专利名称：作业机械的液压控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压挖掘机等作业机械中的液压控制装置。
背景技术：
进行泵流量的切断控制的液压控制装置的切断控制，是出于下述目的进行的，即，在具有决定回路的最高压力的释放阀的液压回路中，使释放流量(释放阀的通过流量)减少而降低能量损失。
作为进行该切断控制的技术，公知有以下技术。
(I)特开平10-246204号公报中公开的技术，即，在负控制中，于释放阀的下游侧设置节流阀，在节流阀上流侧的压力增加的情况下使泵流量减少(第1现有技术)。
(II)特开2002-038536号公报中公开的技术，即，检测释放阀的温度，在释放阀温度上升的情况下使泵流量减少(第2现有技术)。
(III)特开2005-265002号公报中公开的技术，即，进行压力反馈控制以使泵压力为设定值以下(第3现有技术)。
但是，根据第1现有技术，由于在释放阀的下游侧设置节流阀，所以会由于该节流阀而产生压力损失，从系统整体来看，期望的能量效率改善效果不够。
根据第2现有技术，由于释放阀的热容量原因，释放流量的产生与释放阀的温度上升之间存在时间滞后，切断控制的执行迟缓，所以降低释放损失的效果不够。此外，由于即便在释放流量变为0后仍会检测出余热而继续进行切断控制，所以会产生致动器流量不足，驱动力下降的弊端。
另一方面，根据第3现有技术，进行压力反馈控制以使泵压力为设定值(切断压力)以下，所以基本上可减少释放流量，具有改善能量效率的效果。
详细而言，该情况下，选择用于切断的压力反馈控制与根据作业信息控制泵流量的通常控制(正控制、负控制、负载传感控制)中流量指令值低的一种，通过选择压力反馈控制来进行切断。
但是，由于压力反馈控制以比释放阀的设定压力低的压力为目标，所以只要选择了该控制，泵压力就不能上升到最高压力，从而驱动力不足，会产生例如坡道上的爬坡性能变差的弊端。
在第3现有技术中，作为改善该爬坡性的对策，采取了下述方案，即，检测车体的倾斜，在坡道的情况下关闭切断控制(压力反馈控制)。
但是，在该方案中，需要在现存的回路中新增加检测车体倾斜的检测机构和其配线设备，不仅增加设备成本，还难以用到现有的机械中。
此外，在爬坡以外的各种操作时也会引起驱动力不足，但没有针对该点的对策。
以旋转为例，旋转马达由于旋转体惯性的影响而不能马上加速，所以流入流量会变得比流出流量多。由此，回路压力上升，泵流量被接受该压力的压力反馈控制抑制。
若持续该状态，则释放流量减少，但旋转压力也不上升，所以只能非常慢地旋转，有不能旋转而停止的可能。该问题在平坦地面向上旋转转时也会产生，在坡道上向上侧旋转时更加显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种作业机械的液压控制装置，其能在实现基于切断控制的能量效率改善的同时，完全解决由切断控制产生的弊端即驱动力不足的问题，而且无需增加新的设备。
首先，本发明的作业机械的液压控制装置具有以下的基本构成。
即，本发明的作业机械的液压控制装置，作为液压回路的回路元件包括液压泵；以该液压泵为驱动源的液压致动器；控制对该液压致动器进行的油的供给和排出的控制阀；设定液压回路的最高压力的释放阀；以及控制机构。并且，该控制机构，(I)作为液压泵的泵流量的控制方式，从根据作为切断压力的设定压力和泵压力来控制泵流量的压力反馈控制、和根据作业信息来控制泵流量的通常控制中，选择流量指令值低的一种，(II)在选择了压力反馈控制时，进行从该选择时刻起随着时间的经过而增加流量指令值的流量增加控制。
根据本发明，从根据泵压力和设定压力而对泵流量进行指令的切断用的压力反馈控制、和根据作业信息对泵流量进行指令的通常控制中，选择流量指令值低的一种来加以执行，以此为前提，在选择了压力反馈控制时，进行下述流量增加控制，即、从该选择时刻起随着时间的经过而增加流量指令值(技术方案2中为减小控制增益的控制，技术方案3中为提高设定压力的控制)，如此，最初可抑制释放流量而改善能量效率，最终可提高压力而提高驱动力(坡道上的爬坡力和旋转力)。在此，作为流量增加控制，可举出如后所述的优选方案，即进行减小控制增益或提高设定压力的控制。
即，可得到能量效率的改善和驱动力的平衡，在实现切断本来的目的的同时，完全解决由切断控制产生的弊端即驱动力不足的问题。
