專利名稱：用于加工設(shè)備的液壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加工設(shè)備如液壓挖土機等的液壓控制裝置。
背景技術(shù)：
一般地，一些加工設(shè)備如液壓挖土機等，包括多個液壓致動器，一將壓力油輸送到這些液壓致動器的液壓泵，一操作用來控制壓力油向各液壓泵的輸送的控制閥，及一通過輸入操作設(shè)備的操作信號而將控制指令輸出到控制閥的致動裝置的控制單元。在用于這種設(shè)備的液壓控制系統(tǒng)中，具有一個封閉的中心系統(tǒng)，其中當控制閥處于中間位置時油不會流出。并且，常規(guī)地，在這種封閉的中心系統(tǒng)中，各控制閥的開啟程度構(gòu)造成使該開啟程度響應(yīng)與之對應(yīng)的操作設(shè)備的操作程度而被控制，而不考慮其它操作設(shè)備的操作狀態(tài)。
但是，如果多個操作設(shè)備組合操作，就會出現(xiàn)這種情況，即操作對應(yīng)的操作設(shè)備所需的各液壓致動器要求的流量總和大于液壓泵能夠輸送的流量。在這些情況下，經(jīng)過各控制閥供給到液壓致動器的壓力油的流量，變得小于所要求的流量。由于如上所述，各控制閥的開啟程度是響應(yīng)與之對應(yīng)的操作設(shè)備的操作程度而被控制的，操作程度可能會增加到大于液壓泵的輸送量。在這種情況下，液壓致動器會變成真空的，導(dǎo)致不充分的運動。例如，當與一加工設(shè)備相連的前部附屬裝置與之互鎖并致動后，阻礙了平穩(wěn)的致動，并且會產(chǎn)生一個問題，即工作效率變得更糟了。這是本發(fā)明將解決的一個目標。
發(fā)明的公開本發(fā)明設(shè)計用來解決由于上述情況產(chǎn)生的問題。根據(jù)本發(fā)明的用于加工設(shè)備的液壓控制裝置構(gòu)造成在一種加工設(shè)備中包括多個液壓致動器；一用于向這些液壓致動器輸送壓力油的液壓泵；用于控制向各液壓致動器輸送壓力油的控制閥；及一用于操作各控制閥的閥操作裝置；提供了一個控制單元，該控制單元輸入從用于對各液壓致動器的操作設(shè)備的操作狀態(tài)進行檢測的操作狀態(tài)檢測裝置來的信號，在對應(yīng)輸入信號的基礎(chǔ)上將控制指令輸出到與之對應(yīng)的閥操作裝置，其中上述控制單元在從上述操作狀態(tài)檢測裝置來的輸入信號的基礎(chǔ)上對流量進行計算，用于將上述液壓泵的輸出流量分配到各液壓致動器，并為了將上述分配流量輸送到各液壓致動器而將控制指令輸出到上述閥操作裝置。
并且，在這種結(jié)構(gòu)中，控制閥操作，將分配流量供給到各液壓致動器，其中當組合操作多個液壓致動器時，液壓泵的輸出流量可充分地分配到各液壓致動器，同時，能夠防止控制閥的開啟程度大于液壓泵的供給流量，從而其合成工作效率得到提高。
在這種類型中，能夠在最大扭矩、旋轉(zhuǎn)次數(shù)、以及此刻泵的排出壓力的基礎(chǔ)上計算液壓泵的輸出流量。
另外，當在操作設(shè)備的操作狀態(tài)基礎(chǔ)上所需的各液壓致動器的流量總和小于液壓泵的輸出流量時，能夠通過將所要求的各液壓致動器的流量設(shè)定為分配流量而防止分配流量變得大于所要求的流量。
附圖概述

圖1是一液壓挖土機的側(cè)視圖；圖2是表示向液壓致動器輸送壓力油的液壓回路的示意圖；圖3是表示控制單元輸入和輸出的方塊圖；圖4是表示泵所需流量的加速程序的控制方塊圖；圖5是表示泵的允許流量的加速的控制方塊圖；及圖6是表示分配流量的加速程序的控制方塊圖。
