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控制系统、作业机械及控制方法与流程

文档序号:11110662
控制系统、作业机械及控制方法与制造工艺

本发明涉及控制系统、作业机械及控制方法。



背景技术:

如液压挖掘机这样的作业机械具备作业机,该作业机具有铲斗、斗杆和动臂。作为驱动作业机的液压缸的驱动源,在作业机械搭载有多个液压泵。

专利文献1中公开了一种液压回路,其具备合分流阀,能够在从第一液压泵排出的液压油和从第二液压泵排出的液压油的合流和分流之间进行切换。在第一液压泵和第二液压泵为合流状态下,从第一液压泵排出的液压油和从第二液压泵排出的液压油通过合分流阀合流之后,被分配给多个液压缸。在第一液压泵和第二液压泵为分流状态下,通过从第一液压泵排出的液压油驱动动臂缸,通过从第二液压泵排出的液压油驱动铲斗缸和斗杆缸。

在专利文献2中公开了下述技术:在主操作阀与液压致动器之间设置有压力补偿阀,在第一液压泵和第二液压泵为合流状态下,使分别与多个液压缸连接的主操作阀的前后压差均匀化。通过使多个主操作阀的前后压差均匀化,能够将流量与操作装置的操作量对应的液压油供给到液压缸,因此能够抑制操作装置的操作性下降。

专利文献1:日本特开平03-260401号公报

专利文献2:国际公开第2005/047709号



技术实现要素:

在第一液压泵和第二液压泵为分流状态下,如果基于表示从第一液压泵和第二液压泵排出的液压油压力的泵压来控制第一液压泵和第二液压泵,则存在无法向液压缸充分地供给为了驱动作业机所需的流量的液压油的可能性。其结果,在从合流状态切换为分流状态时,作业机无法以足够的速度和响应性工作,作业机械的作业效率下降。

本发明的目的在于提供一种在分流时也能够以足够的速度和响应性控制作业机的控制系统、作业机械及控制方法。

根据本发明的第一方式,提供一种控制系统,其用于控制作业机械,该作业机械包括:作业机;以及驱动上述作业机的多个液压缸,上述控制系统包括:第一液压泵和第二液压泵,其排出向上述液压缸供给的液压油;通路,其连接上述第一液压泵和上述第二液压泵;开闭装置,其设置于上述通路,对上述通路进行开闭;操作装置,其为了驱动上述液压缸而被操作;缸压数据获取部,其获取表示上述液压缸的上述液压油压力的缸压数据;操作量数据获取部,其获取上述操作装置的操作量数据;泵流量计算部,其基于上述缸压数据和上述操作量数据计算第一泵流量和第二泵流量,该第一泵流量表示在上述通路关闭的分流状态下从上述第一液压泵排出的上述液压油的流量,该第二泵流量表示在上述通路关闭的分流状态下从上述第二液压泵排出的上述液压油的流量;以及泵控制部,其基于上述第一泵流量和上述第二泵流量来控制上述第一液压泵和上述第二液压泵。

根据本发明的第二方式,提供一种具备第一方式的控制系统的作业机械。

根据本发明的第三方式,提供一种控制方法,其用于控制作业机械,该作业机械包括:作业机;以及驱动上述作业机的多个液压缸,上述控制方法包括:从第一液压泵和第二液压泵排出向上述液压缸供给的液压油;获取表示上述液压缸的上述液压油压力的缸压数据;获取为了驱动上述液压缸而操作的操作装置的操作量数据;基于上述缸压数据和上述操作量数据,计算第一泵流量和第二泵流量,该第一泵流量表示在连接上述第一液压泵和上述第二液压泵的通路由开闭装置关闭的分流状态下从上述第一液压泵排出的上述液压油的流量,该第二泵流量表示在上述分离状态下从上述第二液压泵排出的上述液压油的流量;以及基于上述第一泵流量和上述第二泵流量来控制上述第一液压泵和上述第二液压泵。

根据本发明的方式,提供一种能够以足够的速度和响应性控制作业机的控制系统、作业机械及控制方法。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的作业机械的一个示例的立体图。

图2是示意性地表示第一实施方式涉及的作业机械的控制系统的一个示例的图。

图3是表示第一实施方式涉及的作业机械的液压回路的一个示例的图

图4是表示第一实施方式涉及的作业机械的泵控制器的一个示例的功能框图。

图5是表示第一实施方式涉及的控制方法的一个示例的流程图。

图6是表示第一实施方式涉及的作业机械的液压回路的主要部分的图。

图7是表示第一实施方式涉及的液压泵和液压缸的流量、液压泵的排出压力、以及杆行程根据时间而变化的一个示例的图。

图8是表示比较例涉及的液压泵和液压缸的流量、液压泵的排出压力、以及杆行程根据时间而变化的一个示例的图。

图9是表示第二实施方式涉及的作业机械的泵控制器的一个示例的功能框图。

图10是表示比较例涉及的液压泵和液压缸的流量、以及液压泵的排出压力根据时间而变化的一个示例的图。

图11是表示比较例涉及的液压泵和液压缸的流量、以及液压泵的排出压力根据时间而变化的一个示例的图。

图12是表示第二实施方式涉及的液压泵和液压缸的流量、以及液压泵的排出压力根据时间而变化的一个示例的图。

符号说明

1作业机;2上部回转体;3下部行走体;4驱动装置;5操作装置;6驾驶室;6S驾驶席;7机械室;8履带;9控制系统;11铲斗;12斗杆;13动臂;14蓄电器;14C变压器;15G第一逆变器;15R第二逆变器;16旋转传感器;17混合动力控制器;18发动机控制器;19泵控制器;19C处理部;19M存储部;19IO输入输出部;20液压缸;21铲斗缸;21A第一铲斗流路;21B第二铲斗流路;21C盖侧空间;21L杆侧空间;22斗杆缸;22A第一斗杆流路;22B第二斗杆流路;22C盖侧空间;22L杆侧空间;23动臂缸;23A第一动臂流路;23B第二动臂流路;23C盖侧空间;23L杆侧空间;24行走马达;25电动回转马达;26发动机;27发电电动机;28操作量检测部;29共轨控制部;30液压泵;30A斜盘;30S斜盘角度传感器;31第一液压泵;31A斜盘;31B伺服机构;31S斜盘角度传感器;32第二液压泵;32A斜盘;32B伺服机构;32S斜盘角度传感器;33节流拨盘;40液压回路;41第一泵流路;42第二泵流路;43第一供给流路;44第二供给流路;45第三供给流路;46第四供给流路;47第一分支流路;48第二分支流路;49第三分支流路;50第四分支流路;51第五分支流路;52第六分支流路;55合流流路(通路);60主操作阀;61第一主操作阀;62第二主操作阀;63第三主操作阀;67第一合分流阀(开闭装置);68第二合分流阀;70压力补偿阀;71压力补偿阀;72压力补偿阀;73压力补偿阀;74压力补偿阀;75压力补偿阀;76压力补偿阀;81C压力传感器;81L压力传感器;82C压力传感器;82L压力传感器;83C压力传感器;83L压力传感器;84压力传感器;85压力传感器;86压力传感器;87压力传感器;88压力传感器;90溢流阀;100液压挖掘机(作业机械);191缸压数据获取部;192操作量数据获取部;193泵流量计算部;194泵控制部;195溢流流量计算部;AX1、AX2、AX3旋转轴;RX回转轴。