而且，上述控制可借助控制机构的程序执行，所以不需要像第3现有技术那样增加检测车体倾斜的传感器和其配线设备等新的设备，可节省成本且可容易地用在现有的机械中。
另外，作为上述通常控制可采用正控制、负控制、PQ控制、负载传感控制等。
但是，若操作机构在上述流量增加控制未解除(流量指令值大)的状态下回到中立后被再次操作，则将选择基于通常控制(例如正控制)的流量指令值，所以不能发挥降低释放流量的功能。
作为上述流量增加控制的优选方案，在上述方案中，控制机构在选择了压力反馈控制时，作为流量增加控制，随着时间的经过而减小控制增益。
此外，作为上述流量增加控制的另一优选方案，在上述任一方案中，控制机构在选择了压力反馈控制时，作为流量增加控制，随着时间的经过而提高设定压力。
此外，优选地，控制机构，在选择了压力反馈控制后、作为低位而选择了通常控制的流量指令值时，使流量增加控制复位。
该情况下，在基于压力反馈控制的流量指令值的选择消失的时刻(选择了通常控制的时刻)使流量增加控制复位，所以，在再操作时重新选择流量指令值低的压力反馈控制。由此，可确保释放流量降低效果。
此外，控制机构优选构成为，可选择压力反馈控制中的流量增加控制的开启·关闭。
该情况下，即便是压力反馈控制，也可以从带流量增加控制的控制和不带流量增加控制的控制中进行选择，所以可选择是追求释放量的降低还是追求平衡。
此外，优选地，控制机构包括模式切换机构，能够借助该模式切换机构从下述模式中选择控制模式节能模式，从不伴有流量增加控制的压力反馈控制和通常控制中选择流量指令值较低的一方；节能高模式，从伴有流量增加控制的压力反馈控制和通常控制中选择流量指令值较低的一方；高功率模式，关闭压力反馈控制而只进行通常控制。
该情况下，能够从下述模式中选择控制模式(a)节能模式，从不伴有流量增加控制的压力反馈控制和通常控制中选择流量指令值较低的一方；(b)节能高模式，从伴有流量增加控制的压力反馈控制和通常控制中选择流量指令值较低的一方；(c)高功率模式，关闭压力反馈控制而只进行通常控制，所以，能进行与目标相对应的控制。
图1是本发明实施方式的作业机械的液压回路图。
图2是表示控制器的构成的图。
图3是压力反馈控制的说明图。
图4是表示正控制中的先导压力与流量指令值的关系的图。
图5是表示PQ控制中的泵压力和流量指令值的关系的图。
图6是表示基于正控制、压力反馈两种控制的压力和流量的响应的图。
图7是用于说明实施方式的作用的流程图。
图8是表示实施方式中在时间经过的同时使控制增益减少的状况的图。
图9是表示实施方式中在时间经过的同时使设定压力值上升的状况的图。
图10是表示基于实施方式的流量增加控制的压力和流量的响应的图。
图11是用于说明实施方式的模式切换作用的图。
具体实施例方式
图1表示本发明实施方式的作业机械(例如液压挖掘机)的液压回路结构，图2表示作为控制机构的控制器的内部结构。
在图1中，1是作为液压源的可变容量式液压泵，2是控制该泵1的排出量(泵流量)的调节器，3是作为液压致动器的一例的液压马达，4是控制对该液压马达3进行的油的供给和排出的液压先导式的控制阀，5是设定回路的最高压力的释放阀。
另外，在连接控制阀4和液压马达3的两侧管路6、7之间，设置端口释放阀8、8以及补给用单向阀9、9。T为油槽。
在排出泵油的泵管线10上设置有泵压力传感器11，由该泵压力传感器11检测泵压力(释放阀5的上游侧压力)并送入控制器12。
此外，在操作控制阀4的遥控阀13的两侧先导管线14、15上分别设置先导压力传感器16、16，来自该传感器16、16的信号(先导压力信号)也被送入控制器12中。
进而，在控制器12上连接有模式切换开关17，借助该开关17切换控制模式。这一点在后面详述。
控制器12，如图2所示具有输入泵压力信号和先导压力信号的输入部18；根据输入的泵压力输出基于压力反馈控制、正控制、PQ控制这各控制方式的泵流量指令值(以下简称为流量指令值)的第1、第2、第3各指令部19、20、21；比较各流量指令值而选择流量指令值最小的控制方式(低位选择)的选择部22；将基于所选择的控制方式的流量指令值输出到调节器2中的输出部23；和用于存储各种程序和数据的存储器24。
下面说明各控制方式的内容。
