专利名称：作业机械的油压控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于可以回收、再利用来自油压促动器的排出油所具有的油压能量的作业机械的油压控制系统的技术领域。
背景技术：
一般来讲，在作业机械中，存在如油压掘土机那样具备从油压泵供给压油的多个油压促动器的作业机械，但在这样的作业机械的油压回路中，以往构成为从油压促动器排出的油返回到油罐。例如，在油压掘土机中，当为使作业部下降而使动臂缸缩小时，从该动臂缸的头侧油室排出的油返回油罐，此时，动臂缸的头侧油室的油由于保持前作业部的重量而成为高压，具有高的油压能量，不利用该高的油压能量就返回油罐，造成能量的浪费损失。因此，为了回收、再利用来自油压促动器的排出油所具有的油压能量，众所周知有这样的技术，即，将来自油压促动器的排出油所具有的油压能量在储能器中蓄压，而且使该储能器的蓄压油与油压泵的排出路合流(例如参照专利文献1)。进而，在上述专利文献1中公开了这样的技术，即，根据储能器的存储压和泵排出压的差压，使储能器的蓄压油保持原有压力地与泵排出路合流，或是由泵马达形成高压而与泵排出路合流。专利文献1 日本特再公表W098/13603号公报
发明内容
然而，如上述专利文献1所那样，在使储能器的蓄压油与油压泵的排出流路合流而加以使用时，因为泵排出流路的流量增加了来自该储能器的合流量，所以，若不与储能器的合流对应地控制油压泵的排出流量的话，则泵排出流路的压力或控制向油压促动器的压油供给流量的控制阀中的压损会增加，消耗能量增加，存在不能高效再利用储能器的蓄压油这样的问题。进而，存在因从储能器向油压泵的排出路的合流流量的增减造成油压促动器的动作速度增减这样的问题，这正是本发明所要解决的课题。本发明鉴于上述情况以解决这些课题为目的研发而成，本发明的第一方面的作业机械的油压控制系统，其构成为具备对油压促动器的排出油所具有的油压能量进行蓄压的储能器、成为至少包括所述油压促动器在内的油压促动器的油压供给源的容量可变型的油压泵、和使所述储能器的蓄压油与油压泵的排出油合流的合流油路；其特征在于，在该油压控制系统中，设置对从所述储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量进行控制的储能器流量控制阀、和对该储能器流量控制阀以及所述油压泵的排出流量进行控制的控制装置，而且，该控制装置基于油压促动器用操作件的操作量和油压泵的排出压，求出供给到油压促动器的促动器供给流量，而且，对油压泵的排出流量以及储能器流量进行控制，用以按油压泵的排出流量与储能器流量的合计流量来供给该促动器供给流量。本发明的第二方面的作业机械的油压控制系统，在本发明的第一方面的作业机械的油压控制系统中，其特征在于，控制装置具备分担比例设定机构，该分担比例设定机构设定在供给到油压促动器的促动器供给流量之中由储能器分担的储能器分担比例和由油压泵分担的泵分担比例，而且，在由储能器压力检测机构检测的储能器压力是作为储能器能够放出压油的压力而预先设定的设定压以上、且储能器压力是油压泵的排出压以上的情况下，通过对促动器供给流量乘以所述储能器分担比例，求出从储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量。本发明的第三方面的作业机械的油压控制系统，在本发明的第一方面的作业机械的油压控制系统中，其特征在于，控制装置基于由储能器压力检测机构以及泵压力检测机构检测的储能器的压力与油压泵的排出压的差压，控制储能器流量控制阀的开口面积，用以补偿从储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量。通过本发明的第一方面，在油压促动器中，根据储能器流量和主泵10的排出流量，恰当地供给基于油压促动器用操作件的操作量和油压泵的排出压求出的促动器供给流量，而且，可以无浪费地高效利用储能器的蓄压油，而且可相应地减少油压泵的排出流量， 能够可靠地实现节能。 通过本发明的第二方面，储能器流量被控制成分担促动器供给流量之中的规定比例，另外，容易进行储能器流量的运算、控制，而且也容易对油压泵的排出流量进行控制。通过本发明的第三方面，即使储能器的压力或主泵的排出压发生变动，也可以高精度地控制从储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量，另外，可以使向油压促动器的供给流量稳定，可以使油压促动器顺畅地动作。
图1是油压掘土机的立体图。图2是油压控制系统的油压回路图。图3是表示控制装置的输入输出的方框图。图4是表示储能器流量及主泵的排出流量控制的方框图。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。在图1中，1是作为作业机械一例的油压掘土机，该油压掘土机1由履带式的下部行进体2、可自由旋转地被支撑在该下部行进体2上方的上部旋转体3和安装在该上部旋转体3前方的作业部4等各部分构成，进而， 该作业部4由基端部上下自由摆动地被支撑在上部旋转体3上的动臂5、前后自由摆动地被支撑在该动臂5前端部的斗臂6和安装在该斗臂6前端部的铲斗7等构成。进而，8、9是用于使上述动臂5上下摆动的左右一对第一、第二动臂缸，这些第一、 第二动臂缸8、9如此构成，即由头侧油室8a、9a的压力保持作业部4的重量，而且通过向该头侧油室8a、9a供给压油以及从杆侧油室8b、9b排出油而伸长使动臂5上升，另外，通过向杆侧油室8b、9b供给压油以及从头侧油室8a、9a排出油而缩小使动臂5下降。