具体实施方式

以下,参照附图来说明本发明涉及的实施方式,但本发明不限定于此。以下说明的实施方式的结构要素能够适当组合。此外,也存在不使用一部分结构要素的情况。

第一实施方式

作业机械

图1是表示本实施方式涉及的作业机械100的一个示例的立体图。在本实施方式中,对作业机械100是混合动力方式的液压挖掘机的示例进行说明。在以下的说明中,可将作业机械100称为液压挖掘机100。

如图1所示,液压挖掘机100包括:通过液压驱动的作业机1、作为支承作业机1的回转体的上部回转体2、支承上部回转体2的下部行走体3、驱动液压挖掘机100的驱动装置4、以及用于对作业机1进行操作的操作装置5。

上部回转体2能够以回转轴RX为中心进行回转。上部回转体2具有搭乘操作员的驾驶室6和机械室7。操作员乘坐的驾驶席6S设置在驾驶室6内。机械室7配置在驾驶室6的后方。包括发动机和液压泵等的驱动装置4的至少一部分配置于机械室7。下部行走体3具有一对履带8。通过履带8的旋转,液压挖掘机100行走。另外,下部行走体3也可以是车轮(轮胎)。

作业机1由上部回转体2支承。作业机1包括铲斗11、与铲斗11连接的斗杆12、以及与斗杆12连接的动臂13。铲斗11和斗杆12通过铲斗销连接。铲斗11以旋转轴AX1为中心可旋转地支承于斗杆12。斗杆12和动臂13通过斗杆销连接。斗杆12以旋转轴AX2为中心可旋转地支承于动臂13。动臂13和上部回转体2通过动臂销连接。动臂13以旋转轴AX3为中心可旋转地支承于上部回转体2。上部回转体2以回转轴RX为中心可旋转地由下部行走体3支承。

旋转轴AX1、旋转轴AX2和旋转轴AX3是平行的。旋转轴AX1、AX2、AX3与平行于回转轴RX的轴正交。在以下的说明中,可将与旋转轴AX1、AX2、AX3平行的方向称为上部回转体2的车宽方向,将与回转轴RX平行的方向称为上部回转体2的上下方向,将与旋转轴AX1、AX2、AX3及回转轴RX双方正交的方向称为上部回转体2的前后方向。以回转轴RX为基准,作业机1所在的方向是前方向。以回转轴RX为基准,机械室7所在的方向是后方向。

驱动装置4包括:驱动作业机1的液压缸20、以及产生使上部回转体2回转的动力的电动回转马达25。通过液压油驱动液压缸20。液压缸20包括:驱动铲斗11的铲斗缸21、驱动斗杆12的斗杆缸22、以及驱动动臂13的动臂缸23。上部回转体2在由下部行走体3支承的状态下,能够通过电动回转马达25产生的动力以回转轴RX为中心进行回转。

操作装置5配置在驾驶室6内。操作装置5由液压挖掘机100的操作员操作。为了驱动液压缸20,对操作装置5进行操作。操作装置5包括操作杆。通过对操作装置5进行操作来驱动液压缸20,由此作业机1被驱动。

控制系统

图2是示意性地表示实施方式涉及的液压挖掘机100的控制系统9的图。控制系统9包括驱动装置4。控制系统9用于控制液压挖掘机100,该液压挖掘机100包括作业机1和驱动作业机1的多个液压缸20。

驱动装置4包括作为驱动源的发动机26、发电电动机27、以及用于排出液压油的液压泵30。发动机26例如是柴油发动机。发电电动机27例如是开关式磁阻马达。另外,发电电动机27也可以是PM(Permanent Magnet,永磁式)马达。液压泵30是可变容量型液压泵。在本实施方式中,液压泵30是斜盘式液压泵。液压泵30包括第一液压泵31和第二液压泵32。发动机26的输出轴与发电电动机27及液压泵30以机械方式连接。通过发动机26进行驱动,发电电动机27和液压泵30工作。另外,发电电动机27可以以机械方式与发动机26的输出轴直接连接,也可以经由如PTO(Power Take Off:动力输出)这样的动力传递机构与发动机26的输出轴连接。

驱动装置4包括液压驱动系统和电动驱动系统。液压驱动系统包括:液压泵30、供从液压泵30排出的液压油流动的液压回路40、通过经由液压回路40被供给的液压油来工作的液压缸20、以及行走马达24。行走马达24例如是由从液压泵30排出的液压油驱动的液压马达。

电动驱动系统包括发电电动机27、蓄电器14、变压器14C、第一逆变器15G、第二逆变器15R和电动回转马达25。发动机26进行驱动,而使发电电动机27的转子轴旋转。由此,发电电动机27能够进行发电。蓄电器14例如是双电荷层蓄电器。

混合动力控制器17使变压器14C与第一逆变器15G及第二逆变器15R之间提供或接受直流电力。此外,混合动力控制器17使变压器14C与蓄电器14之间提供或接受直流电力。电动回转马达25基于从发电电动机27或蓄电器14供给的电力而动作,产生用于使上部回转体2进行回转的动力。电动回转马达25例如是磁铁嵌入式同步电动回转马达。在电动回转马达25设置有旋转传感器16。旋转传感器16例如是旋转变压器或旋转编码器。旋转传感器16检测电动回转马达25的旋转角度或转速。

在本实施方式中,电动回转马达25在减速时产生再生能量。蓄电器14由电动回转马达25产生的再生能量(电能)充电。另外,蓄电器14可以是双电荷层蓄电器,也可以是镍氢电池或锂离子电池这样的二次电池。

驱动装置4基于设置在驾驶室6内的操作装置5的操作进行动作。操作装置5的操作量由操作量检测部28检测。操作量检测部28包括压力传感器。操作量检测部28检测与操作装置5的操作量对应地产生的先导液压。操作量检测部28将压力传感器的检测信号换算为操作装置5的操作量。另外,操作量检测部28也可以包括如电位计这样的电传感器。在操作装置5包括电力杆的情况下,由操作量检测部28检测与操作装置5的操作量对应地产生的电信号。