在压力反馈控制中，如图3所示，使用由反馈环25、控制增益元件26、饱和元件27、液压泵1、以及液压回路28构成的反馈回路。
控制器12的第1指令部19，将检测到的泵压力Pp通过反馈环25而与设定压力(切断压力)进行比较，由此计算偏差，并通过控制增益元件26对该偏差增加控制增益，之后，使用饱和元件27来决定对液压泵1发出的流量指令值Q2。
另一方面，在作为通常控制之一的正控制中，根据图4所示的先导压力PI与流量指令值Q1的关系(正控制图)求出流量指令值Q1。在图例中，计算在先导压力PI1～PI2的范围内与先导压力成比例的泵流量Q11～Q12。
在另一通常控制方式PQ控制中，使用图5所示的泵压力Pp与流量指令值Q3的关系(PQ控制图)求出对应于泵压力Pp的流量指令值Q3。在图例中，计算在泵压力PI1～PI2的范围内与泵压力成反比的流量指令值Q31～Q32。
在此，为了明确压力反馈控制与通常控制的不同，用图6说明例如旋转时的压力与响应的关系。在此，比较压力反馈控制与正控制。
如图6的最上方所示，在使先导压力阶梯状地上升到最大值(Full)的情况下，如图6的从上起第3层的左图所示，在正控制中，流量指令值Q1阶梯状地变为最大流量，泵压力Pp也变为最大值。
但是，旋转马达由于旋转体惯性的影响而不能马上加速，所以流入流量变得比流出流量多，结果泵压力上升到释放压力，如图6最下方的左图所示，释放流量Qr变多。
与之相对，根据压力反馈控制，由于上述泵压力的上升，如图6的从上起第3层的右图所示那样，流量指令值Q2减少到最小值，其结果，如图6最下方的右图所示，释放流量Qr与正控制的情况相比也变得非常少。即，将释放损失减小到最小限度，变得节能。
另外，PQ控制，是在挖掘作业这样负荷较大的情况下切断泵流量的控制，在通常的空中旋转时，流量指令值为最大流量。
因此，在本实施方式中，在正控制、压力反馈控制、PQ控制的各控制方式中，选择流量指令值Q1、Q2、Q3最小的控制方式并加以执行。因此，在泵压力升高时选择压力反馈控制。
但是，压力反馈控制是以比释放阀的设定压低的值(切断压力)为目标，所以只要选择该控制，泵压力就不能上升到最高压力，所以驱动力不足，会产生爬坡性等变差的弊端。
此外，在上述旋转时，泵流量也被压力反馈控制抑制，若维持该状态，则尽管释放流量变少，但旋转压力也不上升，所以特别是在向上旋转时只能非常慢地旋转，有因不能旋转而停止的可能。
鉴于此，在本实施方式中，采取了一种在实现基于切断控制的能量效率改善的同时、可将由切断控制产生的弊端即驱动力不足问题完全解决的方案。
图7是表示控制器12的动作的流程图。
在步骤S1a、S1b中输入先导压力以及泵压力后，在步骤S2a、S2b、S2c中分别求出正控制、压力反馈控制、PQ控制这各控制下的流量指令值Q1、Q2、Q3。
然后，在步骤S3中，由图2中的选择部22选择流量指令值在各流量指令值Q1～Q中最小的控制方式(显示最小流量指令值的控制方式)，并且在步骤S4中，检测该选择的时刻。
之后，在步骤S5中确定流量指令值的最终值，从图2中的输出部23向图1中的调节器2输出基于最终值的流量指令信号。
在此，在步骤S3中选择了压力反馈控制的情况下，进行从选择时刻起随着时间的经过而增加流量指令值的流量增加控制。
该流量增加控制，具体而言以下述方式进行，即，在图3的压力反馈回路中，以选择时刻作为起点，随着时间的经过，根据某时间函数减小控制增益元件26的增益(参照图8)，或增大压力设定值(参照图9)。
借助该伴有流量增加控制的压力反馈控制，如图10所示，随着时间的经过，泵流量Qp增加，释放流量Qr也增加。而且，在一定时间后，借助低位选择作用而选择其他的流量指令值Q1或Q3，释放流量Qr的最大值变为Qr3。
因此，通过进行该控制，随着时间的经过，切断本来的节能效果减小，但由于泵压力提高，所以驱动力变大。因此，可提高坡道时的爬坡力或旋转力，例如在向上旋转时没有旋转速度变得非常低从而不能旋转而停止的危险。
即，可得到能量效率的改善和驱动力的确保的平衡，在实现切断本来的目的的同时，可完全解决由切断控制(压力反馈控制)产生的弊端即驱动力不足的问题。
而且，上述控制可借助控制器12内部中的程序执行，所以不需要像现有技术3那样增加检测车体倾斜的传感器和其配线设备等新的设备，可节省成本，而且还可容易地用于现有的机械。
