打开从泵口24p到第一致动器口24c的供给阀通路24e和从第二致动器口24d到油箱口24t的排放阀通路24f;此外,当先导压力被输入到右转向先导口24b时,阀24被配置为转换到右转向操作位置Y,以打开从泵口24p到第二致动器口24d的供给阀通路24e和从第一致动器口24c到油箱口24t的排放阀通路24f。当阀24位于左/右转动操作位置X或Y时,用于回转装置马达11的供给/排放流量将由供给/排放阀通路24e、24f的开口面积控制,并且取决于与从转动装置的左/右转向比例电磁阀44a、44b输出到左/右转向先导口24a、24b的先导压力的增大或减小相关联的阀芯移动位置,将开口面积控制为增大或减小。
铲斗的换向阀26是用于控制铲斗缸10的供给/排放流量以及改变供给/排放方向的闭合中心滑阀;并且该阀26具有:分别连接到铲斗的伸出侧/收缩侧比例电磁阀46a、46b(图3中示出)用于基于从控制器39输出的控制信号输出先导压力的伸出侧/收缩侧先导口26a、26b、连接到铲斗供给油路19的泵口26p、连接到油箱管路T的油箱口26t、连接到铲斗缸10上的头侧口10a的第一致动器口26c,以及连接到铲斗缸10上的杆侧口10b的第二致动器口26d。铲斗的换向阀26具有与上述回转装置的换向阀24相同的结构;当阀26从中间位置N改变到伸展/收缩侧操作位置X或Y时,阀26被配置为使从泵口26p到致动器口26c、26d的供给阀通路26e和从致动器口26d、26c向油箱口26t的排放阀通路26f分别开放,根据到铲斗缸9的供给/排放阀通路26e、26f的开口面积来控制供给/排放流量;并且取决于从铲斗的伸出侧/收缩侧比例电磁阀46a、46b输出的先导压力的增大或减小,根据阀芯移动位置控制开口面积增大或减小。
接下来,提供关于吊杆的/斗杆的换向阀23、25的说明,其中从第一液压泵A和第二液压泵B供给加压油,并且流量控制阀29、30和31设置在上游侧。
吊杆的换向阀23是用于控制吊杆缸8的供给/排放/再循环流量以及转换供给/排放方向的闭合中心滑阀;阀23具有:分别与输出基于来自控制器39的控制信号的先导压力的吊杆伸出侧/收缩侧比例电磁阀43a、43b(图3所示)连接的伸出侧/收缩侧先导口23a、23b、与吊杆的副侧/主侧供给油路14、17连接的泵口23p、与油箱管路T连接的油箱口23t、与吊杆缸8上的头侧口8a连接的第一致动器口23c,以及与吊杆缸8上的杆侧口8b连接的第二致动器口23d,并且,当先导压力未输入到两个伸出侧/收缩侧先导口23a、23b时,吊杆的换向阀23位于中立位置N,在该中立位置N,油既不供给到吊杆缸8也不从该吊杆缸排放;当先导压力输入到伸出侧先导口23a时,阀23被配置为切换到伸出侧操作位置X,以打开从泵口23p到第一致动器口23c的供给阀通路23e和从第二致动器口23d到油箱口23t的排放阀通路23f;另外,在向收缩侧先导口23b输入先导压力时,阀23被切换至收缩侧作业位置Y、从泵口23p向第二致动器口23d打开供给阀通路23e、从第一致动器口23c向油箱口23t打开排放阀通路23f、从第一致动器口23c向第二致动器口23d供给作为再生油的排放油的一部分的再循环阀通路23g。供给/排放/再循环阀通路23e、23f和23g的开口面积被控制成取决于由从吊杆的伸出侧/收缩侧比例电磁阀43a、43b输出的先导压力移动的阀芯的移动位置而增大或减小,并且来自吊杆缸8的排放/再循环流量由排放/再循环阀通路23f、23g的开口面积控制。对于到吊杆缸8的供给流量,从第二液压泵B通过未安装流量控制阀的吊杆的主侧供给油路17到吊杆缸8的供给流量由供给阀通路23e到吊杆的换向阀23的开口面积控制;从第一液压泵A通过安装有吊杆的流量控制阀29的吊杆的副侧供给油路14到吊杆缸8的供给流量由吊杆的流量控制阀29的开口面积和到吊杆的换向阀23的供给阀通路23e的开口面积控制。
斗杆的换向阀25是用于控制斗杆缸9的供给/排放/再循环流量以及转换供给/排放方向的闭合中心滑阀;阀25具有:分别与输出基于控制器39输出的控制信号的先导压力的杆的伸出侧/收缩侧比例电磁阀45a、45b(图3所示)连接的伸出侧/收缩侧先导口25a、25b、与杆的主侧/副侧供给油路16、18连接的泵口25p、与油箱管路T连接的油箱口25t、与斗杆缸9的头侧口9a连接的第一致动器口25c、与斗杆缸9的杆侧口9b连接的第二致动器口25d,并且,在斗杆缸9的伸出侧/收缩侧先导口25a、25b的两方均未输入先导压力的状态下,斗杆的换向阀25位于不控制斗杆缸9的供给/排放的中立位置N;当先导压力输入到伸出侧先导口25a时,阀25被配置为切换到伸出侧操作位置X,以打开从泵口25p到第一致动器口25c的供给阀通路25e、从第二致动器口25d到油箱口25t的排放阀通路25f、以及将作为再生油的一部分排放油从第二致动器口25d供给到第一致动器口25c的再循环阀通路25g;另外,在向收缩侧先导口25b输入先导压力时,阀25被切换成收缩侧作业位置Y,从泵口25p向第二致动器口25d开放供给阀通路25e,从第一致动器口25c向油箱口25t开放排放阀通路25f。供给/排放/再循环阀通路25e、25f和25g的开口面积被控制成取决于由从斗杆的伸出侧/收缩侧比例电磁阀45a、45b输出的先导压力移动的阀芯的移动位置而增大或减小,并且来自斗杆缸9的排放/再循环流量由排放/再循环阀通路25f、25g的开口面积控制。对于到斗杆缸9的供给流量,通过斗杆的安装有斗杆的第一流量控制阀30的主侧供给油路16从第一液压泵A到斗杆缸9的供给流量由斗杆的第一流量控制阀30的开口面积和向斗杆的换向阀25的供给阀通路25e的开口面积控制;通过安装有斗杆的第二流量控制阀31的斗杆的副侧供给油路18从第二液压泵B到斗杆缸9的供给流量由斗杆的第二流量控制阀31的开口面积和到斗杆的换向阀25的供给阀通路25e的开口面积控制。注意,斗杆的换向阀25相当于本发明的作业机器的换向阀。