在驾驶室6设置有节流拨盘33。节流拨盘33是用于设定对发动机26的燃料供给量的操作部。

控制系统9包括混合动力控制器17、用于控制发动机26的发动机控制器18、以及用于控制液压泵30的泵控制器19。混合动力控制器17、发动机控制器18和泵控制器19包括计算机系统。混合动力控制器17、发动机控制器18和泵控制器19分别包括CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)这样的处理器、以及ROM(Read Only Memory,只读存储器)或RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)这样的存储装置、以及输入输出接口装置。另外,混合动力控制器17、发动机控制器18和泵控制器19也可以统合成一个控制器。

混合动力控制器17基于分别设置于发电电动机27、电动回转马达25、蓄电器14、第一逆变器15G和第二逆变器15R的温度传感器的检测信号,来调整发电电动机27、电动回转马达25、蓄电器14、第一逆变器15G和第二逆变器15R的温度。混合动力控制器17进行蓄电器14的充放电控制、发电电动机27的发电控制、以及发电电动机27对发动机26辅助的控制。混合动力控制器17基于旋转传感器16的检测信号,来控制电动回转马达25。

发动机控制器18基于节流拨盘33的设定值生成指令信号,将其输出到设置于发动机26的共轨控制部29。共轨控制部29基于从发动机控制器18发送来的指令信号,调整对发动机26的燃料喷射量。

泵控制器19基于从发动机控制器18、混合动力控制器17和操作量检测部28中的至少一方发送来的指令信号,生成用于调整从液压泵30排出的液压油流量的指令信号。在本实施方式中,在本实施方式中,液压泵30包括第一液压泵31和第二液压泵32。第一液压泵31和第二液压泵32由发动机26驱动。第一液压泵31和第二液压泵32排出向液压缸20供给的液压油。

泵控制器19对液压泵30的斜盘30A的倾斜角度进行控制,调整从液压泵30排出的液压油的流量。在液压泵30设置有检测液压泵30的斜盘角度的斜盘角度传感器30S。斜盘角度传感器30S包括:检测第一液压泵31的斜盘31A的倾斜角度的斜盘角度传感器31S、以及检测第二液压泵32的斜盘32A的倾斜角度的斜盘角度传感器32S。斜盘角度传感器30S的检测信号输出到泵控制器19。

泵控制器19基于斜盘角度传感器30S的检测信号,计算液压泵30的泵容量(cc/rev)。在液压泵30设置有驱动斜盘30A的伺服机构。泵控制器19控制伺服机构来调整斜盘角度。在液压回路40设置有压力传感器84和压力传感器85,用于检测从液压泵30排出的液压油的压力。压力传感器84和压力传感器85的检测信号被输出到泵控制器19。在本实施方式中,发动机控制器18和泵控制器19通过CAN(Controller Area Network,控制器局域网)这样的车内LAN(Local Area Network,局域网)连接。通过车内LAN,发动机控制器18和泵控制器19能够相互发送接收数据。泵控制器19获取设置于液压回路40的各传感器的检测值,输出用于控制液压泵30等的控制指令。泵控制器19实行的控制将在后文中详细说明。

液压回路

图3是表示本实施方式涉及的驱动装置4的液压回路40的一个示例的图。驱动装置4包括:铲斗缸21、斗杆缸22、动臂缸23、排出向铲斗缸21和斗杆缸22供给的液压油的第一液压泵31、以及排出向动臂缸23供给的液压油的第二液压泵32。从第一液压泵31和第二液压泵32排出的液压油在液压回路40中流动。

液压回路40包括:与第一液压泵31连接的第一泵流路41、以及与第二液压泵32连接的第二泵流路42。液压回路40还包括:与第一泵流路41连接的第一供给流路43和第二供给流路44、以及与第二泵流路42连接的第三供给流路45和第四供给流路46。

第一泵流路41在第一分支部P1处分支成第一供给流路43和第二供给流路44。第二泵流路42在第四分支部P4处分支成第三供给流路45和第四供给流路46。

液压回路40包括:与第一供给流路43连接的第一分支流路47和第二分支流路48、以及与第二供给流路44连接的第三分支流路49和第四分支流路50。第一供给流路43在第二分支部P2处分支成第一分支流路47和第二分支流路48。第二供给流路44在第三分支部P3处分支成第三分支流路49和第四分支流路50。液压回路40还包括:与第三供给流路45连接的第五分支流路51、以及与第四供给流路46连接的第六分支流路52。

液压回路40具备主操作阀60,其基于对操作装置5进行操作而产生的先导液压来调整向液压缸20供给的液压油的方向和流量。主操作阀60包括:用于调整向铲斗缸21供给的液压油的方向和流量的第一主操作阀61、用于调整向斗杆缸22供给的液压油的方向和流量的第二主操作阀62、以及用于调整向动臂缸23供给的液压油的方向和流量的第三主操作阀63。

第一主操作阀61与第一分支流路47和第三分支流路49连接。第二主操作阀62与第二分支流路48和第四分支流路50连接。第三主操作阀63与第五分支流路51和第六分支流路52连接。

液压回路40包括:连接第一主操作阀61和铲斗缸21的盖侧空间21C的第一铲斗流路21A、以及连接第一主操作阀61和铲斗缸21的杆侧空间21L的第二铲斗流路21B。

液压回路40包括:连接第二主操作阀62和斗杆缸22的杆侧空间22L的第一斗杆流路22A、以及连接第二主操作阀62和斗杆缸22的盖侧空间22C的第二斗杆流路22B。

液压回路40包括:连接第三主操作阀63和动臂缸23的盖侧空间23C的第一动臂流路23A、以及连接第三主操作阀63和动臂缸23的杆侧空间23L的第二动臂流路23B。

液压缸20的盖侧空间是缸盖罩与活塞之间的空间。液压缸20的杆侧空间是用于配置活塞杆的空间。

通过将液压油供给到铲斗缸21的盖侧空间21C来使铲斗缸21伸长,由此铲斗11进行挖掘动作。通过将液压油供给到铲斗缸21的杆侧空间21L来使铲斗缸21收缩,由此铲斗11进行倾卸动作。

通过将液压油供给到斗杆缸22的盖侧空间22C来使斗杆缸22伸长,由此斗杆12进行挖掘动作。通过将液压油供给到斗杆缸22的杆侧空间22L来使斗杆缸22收缩,由此斗杆12进行倾卸动作。

通过将液压油供给到动臂缸23的盖侧空间23C来使动臂缸23伸长,由此动臂13进行提升动作。通过将液压油供给到动臂缸23的杆侧空间23L来使动臂缸23收缩,由此动臂13进行下降动作。

