用于工程机械的动臂控制系统的制作方法

本发明涉及配备有基于动臂油缸的伸缩操作而垂直移动的动臂的工程机械中的动臂控制系统的技术领域。

背景技术：

通常，在工程机械中，存在一些例如液压挖掘机，其经配置使得安装在机器主体上的前作业器具包括动臂、棒、工作装置，动臂具有以可垂直移动的方式支撑在机器主体上的基座端部；棒以可纵向摆动的方式支撑在动臂的前端部上；工作装置(例如铲斗)附接到棒的前端，并且动臂基于动臂油缸的伸缩操作而垂直移动。在该工程机械中，当动臂在空气中降低时(当在工作装置不接触地面的状态降低动臂时)，放置在动臂上的前作业器具的重量直接作用作为用于收缩动臂油缸的力，结果，从头端油室排出的油压变高，而供应到杆端油室的加压油即使在低压下也可以是油。因此，传统上，广泛使用了一种提供回收油路的技术，该回收油路用于在动臂降低时将从动臂油缸的头端油室排出的油供应到杆端油室。通过提供这样的回收油路，可以减小或不需要从液压泵供应到杆端油室的加压油的流速，从而有助于提高能量效率。此外，如果在动臂降低操作期间不需要从液压泵向动臂油缸供应加压油，则当在动臂油缸和其他液压致动器(例如，用于使棒摆动的斗杆油缸)之间执行互锁操作(组合操作)，其使用与作为加压供油源的动臂油缸相同的液压泵，能够可靠地消除对动臂油缸的加压供油对其他液压致动器的行为的影响，因此还具有提高操作性的优点。

然而，当执行动臂降低操作时，在一些情况下必须将来自液压泵的高压油供应到动臂油缸的杆端油室。例如，当执行机器主体提升操作时(例如，在液压挖掘机中，在从凹痕或软地面等逸出的情况下，通过执行动臂降低操作使动臂相对于机器主体相对降低的操作，而铲斗接触地面从而提升机器主体的一部分时)，动臂油缸收缩同时抵抗机器主体的重量，因此需要向动臂油缸的杆端油室供应高压油。即使当动臂在空气中降低时，与也执行来自液压泵的加压油供应的情况相比，单独地使用回收油路从头端油室到杆端油室的加压油供应使得动臂油缸的加速更慢。结果，出现了当操作者突然操作动臂操作杆时响应性差的问题。

因此，传统上，已知一种提供入口节流式回路的技术(例如，参见专利文献1和2)，其中当动臂油缸的头端油室的压力等于或高于在动臂降低操作期间的预定压力时，仅将来自头端油室的回收油供应到杆端油室，而当头端油室的压力低于预定压力时，来自液压泵的排出油供应到杆端油室。这些工程机械经配置使得当动臂在空气中降低时仅使用回收油，而当机器主体经提升时来自液压泵的加压油也供应到杆端油室。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利申请特开no.2005-221026

[专利文献2]日本专利申请特开no.2010-275818

技术实现要素：

本发明要解决的问题

然而，专利文献1的工程机械需要流动通路改变装置(流速控制阀和中央旁通切换阀)，用于切换两种情况之间的流动通路：将来自液压泵的排出油供应到动臂油缸的杆端油室的情况和不供应的情况，例如千斤顶切换阀等阀用于操作流动通路改变装置，除了用于控制加压油流向动臂油缸的方向切换阀之外，回路也是复杂的。此外，专利文献2的工程机械仅在机器主体被提升时(顶升时)需要用于将液压泵的排出油供应到杆端油室的方向切换阀，以及用于切换方向切换阀的诸如千斤顶电磁比例阀的阀，并且存在部件数量大、阻碍成本降低和空间节省的问题。此外，专利文献1和2中的工程机械在操作者突然将动臂操作杆操作到动臂降低侧时均未检查响应性，在这些方面存在本发明要解决的问题。

用于解决问题的装置

本发明的目的是鉴于如上所述的实际情况来解决这些问题。权利要求1的发明是一种工程机械中的动臂控制系统，该工程机械经配置包括动臂，该动臂基于动臂油缸的伸缩操作而垂直移动，其中回收油路允许在动臂降低操作期间将从头端油室排出的油供应到动臂油缸的杆端油室；排出油路允许从动臂油缸的头端油室排出的油流入油箱；供应油路提供允许液压泵的排出油供应到杆端油室，并且在动臂控制阀上设置有供应阀通路用于控制供应油路的流速，该动臂控制阀用于控制回收油路或排出油路的流速；压力检测装置用于检测动臂油缸的头端油室中的压力；操作检测装置用于检测动臂的操作；以及控制器用于基于来自这些压力检测装置和操作检测装置的输入信号来控制动臂控制阀；以及动臂控制阀，在动臂降低操作期间的操作位置中，一方面，动臂控制阀设置有关闭供应阀通路的第一区域和打开供应阀通路的第二区域；另一方面，控制器基于动臂降低操作期间头端油室的压力确定操作是否是用于提升机器主体的一部分的机器主体提升操作，并且如果确定操作不是机器主体提升操作，则动臂控制阀位于第一区域，如果确定操作是机器主体提升操作，则动臂控制阀位于第二区域。

权利要求2的发明是一种工程机械中的动臂控制系统，该工程机械经配置包括动臂，该动臂基于动臂油缸的伸缩操作而上下移动，其中回收油路允许在动臂降低操作期间将从头端油室排出的油供应到动臂油缸的杆端油室；排出油路允许从动臂油缸的头端油室排出的油流入油箱；供应油路提供允许液压泵的排出油供应到杆端油室，并且在动臂控制阀上设置有供应阀通路用于控制供应油路的流速，该动臂控制阀用于控制回收油路或排出油路的流速；压力检测装置用于检测动臂油缸的头端油室中的压力；操作检测装置用于检测动臂的操作；以及控制器用于基于来自这些压力检测装置和操作检测装置的输入信号来控制动臂控制阀；以及动臂控制阀，在动臂降低操作期间的操作位置中，一方面，动臂控制阀设置有关闭供应阀通路的第一区域和打开供应阀通路的第二区域；另一方面，控制器基于动臂降低操作期间头端油室的压力确定操作是否是用于提升机器主体的一部分的机器主体提升操作，并且如果确定操作不是机器主体提升操作，则动臂控制阀位于第一区域，如果确定操作是机器主体提升操作，则动臂控制阀位于第二区域。

