液压作业机械的安全装置的制作方法

专利名称：液压作业机械的安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过电气控制杆进行操作的液压作业机械的安全装置。
背景技术：
以往，公知有以下装置根据电气控制杆的操作量驱动电磁比 例阀，^使由该电^f兹比例阀的驱动而产生的先导压力作用于控制阀， 以驱动液压执行机构(例如参照专利文献l)。在该专利文献l记载 的装置中，分别用压力传感器检测作用于控制阀的先导压力，并计 算与电气控制杆的操作量相应的控制压力，将压力检测值与控制压 力进行比较从而判断电磁比例阀的异常。当判断出电磁比例阀异常 时，停止液压#丸4于4几构的驱动。专利文献l:日本特开平7 - 19207号公报但是，在上述专利文献l记载的装置中，由于分别用压力传感器 检测作用于控制阀的各先导压力，因此需要多个传感器，导致成本 增力口。发明内容本发明的液压作业机械的安全装置包括液压源；液压执行机 构，由来自该液压源的液压油驱动；控制阀，控制液压油/人液压源 向液压执行机构的流动；电气控制杆装置，根据控制杆操作，输出 作为液压执行机构的驱动指令的电操作信号；第 一和第二电磁比例 阀，输出用于控制控制阀的控制压力；压力计算部，计算与从电气 控制杆装置输出的操作信号相应的第 一和第二控制压力；控制部， 控制第 一 和第二电磁比例阀，使从第 一 和第二电磁比例阀输出的控制压力成为由压力计算部计算出的第一和第二控制压力；高压选择 回路，选择从第一和第二电磁比例岡输出的控制压力的高压侧；压 力检测器，检测由高压选择回路选择的控制压力；异常判断部，根 据由压力检测器检测出的控制压力、和由压力计算部计算出的第一 和第二控制压力，判断第一和第二电磁比例阀的异常；和禁止装置， 当由异常判断部判断出第一和第二电磁比例阀异常时，禁止基于第 一和第二电磁比例阀的控制阀的控制动作。本发明的液压作业机械的安全装置包括液压源；至少第一和 第二液压执行机构，由来自该液压源的液压油驱动；第一和第二控 制阀，控制液压油从液压源向第一和第二液压执行机构的流动；第 一和第二电气控制杆装置，根据控制杆操作，分别输出作为第一液 压执行机构和第二液压执行机构的驱动指令的电操作信号；第 一和 第二电磁比例阀，输出用于控制第一控制阀的控制压力；第三和第 四电磁比例阀，输出用于控制第二控制阀的控制压力；压力计算部， 计算与从第一电气控制杆装置输出的操作信号相应的第一和第二控 制压力，并计算与从第二电气控制杆装置输出的操作信号相应的第 三和第四控制压力；控制部，控制第一和第二电磁比例阀，使从第 一和第二电磁比例阀输出的控制压力成为由压力计算部计算出的第 一和第二控制压力，并控制第三和第四电磁比例阀，使从第三和第 四电磁比例阀输出的控制压力成为由压力计算部计算出的第三和第 四控制压力；第一高压选择回路，选择从第一和第二电磁比例阀输 出的控制压力的高压侧；第二高压选择回路，选择从第三和第四电 磁比例阀输出的控制压力的高压侧；第一压力检测器，检测由第一 高压选择回路选择的控制压力；第二压力检测器，检测由第二高压 选择回路选择的控制压力；异常判断部，根据由第一压力检测器检 测出的控制压力、和由压力计算部计算出的第 一和第二控制压力， 判断第 一和第二电磁比例阀的异常，并根据由第二压力检测器检测 出的控制压力、和由压力计算部计算出的第三和第四控制压力，判 断第三和第四电磁比例阀的异常；和禁止装置，当由异常判断部判断出第一和第二电磁比例阀异常时，禁止基于第一和第二电磁比例 阀的第 一控制阀的控制动作，当判断出第三和第四电磁比例阀异常 时，禁止基于第三和第四电磁比例阀的第二控制阀的控制动作。本发明的液压作业机械的安全装置包括液压源；至少第一和 第二液压执行机构，由来自该液压源的液压油驱动；第一和第二控 制阀，控制液压油从液压源向第一和第二液压执行机构的流动；第 一和第二电气控制杆装置，根据控制杆操作，分别输出作为第一液 压执行机构和第二液压执行机构的驱动指令的电操作信号；第 一和 第二电磁比例阀，输出用于控制第一控制阀的控制压力；第三和第 四电磁比例阀，输出用于控制第二控制阀的控制压力；压力计算部，计算与从第一电气控制杆装置输出的操作信号相应的第一和第二控 制压力，并计算与从第二电气控制杆装置输出的操作信号相应的第 三和第四控制压力；控制部，控制第一和第二电磁比例阀，使从第 一和第二电磁比例阀输出的控制压力成为由压力计算部计算出的第 一和第二控制压力，并控制第三和第四电磁比例阀，使从第三和第 四电磁比例阀输出的控制压力成为由压力计算部计算出的第三和第 四控制压力；高压选择回路，从第一至第四电磁比例阀输出的控制 压力中选择最大控制压力；压力检测器，检测由高压选择回路选择 的控制压力；异常判断部，根据由压力检测器检测出的控制压力、 和由压力计算部计算出的第一至第四控制压力，判断第一至第四电 磁比例阀的异常；和禁止装置，当由异常判断部判断出第一至第四 电磁比例阀异常时，禁止基于第 一至第四电磁比例阀的第 一和第二 控制阀的控制动作。