基于操作装置5的操作,作业机1动作。在本实施方式中,操作装置5包括:配置于坐在驾驶席6S上的操作员右侧的右操作杆5R、以及配置于左侧的左操作杆5L。如果使右操作杆5R在前后方向上移动,则动臂13进行下降动作或举升动作。如果使右操作杆5R在左右方向(车宽方向)上移动,则铲斗11进行挖掘动作或倾卸动作。如果使左操作杆5L在前后方向上移动,则斗杆12进行倾卸动作或挖掘动作。如果使左操作杆5L在左右方向上移动,则上部回转体2进行左回转或右回转。也可以在使左操作杆5L在前后方向上移动的情况下,上部回转体2进行右回转或左回转,在使左操作杆5L在左右方向上移动的情况下,斗杆12进行倾卸动作或挖掘动作。

第一液压泵31的斜盘31A由伺服机构31B驱动。伺服机构31B基于来自泵控制器19的指令信号工作,调整第一液压泵31的斜盘31A的倾斜角度。通过调整第一液压泵31的斜盘31A的倾斜角度,来调整第一液压泵31的泵容量(cc/rev)。同样,第二液压泵32的斜盘32A由伺服机构32B驱动。通过调整第二液压泵32的斜盘32A的倾斜角度,来调整第二液压泵32的泵容量(cc/rev)。

第一主操作阀61是对从第一液压泵31供给到铲斗缸21的液压油的方向和流量进行调整的方向控制阀。第二主操作阀62是对从第一液压泵31供给到斗杆缸22的液压油的方向和流量进行调整的方向控制阀。第三主操作阀63是对从第二液压泵32供给到动臂缸23的液压油的方向和流量进行调整的方向控制阀。

第一主操作阀61是滑阀式方向控制阀。第一主操作阀61的阀芯能够在下述位置之间移动:停止对铲斗缸21供给液压油使铲斗缸21停止的停止位置PT0、连接第一分支流路47和第一铲斗流路21A以便将液压油供给到盖侧空间21C使铲斗缸21伸长的第一位置PT1、以及连接第三分支流路49和第二铲斗流路21B以便将液压油供给到杆侧空间21L使铲斗缸21收缩的第二位置PT2。对第一主操作阀61进行操作,以使铲斗缸21成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。

第二主操作阀62是与第一主操作阀61同等的结构。第二主操作阀62的阀芯能够在下述位置之间移动:停止对斗杆缸22供给液压油使斗杆缸22停止的停止位置PT0、连接第四分支流路50和第二斗杆流路22B以便将液压油供给到盖侧空间22C使斗杆缸22伸长的第二位置PT2、以及连接第二分支流路48和第一斗杆流路22A以便将液压油供给到杆侧空间22L使斗杆缸22收缩的第一位置PT1。对第二主操作阀62进行操作,以使斗杆缸22成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。

第三主操作阀63是与第一主操作阀61同等的结构。第三主操作阀63的阀芯能够在下述位置之间移动:停止对动臂缸23供给液压油使动臂缸23停止的停止位置PT0、连接第五分支流路51和第一动臂流路23A以便将液压油供给到盖侧空间23C使动臂缸23伸长的第一位置PT1、以及连接第六分支流路52和第二动臂流路23B以便将液压油供给到杆侧空间23L使动臂缸23收缩的第二位置PT2。对第三主操作阀63进行操作,以使动臂缸23成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。

第一主操作阀61由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作,先导液压作用于第一主操作阀61,决定从第一主操作阀61供给到铲斗缸21的液压油的方向和流量。在本实施方式中,操作装置5包括先导液压式操作杆。通过对操作装置5进行操作来产生先导液压。先导液压作用于第一主操作阀61,由此第一主操作阀61的阀芯移动与先导液压对应的距离。第一主操作阀61基于对操作装置5进行操作而产生的先导液压使阀芯移动,来调整被供给到铲斗缸21的液压油的方向和流量。铲斗缸21在与被供给到铲斗缸21的液压油的方向对应的移动方向上进行动作,铲斗缸21以与被供给到铲斗缸21的液压油的流量对应的缸体速度进行动作。

同样,第二主操作阀62由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作,先导液压作用于第二主操作阀62,决定从第二主操作阀62供给到斗杆缸22的液压油的方向和流量。第二主操作阀62基于对操作装置5进行操作而产生的先导液压使阀芯移动,来调整被供给到斗杆缸22的液压油的方向和流量。斗杆缸22在与被供给到斗杆缸22的液压油的方向对应的移动方向上进行动作,斗杆缸22以与被供给到斗杆缸22的液压油的流量对应的缸体速度进行动作。

同样,第三主操作阀63由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作,先导液压作用于第三主操作阀63,决定从第三主操作阀63供给到动臂缸23的液压油的方向和流量。第三主操作阀63基于对操作装置5进行操作而产生的先导液压使阀芯移动,来调整被供给到动臂缸23的液压油的方向和流量。动臂缸23在与被供给到动臂缸23的液压油的方向对应的移动方向上进行动作,动臂缸23以与被供给到动臂缸23的液压油的流量对应的缸体速度进行动作。

操作量检测部28包括:检测用于使第一主操作阀61动作的先导液压的压力传感器86、检测用于使第二主操作阀62动作的先导液压的压力传感器87、以及检测用于使第三主操作阀63动作的先导液压的压力传感器88。

操作量检测部28基于压力传感器86的检测信号,计算用于驱动铲斗缸21的操作装置5的操作量。压力传感器86的检测信号的值与操作装置5的操作量具有相关关系。操作量检测部28中存储有表示压力传感器86的检测信号的值与操作装置5的操作量之间的关系的相关数据。操作量检测部28基于压力传感器86的检测信号和相关数据,计算用于驱动铲斗缸21的操作装置5的操作量。

同样,操作量检测部28基于压力传感器87的检测信号,计算用于驱动斗杆缸22的操作装置5的操作量。

同样,操作量检测部28基于压力传感器88的检测信号,计算用于驱动动臂缸23的操作装置5的操作量。

铲斗缸21进行动作,由此铲斗11基于铲斗缸21的移动方向和缸体速度被驱动。斗杆缸22进行动作,由此斗杆12基于斗杆缸22的移动方向和缸体速度被驱动。动臂缸23进行动作,由此动臂13基于动臂缸23的移动方向和缸体速度被驱动。

从铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23排出的液压油经由排出流路53排出到油箱54内。

在本实施方式中,在排出流路53设置有溢流阀90,用于防止液压回路40的液压油的压力上升。在液压回路40的液压油的压力超过规定值时,溢流阀90动作,液压油通过溢流阀90从液压回路40排出。

第一泵流路41和第二泵流路42通过合流流路55连接。合流流路55是连接第一液压泵31和第二液压泵32的通路。合流流路55通过第一泵流路41和第二泵流路42连接第一液压泵31和第二液压泵32。