权利要求3的发明是根据权利要求1或权利要求2所述的工程机械中的动臂控制系统，其中，如果动臂降低操作是突然操作，则控制器使动臂控制阀定位在第二区域，而不管该操作是否是机器主体提升操作。

本发明的有益效果

根据本发明的第一方面，动臂控制系统能够有助于提高能量效率，并且除了能够平稳地执行机器主体的提升操作之外，还可以在动臂的降低操作期间在供应的情况与不将液压泵的排出油供应到杆端油室的情况之间执行切换，通过在动臂控制阀中提供第一区域和第二区域，其在降低动臂的操作期间控制回收油路或排出油路的流速，从而消除了用于执行前述切换的专用阀和用于操作阀的电磁阀等的需要，并且由此能够有助于减少部件的数量，并且有助于节省空间。

根据本发明的第二方面，动臂控制系统能够有助于提高能量效率，并且除了能够平稳地执行机器主体的提升操作之外，还可以在动臂的降低操作期间在供应的情况与不将液压泵的排出油供应到杆端油室的情况之间执行切换，通过在动臂控制阀中提供第一区域和第二区域，其在降低动臂的操作期间控制回收油路或排出油路的流速，从而消除了用于执行前述切换的专用阀和用于操作阀的电磁阀等的需要，并且由此能够有助于减少部件的数量，并且有助于节省空间。

根据本发明的第三方面，在动臂降低操作突然操作的情况下，动臂控制系统的响应性优异。

附图说明

图1是液压挖掘机的侧视图。

图2是第一实施例中的动臂油缸的液压控制回路图。

图3a至3c是示出第一实施例的图，其中图3a是说明第一动臂控制阀的降低侧操作位置处的第一区域的图；图3b是说明用于动臂的第一控制阀的降低侧操作位置处的第二区域的图；图3c是说明第二动臂控制阀的降低操作位置的图。

图4a和4b是示出第一实施例的图，其中图4a是说明第一动臂控制阀的降低侧操作位置中的第一和第二区域的打开特性的图；图4b是说明第二动臂控制阀的降低侧操作位置的打开特性的图。

图5是第二实施例中的动臂油缸的液压控制回路图。

图6a至6c是示出第二实施例的图，其中图6a是说明第一动臂控制阀的降低操作位置的图；图6b是说明用于动臂的第二控制阀的降低侧操作位置处的第一区域的图；以及图6c是说明第二动臂控制阀的降低侧操作位置处的第二区域的图。

图7a和7b是示出第二实施例的图，其中，图7a是说明第一动臂控制阀的降低侧操作位置的打开特性的图；图7b是说明第二动臂控制阀的降低侧操作位置的第一和第二区域的打开特性的图。

图8是第三实施例中的动臂油缸的液压控制回路图。

图9a和9b是示出第三实施例的图，其中图9a是说明动臂控制阀的降低侧操作位置处的第一区域的图；图9b是说明动臂控制阀的降低侧操作位置处的第二区域的图。

图10是示出第三实施例的图，并且是说明在动臂控制阀的降低侧操作位置处的第一和第二区域的打开特性的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图讨论本发明的实施例。

首先，将参照图1至图4讨论本发明的第一实施例。图1是示出作为本发明的工程机械的示例的液压挖掘机1的视图，包括各种部件诸如履带式的下部行进体2；上部旋转体3，可旋转地支撑在下部行进构件2上方；前作业器具4，安装在上部旋转体3上。此外，前作业器具4包括动臂5，具有可垂直摆动地支撑在上部旋转体3上的基座端部；棒6，可纵向摆动地支撑到动臂5的前端部；以及铲斗7，附接在棒6的前端部。液压挖掘机1设置有各种类型的液压致动器，诸如动臂油缸8；斗杆油缸9；以及铲斗油缸10，用于引起动臂5、棒6、铲斗7分别摆动；左右行进电动机(未示出)，用于使下部行进体2行进；旋转电动机(未示出)，用于旋转上部旋转体3。如下所述的第二和第三实施例中的液压挖掘机1的配置类似于第一实施例中的配置，并且图1与第一至第三实施例共用。

动臂油缸8通过向头端油室8a供应加压油并从杆端油室8b排出油而使油缸伸出来使动臂5上升，另一方面，通过向杆端油室8b供应加压油并从头端油室8a排出油而使油缸缩回来使动臂5降低。基于如图2所示的液压控制回路图，将讨论向动臂油缸8供应加压油和从动臂油缸8排出加压油的控制。在图2中，附图标记11和12表示用作动臂油缸8的加压供油源的第一液压泵和第二液压泵；附图标记13和14表示分别向其供应第一液压泵11和第二液压泵12的排出油的第一液压泵油路和第二液压泵油路；附图标记15表示油箱；16和17表示用于执行进出动臂油缸8的油的供应和排出控制的第一动臂控制阀和第二动臂控制阀，并且第一动臂控制阀16连接到第一泵油路13，第二动臂控制阀17分别连接到第二泵油路14。