另外，随着该动臂5的升降，作业部4整体升降，而且随着动臂5的上升，作业部4所具有的位能增加， 该位能由后述的油压控制系统回收而再利用。接着，基于图2的油压回路图对上述油压控制系统进行说明，在该图2中，8、9是上述第一、第二动臂缸，10是由搭载于油压掘土机1的发动机E驱动的可变容量型的主泵(相当于本发明的油压泵)，11是成为控制油压源的控制泵，12是油罐。在此，上述主泵10是不仅成为第一、第二动臂缸8、9的油压供给源、而且也成为设在油压掘土机1中的多个另外的油压促动器Al An (行进马达、旋转马达、斗臂缸、铲斗缸等)的油压供给源的泵。另外， 在图2中只图示多个另外的油压促动器Al An中的Al、An。另外，在本实施方式中，第二动臂缸9相当于将本发明的将排出油所具有的油压能量蓄压在储能器中的油压促动器，另外，第一、第二动臂缸8、9及另外的油压促动器Al An相当于本发明的至少包括上述油压促动器的油压促动器。进而，13是控制上述主泵10的排出流量的调节器，该调节器13接受从主泵输出控制用电磁比例减压阀14输出的控制信号压来控制泵输出，而且接受主泵10的排出压来进行定功率控制。进而，调节器13也进行基于从主泵流量控制用电磁比例减压阀30输出的流量控制信号压Pc的流量控制，该流量控制在后叙述。另外，15是上述主泵10的排出管线，该排出管线15与后述的合流油路16合流而到达压油供给油路17，在该压油供给油路17上连接对上述第一、第二动臂缸8、9进行供油排油控制的动臂缸用控制阀18。另外，在压油供给油路17上不仅连接上述动臂缸用控制阀18，也连接分别对另外的油压促动器Al An进行供油排油控制的另外的油压促动器用控制阀Cl Cn (行进马达用控制阀、旋转马达用控制阀、斗臂缸用控制阀、铲斗缸用控制阀等)。另外，在图2中只图示另外的油压促动器用控制阀Cl Cn中的Cl、Cn。上述动臂缸用控制阀18由具备上升侧、下降侧控制口 18a、18b的滑阀构成，构成为在不向两个控制口 18a、18b输入控制压的状态下，位于不对第一、第二动臂缸8、9进行供油排油的中立位置N，通过向上升侧控制口 18a输入控制压，切换成将压油供给油路17的压油供给至第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a、另一方面使从杆侧油室8b、9b排出的油流到油罐12的上升侧位置X，另外，通过向下降侧控制口 18b输入控制压，切换成把压油供给油路17的压油供给至第一、第二动臂缸8、9的杆侧油室8b、9b的下降侧位置Y。在此，上述第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a与动臂缸用控制阀18经由第一、第二头侧油路19、20、头侧连通油路21和头侧主油路22连结，该第一、第二头侧油路 19、20分别与第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a连接，该头侧连通油路21经由这些第一、第二头侧油路19、20将第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a彼此连通，该头侧主油路22将该头侧连通油路21和动臂缸用控制阀18连接。另外，第一、第二动臂缸8、9的杆侧油室8b、9b与动臂缸用控制阀18经由将杆侧油室8b、9b彼此连通的杆侧连通油路23、以及将该杆侧连通油路23和动臂缸用控制阀18连接的杆侧主油路M连结。另外，经由这些油路，在第一、第二动臂缸8、9和动臂缸用控制阀18之间进行供油排油。另一方面，25J6是上升侧、下降侧电磁比例减压阀，这些电磁比例减压阀25J6 基于来自后述的控制装置27的控制信号而动作，用以分别向上述动臂缸用控制阀18的上升侧控制口 18a、下降侧控制口 18b输出控制压。从这些上升侧、下降侧电磁比例减压阀25、 沈输出的控制压根据动臂用操作杆(未图示)的操作量进行增减地受到控制，而且通过对应于该控制压的增减来增减滑阀的移动行程，动臂缸用控制阀18的开口面积受到增减控制。进而，在上述动臂缸用控制阀18中，形成在处于中立位置N时使压油供给油路17的压油流到油罐12的中心旁通阀路18c，该中心旁通阀路18c设定成在动臂缸用控制阀18 切换到上升侧位置X或下降侧位置Y的情况下即使滑阀的移动行程变小也关闭。另外，在另外的油压促动器用控制阀Cl Cn中也形成与动臂缸用控制阀18相同的中心旁通阀路 Clc Cnc0另外，30是基于来自控制装置27的控制信号输出流量控制信号压Pc的主泵流量控制用电磁比例减压阀，从该主泵流量控制用电磁比例减压阀30输出的流量控制信号压 Pc被输入到进行上述主泵10的排出流量控制的调节器13中。另外，该调节器13以在输入的流量控制信号压Pc为最大值时使泵流量为最少、随着流量控制信号压Pc变低而使泵流量增加的方式，控制主泵10的排出流量。另一方面，如上所述，上述第一、第二头侧油路19、20是连接于第一、第二动臂缸 8、9的头侧油室8a、9a的油路，在该第一、第二头侧油路19、20中，并列状地配置允许向头侧油室8a、9a供给油但阻止从头侧油室8a、9a排出油的第一、第二检验阀31、32、和控制从头侧油室8a、9a的排出流量的第一、第二流量控制阀33、34。另外，向第一、第二动臂缸8、 9的头侧油室8a、9a的供油经由第一、第二检验阀31、32进行，另一方面，从头侧油室8a、9a 的排油经由第一、第二流量控制阀33、34进行。上述第一、第二流量控制阀33、34是具备控制口 33a、3^的滑阀，构成为在不向控制口 33a、3^输入控制压的状态下，位于关闭第一、第二头侧油路19、20的关闭位置N，而通过向控制口 33a、3^输入控制压，切换成打开第一、第二头侧油路19、20的打开位置X。