液压回路40具有第一合分流阀67。第一合分流阀67设置于合流流路55。第一合分流阀67是对合流流路55进行开闭的开闭装置。第一合分流阀67由泵控制器19控制。

第一合分流阀67通过对合流流路55进行开闭,能够切换为使第一泵流路41与第二泵流路42连接的合流状态、以及使第一泵流路41与第二泵流路42分流的分流状态。合流状态包括通过第一合分流阀67打开合流流路55的状态。分流状态包括通过第一合分流阀67关闭合流流路55的状态。

合流状态是指通过合流流路55连接第一泵流路41和第二泵流路42,从第一泵流路41排出的液压油和从第二泵流路42排出的液压油在第一合分流阀67中合流的状态。在合流状态下,第一液压泵31排出的液压油和第二液压泵32排出的液压油被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23。

分流状态是指通过第一合分流阀67使连接第一泵流路41和第二泵流路42的合流流路55分流,从第一泵流路41排出的液压油和从第二泵流路42排出的液压油分流的状态。在分流状态下,从第一液压泵31排出的液压油被供给到铲斗缸21和斗杆缸22,而不供给到动臂缸23。此外,在分流状态下,从第二液压泵32排出的液压油被供给到动臂缸23,而不供给到铲斗缸21和斗杆缸22。

第一合分流阀67的阀芯能够移动到下述位置:打开合流流路55而连接第一泵流路41和第二泵流路42的合流位置、以及关闭合流流路55而分流第一泵流路41和第二泵流路42的分流位置。对第一合分流阀67进行控制以使第一泵流路41和第二泵流路42成为合流状态和分流状态中的任一状态。

在第一合分流阀67处于闭阀状态时,合流流路55关闭。在合流流路55关闭的分流状态下,第一液压泵31排出向第一液压缸组供给的液压油,该第一液压缸组包括至少一个液压缸20。此外,在合流流路55关闭的分流状态下,第二液压泵32排出向第二液压缸组供给的液压油,该第二液压缸组包括与所属于第一液压缸组的液压缸20不同的至少一个液压缸20。在本实施方式中,第一液压缸组包括铲斗缸21和斗杆缸22。第二液压缸组包括动臂缸23。

在合流流路55关闭的分流状态下,从第一液压泵31排出的液压油经由第一泵流路41、第一主操作阀61和第二主操作阀62被分别供给到铲斗缸21和斗杆缸22。此外,在合流流路55关闭的分流状态下,从第二液压泵32排出的液压油经由第二泵流路42和第三主操作阀63被供给到动臂缸23。

在合流流路55打开的合流状态下,第一液压泵31和第二液压泵32各自排出的液压油经由第一泵流路41、第二泵流路42、第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63,被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23。

液压回路40具有第二合分流阀68。第二合分流阀68与设置在第一主操作阀61和第二主操作阀62之间的梭阀80连接。通过梭阀80选择第一主操作阀61和第二主操作阀62中的最大压力并输出到第二合分流阀68。此外,在第二合分流阀68和第三主操作阀63之间连接有梭阀80。

第二合分流阀68通过梭阀80来选择对供给到铲斗缸21(第一轴)、斗杆缸22(第二轴)和动臂缸23(第三轴)的各轴的液压油进行减压而得到的负荷传感压力(LS压力)中的最大压力。负荷传感压力是用于压力补偿的先导液压。在第二合分流阀68为合流状态时,选择第一轴~第三轴中的最大LS压力,供给到第一轴~第三轴各自的压力补偿阀70以及第一液压泵31的伺服机构31B和第二液压泵32的伺服机构32B。另一方面,在第二合分流阀68为分流状态时,第一轴和第二轴中的最大LS压力被供给到第一轴和第二轴的压力补偿阀70以及第一液压泵31的伺服机构31B,第三轴的LS压力被供给到第三轴的压力补偿阀70以及第二液压泵32的伺服机构32B。

梭阀80选择从第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63输出的先导液压中表现为最大值的先导液压。所选择的先导液压被供给到压力补偿阀70和液压泵30(31、32)的伺服机构(31B、32B)。

压力传感器

在第一铲斗流路21A设置有压力传感器81C。在第二铲斗流路21B设置有压力传感器81L。压力传感器81C检测铲斗缸21的盖侧空间21C的压力。压力传感器81L检测铲斗缸21的杆侧空间21L的压力。

在第一斗杆流路22A设置有压力传感器82C。在第二斗杆流路22B设置有压力传感器82L。压力传感器82C检测斗杆缸22的盖侧空间22C的压力。压力传感器82L检测斗杆缸22的杆侧空间22L的压力。

在第一动臂流路23A设置有压力传感器83C。在第二动臂流路23B设置有压力传感器83L。压力传感器83C检测动臂缸23的盖侧空间23C的压力。压力传感器83L检测动臂缸23的杆侧空间21L的压力。

在第一液压泵31的排出口设置有压力传感器84。压力传感器84设置在第一液压泵31和第一泵流路41之间。压力传感器84检测从第一液压泵31排出的液压油的压力。由压力传感器84检测出的压力值输出到泵控制器19。

在第二液压泵32的排出口设置有压力传感器85。压力传感器85设置在第二液压泵32与第二泵流路42之间。压力传感器85检测从第二液压泵32排出的液压油的压力。由压力传感器85检测出的压力值输出到泵控制器19。

压力补偿阀

液压回路40具有压力补偿阀70。压力补偿阀70具备用于选择连接、节流和切断的选择端口。压力补偿阀70包括节流阀,其能够通过自身压力实现切断、节流、连接的切换。压力补偿阀70的目的在于,即使各轴的负荷压力不同,也根据各轴的计量开口面积的比率对流量分配进行补偿。如果没有设置压力补偿阀70,则大部分液压油会流到低负荷侧的轴。压力补偿阀70以使低负荷压力的轴的主操作阀60的出口压力与最大负荷压力的轴的主操作阀60的出口压力相等的方式使压力损失作用于低负荷压力的轴,由此各主操作阀60的出口压力相同,因而实现流量分配功能。

压力补偿阀70包括:与第一主操作阀61连接的压力补偿阀71和压力补偿阀72、与第二主操作阀62连接的压力补偿阀73和压力补偿阀74、以及与第三主操作阀63连接的压力补偿阀75和压力补偿阀76。

压力补偿阀71在第一分支流路47与第一铲斗流路21A连通而能够向盖侧空间21C供给液压油的状态下,对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀72在第三分支流路49与第二铲斗流路21B连通而能够向杆侧空间21L供给液压油的状态下,对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。

压力补偿阀73在第二分支流路48与第一斗杆流路22A连通而能够向杆侧空间22L供给液压油的状态下,对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀74在第四分支流路50与第二斗杆流路22B连接而能够向盖侧空间22C供给液压油的状态下,对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。