此外,在图2中,E和F是分别从连接到第一泵送管线C和第二泵送管线D的所有控制阀23至26的上游位置分支到油箱管路T的第一泄放管线和第二泄放管线,并且第一泄放阀33和第二泄放阀34分别设置在第一泄放管线E和第二泄放管线F上,这些第一泄放管线和第二泄放管线分别由从泄放装置的第一和第二比例电磁阀47a、47b(图3中示出)输出的先导压力操作,以控制从第一液压泵A和第二液压泵B通过第一泄放管线E和第二泄放管线F流入油箱12的泄放流量的增加或减小;并且泄放装置的第一比例电磁阀47a和第二比例电磁阀47b基于从控制器39输出的控制信号来控制输出到第一泄放阀33和第二泄放阀34的先导压力的增加或减少。
如图3的框图所示,在输入侧,控制器39(对应于本发明的控制装置)被配置为连接到:吊杆的操作检测装置50,其用于检测吊杆操纵器的操作方向和操作量;回转装置的操作检测装置51,其用于检测回转装置操纵器的操作方向和操作量;斗杆的操作检测装置52,其用于检测斗杆操纵器(对应于本发明的作业机器操纵器)的操作方向和操作量;铲斗的操作检测装置53,其用于检测铲斗操纵器的操作方向和操作量;第一泵压传感器54和第二泵压传感器55,其用于检测液压泵A、B的输送压力;吊杆压力传感器56a、56b,其用于检测吊杆缸8的头侧/杆侧负荷压力;回转装置压力传感器57a、57b,其用于检测回转装置马达11的左转/右转负荷压力;斗杆压力传感器58a、58b,其用于检测斗杆缸9的头侧/杆侧负荷压力,以及铲斗压力传感器59a、59b,其用于检测铲斗缸10的头侧/杆侧负荷压力等;并且,在输出侧,控制器39被配置为连接到:吊杆的/斗杆的/铲斗的伸出侧/收缩侧比例电磁阀43a、43b、45a、45b和46a、46b,以及用于将先导压力输出到吊杆的/斗杆的/铲斗的/回转装置的换向阀23、25、26和24的先导口23a、23b、25a、25b、26a、26b和24a、24b的回转装置的左/右转向比例电磁阀44a、44b,用于将先导压力输出到布置在吊杆的副侧/斗杆的主侧/斗杆的副侧供给油路14、16和18上的吊杆的/斗杆的第一流量控制阀29、30和31的吊杆/斗杆的第一/斗杆的第二流量控制比例电磁阀40、41和42,以及用于将先导压力分别输出到第一泄放阀33和第二泄放阀34的泄放装置的比例电磁阀47a、47b,以及第一液压泵A和第二液压泵B的可变容量装置Aa、Ba等;并且控制器39还被配置为包括泵/泄放装置/吊杆/回转装置/斗杆/铲斗控制部件60、61、64、65、66和67,所需/目标供给流量设定部件62、63,以及稍后提及的其他部分。
接下来,提供关于在安装在控制器39中的泵/泄放装置/吊杆/回转装置/斗杆/铲斗控制部件60、61、64、65、66和67以及所需/目标供给流量设定部件62、63中执行的控制的说明。
泵控制部件60基于从吊杆的/回转装置的/斗杆的/铲斗的操作检测装置50至53输入的操作检测信号,从第一泵压力传感器54和第二泵压力传感器55输入的第一液压泵A和第二液压泵B的输送压力等来计算第一液压泵A和第二液压泵B的目标输送流量,并将控制信号输出到第一液压泵A和第二液压泵B的可变容量装置Aa、Ba,以获得目标输送流量。在此,第一液压泵A和第二液压泵B的输送流量作为待操作的液压致动器的液压供给源被单独地控制。
泄放装置控制部件61将控制信号输出到排放的第一比例电磁阀47a和第二比例电磁阀47b,以控制第一泄放阀33和第二泄放阀34,从而当操纵器的操作量增加时,基于从相应的吊杆的/回转装置的/斗杆的/铲斗的操作检测装置50至53输入的操作检测信号,减小从第一液压泵A和第二液压泵B流入油箱12的排放流量(包括将其减小到零)。根据作为液压致动器操作的液压供给源的第一液压泵A和第二液压泵B(吊杆缸8、回转装置马达11、斗杆缸9和铲斗缸10)单独控制第一泄放管线E和第二泄放管线F的泄放流量。
当从相应的吊杆的/回转装置的/斗杆的/铲斗的操作检测装置50至53输入检测信号时,所需供给流量设定部件62取决于各操纵器的操作量来计算吊杆缸8、回转装置马达11、斗杆缸9和铲斗缸10的所需供给流量。当计算所需供给流量时,分别为第一液压泵A和第二液压泵B设置使用第一液压泵A和第二液压泵B作为液压供给源的吊杆/斗杆缸8、9的所需供给流量。在此,当操纵器的操作量小于预设值L(L根据吊杆的/斗杆的第一/斗杆的第操纵器单独地设定)时,连接在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的主侧供给油路17、16上的第二液压泵B和第一液压泵A要求吊杆/斗杆缸8、9的所需供给流量的总量,而连接在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的副侧供给油路14、18上的第一液压泵A和第二液压泵B不要求所需供给流量。