另外，35、36是第一、第二电磁比例减压阀，这些电磁比例减压阀35、36基于来自控制装置27的控制信号而动作，用以向上述第一、第二流量控制阀33、34的控制口 33a、34a 输出控制压。另外，与从这些第一、第二电磁比例减压阀35、36输出的控制压的增减相对应，第一、第二流量控制阀33、34的开口面积受到增减控制。进而，37、38是与上述第一、第二头侧油路19、20分别连接的第一、第二安全阀，构成为由该第一、第二安全阀37、38设定第一、第二动臂缸8、9的头侧安全压。另一方面，如上所述，上述头侧连通油路21是经由第一、第二头侧油路19、20将第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a彼此连通的油路，在该头侧连通油路21中，配设基于来自控制装置27的控制信号而开闭头侧连通油路21的头侧连通油路开闭阀39。另外，第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a彼此构成为，在头侧连通油路开闭阀39位于打开头侧连通油路21的开位置X的状态下，成为经由第一、第二头侧油路19、20连通的状态，而通过使头侧连通油路开闭阀39位于关闭头侧连通油路21的闭位置N而成为遮断的状态。另外，在杆侧连通油路23中没有配置上述头侧连通油路开闭阀39那样的开闭阀，第一、第二动臂缸8、9的杆侧油室8b、9b彼此总是成为连通状态。进而，40是从上述第一头侧油路19到油罐12的头侧排出油路，在该头侧排出油路 40中配置卸荷阀41。上述卸荷阀41使用提升阀42、和基于从控制装置27输出的控制信号从OFF位置 N切换到ON位置X的卸荷阀用电磁切换阀43而构成。另外，该卸荷阀41在卸荷阀用电磁切换阀43位于OFF位置N时，保持成为阻止油从第一头侧油路19向油罐12流动、即关闭头侧排出油路40的闭状态，而通过将卸荷阀用电磁切换阀43切换到ON位置X，成为允许油从第一头侧油路19向油罐12流动、即打开头侧排出油路40的开状态。另外，通过使上述卸荷阀用电磁切换阀43位于ON位置X而使卸荷阀41成为开状态，能够使第一动臂缸8的头侧油室8a的压油经由第一流量控制阀33及头侧排出油路40流到油罐12。在此，如上所述，在卸荷阀41为开状态时，可以使第一动臂缸8的头侧油室8a的压油经由第一流量控制阀33及头侧排出油路40流向油罐12，此时，通过使第一流量控制阀33的开口面积成为最大，可以使第一动臂缸8的头侧油室8a的压油在大体卸荷状态下流到油罐12。进而，44是与上述第二头侧油路20连接的回收油路，在该回收油路44中供给经由第二头侧油路20的来自第二动臂缸9的头侧油室9a的排出油，该回收油路44经由后述的缸侧检验阀46及储能器侧检验阀49连接于储能器油路45。在此，上述储能器油路45是与储能器59连接用以对储能器59供给排出压油的油路。上述缸侧检验阀46使用提升阀47、和基于从控制装置27输出的控制信号从OFF 位置N切换到ON位置X的缸侧检验阀用电磁切换阀48而构成。另外，该缸侧检验阀46在缸侧检验阀用电磁切换阀48位于OFF位置N的状态下，保持成为阻止油从回收油路44向储能器油路45流动的闭状态，而通过将缸侧检验阀用电磁切换阀48切换到ON位置X，成为允许回收油路44和储能器油路45之间的双向流动的开状态。另外，上述储能器侧检验阀49使用提升阀50、和基于从控制装置27输出的控制信号从OFF位置N切换到ON位置X的储能器侧检验阀用电磁切换阀51而构成。另外，该储能器侧检验阀49在储能器侧检验阀用电磁切换阀51位于OFF位置N的状态下，保持成为阻止油从储能器油路45向回收油路44流动的闭状态，而通过将储能器侧检验阀用电磁切换阀51切换到ON位置X，成为允许回收油路44和储能器油路45之间的双向流动的开状态。另外，储能器侧检验阀49即使在储能器侧检验阀用电磁切换阀51位于OFF位置N的状态下，也允许油从回收油路44向储能器油路45流动，而在储能器侧检验阀用电磁切换阀 51位于ON位置X的状态下，储能器油路45的压力没有导入提升阀50的弹簧室50a，所以， 能够在几乎没有压力损失的状态下使油从回收油路44流到储能器油路45。另外，在上述缸侧检验阀46及储能器侧检验阀49 一同被保持为闭状态的状态下， 油从回收油路44向储能器油路45的流动及油从储能器油路45向回收油路44的流动一同受到阻止；另一方面，通过使缸侧检验阀46及储能器侧检验阀49 一同成为开状态，可以从第二动臂缸9的头侧油室9a将排出油经由回收油路44及储能器油路45蓄压到储能器59 中。另外，在本实施方式中，储能器59使用作为油压能量蓄积用途最适宜的柱塞型的产品， 但并不限定于此，例如也可以是活塞型的产品。另一方面，16是形成为从上述储能器油路45到主泵10的排出管线15的合流油路，在该合流油路16中配设储能器流量控制阀52。上述储能器流量控制阀52是基于输入来自控制装置27的控制信号的储能器流量控制阀用电油变换阀53的动作而使滑阀移动的流量控制阀，构成为在储能器流量控制阀用电油变换阀53为非动作的状态下，位于关闭合流油路16的闭位置N，而通过储能器流量控制阀用电油变换阀53动作而使滑阀移动，切换成为打开合流油路16的开位置X。进而， 在该储能器流量控制阀52中，内置有允许油从储能器油路45向排出管线15流动、但阻止逆向流动的检验阀M。另外，通过将储能器流量控制阀52切换到开位置X，可以将蓄压在储能器59中的压油经由储能器油路45及合流油路16合流到主泵10的排出管线15。