本发明的液压作业机械的安全装置包括液压源；至少第一、 第二和第三液压执行机构，由来自该液压源的液压油驱动；第一、 第二和第三控制阀，分别控制液压油从液压源向第一、第二和第三 液压执行机构的流动；第一、第二和第三电气控制杆装置，根据控 制杆操作，分别输出作为第一、第二和第三液压执行机构的驱动指 令的电操作信号；第一和第二电磁比例阀，输出用于控制第一控制阀的控制压力；第三和第四电磁比例阀，输出用于控制第二控制阀 的控制压力；第五和第六电磁比例阀，输出用于控制第三控制阀的 控制压力；压力计算部，分别计算与从第一电气控制杆装置输出的 操作信号相应的第一和第二控制压力、与从第二电气控制杆装置输 出的操作信号相应的第三和第四控制压力、以及与从第三电气控制 杆装置输出的操作信号相应的第五和第六控制压力；控制部，控制 第 一 至第六电磁比例阀，使从第 一 至第六电磁比例阀输出的控制压 力分别成为由压力计算部计算出的第一至第六控制压力；第一高压 选择回路，从第 一至第四电磁比例阀输出的控制压力中选择最大控 制压力；第二高压选择回路，选择从第五和第六电磁比例阀输出的 控制压力的高压侧；第一压力检测器，检测由第一高压选择回路选 择的控制压力；第二压力检测器，检测由第二高压选择回路选择的 控制压力；异常判断部，根据由第一压力检测器检测出的控制压力、 和由压力计算部计算出的第一至第四控制压力，判断第一至第四电 磁比例阀的异常，根据由第二压力检测器检测出的控制压力、和由 压力计算部计算出的第五和第六控制压力，判断第五和第六电磁比例阀的异常；和禁止装置，当由异常判断部判断出第一至第四电磁 比例阀异常时，禁止基于第 一至第四电磁比例阀的第 一和第二控制 阀的控制动作，当判断出第五和第六电磁比例阀异常时，禁止基于 第五和第六电磁比例阀的第三控制阀的控制动作。优选第 一 和第二液压执行机构是用于进行 一 个作业的液压执行 机构，第三液压执行机构是用于进行其他作业的液压执行机构。该情况下，可以设置行驶体、旋转体、以能够转动的方式支承 在旋转体上的作业用前作业机、和以能够装拆的方式设置在作业用 前作业机上的作业用附属装置，并使第一和第二液压执行机构成为 作业用附属装置的驱动用执行机构。发明的效果根据本发明，由于根据由高压选择回路选择的控制压力的检测 值和与其对应的控制压力的计算值，判断电磁比例阀的异常，因此能够节省压力传感器的数量，从而能够降低成本。


图1是本发明的实施方式的安全装置所适用的破碎机的外观侧 视图。图2是表示本实施方式的安全装置的结构的液压回路图。图3是表示电磁比例阀的输出特性的一个例子的图。图4是表示图2的控制回路中的处理的 一 个例子的流程图。图5是表示图2的电气控制杆的输出特性的图。图6是表示图4的变形例的流程图。图7是表示操作信号的正常范围和错误范围的图。图8是表示电磁比例阀的输出特性的其他例子的图。图9是表示电气控制杆的变形例的图。图10是表示图9的电气控制杆的输出特性的图。
具体实施方式
以下，参照图l ~图10说明本发明的液压作业机械的安全装置的 实施方式。图l是作为本实施方式的安全装置所适用的液压作业机械的一 个例子的破碎机的外观侧视图。破碎机是以液压挖掘机为基础机械 而构成的，具有行驶体l、以能够旋转的方式设置在行驶体l上的 旋转体2、以能够转动的方式设置在旋转体2上的动臂3、以能够转动 的方式设置在动臂前端部的斗杆4、和以能够转动的方式设置在斗杆 前端部的破碎机用附属装置5 。在行驶体1上作为选装件安装有刮板 6。此外，在标准规格的液压挖掘机中，代替附属装置5安装有伊斗。动臂3以能够在上下方向转动的方式被动臂缸11支承，斗杆4以 能够在上下方向转动的方式被斗杆缸12支承，附属装置5以能够在上 下方向转动的方式被伊斗缸13支承。行驶体1由左右的行驶用液压马 达14驱动。这些液压缸ll ~ 13和马达14等液压执行机构是标准规格的液压挖掘机自身原本具有的。在此基础上，在本实施方式中，如图2所示，作为选装规格的液压执行机构而新追加有使附属装置5 的前端部开闭的液压缸15、使附属装置5相对于斗杆4相对旋转的液 压马达16、和驱动刮板6的液压缸17。标准规格的液压执行机构ll ~ 14分别通过液压先导方式驱动。 即，通过与各执行机构ll ~ 14对应地设置的操作杆的操作驱动减压 阀而产生先导压力，通过该先导压力分别切换方向控制阀(未图示) 而驱动液压执行机构ll ~ 14。但另一方面，当将选装规格的液压执 行机构15 ~ 17作成液压先导方式时，回路结构变得复杂，因此，不 将液压执行机构15 ~ 17作成液压先导方式，而作成通过电气控制杆 操作的电气控制杆方式。图2是表示本实施方式的安全装置的结构的液压回路图，特别表 示由电气控制杆方式驱动的液压执行机构15 ~ 17的驱动回路。来自 由发动机(未图示)驱动的液压泵21的液压油分别经由方向控制阀 22 ~ 24被供给到液压执行机构15 ~ 17。来自先导泵31的液压油被电 磁比例减压阀(以下称为电磁比例阀)25~30减压，分别作用到方 向控制阀22 ~ 24的各先导端口 ，通过该先导压力切换方向控制阀 22 - 24。控制器50上连接有对附属装置5的开闭动作进行指令的电气控 制杆51、对附属装置5的旋转动作进行指令的电气控制杆52、和对刮 板6的驱动进行指令的电气控制杆53。从控制器50内的电力供给电路 50a对电气控制杆51、 52施加规定电压vx (例如5v)，从电力供给电 路50b对电气控制杆53施加规定电压(例如5v)。电气控制杆51~53 是阻抗值与操作量相应地变化的可变阻抗式，与电气控制杆51 ~ 53 的操作量相应的电信号输入到控制器5 0内的控制电路5 0 c 。控制器5 0 包括具有CPU、 ROM、 RAM及其他周边电路等的计算处理装置而构成。 此外，附图标记54表示向控制器50供给规定电压(例如24V)的电力 的电；也。图3是表示从电气控制杆51 ~ 53输出的杆信号v和与其对应的控制压力P的关系的图。图中的特性fl、 f2作为电气控制杆51 53正常 时的杆特性被预先存储在控制器5 0中。特性f 1是输出到电磁比例阀 25、 27、 29的控制压力P的特性，特性f2是输出到电磁比例阀26、 28、 30的控制压力的特性。控制电路50c对电磁比例阀25 ~ 30进行控制， 以使作用于控制阀22 ~ 24的先导压力成为与该杆信号v对应的控制 压力P。图3中，操作杆31 ~ 33中立时的杆信号为vO (例如2. 