在上述图2中，附图标记18、19和20分别表示与第一泵油路13连接的左行进控制阀、铲斗控制阀和第一棒控制阀；21、22、23分别表示与第二泵油路14连接的右行进控制阀、旋转控制阀、第二棒控制阀。这些控制阀18至23响应于相应的操作器具的操作而从空档位置切换到操作位置，并且执行向和从相应的液压致动器(左右行进电动机、旋转电动机、斗杆油缸9和铲斗油缸10)的油的供应和排出控制，但是将省略对这些控制阀18至23的详细描述。附图标记24和25表示第一和第二中央旁通控制阀，第一中央旁通控制阀24执行从第一液压泵11延伸到油箱15的第一中央旁通油路26的流速控制，其依次穿过形成在连接到第一泵油路13的相应控制阀18、16、19和20中的中央旁通阀通路18a、16a、19a、20a。此外，第二中央旁通控制阀25执行从第二液压泵12延伸到油箱15的第二中央旁通油路27的流速控制，其依次穿过形成在连接到第二泵油路14的相应控制阀21、22、17、23中的中央旁通阀通路21a、22a、17a、23a。也将省略对第一和第二中央旁通控制阀24和25的详细描述。

第一动臂控制阀16是包括升高侧和降低侧先导端口16b和16c的四位置切换滑阀。当先导压力没有输入到两个先导端口16b和16c时，第一动臂控制阀16定位在空挡位置n，以便不允许加压油供应到动臂油缸8或从动臂油缸8排出。然而，当先导压力输入到升高侧先导端口16b时，第一动臂控制阀16切换到定位在升高侧操作位置x，以允许从第一液压泵11排出的油供应到动臂油缸8的头端油室8a，并且从杆端油室8b排出的油流入油箱15。当先导压力输入到降低侧先导端口16c时，第一动臂控制阀16切换到定位在降低侧操作位置y，但是第一区域y1和第二区域y2设置在降低侧操作位置y中。在这种情况下，第二区域y2设置在从空挡位置n的位移量大于第一区域y1的位移量的位置。在动臂油缸8位于第一区域y1的状态下，用于将从动臂油缸8的头端油室8a排出的油经由止回阀16d供应到杆端油室8b的回收阀通路16e打开；另一方面，允许第一液压泵11的排出油供应到杆端油室8b的供应阀通路16f关闭(见图3a)。在动臂油缸8位于第二区域y2的状态下，允许从头端油室8a排出的油经由止回阀16d供应至杆端油室8b的回收阀通路16e，并且允许第一液压泵11的排出油供应到杆端油室8b的供应阀通路16f打开(见图3b)。

另一方面，第二动臂控制阀17是包括升高侧和降低侧先导端口17b和17c的三位置切换滑阀。当先导压力没有输入到两个先导端口17b和17c时，第二动臂控制阀17定位在空挡位置n，不执行加压油供应到动臂油缸8或从动臂油缸8排出。当先导压力输入到升高侧先导端口17b时，第二动臂控制阀17切换到定位在升高侧操作位置x，以允许从第二液压泵12排出的油供应到动臂油缸8的头端油室8a。当先导压力输入到降低侧先导端口17c时，第二动臂控制阀17切换到定位在降低侧操作位置y。然而，在第二动臂控制阀17定位在降低侧操作位置y的状态下，允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15的排出阀通路17d打开(见图3c)。

在第一实施例中，第一动臂控制阀16对应于本发明的动臂控制阀，第二动臂控制阀不对应于本发明的动臂控制阀。在上述图3a、3b和3c中，将省略连接到第一动臂控制阀16和第二动臂控制阀17的中央旁通阀通路16a和17a的油路。

这里，在图4a中示出了当第一动臂控制阀16位于降低侧操作位置y的第一区域y1和第二区域y2处时回收阀通路16e和供应阀通路16f的打开特性。如图4a所示，在第一区域y1中，仅回收阀通路16e被打开，并且阀芯位移量越大，打开面积设定得越大。此外，当阀芯进一步位移超过第一区域y1以到达第二区域y2时，回收阀通路16e的打开面积增加得更多并且供应阀通路16f打开，但是阀芯位移量增加得越多，供应阀通路16f的打开面积设定得增加得越多。根据与这些阀芯位移相关联的回收阀通路16e和供应阀通路16f的打开面积的增大或减小，控制从头端油室8a到杆端油室8b的回收流速以及从第一液压泵11到杆端油室8b的回收流速以增大或减小。

当在图4b中示出了当第二动臂控制阀17位于降低侧操作位置y时的排出阀通路17d的打开特性时，阀芯的位移量增加得越多，排出阀通路17d的打开面积设定得增加得越多。根据排出阀通路17d的打开面积的增大或减小，控制从头端油室8a到油箱15的排出流速以增大或减小。

另一方面，在上述图2中，附图标记28表示用于向第一和第二动臂控制阀16和17的升高侧先导端口16b和17b输出先导压力的升高侧电磁阀；附图标记29表示用于将先导压力输出到降低侧先导端口16c和17c的降低侧电磁阀。这些升高侧电磁阀28和降低侧电磁阀29基于来自下述控制器30的控制信号操作，以响应于控制信号输出压力的先导压力。第一和第二动臂控制阀16和17的阀芯通过从升高侧和降低侧电磁阀28和29输出到升高侧和降低侧先导端口16b、17b、16c和17c的先导压力而位移，第一和第二动臂控制阀16和17切换至位于上升侧操作位置x和降低侧操作位置y。在这种情况下，阀芯的位移量控制为根据先导压力的增大或减小而增大或减小，并且第一动臂控制阀16设定为定位在第一区域y1，如果从降低侧电磁阀29输出的先导压力小于预定先导压力pp，并且如果先导压力高于或等于预定先导压力pp，则将先导压力设定为位于第二区域y2。

附图标记31表示用于检测动臂油缸8的头端油室8a的压力的压力传感器(对应于本发明的压力检测装置)；32表示用于检测动臂操作杆(未示出)的操作的操作检测装置。压力传感器31和操作检测装置32的检测信号输入到控制器30。基于这些输入信号，控制器30向升高侧电磁阀28和降低侧电磁阀29输出控制信号，从而控制第一动臂控制阀16和第二动臂控制阀17的切换操作。