上述储能器流量控制阀52的开口面积根据从控制装置27输入到储能器流量控制阀用电油变换阀53的控制信号的信号值而受到增减控制，另外，如后所述，构成为根据该储能器流量控制阀52的开口面积来进行从储能器59经由合流油路16与主泵10的排出管线15合流的储能器流量的控制。另一方面，上述控制装置27是使用微型运算机等构成的装置，如图3的方框图所示，输入来自检测动臂用操作杆的操作方向及操作量的动臂操作检测机构60、检测主泵10 的排出压的泵压力传感器(相当于本发明的泵压力检测机构)61、检测第一动臂缸8的头侧油室8a的压力的第一头侧压力传感器62、检测第二动臂缸9的头侧油室9a的压力的第二头侧压力传感器63、检测储能器59的压力的储能器压力传感器(相当于本发明的储能器压力检测机构)64、检测另外的油压促动器Al An用的操作件(未图示)的操作方向及操作量的另外的油压促动器操作检测机构6 65η等的信号，基于这些输入信号对上述的上升侧电磁比例减压阀25、下降侧电磁比例减压阀沈、主泵流量控制用电磁比例减压阀 30、第一电磁比例减压阀35、第二电磁比例减压阀36、头侧连通油路开闭阀39、卸荷阀用电磁切换阀43、缸侧检验阀用电磁切换阀48、储能器侧检验阀用电磁切换阀51、储能器流量控制阀用电油变换阀53等输出控制信号。在上述控制装置27进行的控制之中，首先对双支承控制、单支承控制进行说明， 控制装置27基于从动臂操作检测机构60输入的动臂用操作杆的操作信号，在动臂用操作杆在下降侧、上升侧都不受操作的情况下、或是向上升侧受到操作的情况下，即在作业部4 的升降停止时及上升时，判断为进行将作业部4的重量由第一及第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a的压力保持的双支承控制；另外，在动臂用操作杆向下降侧受到操作的情况下，即在作业部4下降时，判断为进行将作业部4的重量由第二动臂缸9的头侧油室9a的压力保持的单支承控制。另外，在判断为进行双支承控制的情况下，控制装置27对卸荷阀用电磁切换阀43 输出控制信号以使其位于OFF位置N，使卸荷阀41为闭状态。由此，阻止第一动臂缸8的头侧油室8a的油经由头侧排出油路40流入油罐12。进而，控制装置27对头侧连通油路开闭阀39输出控制信号以使其位于开位置X。由此，第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a 彼此经由第一、第二头侧油路19、20成为连通状态。在该状态下，第一及第二这两个动臂缸 8、9承担作业部4的重量保持，另外，执行由第一及第二这两个动臂缸8、9的头侧油室8a、 9a的压力保持作业部4的重量的双支承控制。另一方面，在判断为进行单支承控制的情况下，控制装置27对头侧连通油路开闭阀39输出控制信号以使其位于闭位置N。由此，第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a彼此形成遮断的状态。进而，控制装置27对第一电磁比例减压阀35输出最大控制压输出的控制信号，使第一流量控制阀33的开口面积最大，而且对卸荷阀用电磁切换阀43输出控制信号而使其位于ON位置X，使卸荷阀41成为开状态。由此，第一动臂缸8的头侧油室8a的油经由第一头侧油路19及头侧排出油路40流到油罐12，第一动臂缸8的头侧油室8a的压力下降到大致罐压。在该状态下，没有形成由第一动臂缸8对作业部4进行的重量保持，而只由第二动臂缸9承担作业部4的重量保持，另外，执行由第一、第二动臂缸8、9中一方的第二动臂缸9的头侧油室9a的压力保持作业部4的重量的单支承控制。另外，通过形成该单支承控制，第二动臂缸9的头侧油室9a的压力相对于上述双支承控制时的第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a的压力升压成大约二倍。接着，对基于动臂用操作杆的操作的控制装置27的控制进行说明。首先，在动臂用操作杆在动臂下降侧、上升侧都不受到操作的情况下，即在作业部 4的升降停止时，控制装置27不对上升侧电磁比例减压阀25、下降侧电磁比例减压阀沈、第一电磁比例减压阀35、第二电磁比例减压阀36输出控制压输出的控制信号，由此动臂缸用控制阀18位于中立位置N，第一、第二流量控制阀33、34位于闭位置N。另外，控制缸侧检验阀用电磁切换阀48、储能器侧检验阀用电磁切换阀51使其都位于OFF位置N，由此，缸侧检验阀46、储能器侧检验阀49都保持为闭状态。进而，不向储能器流量控制阀用电油变换阀53输出动作信号，由此，储能器流量控制阀52位于闭位置N。进而，如上所述，在作业部 4的升降停止时，执行双支承控制，所以，控制成头侧连通油路开闭阀39位于开位置X，另外卸荷阀41成为闭状态。进而，主泵流量控制用电磁比例减压阀30控制成对调节器13输出流量控制信号压Pc的最大值，由此，主泵10控制成为最少的泵流量。另一方面，在动臂用操作杆被操作成动臂下降侧的情况下，即在作业部4下降时， 如上所述，执行单支承控制，所以，控制成头侧连通油路开闭阀39位于闭位置N，另外，第一流量控制阀33的开口面积成为最大，进而，卸荷阀41成为开状态。由此，来自第一动臂缸 8的头侧油室8a的排出油经由头侧排出油路40流到油罐12，而且成为作业部4的重量由第二动臂缸9的头侧油室9a的压力保持的状态。进而，在操作成为动臂下降侧的情况下，控制装置27对下降侧电磁比例减压阀沈输出控制信号，以向动臂缸用控制阀18的下降侧控制口 18b输出与动臂用操作杆的操作量对应的控制压。由此，动臂缸用控制阀18切换到下降侧位置Y，另外，压油供给油路17的压油经由上述下降侧位置Y的动臂缸用控制阀18、杆侧主油路对、杆侧连通油路23供给到第一、第二动臂缸8、9的杆侧油室8b、9b。