当操纵器的操作量不小于设定值L时,所需供给流量被单独地设置到第一液压泵A和第二液压泵B,使得来自连接在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的主侧供给油路17、16上的第二液压泵B和第一液压泵A的供给流量不足可以由连接在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的副侧供给油路14、18上的第一液压泵A和第二液压泵B供给。在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的第操纵器的整个操作范围上计算向连接在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的主侧供给油路17、16上的第二液压泵B和第一液压泵A请求的所需供给流量,但是仅当操纵器的操作量不小于预设值L时计算向连接在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的副侧供给油路14、18上的第一液压泵A和第二液压泵B请求的所需供给流量。
所需供给流量设定部件62具有表示操纵器的操作量与所需供给流量的关系的、诸如映射等的每个液压致动器的数据;设定部件62,其在操纵器的操作量增大时,使用上述数据将各液压致动器的所需供给流量设定得较大;该数据作为控制参数被输入到所需供给流量设定部件62中,例如,可以根据液压致动器1的作业内容来变更与操纵器的某一操作量对应的所需供给流量值。
目标供给流量设定部件63输入在泵控制部件60中计算出的第一液压泵A和第二液压泵B的目标输送流量以及在所需供给流量设定部件62中计算出的吊杆的/斗杆的/铲斗缸8、9和10以及回转装置马达11的所需供给流量,并基于这些输入信号计算从第一液压泵A和第二液压泵B到吊杆的/斗杆的/铲斗缸8、9和10以及回转装置马达11的各目标供给流量Q。在此,当操作的液压致动器的所需供给流量的总和大于来自第一液压泵A和第二液压泵B的目标输送流量时,通过以相应的液压致动器的所需供给流量的比率分配来自第一液压泵A和第二液压泵B的目标供给流量来计算每个分配流量,并且将分配流量设定为每个液压致动器的目标供给流量Q。至于吊杆/斗杆缸8、9的目标供给流量Q,为每个液压泵设置第一液压泵A和第二液压泵B的所需供给流量,如上所述,为每个液压泵设置第一液压泵A和第二液压泵B的目标供给流量Qa、Qb(Qa+Qb=Q);在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的第操纵器的整个操作范围上建立在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的主侧供给油路17、16上连接的第二液压泵B和第一液压泵A的目标供给流量Qb、Qa,但是仅在操纵器的操作量不小于预设值L时计算在吊杆的/斗杆的第一/斗杆的副侧供给油路14、18上连接的第一液压泵A和第二液压泵B的目标供给流量Qa、Qb。注意,所需供给流量设定部件62和目标供给流量设定部件63等同于本发明的目标供给流量设定装置。
将提供关于在吊杆/回转装置/斗杆/铲斗控制部件64、65、66和67的每个部件中执行的控制的说明,但是首先,提供关于控制回转装置马达11/铲斗缸10的回转装置/铲斗控制部件65、67的说明。
回转装置控制部件65具有用于控制回转装置的换向阀24的换向阀控制块65a。换向阀控制块65a计算与在目标供给流量设定部件63中计算的回转装置马达11的目标供给流量Q相对应的供给阀通路24e到回转装置的换向阀24的开口面积,进一步计算当到达开口面积时回转装置的换向阀24的阀芯移动位置,并将控制信号输出到回转装置的左转动/右转向比例电磁阀44a、44b,以便移动到阀芯移动位置。取决于供给/排放阀通路24e、24f在阀芯移动位置处的开口面积来控制回转装置马达11的供给/排放流量。安装在回转装置控制部件65中的换向阀控制块65a相当于本发明的换向阀控制装置。
换向阀控制块65a具有数据,诸如表示目标供给流量Q和供给阀通路24e相对于回转装置的换向阀24的开口面积之间关系的映射图,块65a使用该数据计算与目标供给流量Q对应的供给阀通路24e的开口面积,并且该数据作为控制参数被结合到换向阀控制块65a中;例如,供给阀通路24e的与目标供给流量Q相对应的至回转装置的换向阀的开口面积值可以根据液压致动器1所做的功的内容而改变。此外,安装在吊杆的/斗杆的/铲斗控制部件64、66和67中的换向阀控制块64a、66a和67a具有表示目标供给流量Q和供给阀通路23e、25e和26e的开口面积与吊杆的/斗杆的/铲斗的换向阀23、25和26之间的关系的数据,例如映射,并且可以改变与目标供给流量Q对应的供给阀通路23e、25e和26e的开口面积值。
铲斗控制部件67具有用于控制铲斗的换向阀26的换向阀控制块67a;换向阀控制块67a计算与在目标供给流量设定部件63中计算的铲斗缸10的目标供给流量Q相对应的供给阀通路26e到铲斗的换向阀26的开口面积,进一步计算当到达开口面积时铲斗的换向阀26的阀芯移动位置,并将控制信号输出到铲斗伸出侧/收缩侧比例电磁阀46a、46b,以便移动到阀芯移动位置。取决于供给/排放阀通路26e、26f在阀芯移动位置处的开口面积来控制铲斗缸10的供给/排放流量。