5v)，隔着 该vO的杆信号在val (例如2.3v) <v<vbl (例如2. 7v)的范围内， 是控制压力为O (P = 0)的非感应带区域。杆信号为va2《v〈 val和 vbl < v《vb2的范围是沿着特性fl、 f2控制压力P随着操作杆31 ~ 33 的操作量的增加而增加的控制压力可变区域。杆信号为v〈 va2和vb2 < v的范围是控制压力P为最大(P = Pa)的控制压力最大区域。在这样构成的电气控制杆方式的液压回路中，当电》兹比例阀 25~30发生故障(例如卡住)时，就不能使液压执行机构15 ~ 17正 常地动作。因此，在本实施方式中，以如下方式监^L电/f兹比例阀25 ~ 30的异常，并在异常时限制液压执行机构15 ~ 17的动作。此外，以 下分别用v51 ~ v53表示电气控制杆51 ~ 53的杆信号v，分别用P25 ~ P30表示电磁比例阀25 ~ 30的控制压力P。如图2所示，在将方向控制阀22的先导端口与电磁比例阀25、 26 连接起来的管路L1、 L2、和将方向控制阀23的先导端口与电磁比例 阀27、 28连接起来的管路L3、 L4上，分别连接有梭阀41、 42。管路 Ll、 L2和管路L3、 L4内的高压侧的液压油分别经由梭阀41、 42被导 向管路L7和管路L8。另外，在管路L7、 L8上连接有梭阀43，管路L7、 L8内的高压侧的液压油经由梭阀43被导向管路L9。导向管路L9的液 压油的压力、即管路L1 L4的最大压力P1由压力传感器45检测。梭 阀41 ~ 4 3和压力传感器45构成了用于检测电磁比例阀25 ~ 28的异常的第一异常检测回路。在将方向控制阀2 4的先导端口与电磁比例阀2 9 、 3 0连接起来的 管路L5， L6上，连接有梭阀44，管路L5、 L6内的高压侧的液压油通过梭阀44被导向管路L10。导向管路L10的液压油的压力、即管路L5、 L6的最大压力P2由压力传感器46检测。梭阀44和压力传感器46构成 了用于检测电磁比例阀2 9 、 3 0的异常的第二异常检测回路。在先导泵31与电磁比例阀25 ~ 28之间设置有电磁切换阀47，在 先导泵31与电磁比例阀29、 30之间设置有电磁切换阀48。电磁切换 阀47、 48由来自控制电路50c的信号切换。当电磁切换阀47切换到位 置A时，允许先导压力向电磁比例阀25 ~ 28流动，当切换到位置B时， 禁止先导压力向电磁比例阀25 ~ 28流动。当电磁切换阀48切换到位 置A时，允许先导压力向电磁比例阀29、 30流动，当切换到位置B时， 禁止先导压力向电^f兹比例阀29、 30流动。在以上的结构中，分别将进行一个作业(破碎作业)的液压执 行机构15、 16的驱动回路、和进行其他作业(推土作业)的液压执 行机构17的驱动回路分组化。而且，分别用压力传感器45、 46检测 各组的异常，当^r测出异常时，通过电》兹切换阀47、 48的切换而以 各组禁止执行机构15 ~ 17的驱动。因此，只设置数量(2个)比液压 执行机构的数量(3个)少的压力传感器45、 46和电》兹切换阀47、 48 即可，因此效率^f艮高。图4是表示本实施方式的控制电路50c中的处理的一个例子的流 程图。该流程图是通过例如发动机钥匙开关的打开而开始的。在初 期状态下，电磁切换阀47、 48切换到位置A。在步骤S1中，分别读取 电气控制杆51 ~ 53的杆信号v51 ~ v53。在步骤S2中，根据预先设定 的图3的特性，分别计算与杆信号v51 ~ v53对应的控制压力P25 ~ P30。而且，分别计算与压力传感器45的检测值P1对应的控制压力 P25 ~ P28的最大值Plmax、和与压力传感器46的^r测值P2对应的控制 压力P29、 P30的最大值P2max。在步骤S3中，向电磁比例阀25 30输 出控制信号，以使作用于控制阀22 ~ 24的先导压力与该控制压力 P25 P30相等。在步骤S4中，读入压力传感器45、 46的检测值P1、 P2。在步骤S5中，计算控制压力P25 ~ P28的最大值Plmax与压力传感器45的检测值P1之间的偏差AP1，并判断该偏差AP1是否在规定值 以下。这是判断电磁比例阀25 ~ 28有无异常的处理，如果偏差AP1 在规定值以下，则判断为电磁比例阀25 ~ 28的输出正常。当步骤S5为肯定时，进入步骤S6。在步骤S6中，向电》兹切换阀 47输出控制信号，将电磁切换阀47切换到位置A。由此，允许先导压 力向电磁比例阀25 ~ 28流动。另一方面，当步骤S5为否定时，进入 步骤S7。在该情况下，判断为产生最大控制压力Plmax的电磁比例阀 25 ~ 28的某个的输出异常，向电磁切换阀47输出控制信号，将电磁 切换阀47切换到位置B。由此，禁止先导压力向电磁比例阀25 ~ 28流 动。在步骤S8中，计算控制压力P29、 P30的最大值P2max与压力传感 器46的检测值P2的偏差AP2，并判断该偏差AP2是否在规定值以下。 这是判断电磁比例阀29、 30有无异常的处理，如果偏差AP2在规定 值以下，则判断为电^f兹比例阀29、 30的输出正常。当步骤S8为肯定时，进入步骤S9。在步骤S9中，向电磁切换阀 48输出控制信号，将电磁切换阀48切换到位置A。由此，允许先导压 力向电/f兹比例阀29、 30流动。另一方面，当步骤S8为否定时，进入 步骤SIO。在该情况下，判断为产生最大控制压力P2max的电磁比例 阀29、 30的某个的输出异常，向电磁切换阀48输出控制信号，将电 磁切换阀48切换到位置B。由此，禁止先导压力向电磁比例阀29、 30 流动。在步骤S11中，向显示器55输出控制信号(图2),显示电磁 比例阀25 ~ 30的异常信息。下面更具体地说明第 一 实施方式的安全装置的动作。 (1 )正常时首先，对电磁比例阀25 ~ 30全部正常的情况进行说明。例如， 当通过电气控制杆51的操作对电磁比例阀25输出驱动信号时(步骤 S3),经由电磁比例阀25向方向控制阀22作用来自先导泵31的先导 压力。该先导压力经由梭阀41、 43也导向管路L9内，并由压力传感 器45进行检测。此时，如果电磁比例阀25正常动作，则第一异常检测回路中的控制压力的最大值Plmax ( -P25)与先导压力的检测值 P1的偏差AP1在规定值以下。因此，电磁切换阀47被切换到位置A(步 骤S6),允许先导压力向方向控制阀22流动，从而能够与控制杆操 作量相应地驱动执行机构15 。另外，例如，当通过电气控制杆52的操作对电磁比例阀27输出 驱动信号时，经由电磁比例阀27向方向控制阀23作用先导压力。该 先导压力经由梭阀42、 43也导向管路L9内，并由压力传感器45进行 检测。此时，如果电磁比例阀27正常动作，则控制压力的最大值Plmax (=P27)与先导压力的检测值P1的偏差AP1在规定值以下。因此， 电磁切换阀4 7被切换到位置A ，允许先导压力向方向控制阀2 3流动， 从而能够与控制杆操作量相应地驱动执行机构15。此外，虽然省略 了说明，但在操作其他电磁比例阀26、 28 ~ 30时的动作也是一样的。 (2)异常时对电磁比例阀25 ~ 30的至少一个的输出为异常的情况进行说 明。例如，当电》兹比例阀25的输出异常时，即使向电磁比例阀25输 出与电气控制杆51的操作量相应的控制信号，也不对方向控制阀22 作用与控制压力P25相当的先导压力，控制压力的最大值Plmax (= P25)与先导压力的检测值P1的偏差AP1变得比规定值大。由此，电 磁切换阀47被切换到位置B (步骤S7 )，方向控制阀22、 23的先导端 口与油箱连通，方向控制阀22、 23被强制地切换到中立位置。其结 果是，执行机构15、 16的驱动被禁止，从而能够防止伴随着电磁比 例阀2 5的故障的执行机构15的错误动作。此时，如果电磁比例阀29、 30的输出正常，则电磁切换阀48保 持在初期状态即位置A (步骤S9),允许基于电气控制杆53的操作的 执行机构17的动作。因此，即使在电磁比例阀25发生故障的情况下， 也不会限制不受故障影响的执行机构17的驱动，能够将电磁比例阀 25产生的影响抑制在最低限度。另外，当电》兹比例阀27异常时，即^f吏向电》兹比例阀27^"出与电 气控制杆52的操作量相应的控制信号，也不会对方向控制阀23作用与控制压力P27相当的先导压力，控制压力的最大值Plmax ( -P27)与先导压力的检测值P1的偏差AP1变得比规定值大。由此，电磁切 换阀47被切换到位置B，禁止执行机构16的驱动。因此，使用单一的 压力传感器45不仅能够检测电磁比例阀25的故障，还能够检测电磁 比例阀27的故障，因此能够节省传感器的数量，降低成本。像这样，在本实施方式中，经由梭阀41 ~ 43并通过压力传感器 45检测作用于方向控制阀22、 23的先导压力，经由梭阀44并通过压 力传感器46检测作用于方向控制阀24的先导压力。由此，使用数量 较少的压力传感器45、 46就能够检测更多的电磁比例阀25 ~ 30的异 常，能够降低安全装置的成本。另外，在电》兹比例阀25 ~ 28与先导泵31之间、以及电》兹比例阀 29、 30与先导泵31之间分别设置电磁切换阀47、 48,并且当通过压 力传感器45、 46检测到电》兹比例阀25 ~ 30的异常时，只禁止通过被 检测到异常的电磁比例阀而动作的执行机构的驱动。由此，能够不 过度限制执行机构15 ~ 17的驱动地，使用正常的电磁比例阀继续作 业。经由梭阀41 ~ 43并用单一的压力传感器45检测附属装置用的执 行机构15、 16的异常。即，在该情况下，若电磁比例阀25 ~ 28的至 少一个存在异常，附属装置5就不能正常动作，因此通过压力传感器 "检测附属装置5是否能够正常动作。由此，能够进一步节省压力传 感器的数量，效率很高。然而，在基于电气控制杆方式的驱动回路中，不仅电磁比例阀 25~30会发生故障，电气控制杆51 ~ 53自身也会发生故障，在这种 情况下，就不能与电气控制杆51 ~ 53的操作量相应地驱动执行机构 15~17,给作业带来障碍。因此，在本实施方式中，为了也能够应 对电气控制杆51 ~ 53的异常，以如下方式构成安全装置。图5是表示电气控制杆51 ~ 53的杆信号v相对于操作角s的关系 的图。当电气控制杆51 ~ 53正常时，杆信号v沿着图中的特性gl (实 线)变化。根据特性gl,电气控制杆51 ~ 53处于中立时(s = 0)的17杆信号为v0,当向一个方向最大限度地操作电气控制杆51 ~ 53时(s =-sl),杆信号成为va3 (例如O. 5v ),当向相反方向最大限度地 操作时(s = +sl),杆信号成为vb3 (例如4.5v)。此外，杆信号 va3、 vb3如图3所示满足条件va3〈va2、 vb2〈vb3。可变阻抗式的电气控制杆51 ~ 53在预先设置于控制杆的基端部 上的阻抗体的模板上滑动而输出杆信号v。因此，模板有可能因杆 51 ~ 53的滑动而发生磨耗，若模板发生磨耗，则电气控制杆51~53 的输出特性会如例如g2 (虚线)所示那样发生偏移。另一方面，若 模板的一部分上附着有模板的磨耗粉，则阻抗值增加，因此杆信号v 如特性g3 (虚线)所示那样局部地减少。相反，若模板的一部分剥 离，则阻抗值减小，因此杆信号v如特性g4 (虛线)所示那样局部地 增加。在将这样的特性g2 g4输出的情况下，电气控制杆51~53自 身为异常，在该情况下，如下所述地限制杆信号v的输出。图6是包含对应于电气控制杆51 ~ 5 3的异常时的处理的流程图 的一个例子。