进而，在操作为动臂下降侧的情况下，控制装置27对第二电磁比例减压阀36输出控制信号，以向第二流量控制阀；34的控制口 3 输出与动臂用操作杆的操作量对应的控制压。由此，第二流量控制阀34切换到将第二头侧油路20打开的开位置X。另外，从第二动臂缸9的头侧油室9a排出的压油经由开位置X的第二流量控制阀34供给到回收油路44， 其流量由第二流量控制阀34的开口面积控制。另外，如上所述，在作业部4下降时执行单支承控制，由第二动臂缸9的头侧油室9a保持作业部4的重量，所以，来自该第二动臂缸9 的头侧油室9a的排出油的压力与双支承控制的情况相比成为大约二倍的高压，该高压的油供给到回收油路44。进而，在操作为动臂下降侧的情况下，控制装置27对缸侧检验阀用电磁切换阀48 及储能器侧检验阀用电磁切换阀51输出控制信号，以便切换到ON位置X。由此，缸侧检验阀46及储能器侧检验阀49 一同成为开状态，允许油从回收油路44向储能器油路45流动。 另外，从第二动臂缸9的头侧油室9a排出而供给到回收油路44的油流到储能器油路45，经由该储能器油路45在储能器59中蓄压。也就是说，在作业部4下降时，执行以第二动臂缸9的头侧油室9a的压力保持作业部4的重量的单支承控制，而且来自该第二动臂缸9的头侧油室9a的排出油在储能器59 中蓄压，此时，第二动臂缸9的头侧油室9a的压力与双支承控制的情况相比成为大约二倍的高压，另外，在储能器59中对也可对应于例如挖掘作业或提起旋转等高负荷作业的高压的压油进行蓄压。进而，在操作为动臂下降侧的情况下，控制装置27不向储能器流量控制阀用电油变换阀53输出动作信号，由此，储能器流量控制阀52控制成位于关闭合流油路16的闭位置N。另外，不从储能器油路45经由合流油路16向压油供给油路17供给压油，而是向压油供给油路17只供给主泵10的排出油。进而，在操作为动臂下降侧的情况下，控制装置27对主泵流量控制用电磁比例减压阀30输出控制信号，以便将用于把主泵10的排出流量设成由后述的泵流量运算部71运算得到的流量的流量控制信号压Pc输出到调节器13。由此，主泵10的排出流量控制成为由泵流量运算部71运算得到的流量，对该排出流量控制在后叙述。接着，对在动臂用操作杆操作为动臂上升侧的情况下、即在作业部4上升时的控制进行说明，在作业部4上升时，如上所述，因为执行双支承控制，所以，控制成头侧连通油路开闭阀39位于开位置X，另外，卸荷阀41成为闭状态。进而，在操作为动臂上升侧的情况下，控制装置27对上升侧电磁比例减压阀25输出控制信号，以便向动臂缸用控制阀18的上降侧控制口 18a输出与动臂用操作杆的操作量对应的控制压。由此，动臂缸用控制阀18切换到上升侧位置X，另外，经由该上升侧位置X 的动臂缸用控制阀18，压油供给油路17的压油供给到第一、第二动臂缸8的头侧油室8a、 9a，而且来自杆侧油室8b、9b的排出油排出到油罐12中。进而，此时，控制装置27不对第一、第二电磁比例减压阀35、36输出控制压输出的控制信号，由此，控制成第一、第二流量控制阀33、34位于闭位置N。另外，如上所述，头侧连通油路开闭阀39位于开位置X，另外，卸荷阀41成为闭状态。另外，经由上述上升侧位置 X的动臂缸用控制阀18供给到第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a的压油不经由头侧排出油路40流到油罐12，而是经由头侧主油路22、头侧连通油路21及第一、第二头侧油路 19,20的第一、第二检验阀31、33，到达第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a。进而，在操作为动臂上升侧的情况下，控制装置27对缸侧检验阀用电磁切换阀48 及储能器侧检验阀用电磁切换阀51进行控制，使其位于OFF位置N。由此，缸侧检验阀46 及储能器侧检验阀49保持为闭状态，另外，回收油路44和储能器油路45之间成为遮断的状态。进而，在操作为动臂上升侧的情况下，控制装置27对储能器流量控制阀用电油变换阀53输出动作信号，以便将储能器流量控制阀52切换到开位置X。由此，储能器流量控制阀52打开从储能器油路45到主泵10的排出管线15的合流油路16，另外，在储能器59 被蓄压的压油经由储能器油路45、合流油路16与主泵10的排出管线15合流，进而，经由压油供给油路17、上升侧位置X的动臂缸用控制阀18供给到第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a。此时，从储能器59与主泵10的排出管线15合流的储能器流量由储能器流量控制阀52的开口面积进行控制，对该储能器流量的控制在后叙述。进而，在操作为动臂上升侧的情况下，控制装置27对主泵流量控制用电磁比例减压阀30输出控制信号，以便将用于把主泵10的排出流量设成由后述的泵流量运算部71运算得到的流量的流量控制信号压Pc输出到调节器13。由此，主泵10的排出流量控制成为由泵流量运算部71运算得到的流量，对该排出流量控制在后叙述。也就是说，在作业部4上升时，储能器59的蓄压油经由合流油路16与主泵10的排出油合流，该合流的压油经由上升侧位置X的动臂缸用控制阀18供给到第一、第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a。另外，在作业部4下降时，可以将回收到储能器59的油压能量在作业部4上升时进行再利用。