随后,对用于控制斗杆缸9的斗杆控制部件66进行说明;该斗杆控制部件66安装有:用于控制斗杆的换向阀25的换向阀控制块66a、用于设定第一液压泵A的输送压力和斗杆缸9的供给压力之间的目标压差ΔPt的第一目标压差设定块66b、用于控制斗杆的第一流量控制阀30的第一流量控制阀控制块66c、用于设定第二液压泵B的输送压力与对斗杆缸9的供给压力之间的目标压差ΔPt的第二目标压差设定块66d、用于控制斗杆的第二流量控制阀31的第二流量控制阀控制块66e。斗杆缸9使用第一液压泵A和第二液压泵B两者作为液压供给源,如上所述,将加压油供给到回转装置马达11的第一液压泵A将在斗杆的操纵器的整个操作范围上供给加压油,并且斗杆缸9等同于与回转装置马达共用液压泵的本发明的作业机器的液压致动器。此外,安装在斗杆控制部件66中的换向阀控制块66a、第一目标压差设定块66b和第一流量控制阀控制块66c分别等同于本发明的换向阀控制装置、目标压差设定装置和流量控制阀控制装置。
当通过目标供给流量设定部件63输入用于斗杆缸9的目标供给流量Q时,斗杆控制部件66中的换向阀控制块66a计算对应于目标供给流量Q的供给阀通路25e到斗杆的换向阀25的开口面积、进一步计算当到达开口面积时斗杆的换向阀25的阀芯移动位置,并且将控制信号输出到斗杆的伸出侧/收缩侧比例电磁阀45a、45b,以便移动到阀芯移动位置。至于斗杆缸9的目标供给流量Q,如上所述,连接在斗杆的主侧供给油路16上的第一液压泵A的目标供给流量Qa第一液压泵A的目标供给流量Qa,但是仅当操纵器的操作量不小于预设值L时计算连接在斗杆的副侧供给油路18上的第二液压泵B的目标供给流量Qb。
斗杆控制部件66中的第一目标压差设定块66b设定目标压差ΔPt作为向斗杆的第一流量控制阀30供给加压油的第一液压泵A的输送压力与到斗杆缸9的供给压力之间的压差的目标。在此,第一目标压差设定块66b输入在所需供给流量设定部件62中设定的回转装置马达11的所需供给流量;当回转装置马达11所需供给流量为零时(回转装置操纵器未操作),在非回转联锁操作期间将目标压差ΔPt设定为目标压差ΔPts;当回转装置马达11所需供给流量不为零时(回转装置操纵器被操作),在回转联锁操作期间目标压差ΔPt设定为目标压差ΔPtw。回转联锁操作期间的目标压差ΔPtw的值设定为随着回转装置马达11的所需供给流量的增加(回转装置操纵器的操作量增加,参照图5),以非回转联锁操作时的目标压差ΔPts的值为起点而逐渐增加。
在非回转联锁操作期间的目标压差ΔPts可以是固定值或在斗杆操纵器的操作量的映射中指定的值;当斗杆操纵器未与回转装置操纵器联锁地(同时地)操作时,预先设计和调节斗杆操纵器的操作量的泵流量与斗杆的换向阀的供给阀通路25e的开口面积之间的关系,以便在非回转联锁操作期间保持目标压差ΔPts。
当从目标供给流量设定部件63输入用于斗杆缸9的第一液压泵A的目标供给流量Qa时,如图4中的控制逻辑图所示,斗杆控制部件66中的第一流量控制阀控制块66c将控制信号输出到斗杆的第一流量控制比例电磁阀41,以打开连接到第一液压泵A的斗杆的第一流量控制阀30。在此,第一流量控制阀控制块66c输入以下值:从第一液压泵A和第二液压泵B到斗杆缸9的目标供给流量Qa、Qb、在换向阀控制块66a中计算的供给阀通路25e到斗杆的换向阀的开口面积As,以及目标压差ΔPt(非回转联锁操作期间的目标压差ΔPts或回转联锁操作期间的目标压差ΔPtw)、设置在第一液压泵A到向斗杆缸9的供给压力之间的第一目标压差设定块66b,基于这些值计算斗杆的第一流量控制阀30的目标开口面积Af,并控制斗杆的第一流量控制阀30的开口面积以保持目标开口面积Af;下面提供关于如何计算目标开口面积Af的说明。
首先,第一流量控制阀控制块66c使用下面的公式(1),基于从第一液压泵A和第二液压泵B到斗杆缸9的目标供给流量Q和供给阀通路25e到斗杆缸换向阀的开口面积As,计算目标供给流量Q通过供给阀通路25e到斗杆的换向阀之前和之后的压差ΔPs。此外,控制块66c使用下面的公式(2),基于在供给阀通路25e到斗杆的换向阀之前和之后计算的压差ΔPs以及第一液压泵A的输送压力和到斗杆缸9的供给压力之间的目标压差ΔPt,计算斗杆的第一流量控制阀30之前和之后的压差ΔPf。控制块66c使用以下公式(3),基于在斗杆的第一流量控制阀30之前和之后计算出的压差ΔPf和来自第一液压泵A的目标供给流量Qa,计算当目标供给流量Qa从第一液压泵A经过斗杆的第一流量控制阀30时斗杆的第一流量控制阀30的目标开口面积Af,该第一液压泵A将加压油供给到阀30:
ΔPs = {Q/(C·As)}2 · · · (1)
ΔPf = ΔPt -ΔPs · · · (2)
Af = Qa/(C·√ΔPf) · · · (3)
其中,在公式(1)、(2)和(3)中,ΔPs是供给阀通路25e到斗杆的换向阀之前和之后的压差,Q是从第一和第二液压泵A、B到斗杆缸9的目标供给流量,As是供给阀通路25e到斗杆的换向阀的开口面积,ΔPf是斗杆的第一流量控制阀30之前和之后的压差,ΔPt是第一液压泵A的输送压力和到斗杆缸9的供给压力之间的目标压差,Af是斗杆的第一流量控制阀30的目标开口面积,Qa是来自第一液压泵A的目标供给流量,并且C是因子。
此外,式(1)、(3)源自如下所示的孔口流量式(4):
Q = C·A·√ΔP · · · (4)