實施本發(fā)明的最佳模式下面，將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。在附圖中，1代表一液壓挖土機。該液壓挖土機1包括一履帶車型底部結(jié)構(gòu)2，一被支承以在底部結(jié)構(gòu)2上自由轉(zhuǎn)動的上部結(jié)構(gòu)3，以及各部分如一與上部結(jié)構(gòu)3相連的前部附屬裝置4，其中前部附屬裝置4的基本結(jié)構(gòu)如現(xiàn)有技術(shù)中那樣，包括一懸臂，該懸臂的底端部可在上部結(jié)構(gòu)3上自由擺動，一支承在懸臂5端部以自由擺動的操作桿6，一支承在操作桿6端部以自由擺動的挖斗7，等等。
另外，液壓挖土機1設(shè)置了各種類型的液壓致動器，如用于左行和右行的馬達8、9，用于擺動懸臂的懸臂液壓缸10，用于擺動操作桿的操作桿液壓缸11，用于擺動挖斗的挖斗液壓缸12，及用于致動附屬裝置的附屬裝置液壓缸13(未標示)，等等。這些液壓致動器的致動是在從由發(fā)動機的能量驅(qū)動的液壓泵P供給的壓力油的基礎(chǔ)上完成的。
圖2表示向液壓致動器8至13的壓力油輸送回路的示意圖。在該附圖中，14至19是用于左行、右行、懸臂、操作桿、挖斗和附屬裝置的控制閥，每個閥控制向各液壓致動器的壓力油的供給。這些控制閥14至18分別由一液壓控制型三位換向閥組成。
盡管在沒有壓力油供給到先導(dǎo)口14a至19a或14b至19b的狀態(tài)下，控制閥14至19位于沒有壓力油被送到液壓致動器13至18的中間位置N，通過將先導(dǎo)壓力油供給到先導(dǎo)口14a至19a或14b至19b而使滑閥移動，從而控制閥14至19變到壓力油輸送位置X或Y，其中將壓力油從液壓泵P供給到對應(yīng)液壓致動器8至13的其中一個油腔8a,9a,10a,11a,12a或13a的閥路是打開的，用于將排出的油從液壓致動器8至13的其它油腔8b,9b,10b,11b,12b或13b返回油箱T的閥路也是打開的。并且，上述控制閥14至19中閥路的開啟程度(滑閥位置)通過由先導(dǎo)口14a至19a或14b至19b提供的先導(dǎo)壓力而控制。
另外，用于左行、右行、懸臂、操作桿、挖斗和附屬裝置的電磁比例壓力閥20A至25A和20B至25B將先導(dǎo)壓力油輸出到控制閥14至19的先導(dǎo)口14a至19a和14b至19b。電磁比例減壓閥20A至25A和20B至25B在由下面將描述的控制單元26提供的指令的基礎(chǔ)上被控制。
同樣，在圖2中，27是一個用于液壓鎖定的電磁換向閥，當鎖定操作桿28處于打開狀態(tài)時，電磁換向閥27將向電磁比例減壓閥20A至25A和20B至25B輸送先導(dǎo)壓力油的油路關(guān)閉，從而液壓致動器8至13的操作被鎖定。但是，當鎖定操作桿28處于關(guān)閉狀態(tài)時，輸送先導(dǎo)壓力油的油路打開，從而液壓致動器8至13的操作可以進行。
另外，29至34是操作量檢測裝置，分別對用于左行、右行、懸臂、操作桿、挖斗和附屬裝置的各操作桿和操作踏板的操作量進行檢測，包括角度傳感器等。從操作量檢測裝置29至34輸出的檢測信號被輸入到控制單元26中。
控制單元26構(gòu)造成一微型計算機等，以便從操作量檢測裝置29至34，用于檢測液壓泵P的排出壓力的壓力傳感器35，加速度計盤36和鎖定開關(guān)28等處輸入信號，并在對應(yīng)的輸入信號的基礎(chǔ)上向電磁比例減壓閥20A至25A，20B至25B以及液壓鎖定電磁換向閥27輸出控制指令。