另外,主操作阀60的前后压差(计量压差)是指主操作阀60的与液压泵30一侧对应的入口端口的压力和与液压缸20一侧对应的出口端口的压力之差,是用于测算(metering)流量的压差。

通过压力补偿阀70,在低负荷作用于铲斗缸21和斗杆缸22中的一方的液压缸20,而高负荷作用于另一方的液压缸20的情况下,也能够分别向铲斗缸21和斗杆缸22分配流量与操作装置5的操作量对应的液压油。

压力补偿阀70能够与多个液压缸20的负荷无关而供给基于操作的流量。例如在高负荷作用于铲斗缸21,而低负荷作用于斗杆缸22的情况下,在从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油时,无论从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油所产生的计量压差ΔP1如何,为了能够供给基于第二主操作阀62的操作量的流量,配置于低负荷侧的压力补偿阀70(73、74)进行补偿来使作为低负荷侧的斗杆缸22一侧的计量压差ΔP2成为与铲斗缸21一侧的计量压差ΔP1大致相同的压力。

在高负荷作用于斗杆缸22,而低负荷作用于铲斗缸21的情况下,在从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油时,无论从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油所产生的计量压差ΔP2如何,为了能够供给基于第一主操作阀61的操作量的流量,配置于低负荷侧的压力补偿阀70(71、72)对低负荷侧的计量压差ΔP1进行补偿。

溢流阀

液压回路40具有溢流阀90。在液压回路40中,在不驱动液压缸30时也从液压泵30排出流量与最小容量相当的液压油。该被排出的液压油经由溢流阀90排出(溢流)。在溢流时,泵压PP是作为规定值的溢流压力。

泵控制器

图4是表示本实施方式涉及的泵控制器19的一个示例的功能框图。泵控制器19包括处理部19C、存储部19M和输入输出部19IO。处理部19C是处理器,存储部19M是存储装置,输入输出部19IO是输入输出接口装置。存储部19M还用作处理部19C实行处理时的临时存储部。

処理部19C包括:缸压数据获取部191,其获取表示液压缸20的液压油压力的缸压数据;操作量数据获取部192,其获取操作装置30的操作量数据;泵流量计算部193,其基于缸压数据和操作量数据计算第一泵流量和第二泵流量,该第一泵流量表示在合流流路55关闭的分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的流量,该第二泵流量表示在合流流路55关闭的分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的流量;以及泵控制部194,其基于第一泵流量和第二泵流量来控制第一液压泵31和第二液压泵32。

输入输出部19IO与压力传感器81C、81L、82C、82L、83C、83L、84、85、86、87、88以及第一合分流阀67连接。

缸压数据获取部191从压力传感器81C和压力传感器81L获取铲斗缸21的缸压数据。缸压数据获取部191从压力传感器82C和压力传感器82L获取斗杆缸22的缸压数据。缸压数据获取部191从压力传感器83C和压力传感器83L获取动臂缸23的缸压数据。

操作量数据获取部192获取表示为了驱动铲斗缸21而操作的操作装置5的操作量的操作量数据。操作量数据获取部192获取表示为了驱动斗杆缸22而操作的操作装置5的操作量的操作量数据。操作量数据获取部192获取表示为了驱动动臂缸23而操作的操作装置5的操作量的操作量数据。操作量数据获取部192从包括压力传感器86、87、88的操作量检测部28获取操作量数据。

压力传感器86检测为了使第一主操作阀61动作而对操作装置5进行操作时产生的先导液压。压力传感器87检测为了使第二主操作阀62动作而对操作装置5进行操作时产生的先导液压。压力传感器88检测为了使第三主操作阀63动作而对操作装置5进行操作时产生的先导液压。

操作量检测部28基于压力传感器86的检测信号,计算用于驱动铲斗缸21的操作装置5的操作量数据。压力传感器86的检测信号的值与操作装置5的操作量具有相关关系。操作量检测部28中存储有表示压力传感器86的检测信号的值与操作装置5的操作量之间的关系的相关数据。操作量检测部28基于压力传感器86的检测信号和相关数据,计算用于驱动铲斗缸21的操作装置5的操作量数据。

同样,操作量检测部28基于压力传感器87的检测信号,计算用于驱动斗杆缸22的操作装置5的操作量数据。

同样,操作量检测部28基于压力传感器88的检测信号,计算用于驱动动臂缸23的操作装置5的操作量数据。

泵流量计算部193基于由缸压数据获取部191获取的缸压数据、以及由操作量数据获取部192获取的操作量数据,计算第一泵流量和第二泵流量,该第一泵流量表示在合流流路55关闭的分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的流量,该第二泵流量表示在合流流路55关闭的分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的流量。

设主操作阀60的前后压差为ΔPA、各轴的液压缸20的缸压为LA、表示从液压泵30排出的液压油压力的泵压为PP、表示为了使各轴的液压缸20基于操作装置5的操作量数据被驱动所需要的液压油流量的请求流量为Qd、分配给各轴的液压缸20的液压油的分配流量为Q时,以下的式(1)成立。

在本实施方式中,第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63的入口侧与出口侧之间的压差恒定。该压差是前后压差ΔPA,针对第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63分别预先设定,存储在泵控制器19的存储部19M中。

分配流量Q分别针对各轴的液压缸20来求取。即,分配流量Q分别针对铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23来求取。设铲斗缸21的分配流量为Qbk、斗杆缸22的分配流量为Qa、动臂缸23的分配流量为Qb,则分配流量Qbk、Qa、Qb根据以下的式(2)、式(3)和式(4)求取。

在式(2)中,Qdbk是铲斗缸21的请求流量,LAbk是铲斗缸21的缸压。在式(3)中,Qda是斗杆缸22的请求流量,LAa是斗杆缸22的缸压。在式(4)中,Qdb是动臂缸23的请求流量,LAb是动臂缸23的缸压。设定压差ΔPL在对铲斗缸21供给/排出液压油的第一主操作阀61、对斗杆缸22供给/排出液压油的第二主操作阀62、以及对动臂缸23供给/排出液压油的第三主操作阀63均使用相同的值。如上所述,负荷LAbk、负荷LAa和负荷LAb可以是常数或0。在这种情况下,分配流量Q基于请求流量Qd即基于作业机5的操作状态来设定。在负荷LAbk、负荷LAa和负荷LAb为铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23的实际负荷的情况下,分配流量Q基于作业机5的操作状态和液压缸20的负荷来确定。