另外，在流量增加控制中，流量指令值Q2的增加方式可根据想要得到的特性等进行各种选择。例如，也可将泵流量指令值Q2增加的斜率变为多种大小。
但是，若遥控阀13在上述流量增加控制未解除(流量指令值大)的状态下回到中立后被再次操作，则在该时刻将选择基于正控制的流量指令，所以不能发挥释放流量降低的功能。
因此，在本实施方式中，采用下述方案，即，在图7的流程中，在基于压力反馈控制的流量指令值Q2的选择消失的时刻(选择了正控制的时刻)，将流量增加控制复位。
由此，在遥控阀13回到中立后，再进行操作时，重新选择流量指令值低的压力反馈控制，进行如图10所示的控制，所以可确保释放流量降低的效果。
接着借助图11说明模式切换功能。
图1的控制器12中，准备有节能低(Low)、节能高(High)、高功率三种模式，通过图1中的模式切换开关17选择模式。
若选择节能低模式，则进行正控制、压力反馈控制、PQ控制这各个控制的低位选择。
在该节能低模式中设定为，流量增加控制不起作用，只进行基本的压力反馈控制。因此，在选择了压力反馈控制的情况下，释放流量的最大值被抑制为Qr2，可得到节能效果。
与之相对，在节能高模式中设定为，流量增加控制起作用，若借助低位选择选择压力反馈控制，则如图10所示，进行具有节能和驱动力的平衡的控制。
另一方面，若选择高功率模式，则关闭压力反馈控制，进行在正控制、PQ控制这两种控制之间的低位选择。结果，压力上升，专门进行加速性、坡道上的爬坡性高的控制。
这样，即便是压力反馈控制，也可从带流量增加控制的模式(节能高模式)和不带流量增加控制的模式(节能低模式)中进行选择，换言之，对于压力反馈控制，可进行流量增加控制的开启/关闭选择，所以，可选择是追求释放流量的降低还是追求平衡。
此外，在此通过加入高功率模式而扩大了选择项，可按照与作业的内容等对应的目标进行控制。
在上述实施方式中作为通常控制例示了正控制和PQ控制，但也可使用其他的控制方式(负控制、负载传感控制等)，其数量也不受限定。
虽然参照附图和优选实施方式对本发明进行了描述，但显然可以在不脱离本发明权利要求的范围内进行等同替换。
权利要求
1.一种作业机械的液压控制装置，作为液压回路的回路元件包括液压泵；以上述液压泵为驱动源的液压致动器；控制对上述液压致动器进行的油的供给和排出的控制阀；设定上述液压回路的最高压力的释放阀；以及控制机构，其中，该控制机构，(I)作为上述液压泵的泵流量的控制方式，从根据作为切断压力的设定压力和泵压力来控制泵流量的压力反馈控制、和根据作业信息来控制泵流量的通常控制中，选择流量指令值低的一种，(II)在选择了上述压力反馈控制时，进行从该选择时刻起随着时间的经过而增加流量指令值的流量增加控制。
2.如权利要求1所述的作业机械的液压控制装置，上述控制机构，在选择了压力反馈控制时，作为流量增加控制，随着时间的经过而减小控制增益。
3.如权利要求1所述的作业机械的液压控制装置，上述控制机构，在选择了压力反馈控制时，作为流量增加控制，随着时间的经过而提高设定压力。
4.如权利要求1所述的作业机械的液压控制装置，上述控制机构，在选择了压力反馈控制后、作为低位而选择了通常控制的流量指令值时，使流量增加控制复位。
5.如权利要求1所述的作业机械的液压控制装置，上述控制机构，能够选择压力反馈控制中的流量增加控制的开启/关闭。
6.如权利要求1所述的作业机械的液压控制装置，上述控制机构还包括模式切换机构，能够借助该模式切换机构从下述模式中选择控制模式节能模式，从不伴有流量增加控制的压力反馈控制和通常控制中选择流量指令值较低的一方；节能高模式，从伴有流量增加控制的压力反馈控制和通常控制中选择流量指令值较低的一方；高功率模式，关闭压力反馈控制而只进行通常控制。
全文摘要
作为控制泵流量的方式，从根据设定压力(切断压力)和泵压力控制泵流量的压力反馈控制、和根据作业信息控制泵流量的通常控制中，选择流量指令值较低的一种来加以执行，在选择了压力反馈控制时，从该选择时刻开始起进行随着时间的经过而增加流量指令值的流量增加控制。
文档编号E02F9/22GK101029650SQ200710084428
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月2日
发明者今西悦二郎, 菅野直纪, 南条孝夫, 冈秀和 申请人:神钢建设机械株式会社