其中在式(4)中,Q是孔口流量,A是孔口开口面积,ΔP是孔口压差,并且C是因子。
第一流量控制阀控制块66c控制斗杆的第一流量控制阀30以保持计算出的目标开口面积Af,从而将通过斗杆的第一流量控制阀30的流量控制为从第一液压泵A到斗杆缸9的目标供给流量Qa;在此,如从公式(1)至(3)显而易见的,目标开口面积Af将随着斗杆的第一流量控制阀30之前和之后的压差ΔPf而较小,并且斗杆的第一流量控制阀30的压差ΔPf将随着斗杆的第一流量控制阀30的目标压差ΔPt在第一液压泵A的输送压力和到斗杆缸9的供给压力之间增加而较大。也就是说,当目标压差ΔPt在第一液压泵A的输送压力和至斗杆缸9的供给压力之间增加时,斗杆的第一流量控制阀30的目标开口面积Af被控制为较小;在第一目标压差设定块66b中,如上所述,当回转装置操纵器未被操作时,目标压差ΔPt被设定为非回转联锁操作期间的目标压差ΔPts;当回转装置操纵器被操作时,目标压差ΔPt被设定为回转联锁操作期间的目标压差ΔPtw,当回转装置马达11的所需供给流量从非回转联锁操作期间的目标压差ΔPts增加时(回转装置操纵器的操作量增加),目标压差ΔPtw将增加更多。因此,在斗杆和回转装置操纵器的联锁操作期间,与斗杆操纵器的单个操作相比,斗杆的第一流量控制阀30的开口面积将被控制为随着回转装置马达11所需供给流量增加而更小。在与回转装置操纵器的联锁操作期间,通过减小斗杆的第一流量控制阀30的开口面积来限制从第一液压泵A到斗杆缸9的供给流量,从而能够避免由于供给到回转装置马达11的供给流量不足而导致的回转装置动力减小。
斗杆控制部件66中的第二目标压差设定块66d设定目标压差ΔPt作为向斗杆的第二流量控制阀31供给加压油的第二液压泵B的输送压力与到斗杆缸9的供给压力之间的压差的目标。目标压差ΔPt被提供为固定值或在斗杆操纵器的操作量的映射中指定的值,类似于在第一目标压差设定块66b中建立的非回转联锁操作期间的目标压差ΔPts。
当从目标供给流量设定部件63输入用于斗杆缸9的第二液压泵B的目标供给流量Qb时(操纵器的操作量不小于设定值L),斗杆控制部件66中的第二流量控制阀控制块66e将控制信号输出到斗杆的第二流量控制比例电磁阀42,以便打开设置在连接到第二液压泵B的斗杆的副侧供给阀通路18上的斗杆的第二流量控制阀31。此外,当第二液压泵B的目标供给流量Qb为零时(操纵器的操作量小于设定值L),斗杆的第二流量控制阀31被控制为关闭。
在此,提供了关于由第二流量控制阀控制块66e控制的斗杆的第二流量控制阀31的开口面积的说明;第二控制块66e输入以下值:从第一液压泵A和第二液压泵B到斗杆缸9的目标供给流量Qa、Qb,在换向阀控制块66a中计算的供给阀通路25e到斗杆缸换向阀的开口面积As,以及在第二液压泵B和到斗杆缸9的供给压力之间的第二目标压差设定块66d中建立的目标压差ΔPt,基于这些值计算斗杆第二流量控制阀31的目标开口面积Af,并控制斗杆第二流量控制阀31的开口面积以保持目标开口面积Af;下面提供关于如何计算目标开口面积Af的说明。
与第一流量控制阀控制块66c的情况相同,第二流量控制阀控制块66e使用上述(1)式,基于从第一液压泵A及第二液压泵B向斗杆缸9供给的目标供给流量Q(Q=Qa+Qb)、以及向斗杆的换向阀供给的供给阀通路25e的开口面积As,计算从供给阀通路25e向斗杆的换向阀通过之前和之后的压差ΔPs。此外,控制块66e使用上述公式(2),基于在供给阀通路25e到斗杆的换向阀之前和之后计算的压差ΔPs以及在第二液压泵B的输送压力和到斗杆缸9的供给压力之间的目标压差ΔPt,计算斗杆的第二流量控制阀31之前和之后的压差ΔPf。其中,在公式(2)中,ΔPf是斗杆的第二流量控制阀31之前和之后的压差,ΔPt是第二液压泵B的输送压力和到斗杆缸9的供给压力之间的目标压差,ΔPs是供给阀通路25e到斗杆的换向阀之前和之后的压差。此外,控制块66e使用与该式(3)相似的以下式(5),基于在斗杆的第二流量控制阀31之前和之后计算出的压差ΔPf和从第二液压泵B向斗杆的第二流量控制阀31供给加压油的目标供给流量Qb,计算当目标供给流量Qb从第二液压泵B经过斗杆的第二流量控制阀31时斗杆的第二流量控制阀31的目标开口面积Af:
Af = Qb/(C·√ΔPf) · · · (5)
其中,在公式(5)中,Af是斗杆的第二流量控制阀31的目标开口面积,Qb是从第二液压泵B到斗杆缸9的目标供给流量,ΔPf是斗杆的第二流量控制阀31之前和之后的压差,并且C是因子。
通过控制斗杆的第二流量控制阀31的开口面积以保持由此计算的目标开口面积Af,控制通过斗杆的第二流量控制阀31的流量以保持从第二液压泵B到斗杆缸9的目标供给流量Qb。
当由换向阀控制块66a、第一目标压差设定块66b、第一流量控制阀控制块66c、第二目标压差设定块66d和第二流量控制阀控制块66e在斗杆控制部件66中提供的控制操作斗杆操纵器时,如果操纵器的操作量小于设定值L,则仅从第一液压泵A供给到斗杆缸9的流量,并且通过供给阀通路25e到斗杆的换向阀25的开口面积和斗杆的第一流量控制阀30的开口面积来控制到斗杆缸9的供给流量。当操纵器的操作量不小于设定值L时,总流量从第一液压泵A和第二液压泵B供给到斗杆缸9,并且到斗杆缸9的供给流量由供给阀通路25e到斗杆的换向阀25的开口面积和斗杆的第一流量控制阀30和第二流量控制阀31的开口面积控制。通过在与供给阀通路25e到斗杆的换向阀25的开口面积相对应的阀芯移动位置处的排放/再循环阀通路25f、25g的开口面积,分别控制斗杆缸9的排放/再循环阀流量。因此,即使用于斗杆的换向阀25的供给/排放/再循环阀通路25e、25f和25g的开口面积之间的关系是唯一的,当通过增大或减小杆的第一流量控制阀30和第二流量控制阀31的开口面积来增大或减小从第一液压泵A和第二液压泵B到斗杆缸9的供给流量时,可以改变斗杆缸9的供给、排放和再循环阀通路25e、25f和25g之间的关系。