请求流量Qd(Qdbk、Qda、Qdb)基于操作装置5的操作量数据唯一地决定。即,请求流量Qd基于由操作量检测部28具有的压力传感器86、87、88检测出的先导液压求取。泵流量计算部193将先导液压变换成主操作阀60的阀芯行程,并基于所得的阀芯行程求取请求流量Qd。先导液压与主操作阀60的阀芯行程的关系、以及主操作阀60的阀芯行程与请求流量Qd的关系分别记录在变换表中。变换表存储在存储部19M中。

泵流量计算部193获取用于检测与铲斗11的操作对应的先导液压的压力传感器86的检测值,将其变换成第一主操作阀61的阀芯行程。然后,泵流量计算部193基于所得的阀芯行程求取铲斗缸21的请求流量Qdbk。

泵流量计算部193获取用于检测与斗杆12的操作对应的先导液压的压力传感器87的检测值,将其变换成第二主操作阀62的阀芯行程。然后,泵流量计算部193基于所得的阀芯行程求取斗杆缸22的请求流量Qda。

泵流量计算部193获取用于检测与动臂13的操作对应的先导液压的压力传感器88的检测值,将其变换成第三主操作阀63的阀芯行程。然后,泵流量计算部193基于所得的阀芯行程求取动臂缸23的请求流量Qdb。

根据第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63的阀芯行程的方向不同,铲斗11、斗杆12和动臂13动作的方向不同。泵流量计算部193根据铲斗11、斗杆12和动臂13进行动作的方向,在求取缸压LA时,选择使用盖侧空间21C、22C、23C的压力和杆侧空间21L、22L、23L的压力中的哪一方。例如在阀芯行程为第一方向的情况下,泵流量计算部193使用检测盖侧空间21C、22C、23C的压力的压力传感器81C、82C、83C的检测值来求取缸压LAbk、LAa、LAb。在阀芯行程为方向与第一方向相反的第二方向的情况下,泵流量计算部193使用检测杆侧空间21L、22L、23L的压力的压力传感器81L、82L、83L的检测值来求取缸压LAbk、LAa、LAb。在本实施方式中,缸压LAbk、LAa、LAb是铲斗缸21的压力、斗杆缸22的压力和动臂缸23的压力。

在式(1)~式(4)中液压泵30排出的液压油的压力PP是未知的情况下,泵流量计算部193反复进行数值计算直到下式(5)收敛,基于式(5)收敛时的分配流量Qbk、Qa、Qb,计算压力PP。

Qlp=Qbk+Qa+Qb···(5)

Qlp是泵限制流量,表示包括第一液压泵31和第二液压泵32的液压泵30能够排出的液压油的流量。泵限制流量Qlp是泵最大流量Qmax和基于第一液压泵31和第二液压泵32的目标输出决定的泵目标流量Qt中的最小值。泵最大流量Qmax是从基于节流拨盘33的指示值求取的流量中减去在将电动回转马达25置换为液压回转马达时向液压回转马达供给的液压油的流量所得的值。在液压挖掘机100不具有电动回转马达25的情况下,泵最大流量Qmax是基于节流拨盘33的指示值所求取的流量。

第一液压泵31和第二液压泵32的目标输出是从发动机26的目标输出中减去液压挖掘机100的辅机的输出所得的值。泵目标流量Qt是基于第一液压泵31和第二液压泵32的目标输出和泵压力所得的流量。详细而言,泵压力是第一液压泵31排出的液压油的压力和第二液压泵32排出的液压油的压力中较大的一方。

在计算出分配流量Qbk、Qa、Qb之后,泵流量计算部193基于分配流量Qbk、Qa、Qb计算第一液压泵31的第一泵流量和第二液压泵32的第二泵流量。即,在合流流路55关闭的分流状态下,第一泵流量是基于分配流量Qbk和分配流量Qa来决定的,该分配流量Qbk是为了使第一液压缸组的铲斗缸21基于操作装置5的操作量被驱动所需要的液压油,该分配流量Qa是为了使第一液压缸组的斗杆缸22基于操作装置5的操作量被驱动所需要的液压油。此外,在合流流路55关闭的分流状态下,第二泵流量是基于分配流量Qb来决定的,该分配流量Qb是为了使第二液压缸组的动臂缸23基于操作装置5的操作量被驱动所需要的液压油。具体而言,第一泵流量是分配流量Qbk与分配流量Qa之和。第二泵流量是分配流量Qb。

泵控制部194基于由泵流量计算部193计算出的第一泵流量和第二泵流量来控制第一液压泵31和第二液压泵32。在合流流路55关闭的分流状态下,泵控制部194控制伺服机构31B来调整第一液压泵31的斜盘31A的倾斜角度,将从第一液压泵31排出的液压油的流量调整为第一泵流量。此外,在合流流路55关闭的分流状态下,泵控制部194控制伺服机构32B来调整第二液压泵32的斜盘32A的倾斜角度,将从第二液压泵32排出的液压油的流量调整为第二泵流量。

控制方法

接着,对本实施方式涉及的液压挖掘机100的控制方法进行说明。图5是表示本实施方式涉及的液压挖掘机100的控制方法的一个示例的流程图。另外,在以下的说明中,为了简化说明,以图6所示的液压回路40作为控制对象进行说明。图6是表示参照图3进行了说明的液压回路40的主要部分的图,是表示第一液压缸组仅包括斗杆缸22、第二液压缸组仅包括动臂缸23的示例。

此外,图7是表示本实施方式涉及的液压泵30和液压缸20的流量、液压泵30的排出压力、以及表示操作装置5的操作量的杆行程根据时间而变化的一个示例的图。

在图7所示的图表中,横轴是时间t。设供给到斗杆缸22的液压油的流量的推断值为Qag、供给到动臂缸23的液压油的流量的推断值为Qbg、供给到斗杆缸22的液压油的流量的真值为Qar、供给到动臂缸23的液压油的流量的真值为Qbr。推断值Qag是由泵控制器19求出的、斗杆缸22的分配流量Qa,推断值Qbg是由泵控制器19求出的、动臂缸23的分配流量Qb。

流量Qpf是从第一液压泵31排出的液压油的流量,流量Qps是从第二液压泵32排出的液压油的流量。

压力Ppf是第一液压泵31排出的液压油的压力,压力Pps是第二液压泵32排出的液压油的压力。压力Pa是供给到斗杆缸22的液压油的压力,压力Pb是供给到动臂缸23的液压油的压力。

杆行程Lvsa是为了操作斗杆12而对操作装置5进行操作时的操作杆行程。杆行程Lvsb是为了操作动臂13而对操作装置5进行操作时的操作杆行程。

在合流流路55打开的合流状态下,分别被供给到斗杆缸22和动臂缸23的液压油从第一液压泵31和第二液压泵32排出(步骤S10)。如图7所示,从第一液压泵31以流量Qpf排出液压油,从第二液压泵32以流量Qps排出液压油。