此處，加速度計盤36是一個用于設(shè)定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)次數(shù)的操作盤，其中旋轉(zhuǎn)次數(shù)可以設(shè)定為十級[1]至[10]，例如，如果加速度計盤36設(shè)定為[1]，則旋轉(zhuǎn)次數(shù)設(shè)定為850轉(zhuǎn)每分，加速度計盤設(shè)定為[5]，則旋轉(zhuǎn)次數(shù)變?yōu)?,450轉(zhuǎn)每分，加速度計盤設(shè)定為[10]，則發(fā)動機旋轉(zhuǎn)次數(shù)變?yōu)?,200轉(zhuǎn)每分。
下面將對上述控制單元26的控制步驟進行說明。首先，在從上述操作量檢測裝置29至34輸入的操作設(shè)備的操作量的基礎(chǔ)上，對各液壓致動器8至13所要求并與之對應(yīng)的操作速度進行計算，從而獲取獲得對應(yīng)的操作速度必需的流量α1至α6。然后，對各液壓致動器8至13所需的流量α1至α6的絕對值的總和進行計算，該總和用作泵所需的流量α。
另一方面，利用液壓泵P能夠?qū)崟r輸出的最大扭矩，對由上述壓力傳感器35檢測到的液壓泵P的排出壓力、由加速度計盤36建立的旋轉(zhuǎn)次數(shù)、此刻液壓泵P的允許流量(液壓泵P能夠輸出的最大流量)進行計算。在這種情況下，如圖5中流量流表達式所示，當液壓泵P的排出壓力減小后，泵流量隨之增大。但是，準備了第一限動器37在排出壓力非常小時備用，且對它進行控制，使泵的允許流量β不大于液壓泵P能夠輸出的最大流量。
然后，獲得上述泵允許流量β與所需流量α的比率(β/α)，且為了獲得分配到各液壓致動器8至13的分配流量r1至r6(r1至r6=α1至α6×β/α)，該比率由各液壓致動器8至13所需流量α1至α6變成多倍。在這種情況下，如果泵的允許流量β大于所需流量α，則上述比率(β/α)將大于[1]，就會產(chǎn)生下述問題，即各液壓致動器8至13的流量r1至r6大于所需的流量α1至α6。為了防止這種問題的出現(xiàn)，提供了第二限動器38將該比率限定為[1]，從而使各液壓致動器8至13所需的流量α1至α6設(shè)置成分配的流量r1至r6，其中泵的允許流量β大于泵所需流量。
并且，為了對控制閥14至19的開啟程度進行控制，使供給到各液壓致動器8至13的壓力油的流量成為上述的分配流量r1至r6，控制單元26將控制指令輸出到電磁比例減壓閥20A至25A和20B至25B。從而，控制閥14至19的開啟程度對應(yīng)于分配的流量r1至r6，其中液壓泵P的輸出流量被分配到各液壓致動器8至13，對應(yīng)的分配流量r1至r6供給到各液壓致動器8至13。
在這樣構(gòu)造的液壓控制裝置中，各液壓致動器8至13的操作是通過在操作設(shè)備的操作的基礎(chǔ)上從液壓泵P輸送壓力油而完成的。在這種情況下，對控制向液壓致動器8至13輸送壓力油的控制閥14至19的開啟程度進行控制，使供給到液壓致動器8至13的油的流量成為分配的流量r1至r6，這是通過對應(yīng)于操作設(shè)備的操作量對液壓泵P的輸出流量進行分配而獲得的。
由此，當對多個操作設(shè)備進行操作時，其中前部附屬裝置4以互鎖狀態(tài)操作，在各操作設(shè)備需要的液壓致動器8至13所需流量的總和大于液壓泵P的輸出流量這種情況下，控制閥14至19的開啟程度將對應(yīng)于在各操作設(shè)備操作量的基礎(chǔ)上對液壓泵P的輸出流量進行分配而獲得的流量r1至r6，其中由于對應(yīng)分配的流量r1至r6供給到各液壓致動器8至13，液壓泵P的輸出流量可以充分地分配到各液壓致動器8至13。另外，在這種情況下，由于控制閥14至19的開啟程度對應(yīng)于分配流量r1至r6，不可能如現(xiàn)有技術(shù)中那樣，控制閥14至19的開啟程度變得大于輸送流量。因此，前部附屬裝置4可以平穩(wěn)地致動，并有助于提高工作效率。