控制器30连接有操作检测装置和电磁阀，操作检测装置用于分别检测除了动臂油缸8之外的液压致动器(左右行进电动机、旋转电动机、斗杆油缸9、铲斗油缸10)的操作器具的操作；电磁阀响应于根据这些操作检测装置等的检测信号从控制器30输出的控制信号，将先导压力输出到相应的液压致动器控制阀(用于左行进、用于铲斗、用于棒的第一控制阀，以及用于右行进、用于旋转、用于棒18至23的第二控制阀)，这些未在图中示出，将省略其描述。

接下来，将讨论由控制器30执行的第一和第二动臂控制阀16和17的控制。当从操作检测装置32输入动臂升高操作信号时，控制器30向升高侧电磁阀28输出先导压力输出的控制信号。在这种情况下，控制器30输出控制信号，使得先导根据动臂操作杆的操作量的增加或减少而增加或减少。结果，先导压力被输入到第一和第二动臂控制阀16和17的升高侧先导端口16b和17b，并且第一和第二动臂控制阀16和17都切换到定位在升高侧操作位置x。如上所述，在升高侧操作位置x处的第一动臂控制阀16允许第一液压泵11的排出油供应到动臂油缸8的头端油室8a，并且允许从杆端油室8b排出的油流入油箱15。在升高侧操作位置x处的第二动臂控制阀17允许第二液压泵12的排出油供应到动臂油缸8的头端油室8a。

当执行动臂提升操作时，第一液压泵11和第二液压泵12的排出油经由升高侧操作位置x处的第一动臂控制阀16和第二动臂控制阀17供应到动臂油缸8的头端油室8a。换言之，当提升动臂时，第一液压泵11和第二液压泵12两者的排出油供应到头端油室8a，使得即使施加有前作业器具4的重量的动臂5的提升操作也能够快速地执行。

另一方面，当从操作检测装置32输入动臂降低操作信号时，控制器30，根据从压力传感器31输入的动臂油缸8的头端油室8a的压力，确定该操作是否是机器主体提升操作(通过在铲斗7接触地面时降低动臂5，从而提升机器主体的一部分来相对于机器主体降低动臂5的操作)。此外，控制器30基于从操作检测装置32输入的操作信号来确定动臂操作杆的操作速度是否等于或高于预设为突然操作的设定速度。

这里，根据从压力传感器31输入的动臂油缸8的头端油室8a的压力值来确定操作是否是机器主体提升操作。换言之，当动臂5在空气中降低时(当铲斗7不接触地面时动臂5降低)，因为前作业器具4的总重量施加到动臂油缸8的头端油室8a中的加压油，头端油室8a的压力很高。另一方面，当在由接触地面等的铲斗7抵抗动臂5降低的力作用时动臂5降低时，张力施加到动臂油缸8，使得头端油室8a的压力低于空气中的动臂降低。然而，在机器主体提升操作期间，动臂5降低同时抵抗机器主体的重量，使得强拉力作用在动臂油缸8上，因此头端油室8a中的压力变得更低。因此，当动臂油缸8的头端油室8a的压力已经降低到小于预定设定压力ps时，确定操作是机器主体提升操作，并且当压力高于设定压力ps时，确定操作不是机器主体提升操作。

当从操作检测装置32输入动臂降低操作信号时，控制器30将先导压力输出的控制信号输出到降低侧电磁阀29，由此将先导压力输入到第一和第二动臂控制阀16和17的降低侧先导端口16c和17c，第一和第二动臂控制阀16和17切换至位于降低侧操作位置y。在这种情况下，如果确定动臂油缸8的头端油室8a的压力高于或等于设定压力ps(不是机器主体提升操作)，并且动臂操作杆的操作速度小于设定速度(不是突然操作)，则控制器30输出控制信号向降低侧电磁阀29输出小于上述预定先导压力pp的先导压力，即，用于使第一动臂控制阀16位于第一区域y1的压力的先导压力(阀芯位移量位于第一区域y1处的先导压力)。在这种情况下，控制器30控制来自降低侧电磁阀29的输出先导压力，使得在小于预定先导压力pp的范围内(在第一动臂控制阀16位于第一区域y1的范围内)，根据动臂操作杆的操作量的增大或减小来增大或减小阀芯位移量。结果，第一动臂控制阀16位于第一区域y1处，由此打开允许从头端油室8a排出的油供应到动臂油缸8的杆端油室8b的回收阀通路16e。另外，第二动臂控制阀17切换到定位在降低侧操作位置y，由此打开允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15的排出阀通路17d。

另一方面，如果确定当从操作检测装置32输入动臂降低操作的信号时，动臂油缸8的头端油室8a中的压力小于设定压力ps(机器主体提升操作)，或者动臂操作杆的操作速度等于或高于设定速度(突然操作)，然后控制器30输出控制信号，以向降低侧电磁阀29输出等于或高于预定先导压力pp的先导压力，即用于使第一动臂控制阀16定位在第二区域y2处的压力的先导压力(阀芯位移量进入第二区域y2时的先导压力)。在这种情况下，控制器30控制来自降低侧电磁阀29的输出先导压力，使得在等于或高于预定先导压力pp的范围内(在第一动臂控制阀16位于第二区域y2处的范围内)，根据动臂操作杆的操作量的增大或减小来增大或减小阀芯位移量。因此，第一动臂控制阀16位于第二区域y2处，并且允许从头端油室8a排出的油供应到动臂油缸8的杆端油室8b的回收阀通路16e打开得比第一区域y1宽，并且将第一液压泵11的排出油供应到杆端油室8b的供应阀通路16f打开。第二动臂控制阀17打开排出阀通路17d，允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15，但是排出阀通路17d的打开面积变得大于当来自降低侧电磁阀29的输出先导压力小于预定先导压力pp时。