缸压数据获取部191获取表示液压缸20的液压油压力的缸压数据(步骤S20)。如图7所示,斗杆缸22的缸压是压力Pa,动臂缸22的缸压是压力Pb。

此外,操作量数据获取部192获取为了驱动液压缸20而操作的操作装置5的操作量数据(步骤S30)。如图7所示,用于操作斗杆缸22的操作量是杆行程Lvsa,用于操作动臂缸23的操作量是杆行程Lvsb。

泵流量计算部193基于缸压数据和操作量数据,计算表示在合流流路55关闭的分流状态下从第一液压泵31排出的液压油流量的第一泵流量和表示在合流流路55关闭的分流状态下从第二液压泵32排出的液压油流量的第二泵流量(步骤S40)。第一泵流量是流量Qpf,第二泵流量是流量Qps。

从合流流路55打开的合流状态转换为合流流路55关闭的分流状态(步骤S50)。

在从合流状态转换为分流状态时,泵控制部194基于由泵流量计算部193计算出的第一泵流量Qpf和第二泵流量Qps来控制第一液压泵31和第二液压泵32(步骤S60)。

在本实施方式中,基于缸压数据和操作量数据,计算第一液压泵31的第一泵流量和第二液压泵32的第二泵流量。因此,如图7所示,在从合流状态转换为分流状态时,分别向斗杆缸22和动臂缸23适当地分配液压油。即,在本实施方式中,在从合流状态转换为分流状态时,也能够使被供给到斗杆缸22的液压油流量的推断值Qag与真值Qar一致,能够使被供给动臂缸23的液压油流量的推断值Qbg与真值Qbr一致。

图8是表示比较例涉及的液压泵30和液压缸20的流量、液压泵30的排出压力、以及杆行程根据时间而变化的一个示例的图。图8表示基于从液压泵30排出的液压油的泵压来调整从包括第一液压泵31和第二液压泵32的液压泵30排出的液压油流量的示例。如图8所示,在比较例中,在从合流状态转换为分流状态时,被供给到斗杆缸22的液压油流量的推断值Qag与真值Qar不一致,被供给到动臂缸23的液压油流量的推断值Qbg与真值Qbr不一致。在这种情况下,无法向液压缸20充分地供给为了驱动作业机1所需流量的液压油。其结果,作业机1无法以足够的速度和响应性工作,作业效率下降。此外,操作作业机1的操作员会产生不适感。

根据本实施方式,基于缸压数据和操作量数据,计算合流流路55关闭的分流状态下的第一液压泵31的第一泵流量和第二液压泵32的第二泵流量,并基于计算出的第一泵流量和第二泵流量来控制第一液压泵31和第二液压泵32。因此,以足够的速度和响应性对作业机1进行控制。

第二实施方式

对第二实施方式进行说明。在以下的说明中,对与上述实施方式相同或等同的结构要素标注相同的符号,简化或省略其说明。

图9是表示本实施方式涉及的泵控制器19的一个示例的功能框图。在本实施方式中,処理部19C具备溢流流量计算部195,其基于表示包括第一液压泵31和第二液压泵32的液压泵30能够排出的液压油流量的泵限制流量Qlp、以及分配给多个液压致动器20(铲斗缸21、斗杆缸22、动臂缸23)的液压油的分配流量Q(Qbk、Qa、Qb)的总和(Qbk+Qa+Qb),计算表示经由溢流阀90排出到液压回路40外部的液压油流量的溢流流量Qz。

泵控制部194基于由溢流流量计算部195计算出的溢流流量Qz来控制第一液压泵31和第二液压泵32。在本实施方式中,泵控制部194对液压泵30进行控制,以便从液压泵30排出比液压缸20工作所需的分配流量Q多出溢流流量Qz的液压油。

在泵限制流量Qlp、溢流流量Qz、以及分配给多个液压致动器20的液压油的分配流量Q的总和(Qbk+Qa+Qb)之间成立以下式(6)的关系。

Qlp=(Qbk+Qa+Qb)+Qz···(6)

即,在经由溢流阀90排出液压油的情况下,液压泵30需要考虑到经由溢流阀90排出的溢流流量Qz来排出液压油。如果尽管从溢流阀90排出液压油却不考虑溢流流量Qz地确定泵流量,供给到液压缸20的液压油会不足够,可能无法向液压缸20充分地供给为了驱动作业机1所需要的流量的液压油。其结果,作业机1可能无法以足够的速度和响应性工作。

图10和图11是表示比较例涉及的液压泵30和液压缸20的流量、以及液压泵20的排出压力根据时间而变化的一个示例的图。图10表示基于泵压控制第一液压泵31和第二液压泵32时的示例。图11表示虽然基于如上述实施方式中说明的泵流量来控制第一液压泵31和第二液压泵32却没有考虑溢流流量Qz的示例。

如图10所示,在作业机1的负荷上升而泵压达到溢流压力时,流向液压缸20的流量Qa变成零,作业机1停止。然后,在作业机1的负荷下降而脱离溢流状态时,从确保泵流量的状态起液压油开始流向液压缸20,因此响应性较高。

此外,在合流状态下,液压泵30若要在泵扭矩限制值的范围内排出液压油,则从溢流阀90某种程度地排出液压油。在图10所示的示例中,没有严密地推断液压缸20所需的流量,因此即使液压缸20所需的分配流量Qa为零,液压泵30也与合流状态一样排出液压油。

如图11所示,在作业机1的负荷下降而脱离溢流状态时,从泵流量为最低的状态起液压油开始流向液压缸20,因此根据液压泵30的响应性的界限,被供给到液压缸20的液压油流量Qar的增加延迟。其结果,操作性变差。另外,在图11中,用虚线表示的流量Qar’表示合流状态下的流量,用实线表示的流量Qar表示分流状态下的流量。

如图12所示,通过考虑溢流流量Qz,能够精确地推断液压缸20所需的液压油的流量。泵控制部194能够控制第一液压泵31和第二液压泵32,以从第一液压泵31和第二液压泵32排出液压缸20所需的流量的液压油。即,在溢流状态下,推断合流状态时从溢流阀90排出的液压油的溢流流量Qz,并控制第一液压泵31和第二液压泵32以排出该推断出的溢流流量Qz。在溢流状态下,可确保与合流状态同等的泵流量。能够抑制在脱离溢流状态时被供给到液压缸20的液压油流量的响应性下降。

以上,对实施方式进行了说明,但实施方式不限定于实施方式中说明的事项。在实施方式所说明的结构要素中,包含本领域技术人员能够容易想到的结构要素、实质上相同的结构要素、以及所谓等同范围内的结构要素。能够适当组合实施方式中说明的结构要素。并且,能够在不脱离实施方式要旨的范围内进行结构要素的各种省略、置换以及变更中的至少一种。

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