进而，在操作将主泵10作为油压供给源的另外的油压促动器Al An用的操作件的情况下，或者在与动臂用操作杆的动臂上升操作连动地操作另外的油压促动器用操作件的情况下，通过将上述储能器流量控制阀52设为开位置X，使储能器59的蓄压油与主泵10 的排出油合流，从而不仅将该储能器59的蓄压油作为向在作业部4上升时的第一、第二动臂缸8、9供给的压油使用，而且还可以作为向将主泵10为油压源的另外的各种油压促动器 Al An供给的压油使用。此时，如上所述，因为在储能器59蓄压有高压的压油，所以，可以用于包含例如挖掘作业或提升旋转等高负荷作业的各式各样的作业。接着，基于图4所示的方框图，对使储能器59的蓄压油与主泵10的排出油合流时的储能器流量(从储能器59向主泵10的排出管线15的合流量)的控制及主泵10的排出流量控制进行说明。当进行这些控制时，首先，控制装置27对向进行了操作件操作的油压促动器(第一、第二动臂缸8、9、另外的油压促动器Al An)的供给流量(以下称为促动器供给流量Qc)进行运算。在运算上述促动器供给流量Qc的情况下，控制装置27首先把从动臂操作检测机构60及另外的油压促动器操作检测机构6 65η输入的检测信号输入到操作要求流量运算部67中。该操作要求流量运算部67具有表示各油压促动器用操作件的操作量L与根据该油压促动器用操作件的操作量L设定的操作要求流量Qr的关系的表格，使用该表格可以求出各油压促动器的操作要求流量Qr。另外，由该操作要求流量运算部67求出的各油压促动器的操作要求流量Qr在加算器68中进行合计，作为合计操作要求流量QsunKQsum = Qr+Qr. . . +Qr)输出到促动器供给流量运算部69。上述促动器供给流量运算部69输入上述合计操作要求流量Qsum、泵压力传感器 61的检测信号和泵输出信号Pw。在此，上述泵输出信号Pw是用于根据发动机E的输出或作业内容等调整主泵10的输出的信号，例如，根据设定发动机E的无负荷时转速的加速标度盘的标度值进行设定，而根据该泵输出信号Pw的信号值，预先设定表示用于进行定马力控制的泵排出压P与泵流量Q的关系的泵定马力线(P-Q线)。另外，促动器供给流量运算部69基于由上述泵输出信号Pw确定的泵定马力线和从泵压力传感器61输入的主泵10的排出压Pp，求出泵定马力线上的泵流量Qd，进而，比较该泵定马力线上的泵流量Qd、上述合计操作要求流量Qsum和主泵10的最大流量Qmax，把最小值作为向进行了操作件操作的油压促动器供给的促动器供给流量Qc输出。从上述促动器供给流量运算部69输出的促动器供给流量Qc被输入到储能器流量运算部70用于储能器流量Qa的运算，而且输入到泵流量运算部71用于主泵10的排出流量Qp的运算。接着，对上述储能器流量运算部70中的储能器流量Qa的运算进行说明。该储能器流量运算部70通过对从上述促动器供给流量运算部69输出的促动器供给流量Qc乘以由分担比例设定部(相当于本发明的分担比例设定机构)72设定的储能器分担比例Ra，运算从储能器59与主泵10的排出油合流的储能器流量Qa (Qa = QcXRa)。该储能器流量Qa 的运算，在从储能器压力传感器64输入的储能器59的压力1 为作为储能器59可放出压油的压力预先设定的设定压I^as以上(Pa彡Pas)、且为主泵10的排出压Pp以上(Pa彡Pp) 的情况下进行。也就是说，在储能器59的压力1 不足设定压Pas时或储能器59的压力1 比主泵10的排出压Pp低时，因为不能使储能器59的蓄压油与主泵10合流，所以，将储能器流量Qa运算为“零”。进而，在动臂用操作杆被操作为动臂下降侧的情况下，如上所述因为进行储能器59的蓄压，所以，把储能器流量Qa运算为“零”。在此，上述分担比例设定部72设定在供给到油压促动器的促动器供给流量Qc之中由储能器59分担的储能器分担比例Ra(0< RaS 1)和由主泵10分担的泵分担比例 Rp (Rp = I-Ra)。例如，在设定成储能器分担比例Ra = 0. 5、泵分担比例Rp = 0. 5时，把向油压促动器的供给流量由储能器59和主泵10对半分担。该分担比例设定部72中的储能器分担比例Ra、泵分担比例Rp的设定，例如可以使用与控制装置27连接的操作面板等操作机构，根据储能器59的容量等任意设定。进而，控制装置27以在上述储能器流量运算部70中运算得到的储能器流量Qa从储能器59与主泵10的排出油合流的方式，对储能器流量控制阀用电油变换阀53输出控制信号，控制储能器流量控制阀52的开口面积。此时，储能器流量控制阀52的开口面积按使下述的式(1)成立的方式进行控制。Qa = CXAX (Pa-Pp)1/2. . . (1)另外，在式(1)中，Qa是在储能器流量运算部70中运算得到的储能器流量，C是系数，A是储能器流量控制阀52的开口面积，Pa是储能器59的压力，Pp是主泵10的排出压。也就是说，储能器流量控制阀52的开口面积控制成根据储能器59的压力1 与主泵10的排出压Pp的差压而改变，由此，即使储能器59的压力1 或主泵10的排出压Pp发生变动，也可以补偿在储能器流量运算部70中运算得到的储能器流量Qa。另外，在储能器流量运算部70中运算储能器流量Qa为“零”(Qa = 0)时，储能器流量控制阀52控制成位于关闭合流油路16的闭位置N。接着，对泵流量运算部71中的主泵10的排出流量Qp的运算进行说明，该泵流量运算部71通过从由上述促动器供给流量运算部69输出的促动器供给流量Qc减去由上述储能器流量运算部70运算出的储能器流量Qa，运算主泵10的排出流量Qp (Qp = Qc-Qa)。 也就是说，主泵10的排出流量Qp和储能器流量Qa的合计流量运算成为供给到油压促动器的促动器供给流量Qc。另外，在储能器流量Qa为“零”时，主泵10的排出流量Qp成为促动器供给流量Qc。