因此，当执行动臂降低操作时，如果动臂油缸8未经操作以提升机器主体(动臂油缸8的头端油室8a中的压力等于或高于设定压力ps)，并且动臂操作杆未经突然操作，则从动臂油缸8的头端油室8a排出的油作为回收油经由在降低侧操作位置y的第一区域y1处的第一动臂控制阀16供应到杆端油室8b，并且从头端油室8a排出的剩余油经由在降低侧操作位置y处的第二动臂控制阀17排出到油箱15。因此，仅使用从头端油室8a到杆端油室8b回收油来降低动臂5，而不使用第一液压泵11和第二液压泵12的排出油，从而能够有助于提高能量效率。应当注意，动臂油缸8在收缩时(动臂降低时)仅允许来自头端油室8a的排出量覆盖对杆端油室8b的供应量，由于作用在活塞上的受压面积的关系，来自头端油室8a的供应量大约是杆端油室8b的两倍，因此将产生多余的部分。

另一方面，当执行动臂降低操作时，如果是机器主体提升操作(动臂油缸8的头端油室8a的压力小于设定压力ps)或者如果是动臂操作杆突然操作，然后从动臂油缸8的头端油室8a排出的油经由降低侧操作位置y的第二区域y2处的第一动臂控制阀16供应到杆端油室8b(当头端油室8a高于杆端油室8b的压力时)，并且来自第一液压泵11的排出油供应到头端油室8b的同时，从头端油室8a排出的剩余油在降低侧操作位置y处经由第二动臂控制阀17排出到油箱15。因此，第一液压泵11的排出油供应到动臂油缸8的杆端油室8b，从而可以平稳地执行用于降低动臂5同时抵抗机器主体重量的机器主体提升操作。另外，即使动臂操作杆突然操作，动臂5也可以在没有延迟的情况下响应地快速降低。

在第一实施例中，从动臂油缸8的头端油室8a延伸至穿过第一动臂控制阀16的回收阀通路16e的杆端油室8b的油路用作本发明的回收油路。从第一液压泵11穿过第一动臂控制阀16的供应阀通路16f延伸到动臂油缸8的杆端油室8b的油路用作本发明的供应油路。从动臂油缸8的头端油室8a穿过第二动臂控制阀17的排出阀通路17d延伸到油箱15的油路用作本发明的排出油路。此外，在第一实施例中，第一液压泵11对应于本发明的液压泵。

在如上所述构造的第一实施例中，基于动臂油缸8的伸缩操作执行动臂5的垂直运动，并且动臂油缸8的液压回路包括回收油路，该回收油路允许从头端油室8a排出的油供应到动臂油缸8的杆端油室8b；排出油路允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15，以及供应油路允许第一液压泵11的排出油供应到杆端油室7b。在液压回路中，在设置用于控制供应流路的流速的供应阀通路16f时，在用于控制回收油路的流速的第一动臂控制阀16中，设置用于检测头端油室8a的压力的压力传感器(压力检测装置)31；用于检测动臂5的操作的操作检测装置32；以及用于提供基于来自压力传感器31和操作检测装置32的输入信号来控制第一动臂控制阀16的控制器30，并且第一动臂控制阀16包括动臂5降低时的降低侧操作位置y，其包括供应阀通路16f关闭的第一区域y1和供应阀通路16f打开的第二区域y2。控制器30在动臂5的降低操作期间根据头端油室8a的压力确定操作是否是用于提升机器主体的一部分的机器主体提升操作。如果确定该操作不是机器主体提升操作，则第一动臂控制阀16位于第一区域y1，并且如果确定为机器主体提升操作，则第一动臂控制阀16位于第二区域y2。

结果，在动臂5的降低操作期间不是机器主体提升操作的情况下，第一动臂控制阀16位于第一区域y1处，并且供应阀通路16f关闭。因此，仅允许使用来自头端油室8a的回收油，而不允许使用第一液压泵11的排出油，用于向动臂油缸8的杆端油室8b供应加压油，由此有助于提高能量效率，并且有助于动臂油缸8与具有与动臂油缸8相同的加压供油源的其他液压致动器(例如，斗杆油缸9和铲斗油缸10)之间的互锁操作性。另一方面，当动臂5的降低操作是机器主体提升操作时，第一动臂控制阀16位于第二区域y2处并将打开供应阀通路16f。因此，第一液压泵11的排出油将供应到动臂油缸8的杆端油室8a，使得能够平稳地执行机器主体提升操作同时抵抗机器主体重量。

此外，在该液压控制回路中，当在向动臂油缸8的杆端油室8b供应第一液压泵11的排出油的情况和不供应第一液压泵11的排出油的情况之间切换时，经配置使得第一区域y1和第二区域y2设置在第一动臂控制阀16的降低侧操作位置y中，用于在动臂降低操作期间控制回收油路的流速，并且在第一区域y1处，供应阀通路16f关闭，在第二区域y2处，供应阀通路16f打开。通过利用在动臂5降低时控制回收流速所需的第一动臂控制阀16，能够执行向杆端油室8b供应第一液压泵11的排出油的情况和不供应第一液压泵11的排出油的情况之间的切换。结果，不需要用于执行切换的专用阀和用于操作阀的电磁阀等，从而能够有助于减少部件的数量，并且有助于节省成本或空间。

此外，在该液压控制回路中，控制器30经配置使得，当动臂降低操作是突然操作时，第一动臂控制阀16定位在第二区域y2处，而不管该操作是否是机器主体提升操作，并且第一液压泵11的排出油供应到动臂油缸8的杆端油室8b，因此，对突然操作的响应性也变得优异。

在第一实施例中，如上所述，第一液压泵11和第二液压泵12中的两个液压泵设置为动臂油缸8以及前述第一动臂控制阀16和第二动臂控制阀17的加压供油源在进行动臂提升操作时一起切换到位于升高侧位置x，并且将第一液压泵11和第二液压泵12的排出油分别供应到动臂油缸8的头端油室8a。

接下来，将参照图5至图7讨论本发明的第二实施例。图5示出了第二实施例的动臂油缸8的液压控制回路图。除了第一和第二动臂控制阀34和35之外，第二实施例中的部件与第一实施例中的部件相同，因此将给它们相同的附图标记，并且将省略对其描述。