此外,当共用第一液压泵A的回转装置马达11和斗杆缸9彼此联锁时,如上所述,通过使第一液压泵A和供给到斗杆缸9的压力之间的目标压差ΔPt随着回转装置马达11的所需供给流量的增大而增大,将斗杆的第一流量控制阀30的开口面积控制为随着回转装置马达11的所需供给流量的增大而减小。因此,随着回转装置马达11的所需供给流量增加(回转装置操纵器的操作量增加),从第一液压泵A到斗杆缸9的供给流量被控制为更小。由于在与回转装置操纵器联锁操作期间通过使斗杆的第一流量控制阀30起到回转优选流量控制阀的作用来限制对斗杆缸9的供给流量,所以即使上部回转装置主体2的回转是重负载的,也避免了许多供给流量从第一液压泵A流入斗杆缸9侧而导致对回转装置马达11的供给流量不足,从而可靠地保持回转装置动力;由于根据回转装置操纵器的操作量来限制到斗杆缸9的供给流量,所以不不必要地限制到斗杆缸9的供给流量,并且能够确保斗杆缸9的适当的作业速度。
接下来,提供关于控制吊杆缸8的吊杆控制部件64的说明;该吊杆控制部件64设置有:用于控制吊杆的换向阀23的换向阀控制块64a、用于设定第一液压泵A的输送压力与给吊杆缸8的供给压力之间的目标压差的目标压差设定块64b,以及用于控制吊杆的流量控制阀29的流量控制阀控制块64c。吊杆缸8使用第一液压泵A和第二液压泵B两者作为液压供给源,如上所述,向回转装置马达11供给加压油的第一液压泵A仅在吊杆操纵器的操作量不小于设定值L时才供给加压油,并且在本实施例中,吊杆缸8不等同于与回转装置马达共用液压泵的本发明的作业机器的液压致动器。
当目标供给流量设定部件63输入用于吊杆缸8的目标供给流量Q时,吊杆控制部件64中的换向阀控制块64a计算对应于目标供给流量Q的供给阀通路23e到吊杆的换向阀23的开口面积,进一步计算当到达开口面积时吊杆的换向阀23的阀芯移动位置,并且将控制信号输出到吊杆的伸出侧/收缩侧比例电磁阀43a、43b,以便移动到阀芯移动位置。关于吊杆缸8的目标供给流量Q,如上所述,在吊杆操纵器的整个操作范围上计算连接在吊杆的主侧供给油路17上的第二液压泵B的目标供给流量Qb,但是仅当操纵器的操作量不小于预设值L时计算连接在吊杆的副侧供给油路14上的第一液压泵A的目标供给流量Qa。
吊杆控制部件64中的目标压差设定块64b将目标压差ΔPt设定为向吊杆的流量控制阀29供给加压油的第一液压泵A的输送压力与向吊杆缸8供给压力之间的压差的目标。目标压差ΔPt可以是固定值或在操纵器的操作量的映射中指定的值;为了保持目标压差ΔPt,预先设计并调整泵流量与操纵器的操作量之间的关系以及供给阀通路23e到吊杆的换向阀的开口面积。
当从目标供给流量设定部件63输入用于吊杆缸8的第一液压泵A的目标供给流量Qa时(操纵器的操作量不小于设定值L),吊杆控制部件64中的流量控制阀控制块64c将控制信号输出到吊杆流量控制比例电磁阀40,以打开设置在连接到第一液压泵A的吊杆的副侧供给阀通路14上的吊杆的流量控制阀29。此外,当第一液压泵A的目标供给流量Qa为零时(操纵器的操作量小于设定值L),控制吊杆的流量控制阀29关闭。
现在,提供关于由流量控制阀控制块64c执行的吊杆的流量控制阀29的开口面积控制的说明。流量控制阀控制块64c输入以下值:从第一液压泵A和第二液压泵B到吊杆缸8的目标供给流量Qa、Qb、在换向阀控制块64a中计算的供给阀通路23e到吊杆的换向阀的开口面积As,以及在目标压差设定块64b中在第一液压泵A和到吊杆缸8的供给压力之间建立的目标压差ΔPt,基于这些值计算吊杆的流量控制阀29的目标开口面积Af,并控制吊杆的流量控制阀29的开口面积以保持目标开口面积Af;下面提供关于如何计算目标开口面积Af的说明。
首先,流量控制阀控制块64c使用上述公式(1),基于从第一液压泵A和第二液压泵B到吊杆缸8的目标供给流量Q(Q=Qa+Qb)和供给阀通路23e到吊杆的换向阀的开口面积As,计算目标供给流量Q通过供给阀通路23e到吊杆的换向阀之前和之后的压差ΔPs。其中,在上述公式(1)中,ΔPs是供给阀通路23e到吊杆的换向阀之前和之后的压差,Q是从第一液压泵A和第二液压泵B到吊杆缸8的目标供给流量Q,As是供给阀通路23e到吊杆的换向阀的开口面积,并且C是因子。此外,控制块64c使用上述公式(2),基于在供给阀通路23e到吊杆的换向阀之前和之后计算的压差ΔPs以及第一液压泵A的输送压力和到吊杆缸8的供给压力之间的目标压差ΔPt,计算吊杆的流量控制阀29之前和之后的压差ΔPf。其中,在公式(2)中,ΔPf是吊杆的流量控制阀29之前和之后的压差,ΔPt是第一液压泵A的输送压力与吊杆缸8的供给压力之间的目标压差,ΔPs是供给阀通路23e与吊杆的换向阀之前和之后的压差。当目标供给流量Qa从第一液压泵A经过吊杆的流量控制阀29时,控制块64c使用以下公式(3),基于在吊杆的流量控制阀29之前和之后计算的压差ΔPf和从向吊杆的流量控制阀29供给加压油的第一液压泵A的目标供给流量Qa计算吊杆的流量控制阀29的目标开口面积Af:
其中,在公式(3)中,Af是吊杆的流量控制阀29的目标开口面积,Qa是从第一液压泵A到吊杆缸8的目标供给流量,ΔPf是吊杆的流量控制阀29之前和之后的压差,并且C是因子。
通过控制吊杆的流量控制阀29的开口面积以保持如此计算的目标开口面积Af,控制通过吊杆的流量控制阀29的流量以保持从第一液压泵A到吊杆缸8的目标供给流量Qa。
当吊杆操纵器通过由吊杆控制部件64中的换向阀控制块64a、目标压差设定块64b和流量控制阀控制块64c提供的控制进行操作时,如果吊杆操纵器的操作量小于设定值L,则仅从第二液压泵B向吊杆缸8供给流量,并且到吊杆缸8的供给流量由供给阀通路23e到吊杆的换向阀23的开口面积控制。排放/再循环流量分别由排放/再循环阀通路23f、23g在对应于供给阀通路23e到吊杆的换向阀23的开口面积的阀芯移动位置处的开口面积控制。
当操纵器的操作量不小于设定值L时,总流量从第一液压泵A和第二液压泵B供给到吊杆缸8,并且到吊杆缸8的供给流量由供给阀通路23e到吊杆的换向阀23的开口面积和吊杆的流量控制阀29的开口面积控制。在此,排放/再循环流量由排放/再循环阀通路23f、23g在对应于供给阀通路23e到吊杆的换向阀23的开口面积的阀芯移动位置处的开口面积控制。因此,即使在用于吊杆的换向阀23的供给/排放/再循环阀通路23e、23f和23g的开口面积之间的关系是独特的,当通过增大或减小吊杆的流量控制阀29的开口面积来增大或减小吊杆缸8的供给流量时,也可以改变吊杆缸8的供给流量、排放流量和再循环流量之间的关系。
对于吊杆缸8的控制,在从第一液压泵A和第二液压泵B供给更多液压油的区域(操纵器的操作量不小于设定值L)中,供给、排放和再循环流量之间的关系可以改变,因此可以提高可操作性和作业效率;在仅从另一液压泵(第二液压泵B)供给的作业油较少的区域(操纵器的操作量小于设定值L)中,仅通过吊杆的换向阀23控制供给流量,从而能够省略控制与另一液压泵连接的吊杆的主侧供给油路17的流量控制阀和先导操作流量控制阀的比例电磁阀,有助于减少部件数量并简化回路。
在以上配置的该实施例中,液压挖掘机1的液压控制系统安装有:用于使上部回转装置主体2回转的回转装置马达11、作为到回转装置马达11的液压供给源的第一液压泵A、与回转装置马达11共用第一液压泵A的斗杆缸9、用于具有回转装置马达11的供给/排放阀通路24e、24f并切换其供给/排放方向的回转装置的换向阀24、具有用于斗杆缸9的供给/排放阀通路25e、25f并切换其供给/排放方向的斗杆的换向阀25、布置在斗杆的换向阀25的上游侧并控制从第一液压泵A到斗杆的换向阀25的供给流量的斗杆的第一流量控制阀30,以及用于控制回转斗杆的换向阀24、25和斗杆的第一流量控制阀30的操作的控制器39;在此,控制器39安装有:取决于回转装置/斗杆的操纵器的操作量设定从第一液压泵A向回转装置马达11和斗杆缸9的目标供给流量的所需/目标供给流量设定部件62、63,根据目标供给流量控制回转装置/斗杆的换向阀24、25的供给/排放阀通路24e、25e、24f和25f的开口面积的换向阀控制块65a、66a,设定第一液压泵A的输送压力与斗杆缸9的供给压力之间的目标压差ΔPt的第一目标压差设定块66b,以及基于目标供给流量Qa、目标压差ΔPt、以及供给阀通路25e的开口面积As控制斗杆的第一流量控制阀30的开口面积Af以便将目标供给流量Qa从第一液压泵A供给到斗杆缸9的第一流量控制块66c;第一目标压差设定模块66b在回转装置马达11与斗杆缸9联锁操作时,随着回转装置操纵器的操作量的增加,将第一液压泵A的输送压力与斗杆缸9的供给压力之间的目标压差ΔPt(回转联锁操作时的目标压差ΔPtw)设定得比回转装置马达11与斗杆缸9的非回转联锁操作时的目标压差ΔPt(非回转联锁操作期间的目标压差ΔPts)大;第一流量控制阀控制模块66c进行控制,以随着目标压差ΔPt的增加而将杆的第一流量控制阀30的开口面积设置得较小。
因此,在彼此共用第一液压泵A的回转装置马达11和斗杆缸9的联锁操作期间,随着回转装置操纵器的操作量增加,斗杆的第一流量控制阀30的开口面积被控制为更小,使得随着回转装置操纵器的操作量增加,到斗杆缸9的供给流量被限制为更小。即使上部回转装置主体2的回转是重负载的,也避免了许多供给流量从第一液压泵A流入斗杆缸9侧而导致对回转装置马达11的供给流量不足,从而可靠地保持回转装置动力;由于根据回转装置操纵器的操作量来限制到斗杆缸9的流量,所以不会不必要地限制到斗杆缸9的流量,并且能够确保斗杆缸9的适当的作业速度。
在本实施例中,通过使斗杆的第一流量控制阀30用作回转优选流量控制阀并且在回转装置马达11和斗杆缸9的联锁操作期间限制从第一液压泵A到斗杆缸9的供给流量,可以确保回转装置动力;斗杆的第一流量控制阀30控制开口面积,以便从第一液压泵A向斗杆缸9供给目标供给流量Qa,其开口面积控制基于目标供给流量Qa、第一液压泵A的输送压力和到斗杆缸9的供给压力之间的目标压差ΔPt,以及供给阀通路25e到斗杆的换向阀25的开口面积As来执行,使得能够对应于供给阀通路25e的目标供给流量Qa,目标压差ΔPt和开口面积As精确地控制供给流量;在回转装置马达11和斗杆缸9的联锁操作期间,随着回转装置操纵器的操作量增加,目标压差ΔPt(回转联锁操作期间的目标压差ΔPtw)被设定为大于非回转联锁操作期间的目标压差ΔPt(非回转联锁操作期间的目标压差ΔPts),控制为使得斗杆的第一流量控制阀30的开口面积更小。因此,仅通过基于在非回转联锁操作期间由斗杆的第一流量控制阀30控制的开口面积改变在回转联锁操作期间设定的目标压差ΔPf,就可以容易地控制用作回转优选流量控制阀的斗杆的第一流量控制阀30的开口面积,有助于简化控制并减少仅在回转联锁操作期间调整的时间。