该流程图是对图4的步骤S2的处理进行了变更的流程 图。即，在步骤Sl中读取杆信号v51 ~ v53，进入步骤SIOI,判断杆 信号vH ~ v53是否在正常范围内。正常范围是图7所示的杆信号为 va3< v< vb3的范围、即图5的正常时的输出特性gl的范围。若步骤 S101为肯定则进入步骤S102,基于图3的特性fl、 f2计算控制压力 P25~P30。而且，在步骤S3中，控制电磁比例阀25 ~ 30，使作用于 控制阀22 ~ 24的先导压力成为该控制压力P25 ~ P30。另一方面，若在步骤S101中判断出杆信号不在正常范围，则进 入步骤S103，判断杆信号是否在第一错误范围内。图7所示，第一错 误范围是杆信号va4(例如O. 4v )《v < va3和vb3 < v < vb4(例如4. 6v ) 的范围，即，与正常范围相比只向外侧偏移规定量(例如O. lv)的 范围。该第一错误范围是与图5的特性g2 g4对应地设定的。若步骤 S103为肯定则进入步骤S104，基于图8的特性f3、 f4计算控制压力 P25~P30。而且，在步骤S3中，控制电磁比例阀25 ~ 30，使作用于 控制阀22 ~ 24的先导压力成为该控制压力P25 ~P30。图8的特性f3是向电磁比例阀25、 27、 29输出的控制压力的特性， 特性f4是向电磁比例阀26、 28、 30输出的控制压力的特性。在图8中， 在va5《v《vb5的范围内成为控制压力为O ( P = 0)的非感应带区域。 该非感应带区域比正常时的非感应带区域(val《v《vbl)宽。杆信 号为va2 < v《va5和vb5《v< vb2的范围是沿着特性f3、 f4控制压力P 随着操作杆51 ~ 53的操作量的增加而增加的控制压力可变区域。杆 信号为v《va2和vb2《v的范围是控制压力P为最大(P = Pb )的控制 压力最大区域。异常时的最大控制压力Pb比正常时的最大控制压力 Pa小，例如，Pb为Pa的O. 4 ~ 0. 6倍左右。若在步骤S103中判断为杆信号不在第 一错误范围而在图7的第 二错误范围(v〈va4, v〉vb4)，则进入步骤S105,停止向由该电 气控制杆51 ~ 53操作的电磁比例阀25 ~ 30输出控制信号。接下来， 在步骤S11中，在显示器35上显示有关杆51 ~ 53异常的信息。以上，如果电气控制杆51 ~ 53正常，则在杆51 ~ 53的整个操作 范围中，在正常范围va3《v《vb3内输出杆信号(图5的特性gl)。 因此，基于图8的特性fl、 f2控制电磁比例阀25 ~ 30 (步骤S102 ), 并且当杆最大限度操作杆时，能够对方向控制阀22 ~ 24作用规定的 最大先导压力Pa,从而能够以高速驱动液压执行机构15 ~ 17。与此相对，例如当由于模板的磨损，电气控制杆51的输出特性 如图5的特性g2所示那样变换时，最大限度操作电气控制杆51时的杆 信号超出正常范围(v〈va3)。另外，当模板的一部分上附着有模 板的磨耗粉或模板的 一 部分剥离，电气控制杆51的输出特性如图5的 特性g3、 g4所示那样急剧变化时，杆信号也超出正常范围。该情况 下，基于图8的特性f3、 f4控制电》兹比例阀25、 26 (步骤S104)。因此，与正常时相比，从控制杆中立状态到控制阀22因控制杆 操作而开口的非感应带区域变宽，控制杆操作时的安全性提高。另 外，最大限度操作杆时的最大控制压力Pb比正常时的最大控制压力 Pa小，控制阀22的最大限度操作量变小。由此，能够抑制最大限度 操作杆时的液压执行机构15的驱动速度，即使电气控制杆51产生异常也能够安全地进行最低限度的作业。另一方面，例如在电气控制杆51的配线发生断线等的情况下， 杆信号超出第一错误范围而成为第二错误范围。因此，停止向电磁比例阀25、 26输出控制信号，不对方向控制阀22作用先导压力，使 方向控制阀22保持在中立位置。因此，液压执行机构15保持停止状 态，从而能够防止液压执行机构15的不期望的驱动。该情况下，在 显示器55上显示电气控制杆51的异常状态，因此操作员能够容易地 识别异常状态。像这样，判断电气控制杆51 ~ 53的杆信号v是否处于正常范围 内，在正常范围内时基于正常时的特性fl、 f2控制电磁比例阀25 30,在正常范围外(第一错误范围)时基于异常时的特性f3、 f4控 制电磁比例阀25 30。由此，即使在杆信号v发生异常的情况下，也 能够 一 边限制液压执行机构15 ~ 17的动作 一边驱动液压#1行机构 15~17,从而能够安全地进行作业。若杆信号v超出正常范围(第一错误范围)，则使杆中立时的非 感应带区域变宽，因此，如果不增大控制杆操作量，就不能驱动液 压执行机构15~17,因此杆信号v异常情况下的作业安全性提高。另 外，使作用于控制阀22 ~ 24的最大控制压力Pb比正常时的最大控制 压力Pa小，因此，能够抑制液压执行机构15 ~ 17的驱动速度，从而 能够安全地进行作业。当杆信号v超出第一错误范围时(第二错误范围)，停止向电磁 比例阀25 ~ 30输出控制信号，因此，在电气控制杆51 ~ 53的信号线 发生断线等的情况下，能够禁止液压执行机构15 ~ 17的驱动，安全 性很高。由于在来自电气控制杆51 53的杆信号v异常的情况下，只 对由该电气控制杆51 ~ 53操作的液压执行机构15 ~ 17的驱动进行限 制，因此能够将液压执行机构15 ~ 17的动作限制抑制在最低限度。此外，在上述实施方式中，从电气控制杆51 ~ 53输出与控制杆 操作量相应的杆信号v而控制电磁比例阀25 ~ 30,但电气控制杆51 ~ 53的结构不限于上述。例如，如图9所示，也可以从信号线a(主)和信号线b(副)分别取出与电气控制杆51 ~ 53的操作量相应的信号， 并根据从信号线a的输出(主输出vm)和从信号线b的输出(副输出 vs )控制电磁比例阀25 ~ 30。