上述第二实施例的第一动臂控制阀34是包括升高侧和降低侧先导端口34b和34c的三位置切换滑阀。第一动臂控制阀34经配置在先导压力未输入到先导端口34b和34c两者的状态下定位在不执行向动臂油缸8的加压油的供应和排出的空挡位置n处，而是切换到定位在当先导压力输入到升高侧先导端口34b时的升高侧操作位置x，将第一液压泵11的排出油供应到动臂油缸8的头端油室8a，并且允许从杆端油室8b排出的油流入油箱15。第一动臂控制阀34经配置当先导压力输入到降低侧先导端口34c时切换到定位在降低侧操作位置y，但是处于定位在降低侧操作位置y的状态，打开用于经由止回阀34d将从动臂油缸8的头端油室8a排出的油供应到杆端油室8b的回收阀通路34e(见图6a)。

第二实施例的第二动臂控制阀35是包括升高侧和降低侧先导端口35b和35c的四位置切换滑阀。在没有将先导压力输入到两个先导端口35b和35c的状态下，第二动臂控制阀35定位在不执行向动臂油缸8的加压油的供应和排出的空挡位置n处，但是当先导压力输入到升高侧先导端口35b时切换到定位在升高侧操作位置x，并且将第二液压泵12的排出油供应到动臂油缸8的头端油室8a。此外，当先导压力输入到降低侧先导端口35c时，第二动臂控制阀35切换到位于降低侧操作位置y，但是第一区域y1和第二区域y2设置在降低侧操作位置y中。在这种情况下，第二区域y2设置在从空挡位置n的位移量大于第一区域y1的位移量的位置。然后，在位于第一区域y1的状态下，打开允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15的排出阀通路35d，并且另一方面，关闭用于将第二液压泵12的排出油供应至杆端油室8b的供应阀通路35e(见图6b)。此外，第二动臂控制阀35经配置在定位在第二区域y2处的状态下打开排出阀通路35d，排出阀通路35d允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15，并且供应阀通路35e允许第二液压泵12的排出油供应到杆端油室8b(见图6c)。

在第二实施例中，第二动臂控制阀35对应于本发明的动臂控制阀，但是第一动臂控制阀不对应于本发明的动臂控制阀。在上述图5和图6中，附图标记34a和35a分别表示形成在第一和第二动臂控制阀34和35中的中央旁通阀通路。在图6中，将省略连接到这些中央旁通阀通路34a和35a的油路。

这里，图7a中示出了当第一动臂控制阀34位于降低侧操作位置y时回收阀通路34e的打开特性。阀芯位移量增加得越多，回收阀通路34e的打开面积设定得增加得越多。响应于回收阀通路34e的打开面积的增大或减小，控制从头端油室8a到杆端油室8b的回收流速以增大或减小。

此外，在图7b中示出了当第二动臂控制阀35位于降低侧操作位置y的第一区域y1和第二区域y2处时排出阀通路35d和供应阀通路35e的打开特性。如图7b所示，在第一区域y1处，仅排出阀通路35d打开，并且阀芯位移量增加得越多，打开面积设定得增加得越多。此外，当阀芯进一步位移超过第一区域y1以到达第二区域y2时，排出阀通路35d的打开面积变得更大并且供应阀通路35e打开，但是阀芯位移量增加得越多，供应阀通路35e的打开面积设定得增加得越多。根据与这些阀芯位移相关联的排出阀通路35d和供应阀通路35e的打开面积的增大或减小，控制从头端油室8a到油箱15的排出流速和从第二液压泵12到杆端油室8b的排出流速以增大或减小。

然后，与第一实施例类似，基于从控制器30输出的控制信号控制第一和第二动臂控制阀34和35，但是当从操作检测装置32输入动臂升高操作的信号时，控制器30向升高侧电磁阀28输出先导压力输出的控制信号。因此，第一和第二动臂控制阀34和35两者都切换到定位在升高侧操作位置x处，并且类似于第一实施例，第一和第二液压泵11和12两者的排出油供应到头端油室8a。

另一方面，当从操作检测装置32输入动臂降低操作的信号时，类似于第一实施例，控制器30确定操作是否是机器主体提升操作，并确定动臂降低操作是否是突然操作。如果确定该操作既不是机器主体提升操作也不是突然操作，则控制器30输出控制信号以输出等于或高于预定先导压力pp的先导压力，即，用于使第二动臂控制阀35位于第一区域y1的压力向降低侧电磁阀29的先导压力(阀芯位移量进入第一区域y1的先导压力)。因此，位于第一区域y1的第二动臂控制阀35打开排出阀通路35d，排出阀通路35d允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15。第一动臂控制阀34位于降低侧操作位置y，以打开将从动臂油缸8的头端油室8a排出的油供应到杆端油室8b的回收阀通路34e。

相反，当从操作检测装置32输入动臂降低操作的信号时，如果确定该操作是机器主体提升操作或突然操作，则控制器30输出控制信号以输出等于或者高于预定先导压力pp，即用于允许第二动臂控制阀35定位在第二区域y2处的压力向降低侧电磁阀29的先导压力(阀芯位移量进入第二区域y2时的先导压力)。因此，第二动臂控制阀35位于第二区域y2处，并且比在第一区域y1处更宽地打开，允许从动臂油缸8的头端油室8a排出的油流入油箱15的排出阀通路35d，打开供应阀通路35e，供应阀通路35e允许第二液压泵12的排出油供应到杆端油室8b。第一动臂控制阀34位于降低侧操作位置y，以打开允许从头端油室8a排出的油供应到动臂油缸8的杆端油室8b的回收阀通路34e，但是与来自降低侧电磁阀29的输出先导压力小于预定先导压力pp的情况相比，回收阀通路34e的打开面积变大。