进而，控制装置27为了将主泵10的排出流量设成由上述泵流量运算部71运算的排出流量QP，对主泵流量控制用电磁比例减压阀30输出控制信号以将流量控制信号压Pc 输出到调节器13。由此，主泵10的排出流量控制成为由上述泵流量运算部71运算得到的排出流量QP。在已叙述那样构成的本实施方式中，在作业部4下降时，执行只由第二动臂缸9的头侧油室9a保持作业部4的重量的单支承控制，而且来自保持该作业部4的重量的第二动臂缸9的头侧油室9a的排出油在储能器59中蓄压，另外，在储能器59中蓄压也可以对应于高负荷的高压的压油，另一方面，使在该储能器59中被蓄压的压油经由合流油路16与主泵10的排出油合流，由此能够把来自第二动臂缸9的头侧油室9a的排出油所具有的油压能量作为向第一、第二动臂缸8、9或另外的油压促动器Al An的供给压油加以使用，此时，从储能器59与主泵10的排出油合流的储能器流量Qa由配置在合流油路16中的储能器流量控制阀52控制，而且，控制该储能器流量控制阀52及主泵10的排出流量的控制装置27基于动臂用操作杆或另外的油压促动器用操作件的操作量和主泵10的排出压Pp，求出供给到进行了操作件操作的油压促动器(第一、第二动臂缸8、9、另外的油压促动器Al An)的促动器供给流量Qc，为了按主泵10的排出流量Qp和储能器流量Qa的合计流量供给上述促动器供给流量Qc，对主泵10的排出流量及储能器流量进行控制。其结果，在对第一、第二动臂缸8、9或另外的油压促动器Al An供给压油的压油供给油路17中，由储能器流量Qa和主泵10的排出流量Qp恰当地供给基于油压促动器用操作件的操作量和主泵10的排出压Pp求出的促动器供给流量Qc。另外，在使储能器59的蓄压油与油压泵10的排出油合流而加以利用时，不会造成控制阀(动臂缸用控制阀18或另外的油压促动器用控制阀Cl Cn)处的压损增加或是因来自储能器59的合流流量的增减造成油压促动器的动作速度变化，可以无浪费地高效利用储能器59的蓄压油，而且还可以相应地减少主泵10的排出流量，可靠地实现节能。进而，在这种实施方式中，控制装置27具备分担比例设定部72，该分担比例设定部72设定在供给到油压促动器(第一、第二动臂缸8、9、另外的油压促动器Al An)的促动器供给流量Qc之中由储能器59分担的储能器分担比例Ra和由主泵10分担的泵分担比例Rp，而且，在由储能器压力传感器64检测的储能器压力1 为作为储能器59可放出压油的压力预先设定的设定压I^as以上(1 彡Pas)、且储能器压力1 为主泵10的排出压Pp以上时，通过对促动器供给流量Qc乘以上述储能器分担比例Ra，求出从储能器59 与主泵10的排出油合流的储能器流量Qa。其结果，储能器流量Qa不受储能器59的压力1 或主泵10的排出压Pp影响，以分担促动器供给流量Qc之中的规定比例的方式得到控制， 另外，容易进行储能器流量Qa的运算、控制，而且也容易进行主泵10的排出量控制。另外， 在储能器压力1 不足设定压Pas时、或是比主泵10的排出压Pp低时、或是进行储能器59 的蓄压时，也就是，在不进行从储能器59向主泵10的排出油的合流时，储能器流量Qa运算为“零”，促动器供给流量Qc的全部流量由主泵10的排出流量Qp供给。而且，在该实施方式中，因为控制装置27构成为为了补偿上述储能器流量Qa而基于储能器59的压力1 与油压泵的排出压的差压来控制储能器流量控制阀52的开口面积， 所以，即使储能器59的压力1 或主泵10的排出压Pp发生变动，也可以高精度地控制成为在储能器流量运算部70中运算得到的储能器流量Qa，另外，可以使向油压促动器的供给流量稳定，使油压促动器顺畅地动作。另外，本发明当然不限于上述的实施方式，例如，在上述的实施方式中，构成为动臂缸用控制阀18的开口面积根据动臂用操作杆的操作量而进行增减控制，但在以主泵10 作为油压供给源的油压促动器用操作件之中只操作动臂用操作杆时，也可以与该动臂用操作杆的操作量无关地控制动臂缸用控制阀18的开口面积成为全开。也就是，因为以在控制装置27中求出的促动器供给流量Qc供给到第一、第二动臂缸8、9的方式对储能器流量Qa 及主泵10的排出流量Qp进行控制，所以，即使在动臂缸用控制阀18中不控制向第一、第二动臂缸8、9的供给流量，向第一、第二动臂缸8、9的供给流量也会控制成为促动器供给流量 Qc。另外，通过这样控制动臂缸用控制阀18的开口面积成为全开，具有可减少在通过动臂缸用控制阀18时的压损这样的优点。
另外，在上述实施方式中，在动臂缸用控制阀18中，形成在中立位置N时使压油供给油路17的压油流到油罐12的中心旁通阀路18c，而且该中心旁通阀路18c设定成在动臂缸用控制阀18切换到上升侧位置X或下降侧位置Y时，即使滑阀的移动行程小也关闭，进而，在另外的油压促动器用控制阀Cl Cn中也形成同样的中心旁通阀路Clc Cnc。由此，在以主泵10作为油压供给源的全部油压促动器的非操作时，能够使最少流量的主泵10 的排出油经由中心旁通阀路18c、Clc Cnc流到油罐12，而且该中心旁通阀路18c、Clc Cnc因为在操作油压促动器时关闭，所以，可消除经过中心旁通阀路18c、Clc Cnc流到油罐12的油的损耗地构成，当然，即使使用不具有这样的中心旁通阀路而是具有设定成滑阀的移动行程越大而开度量越小的中心旁通阀路的控制阀(动臂缸用控制阀及另外的油压促动器用控制阀)，也可实施本发明。此时，主泵10的排出流量Qp通过对从促动器供给流量Qc减去储能器流量Qa得到的流量加上中心旁通流量Qby (通过中心旁通阀路流到油罐 12的流量)(Qp = Qc-Qa+Qby)而求出。在此，上述促动器供给流量Qc、储能器流量Qa可与上述的实施方式的促动器供给流量Qc、储能器流量Qa同样地求出。另外，中心旁通流量Qby 可利用以下的式(2)求出。