以下，对该点进行说明。此外，在图9 中，信号线c与电源连接，信号线d接地。图9的电气控制杆51 ~ 53的正常时的输出特性例如如图10所示。 图中，实线是主输出vm的特性，虚线是副输出vs的特性。在杆中立 位置附近设置杆机构的机械性的非感应带区域。主输出vm和副输出 vs相对于基准信号vO互相对称，两者《和的平均值vmea ( = ( vm + vs) /2)不受控制杆操作角s的影响，始终与基准信号vO相等。因此，算出主输出vm与副输出vs之和的平均值vmea，在其大于 或小于基准信号vO的情况下，判断为杆信号v异常。由此，在输出特 性因模板的磨耗而偏移的情况下，即使不最大限度地操作电气控制 杆51~53,也能够进行电气控制杆51 ~ 53的异常判断。在该情况下， 如果vmea与vO相等，则基于图8的特性fl、 f2控制电磁比例阀25 ~ 30, 如果vmea与vO的差在规定值以内，则基于图8的特性f3、 f4控制电磁 比例阀25~30，如果vmea与vO的差超过规定值，则停止向电磁比例 阀25 ~ 30输出信号即可。也可以分别判断主输出vm和副输出vs是否在正常范围内，当只 有主输出vm不在正常范围内时，将副输出vs作为杆信号v，并基于特 性fl、 f2控制电磁比例阀25 ~ 30，当只有副输出vs不在正常范围内 时，将主输出vm作为杆信号v,并基于特性fl、 f2控制电磁比例阀25 ~ 30。在本实施方式中，如图2所示，还将来自控制器50的电力供给电 路50a、 50b的信号取入到控制电路50c中，进行电力供给电路50a、 50b的异常判断。在该情况下，在控制电路50c中，判断来自电力供 给电路50a、 50b的信号是否为规定电压vx ( 5v)，在不为规定电压 vx的情况下，判断为电力供给电路50a、 50b异常。由此，能够在操 作信号v不在正常范围内的情况下，判断电力供给电路50a、 50b是否 异常、电气控制杆自身是否异常，因此能够确定故障位置。还可以在多个电力供给电路50a、 50b中的至少一个电力供给电路(例如50a ) 被判断为异常时，只将从被判断为异常的电力供给电路5 Oa被供给电 力的电气控制杆51、 52的输出无效化。由此，能够通过来自无异常 的电力供给电路5 0 b的电力而无障碍地操作电气控制杆5 3 。此外，在上述实施方式(图2 )中，通过由梭阀41 ~ 43和压力传 感器4 5构成的第 一异常检测回路来检测液压执行机构15、 16驱动用 的电^f兹比例阀25 ~ 28的输出的异常，通过由梭阀44和压力传感器46 构成的第二异常检测回路来检测液压执行机构17驱动用的电磁比例 阀29、 30的输出的异常，但是，也可以根据液压执行机构的种类而 变更异常检测回路的结构。例如，在设置与液压执行机构17相同种 类的液压4丸行机构的情况下，可由梭阀选择该液压才丸行机构驱动用 的电磁比例阀和液压执行机构17驱动用的电磁比例阀29 、 30的输出， 进行异常判断。以上，用 一个异常检测回路对与进行相同作业的液压执行机构 15、 16对应的电磁比例阀25 ~ 28的输出异常进行检测，但电磁比例 阀的组合不限于上述，可以适当地变更组合。即，可以不只将为了 进行相同作业而设置的电磁比例阀25 ~ 28分组化，而是根据每一作 业附属装置的特性和作业条件等将电磁比例阀分组化。此外，在上述实施方式中，通过电气控制杆51的操作输出液压 缸15的伸展用和缩回用的杆信号v51,通过电气控制杆52的操作输出 液压马达16的正转用和反转用的杆信号v52,并由作为控制部的控制 电路50c对电磁比例阀25 ~ 28进行控制，使从电磁比例阀25~28 (第 一电》兹比例阀~第四电^f兹比例阀)输出的控制压力成为与这些杆信 号v^、 v5卩相应地算出的控制压力P25 P28 (第一控制压力~第四 控制压力)。而且，通过梭阀41~43 (高压选择回路)从电磁比例 阀2 5 ~ 2 8输出的控制压力中选择最大控制压力P1,并通过压力传感 器45检测该最大控制压力P1，并且，当控制压力P25 P28的最大值 Plmax与压力检测值Pl的偏差AP1超过规定值时，判断为电》兹比例阀 25~28异常，从而切换电》兹切换阀47,禁止基于电磁比例阀25 ~ 28的方向控制阀22、 23 (第一和第二控制阀)的控制动作。另外，在上述实施方式中，通过电气控制杆53的操作输出液压 缸17的伸展用和缩回用的杆信号v53，并由控制电3各50c对电/f兹比例 阀29、 30进行控制，使从电磁比例阀29、 30(第一和第二电磁比例 阀)输出的控制压力成为与杆信号v53相应地算出的控制压力P29、 P30 (第一和第二控制压力)。而且，通过梭阀44 (高压选择回路) 从电磁比例阀29、 30输出的控制压力中选择最大控制压力P2，并通 过压力传感器46检测该最大控制压力P2，并且，当控制压力P29、 P30 的最大值P2max与压力检测值P2的偏差AP2超过规定值时，判断为电 磁比例阀29、 30异常，从而切换电磁切换阀48，禁止基于电磁比例 阀29、 30的方向控制阀24的控制动作。进一步，在上述实施方式中，通过电气控制杆51 ~ 53的操作分 别输出杆信号v51 ~ v53，并由控制电路50c对电》兹比例阀25 ~ 30进行 控制，使从电磁比例阀25 ~ 30 (第一电》兹比例阀~第六电磁比例阀) 输出的控制压力成为与这些杆信号v51 ~ v53相应地算出的控制压力 P25-P30 (第一控制压力 第六控制压力)。