因此，当执行动臂降低操作时，如果操作不是机器主体提升操作，并且动臂操作杆没有突然操作，则从动臂油缸8的头端油室8a排出的油作为回收油供应到杆端油室8b，经由在降低侧操作位置y处的第一动臂控制阀34，并且从头端油室8a排出的剩余油经由在降低侧操作位置y中的第一区域处的第二动臂控制阀35排出到油箱15。另一方面，当执行动臂降低操作时，如果操作是机器主体提升操作或突然操作，则从动臂油缸8的头端油室8a排出的油经由在降低侧操作位置y处的第一动臂控制阀34供应至杆端油室8b，和来自第二液压泵12的排出油经由在降低侧操作位置y中的第二区域y2处的第二动臂控制阀35供应至杆端油室8b。此外，在降低侧操作位置y中，从头端油室8a排出的剩余油经由第二区域y2处的第二动臂控制阀35排出到油箱15。

在第二实施例中，从动臂油缸8的头端油室8a延伸至穿过第一动臂控制阀34的回收阀通路34e的杆端油室8b的油路用作本发明的回收油路。此外，从第二液压泵12穿过第二动臂控制阀35的供应阀通路35e延伸到动臂油缸8的杆端油室8b的油路用作本发明的供应油路。此外，从动臂油缸8的头端油室8a穿过第二动臂控制阀35的排出阀通路35d延伸到油箱15的油路用作本发明的排出油路。此外，在第二实施例中，第二液压泵12对应于本发明的液压泵。

此外，在如上所述构造的第二实施例的液压控制回路中，类似于上述第一实施例，当动臂5的降低操作既不是机器主体提升操作也不是突然操作时，仅来自头端油室8a的回收油用于将加压油供应到动臂油缸8的杆端油室8b。另一方面，当动臂5的降低操作是机器主体提升操作或突然操作时，除了从头端油室8a回收油之外，第二液压泵12的排出油供应到杆端油室8b，因此展现出与第一实施例相同的操作效果。然而，在第二实施例的液压控制回路中，经配置允许在将第二液压泵12的排出油供应到杆端油室8b的情况和不将第二液压泵12的排出油供应到杆端油室8b的情况之间切换，通过将在第二动臂控制阀35的降低侧操作位置y设置的第一区域y1和第二区域y2来执行，当动臂5降低时，第二动臂控制阀35控制排出油路的流速。因此，同样在第二实施例的液压控制回路中，不需要用于执行切换的专用阀，以及用于操作阀的电磁阀等，从而能够有助于减少部件的数量，并且有助于节省成本和空间。

接下来，将参照图8和图9讨论本发明的第三实施例。图8示出了第三实施例的动臂油缸8的液压控制回路图。然而，在第三实施例中，只有一个液压泵36用作动臂油缸8的液压供应源。用于控制进出动臂油缸8的油的供应和排出的动臂控制阀38连接至泵油路37，液压泵36的排出油供应至泵油路37。

在图8中，附图标记39至43分别表示用于左行进、右行进；用于旋转；用于棒；以及用于执行向和从左右行进电动机、旋转电动机、斗杆油缸9和铲斗油缸10供应和排出油的控制的铲斗的控制阀。附图标记44表示用于控制中央旁通油路45的流速的中央旁通控制阀44，但是将省略对其的描述。在第三实施例中，相同的附图标记分给类似于第一实施例中部件的部件，因此将省略对其描述。

第三实施例的动臂控制阀38是包括升高侧和降低侧先导端口38b和38c的四位置切换滑阀。在先导压力输入到两个先导端口38b和38c的状态下，动臂控制阀38经配置定位在不执行向动臂油缸8的加压油的供应和从动臂油缸8的加压油的排出的空挡位置n处，而是切换成定位在当先导压力输入到升高侧先导端口38b时的升高侧操作位置x，和将液压泵36的排出油供应到动臂油缸8的头端油室8a，并且允许从杆端油室8b排出的油流入油箱15。此外，当先导压力输入到降低侧先导端口38c时，动臂控制阀38切换到位于降低侧操作位置y，但是第一区域y1和第二区域y2设置在降低侧操作位置y中。在这种情况下，第二区域y2设置在从空挡位置n的位移量大于设置在第一区域y1的位移量的位置。动臂控制阀38在位于第一区域y1的状态下打开回收阀通路38e，回收阀通路38e允许从头端油室8a排出的油经由止回阀38d供应到动臂油缸8的杆端油室8b，并且打开排出阀通路38a使从头端油室8a排出的剩余油流入油箱15，另一方面，使液压泵36的排出油供应杆端油室8b的供应阀通路38g关闭(见图9a)。此外，动臂控制阀38经配置在定位在第二区域y2处的状态下打开回收阀通路38e和排出阀通路38f，回收阀通路38e允许从头端油室8a排出的油经由止回阀38d供应到杆端油室8b；排出阀通路38f允许从头端油室8a排出的剩余油流入油箱15，并打开供应阀通路38g，供应阀通路38g允许从液压泵36排出的油供应到杆端油室8b(见图9b)。

在上述图8和图9中，附图标记38a表示形成在动臂控制阀38中的中央旁通阀通路。在图9中，省略了连接到中央旁通阀通路38a的油路。

这里，图10中示出了当动臂控制阀38位于降低侧操作位置y的第一区域y1和第二区域y2处时，回收阀通路38e、排出阀通路38f和供应阀通路38g的打开特性。如图10所示，在第一区域y1中，回收阀通路38e和排出阀通路38f打开，并且阀芯位移量增加得越多，打开面积经设定增加得越多。当阀芯进一步位移超过第一区域y1以到达第二区域y2时，回收阀通路38e和排出阀通路38f的打开面积仍然增加，并且供应阀通路38g打开，但是阀芯位移量增加得越多，供应阀通路38g的打开面积经设定增加得越多。对从头端油室8a到杆端油室8b的回收流速、从侧油室8a到油箱15的排出流速，以及从液压泵36到杆端油室8b的供应流速的增大或减小根据与这些阀芯位移相关联的回收阀通路38e、排出阀通路38f和供应阀通路38g的打开面积的增大或减小来执行。