Qby = CXAbyX (ΔΡ)1/2. . . (2)另外，在上述式O)中，C是系数，Aby是控制阀的中心旁通阀路的开口面积，AP 是中心旁通阀路的前后的差压。进而，在上述的实施方式中，在作业部4下降时，来自第二动臂缸9的头侧油室9a 的排出油的全部量在储能器59中进行蓄压，另一方面，储能器流量控制阀52位于关闭合流油路16的闭位置N，形成压油不从储能器油路45流到压油供给油路17的构成，但也可以通过在作业部4下降时使储能器流量控制阀52处于开位置X来打开合流油路16，形成使来自第二动臂缸9的头侧油室9a的排出油的一部分与主泵10的排出油合流的构成。在这样构成的情况下，来自第二动臂缸9的头侧油室9a的排出油在储能器59中进行蓄压，另一方面，经合流油路16、压油供给油路17、下降侧位置Y的动臂缸用控制阀18，作为再生油供给到第一、第二动臂缸8、9的杆侧油室8b、9b，该再生流量可由储能器流量控制阀52的开口面积控制，而且也可以根据该再生流量控制主泵10的排出流量。另外，通过这样作为再生油使用来自第二从动臂缸9的头侧油室9a的排出油的一部分，可实现储能器59的小型化，而且因为构成为该再生油与主泵10的排出油合流，所以，也可以把再生油作为向另外的油压促动器Al An的供给压油加以使用。进而，在上述实施方式中，构成为在作业部4上升时及升降停止时，由第一及第二动臂缸8、9的头侧油室8a、9a的压力保持作业部4的重量，另一方面，在作业部4下降时， 只由第二动臂缸9的头侧油室9a保持作业部4的重量，而且，将来自该第二动臂缸9的头侧油室9a的排出油在储能器59中进行蓄压，由此，可以在储能器59中蓄压也可对应于高负荷作业的高压的压油，但并不限定于这样的构成，例如，即使对于构成为利用增压缸或泵等增压机构对来自油压促动器的排出油增压的类型或是没有设置这样的增压机构的类型， 本发明当然也可以在以下各种作业机械的油压控制系统中得以实施，即，该各种作业机械具备对油压促动器的排出油所具有的油压能量进行蓄压的储能器、和使该储能器的蓄压油与油压泵的排出油合流的合流油路。工业实用性
本发明涉及可以对来自油压促动器的排出油所具有的油压能量进行回收、再利用的作业机械的油压控制系统的技术领域，通过如本发明那样构成，可以无浪费地高效利用储能器的蓄压油，而且可以减少油压泵的排出流量，能够可靠地实现节能。另外，因为可以高精度地控制从储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量，所以，具有可以使向油压促动器的供给流量稳定、使油压促动器顺畅地动作这样的工业实用性。附图标记说明8 第一动臂缸，9 第二动臂缸，10 主泵，13 调节器，15 排出管线，16 合流油路，27 控制装置，52 储能器流量控制阀，59 储能器，61 泵压力传感器，64 储能器压力传感器，69 促动器供给流量运算部，70 储能器流量运算部，71 泵流量运算部，72 分担比例设定部，Al An 另外的油压促动器。
权利要求
1.一种作业机械的油压控制系统，其构成为具备对油压促动器的排出油所具有的油压能量进行蓄压的储能器、成为至少包括所述油压促动器在内的油压促动器的油压供给源的容量可变型的油压泵、和使所述储能器的蓄压油与油压泵的排出油合流的合流油路；其特征在于，在该油压控制系统中，设置对从所述储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量进行控制的储能器流量控制阀、和对该储能器流量控制阀以及所述油压泵的排出流量进行控制的控制装置，而且，该控制装置基于油压促动器用操作件的操作量和油压泵的排出压，求出供给到油压促动器的促动器供给流量，而且，对油压泵的排出流量以及储能器流量进行控制，用以按油压泵的排出流量与储能器流量的合计流量来供给该促动器供给流量。
2.如权利要求1所述的作业机械的油压控制系统，其特征在于，控制装置具备分担比例设定机构，该分担比例设定机构设定在供给到油压促动器的促动器供给流量之中由储能器分担的储能器分担比例和由油压泵分担的泵分担比例，而且，在由储能器压力检测机构检测的储能器压力是作为储能器能够放出压油的压力而预先设定的设定压以上、且储能器压力是油压泵的排出压以上的情况下，通过对促动器供给流量乘以所述储能器分担比例， 求出从储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量。
3.如权利要求1或2所述的作业机械的油压控制系统，其特征在于，控制装置基于由储能器压力检测机构以及泵压力检测机构检测的储能器的压力与油压泵的排出压的差压， 控制储能器流量控制阀的开口面积，用以补偿从储能器与油压泵的排出油合流的储能器流量。
全文摘要
本发明的作业机械的油压控制系统构成为将油压促动器的排出油所具有的油压能量蓄压在储能器中，而且在使该储能器的蓄压油与油压泵的排出油合流，此时可无浪费地高效利用储能器的蓄压油。控制装置(27)如此构成，即基于油压促动器用操作件的操作量和主泵(10)的排出压(Pp)求出供给至油压促动器的促动器供给流量(Qc)，而且控制主泵(10)的排出流量以及储能器流量用以按主泵(10)的排出流量(Qp)和储能器流量(Qa)的合计流量供给该促动器供给流量(Qc)。
文档编号F15B21/14GK102203434SQ200980140669
公开日2011年9月28日 申请日期2009年6月1日 优先权日2008年10月22日
发明者井口高志, 和田笃志, 白仁启介 申请人:卡特彼勒Sarl公司