而且，通过梭阀41~ 43 (第一高压选择回路)从电磁比例阀25 ~ 28输出的控制压力中选 择最大控制压力P1，并通过压力传感器45检测该最大控制压力P1， 并且，通过梭阀44 (第二高压选择回路)选择从电磁比例阀29、 30 输出的控制压力的高压侧P2，进一步，当控制压力P25 P28的最大 值Plmax与压力传感器45 (第一压力检测器)的检测值P1的偏差AP1 超过^见定值时，判断为电/f兹比例阀25 ~ 28异常，从而切换电》兹切换 阀47，禁止基于电磁比例阀25 ~ 28的方向控制阀22、 23的控制动作， 并且，当控制压力P29、 P30的最大值P2max与压力传感器46 (第二压 力检测器)的检测值P2的偏差AP2超过规定值时，判断为电磁比例 阀29、 30异常，从而切换电磁切换阀48，禁止基于电磁比例阀29、 3 0的方向控制阀2 4的控制动作。以上的结构是一个例子，安全装置的结构不限于上述。例如， 可以分别用压力传感器(第一和第二压力检测器)检测由梭阀41 (第一高压选择回路)选择的压力和由梭阀42 (第二高压选择回路)选 择的压力，并根据通过梭阀41的压力与控制压力P25、 P26的偏差、 和通过梭阀42的压力与控制压力P27、 P28的偏差分别判断电磁比例 阀25、 26和电；兹比例阀27、 28的异常，当判断为电》兹比例阀25 、 26 异常时，禁止方向控制阀22的控制动作，当判断为电磁比例阀27、 28异常时，禁止方向控制阀23的控制动作。在不具有液压执行机构 16的回路中，可以分别用压力传感器45、 46(第一和第二压力检测 器)检测由梭阀41 (第一高压选择回路)选择的压力和由梭阀44 (第 二高压选择回路)选择的压力，并根据压力传感器45的检测值P1与 控制压力P25、 P26的偏差、和压力传感器46的检测值与控制压力P29、 P30的偏差，分别判断电/f兹比例阀25、 26和电i兹比例阀29、 30的异常， 并禁止方向控制阀22、 24的控制动作。在上述实施方式中，通过梭阀41 ~ 43检测来自电磁比例阀25 ~ 28的最大控制压力，通过梭阀44检测来自电磁比例阀29、 30的最大 控制压力，但是高压选择回路的结构不限于此。并且，虽然用压力 传感器45、 46检测最大控制压力，但压力检测器不限于此。虽然通 过电磁切换阀47、 48的切换，禁止基于电磁比例阀25 ~ 30的方向控 制阀22 ~ 24的控制动作，但也可以使用其他禁止装置。虽然在作业 用前作业机3、 4上以能够装拆的方式设置了破碎机用附属装置5，但 也可以设置其他作业用附属装置。因此，液压执行机构的结构也不 限于上述结构。上述实施方式适用于以液压挖掘才几为基础机械的破碎机(图l ), 但也能够同样地适用于通过电气控制杆操作的其他液压作业机械。 即，只要能够实现本发明的特征、功能，本发明不限于实施方式的 液压作业机械的安全装置。本申请以曰本专利申请2007 - 5 0756号(2 007年2月28曰提出申 请)为基础，并将其内容作为引用文字在此进行援引。
权利要求
1.一种液压作业机械的安全装置，其特征在于，包括液压源；液压执行机构，由来自该液压源的液压油驱动；控制阀，控制液压油从所述液压源向所述液压执行机构的流动；电气控制杆装置，根据控制杆操作，输出作为所述液压执行机构的驱动指令的电操作信号；第一和第二电磁比例阀，输出用于控制所述控制阀的控制压力；压力计算部，计算与从所述电气控制杆装置输出的操作信号相应的第一和第二控制压力；控制部，控制所述第一和第二电磁比例阀，使从所述第一和第二电磁比例阀输出的控制压力成为由所述压力计算部计算出的第一和第二控制压力；高压选择回路，选择从所述第一和第二电磁比例阀输出的控制压力的高压侧；压力检测器，检测由所述高压选择回路选择的控制压力；异常判断部，根据由所述压力检测器检测出的控制压力、和由所述压力计算部计算出的第一和第二控制压力，判断所述第一和第二电磁比例阀的异常；以及禁止装置，当由所述异常判断部判断出第一和第二电磁比例阀异常时，禁止基于第一和第二电磁比例阀的所述控制阀的控制动作。
2. —种液压作业机械的安全装置，其特征在于，包括 液压源；至少第 一和第二液压执行机构，由来自该液压源的液压油驱动； 第 一 和第二控制阀，控制液压油从所述液压源向所述第 一 和第二液压扭^于才几构的流动；第一和第二电气控制杆装置，根据控制杆操作，分别输出作为 所述第 一液压执行机构和所述第二液压执行机构的驱动指令的电操作信号；第一和第二电磁比例阀，输出用于控制所述第一控制阀的控制 压力；第三和第四电磁比例阀，输出用于控制所述第二控制阀的控制 压力；压力计算部，计算与从所述第 一 电气控制杆装置输出的操作信 号相应的第一和第二控制压力，并计算与从所述第二电气控制杆装 置输出的操作信号相应的第三和第四控制压力；控制部，控制所述第一和第二电磁比例阀，使从所述第一和第 二电磁比例阀输出的控制压力成为由所述压力计算部计算出的第一 和第二控制压力，并控制所述第三和第四电磁比例阀，使从所述第 三和第四电磁比例阀输出的控制压力成为由所述压力计算部计算出 的第三和第四控制压力；第 一 高压选择回路，选择从所述第 一 和第二电磁比例阀输出的 控制压力的高压侧；第二高压选择回路，选择从所述第三和第四电磁比例阀输出的 控制压力的高压侧；第 一 压力检测器，检测由所述第 一 高压选择回路选择的控制压力；第二压力检测器，检测由所述第二高压选择回路选择的控制压力；异常判断部，根据由所述第 一 压力检测器检测出的控制压力、 和由所述压力计算部计算出的第一和第二控制压力，判断所述第一 和第二电磁比例阀的异常，并根据由所述第二压力检测器检测出的 控制压力、和由所述压力计算部计算出的第三和第四控制压力，判断所述第三和第四电磁比例阀的异常；以及禁止装置，当由所述异常判断部判断出第一和第二电磁比例阀 异常时，禁止基于第 一 和第二电磁比例阀的所述第 一 控制阀的控制 动作，当判断出第三和第四电磁比例阀异常时，禁止基于第三和第四电磁比例阀的所述第二控制阀的控制动作。