类似于第一和第二实施例，基于从控制器30输出的控制信号来控制动臂控制阀38。然而，当从操作检测装置32输入动臂升高操作的信号时，控制器30输出从升高侧电磁阀28输出的先导压力的控制信号。因此，动臂控制阀38切换到位于升高侧操作位置x，并且液压泵36的排出油供应到头端油室8a。

另一方面，当从操作检测装置32输入动臂降低操作的信号时，类似于第一和第二实施例，控制器30确定操作是否是机器主体提升操作，并且确定动臂降低操作是否是突然操作。如果确定既不是机器主体提升操作也不是突然操作，则控制器30输出控制信号以输出小于预定先导压力pp的压力的先导压力，即，用于使得动臂控制阀38定位在第一区域y1处的压力向降低侧电磁阀29的先导压力(阀芯位移量进入第一区域y1的先导压力)。因此，动臂控制阀38位于第一区域y1，以打开允许从头端油室8a排出的油供应到动臂油缸8的杆端油室8b的回收阀通路38e，以及允许从头端油室8a排出的油流入油箱15的排出阀通路38f。

与此相反，当从操作检测装置32输入动臂降低操作的信号时，如果确定为机器主体提升操作或突然操作，则控制器30输出控制信号以输出等于或高于预定先导压力pp的先导压力，即，用于使动臂控制阀38位于第二区域y2处的压力向降低侧电磁阀29的先导压力(阀芯位移量进入第二区域y2时的先导压力)。因此，动臂控制阀38位于第二区域y2，并且比第一区域y1更宽地打开，回收阀通路38e允许从头端油室8a排出的油供应到动臂油缸8的杆端油室8b，排出阀通路38f允许从头端油室8a排出的油流入油箱15，并且打开供应阀通路38g，供应阀通路38g允许液压泵36的排出油供应到杆端油室8b。

当执行动臂降低操作时，如果操作不是机器主体提升操作，并且动臂操作杆没有突然操作，则从动臂油缸8的头端油室8a排出的油作为回收油在降低侧操作位置y中经由第一区域y1处的动臂控制阀38供应到杆端油室8b，并且从头端油室8a排出的剩余油排出到油箱15中。另一方面，当执行动臂降低操作时，如果该操作是机器主体提升操作或突然操作，则从动臂油缸8的头端油室8a排出的油经由在降低侧操作位置y中的第二区域y2处的动臂控制阀38供应到杆端油室8b，并且进一步将来自液压泵36的排出油供应到杆端油室8b，并且将从头端油室8a排出的剩余油排出至油箱15。

在第三实施例中，从动臂油缸8的头端油室8a穿过动臂控制阀38的回收阀通路38e延伸至杆端油室8b的油路用作本发明的回收油路；并且从液压泵36穿过动臂控制阀38的供应阀通路38g延伸至动臂油缸8的杆端油室8b的油路用作本发明的供应油路；并且从动臂油缸8的头端油室8a穿过动臂控制阀38的排出阀通路38f延伸至油箱15的油路用作本发明的排出油路。

此外，在如上所述构造的第三实施例的液压控制回路中，类似于如上所述的第一和第二实施例，如果动臂5的降低操作既不是机器主体提升操作也不是突然操作，则仅来自头端油室8a的回收油用于将加压油供应到动臂油缸8的杆端油室8b。另一方面，如果操作是机器主体提升操作或突然操作，则除了从头端油室8a回收油之外，液压泵36的排出油也供应到杆端油室8b，因此展现出与第一和第二实施例相似的作用效果。

然而，在第三实施例的液压控制回路中，通过在动臂控制阀38的降低侧操作位置y中的第一区域y1和第二区域y2设置两个区域，执行将液压泵36的排出油供应到杆端油室8b和不将液压泵36的排出油供应到杆端油室8b之间的切换，用于在动臂5的降低操作期间控制回收油路和供应油路的流速。因此，在第三实施例的液压控制回路中，也不需要用于执行上述切换的专用阀，以及用于操作阀的电磁阀等，从而有助于减少部件的数量，并且有助于节省成本和空间。

不言而喻，本发明不限于第一至第三实施例。例如，设置在第一至第三实施例中的第一动臂控制阀16、第二动臂控制阀17、第一动臂控制阀34、第二动臂控制阀35和动臂控制阀38都是根据先导压力切换的先导操作滑阀，但是这些控制阀也可以通过使用电磁比例类型的滑阀来构造，其中来自控制器的控制信号被直接输入。

此外，在第一实施例和第二实施例中，第一动臂控制阀16和第二动臂控制阀17(或34和35)设置为用于控制向动臂油缸8供应油和从动臂油缸8排出油的控制阀，并且经配置使得先导压力从公共升高侧、降低侧电磁阀28和29输出到第一动臂和第二控制阀16、17(或34、35)的升高侧、降低侧先导端口16b、16c、17b、17c(或34b、34c、35b、35c)。然而，在以这种方式设置多个动臂控制阀的情况下，其可以经配置单独地为每个控制阀设置升高侧、降低侧电磁阀。

在第一至第三实施例中，在根据动臂降低操作期间的头端油室的压力确定该操作是否是机器主体提升操作时，根据动臂油缸的头端油室的压力值确定操作。然而，其可以经配置不仅检测头端油室中的压力而且检测杆端油室中的压力，并且根据这两个油室之间的压差来确定该操作是否是机器主体提升操作。

此外，不言而喻，本发明不仅可以应用于液压挖掘机，而且可以应用于配备有动臂的各种工程机械。

工业实用性

本发明可以应用于诸如配备有动臂的液压挖掘机的工程机械的动臂控制系统。

附图标记列表

5动臂

8动臂油缸

8a头端油室

8b杆端油室

11第一液压泵

12第二液压泵

15油箱

16第一动臂控制阀

16e回收阀通路

16f供应阀通路

30控制器

31压力传感器

32操作检测装置

35第二动臂控制阀

35d排出阀通路

35e供应阀通路

36液压泵

38动臂控制阀

38e回收阀通路

38f排出阀通路

38g供应阀通路

y1第一区域

y2第二区域