另外,在控制斗杆的第一流量控制阀30的开口面积时,其被配置为基于向斗杆缸9的目标供给流量Q和向斗杆的换向阀25的供给阀通路25e的开口面积As,计算供给阀通路25e之前和之后的压差ΔPs,基于目标压差ΔPt和在供给阀通路25e之前和之后的计算出的压差ΔPs,计算斗杆的第一流量控制阀30之前和之后的压差ΔPf,基于在斗杆的第一流量控制阀30之前和之后的计算出的压差ΔPf和从第一液压泵A向斗杆缸9的目标供给流量Qa,进一步计算斗杆的第一流量控制阀30的目标开口面积Af,以保持斗杆的第一流量控制阀30的目标开口面积Af;这使得能够精确地控制斗杆的第一流量控制阀30的目标开口面积Af,以便将目标供给流量Qa从第一液压泵A供给到斗杆缸9,从而有助于提高供给流量控制的精度。
注意,本发明显然不限于上述实施例;例如,供给阀通路相对于作业机器的换向阀的开口面积可以设计成如此大,使得在供给阀通路之前和之后不出现压差。在该情况下,由流量控制阀控制的来自液压泵的供给流量将在没有最小压力损失的情况下通过作业机器的供给阀通路供给到作业机器的液压致动器;在该配置中,本发明可以通过基于从液压泵到作业机器的液压致动器的目标供给流量和液压泵的输送压力与到作业液压致动器的供给压力之间的目标压差来控制流量控制阀的开口面积,并且通过随着回转装置操纵器的操作量增加而在回转装置马达和作业机器的液压致动器的联锁操作期间将目标压差设定得更大来实现。
在上述实施例中,尽管流量控制阀没有安装在吊杆的主侧供给油路17中,但是流量控制阀可以设置在吊杆的主侧供给油路17中,用于控制从第二液压泵B到吊杆的换向阀23的供给流量,类似于吊杆的副侧供给油路14。在此,通过将配置在吊杆的主侧供给油路17上的流量控制阀设定为在操纵器的整个操作范围内打开,并以与吊杆流量控制阀29的开口面积控制相同的方式控制其开口面积,能够在整个操作范围内改变吊杆缸8的供给流量与排放流量之间的关系。
此外,回转装置的/铲斗的供给油路15、19可以被配置为具有流量控制阀,并且在此,部件的数量可以增加,但是回转装置马达11和铲斗缸10的供给和排放流量之间的关系也可以改变。
由于作业机器的液压致动器与回转装置马达共用液压泵,因此本发明显然可以实现为设置在挖掘机型施工机器上的其他作业机器的液压致动器,而不限于斗杆缸。
工业实用性
本发明可用于诸如安装有回转装置马达的液压挖掘机之类的挖掘机型施工机器的液压控制系统。
Claims (2)
1.一种用于挖掘机型施工机器的液压控制系统,包括可回转地支撑在下部行驶体上的上部回转装置主体和安装在所述上部回转装置主体上的作业机器;其中,所述液压控制系统具有:用于使所述上部回转装置主体回转的回转装置马达、作为到所述回转装置马达的液压供给源的液压泵、与所述回转装置马达共用所述液压泵的作业机器的液压致动器、具有用于所述回转装置马达的供给/排放阀通路并改变其供给/排放方向的回转装置的换向阀、布置在所述作业机器的换向阀的上游侧用于控制从所述液压泵到所述作业机器的换向阀的供给流量的流量控制阀,以及用于控制所述回转装置的/作业机器的换向阀和流量控制阀的操作的控制装置;
其中,所述控制装置包括:目标供给流量设定装置,用于设定从液压泵到回转装置马达和作业机器的液压致动器的目标供给流量;换向阀控制装置,用于控制用于所述回转装置的/作业机器的换向阀的供给/排放阀通路的开口面积;目标压差设定装置,用于设定液压泵的输送压力和作业机器的液压致动器的供给压力之间的目标压差;以及流量控制阀控制装置,基于到作业机器的液压致动器的所述目标供给流量,目标压差以及到所述作业机器的所述换向阀的所述供给阀通路的开口面积来控制流量控制阀的开口面积;
其中,当所述回转装置马达和作业机器的液压致动器彼此联锁时,所述目标供给流量设定装置设定随着回转装置操纵器的操作量变大,在联锁操作期间所述液压泵的输送压力和到所述作业机器的液压致动器的供给压力之间的所述目标压差大于在所述回转装置马达和作业机器的液压致动器的非联锁操作期间的所述目标压差,并且所述流量控制阀控制装置进行控制以使所述流量控制阀的所述开口面积随着所述目标压差变大而变小。
2.根据权利要求1所述的挖掘机型施工机器的液压控制系统,其中,当控制所述流量控制阀的所述开口面积时,所述流量控制阀控制装置控制所述流量控制阀,以在基于到作业机器的液压致动器的所述目标供给流量和到作业机器的换向阀的所述供给阀通路的所述开口面积计算所述供给阀通路之前和之后的压差之后保持目标开口面积,基于在所述供给阀通路之前和之后计算的所述压差和目标压差来计算所述流量控制阀之前和之后的所述压差,并且进一步基于在所述流量控制阀之前和之后计算的所述压差和目标供给流量来计算所述流量控制阀的所述目标开口面积。
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