3. —种液压作业机械的安全装置，其特征在于，包括 液压源；至少第 一 和第二液压执行机构，由来自该液压源的液压油驱动； 第 一 和第二控制阀，控制液压油从所述液压源向所述第 一 和第二液压扭J于4几构的流动；第一和第二电气控制杆装置，根据控制杆操作，分别输出作为所述第 一 液压执行机构和第二液压执行机构的驱动指令的电操作信号；第 一 和第二电磁比例阀，输出用于控制所述第 一 控制阀的控制 压力；第三和第四电磁比例阀，输出用于控制所述第二控制阀的控制 压力；压力计算部，计算与从所述第 一 电气控制杆装置输出的操作信 号相应的第一和第二控制压力，并计算与从所述第二电气控制杆装 置输出的操作信号相应的第三和第四控制压力；控制部，控制所述第一和第二电磁比例阀，使从所述第一和第 二电磁比例阀输出的控制压力成为由所述压力计算部计算出的第一 和第二控制压力，并控制所述第三和第四电磁比例阀，使从第三和 第四电磁比例阀输出的控制压力成为由所述压力计算部计算出的第 三和第四控制压力；高压选择回路，从所述第一至第四电磁比例阀输出的控制压力 中选择最大控制压力；压力检测器，检测由所述高压选择回路选择的控制压力；异常判断部，根据由所述压力检测器检测出的控制压力、和由 所述压力计算部计算出的第一至第四控制压力，判断所述第一至第 四电磁比例阀的异常；以及禁止装置，当由所述异常判断部判断出第一至第四电磁比例阀 异常时，禁止基于第 一至第四电磁比例阀的所述第 一和第二控制阀的控制动作。
4. 一种液压作业机械的安全装置，其特征在于，包括 液压源；至少第一、第二和第三液压执行机构，由来自该液压源的液压 油驱动；第一、第二和第三控制阀，分别控制液压油从所述液压源向所 述第一、第二和第三液压执行机构的流动；第一、第二和第三电气控制杆装置，根据控制杆操作，分别输 出作为所述第一、第二和第三液压执行机构的驱动指令的电操作信号；第 一 和第二电磁比例阀，输出用于控制所述第 一 控制阀的控制压力；第三和第四电磁比例阀，输出用于控制所述第二控制阀的控制 压力；第五和第六电磁比例阀，输出用于控制所述第三控制阀的控制 压力；压力计算部，分别计算与从所述第一电气控制杆装置输出的操 作信号相应的第一和第二控制压力、与从所述第二电气控制杆装置 输出的操作信号相应的第三和第四控制压力、以及与从所述第三电 气控制杆装置输出的操作信号相应的第五和第六控制压力；控制部，控制所述第一至第六电磁比例阀，使从所述第一至第 六电磁比例阀输出的控制压力分别成为由所述压力计算部计算出的 第一至第六控制压力；第一高压选择回路，从所述第一至第四电磁比例阀输出的控制 压力中选择最大控制压力；第二高压选择回路，选择从所述第五和第六电磁比例阀输出的 控制压力的高压侧；第一压力检测器，检测由所述第一高压选择回路选择的控制压力；第二压力检测器，检测由所述第二高压选择回路选择的控制压力；异常判断部，根据由所述第 一 压力检测器检测出的控制压力、 和由所述压力计算部计算出的第一至第四控制压力，判断所述第一 至第四电磁比例阀的异常，并根据由所述第二压力检测器检测出的 控制压力、和由所述压力计算部计算出的第五和第六控制压力，判断所述第五和第六电》兹比例阀的异常；以及禁止装置，当由所述异常判断部判断出第一至第四电磁比例阀 异常时，禁止基于第 一至第四电磁比例阀的所述第 一和第二控制阀 的控制动作，当判断出所述第五和第六电磁比例阀异常时，禁止基 于第五和第六电磁比例阀的所述第三控制阀的控制动作。
5. 如权利要求4所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于， 所述第一和第二液压执行机构是用于进行一个作业的液压执行机构，所述第三液压执行机构是用于进行其他作业的液压执行机构。
6. 如权利要求5所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于， 所述液压作业机械具有行驶体、旋转体、以能够转动的方式支承在旋转体上的作业用前作业机、和以能够装拆的方式设置在作业 用前作业机上的作业用附属装置，所述第 一和第二液压执行机构是所述作业用附属装置的驱动用 执行机构。
全文摘要
本发明提供一种液压作业机械的安全装置，其包括控制液压油从液压源(21)向液压执行机构(15～17)的流动的控制阀(22～24)、根据控制杆操作输出操作信号(v51～v53)的电气控制杆装置(51～53)、输出用于控制控制阀(22～24)的控制压力的电磁比例阀(25～30)、计算与操作信号(v51～v53)相应的控制压力(P25～P30)的压力计算部(50)、控制电磁比例阀(25～30)以使从电磁比例阀(25～30)输出的控制压力成为计算出的控制压力(P25～P30)的控制部(50)、选择从电磁比例阀(25～30)输出的控制压力的高压侧的高压选择回路(41～44)、检测由高压选择回路(41～44)选择的控制压力的压力检测器(45，46)、根据由压力检测器(45，46)检测出的控制压力和由压力计算部计算出的控制压力判断电磁比例阀(25～30)的异常的异常判断部(50)、以及当判断出电磁比例阀(25～30)异常时禁止控制阀(22～24)的控制动作的禁止装置(47，48)。
文档编号E02F9/20GK101622460SQ20088000655
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月28日 优先权日2007年2月28日
发明者一村和弘, 佐竹英敏, 后藤勇树, 小高克明, 长岛祐二 申请人:日立建机株式会社