工業(yè)實用性總之，如權(quán)利要求1中所述的，分別對向各液壓致動器的壓力油進行輸送控制的控制閥這樣操作，使在液壓泵輸出流量的基礎(chǔ)上計算出的分配流量能夠供給到對應(yīng)的液壓致動器，從而能夠充分地將壓力油的流量從液壓泵輸送和分配到多個液壓致動器，還能夠防止控制閥的開啟程度變得大于液壓致動器的輸送流量。因此，合成的操作效率進一步提高，從這個觀點看在工業(yè)上有良好的實用性。
進一步涉及與權(quán)利要求1所述的本發(fā)明相對應(yīng)的權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，由于能夠獲得液壓泵的輸出流量，從這個觀點看，也有良好的實用性。
再進一步涉及與這些發(fā)明所述的本發(fā)明相對應(yīng)的權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，通過使分配流量大于操作設(shè)備所需的流量，能夠防止麻煩或問題的產(chǎn)生。從這個觀點看，也有良好的實用性。
權(quán)利要求
1．一種用于加工設(shè)備的液壓控制裝置，包括多個液壓致動器；一用于向這些液壓致動器輸送壓力油的液壓泵；用于控制向各液壓致動器輸送壓力油的控制閥；及一用于操作各控制閥的閥操作裝置；其中提供了一個控制單元，該控制單元輸入從用于對各液壓致動器的操作設(shè)備的操作狀態(tài)進行檢測的操作狀態(tài)檢測裝置來的信號，在對應(yīng)輸入信號的基礎(chǔ)上將控制指令輸出到與之對應(yīng)的閥操作裝置，其中上述控制單元對流量進行計算，在從上述操作狀態(tài)檢測裝置來的輸入信號的基礎(chǔ)上，用于將上述液壓泵的輸出流量分配到各液壓致動器，并為了將上述分配流量輸送到各液壓致動器而將控制指令輸出到上述閥操作裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的用于加工設(shè)備的液壓控制裝置，其中在最大扭矩、發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)、以及此刻液壓泵的排出壓力的基礎(chǔ)上對液壓泵的輸出流量進行計算。
3．如權(quán)利要求1或2所述的用于加工設(shè)備的液壓控制裝置，其中當在操作設(shè)備的操作狀態(tài)的基礎(chǔ)上獲得的上述各液壓致動器所需流量的總和小于上述液壓泵的輸出流量時，上述各液壓致動器的所需流量被設(shè)定，使它們成為上述分配流量。
全文摘要
在加工設(shè)備、如設(shè)有多個液壓致動器的液壓挖土機中,合成工作效率可以提高。在控制部分中,在依照操作設(shè)備操作量的允許流量β的基礎(chǔ)上對將分配到各液壓致動器的流量r1至r6進行計算,控制指令被輸出到一電磁減壓閥,使對應(yīng)的分配流量供給到各液壓致動器。
文檔編號F15B21/08GK1288507SQ99802121
公開日2001年3月21日 申請日期1999年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月12日
發(fā)明者守屋直行, 古田秀人 申請人:新卡特彼勒三菱株式會社