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，使由该电磁比例阀的驱动而产生的先导压力作用于控制阀， 以驱动液压纟丸行机构(例如参照专利文献l)。
专利文献l:日本特开平7 - 19207号公报
但是，当电气控制杆自身发生故障时，不能从电气控制杆输出 与操作量相应的信号，因此，液压执行机构的驱动变得困难，在将 作业机械移动到安全的修理场所时，不能够进行变更执行机构的姿
态等动作，有可能给修理作业等带来麻烦。

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^Mv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；控制部，根据操作信号 控制控制阀；和判断部，判断所述操作信号是否在正常范围内，当 由判断部判断为操作信号不在正常范围内时，控制部与判断为在正 常范围内时相比，大幅限制液压油向液压执行机构的流动，并允许 液压^U于才几构的驱动。
优选当由判断部判断为操作信号不在正常范围内时，与判断为 在正常范围内时相比，扩大从控制杆中立状态直到通过控制杆操作液压油向液压执行机构供给的非感应带区域。
当由判断部判断为操作信号不在正常范围内时，与判断为在正 常范围内时相比，减小控制阀的被操作量。
当判断部判断出操作信号不在正常范围内时，进 一 步判断操作 信号是否在与正常范围相比向外侧偏移规定量的限制范围内，当由 判断部判断为操作信号在限制范围内时，与判断为在正常范围内时 相比，大幅限制液压油向液压执行机构的流动，并允许液压4丸行机 构的驱动，当判断为超出限制范围时，禁止液压油向液压执行机构 的流动。
还包括电力供给部，该电力供给部供给用于向电气控制杆装置 输出操作信号的电力，由判断部一并判断电力供给部的异常。
优选在包括多个电力供给部的情况下，当由判断部判断出至少 一个电力供给部的异常时，仅使从被判断为异常的电力供给部被供 给电力的电气控制杆装置的输出无效化。
电气控制杆装置是在设于控制杆的基端部上的阻抗体的模板上 滑动而输出操作信号的可变阻抗式。
电气控制杆装置具有根据操作量而输出互相对称的操作信号的 第 一 和第二输出部，由控制部根据从第 一 输出部输出的操作信号控
制控制阀，由判断部根据从第 一和第二输出部输出的操作信号的平 均值，判断操作信号是否在正常范围内。 发明的效果
根据本发明，当判断为电气控制杆装置的操作信号不在正常范 围内时，与判断为在正常范围内时相比，大幅限制液压油向液压执 行机构的流动，并允许液压执行机构的驱动，因此，即使在电气控 制杆装置发生异常的情况下，也能够安全地驱动液压执行机构。


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。
5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。
具体实施例方式
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4产斗。
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妒斗缸13支承。行驶体l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等液压执行一几构是标准纟见格 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、和驱动刮纟反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i兹比例阀)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^见定电压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50内的控制电路50c。控制器50 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 的电池。
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v0 (例如2.Sv),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，以如下方式监视电磁比例阀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/F兹比例阀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i兹比例 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3各L3、 L4内的高压侧的液压油分别经由才炎阀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 ~ 43和压力传感器45构成了用于检测电^兹比例阀25 ~ 28的异常
的第一异常检测回路。
在将方向控制阀24的先导端口与电磁比例阀29、 30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》兹切换阀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
8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， 禁止先导压力向电磁比例阀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，当检测出异常时，通过电磁切换阀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和电磁切换阀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的检测值P2对应的控制 压力P29、 P30的最大值P2max。在步骤S3中，向电》兹比例阀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4企测值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API,并判断该偏差AP1是否在规定值 以下。这是判断电/f兹比例阀25 ~ 28有无异常的处理，如果偏差AP1 在头见定值以下，则判断为电^f兹比例阀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，向电磁切换阀 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，禁止先导压力向电万兹比例阀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》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 力向电磁比例阀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》兹比例阀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2 5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;险测。此时，如果电^f兹比例阀25正常动作，则第一异常枱r 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的偏差厶P1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l丸行4几构15 。
另外，例如，当通过电气控制杆52的才喿作对电f兹比例阀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/f兹比例阀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 2 5产生的影响抑制在最低限度。
另外，当电/f兹比例阀27异常时，即使向电石兹比例阀27输出与电 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4企测电磁 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，在电磁比例阀25 ~ 28与先导泵31之间、以及电磁比例阀 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检测到电磁比例阀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 45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4^中，不仅电/f兹比例阀 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 杆信号为vO，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"=+31)，杆信号成为vb3 (例如4. 5v)。此外，杆信号 va3、 vb3^口图3所示满足条4牛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 ~ 53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v51 ~ v5 3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 < " 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0 ( 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2 2 ~ 2 4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控制电磁比例阀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、 N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执行机构 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，使作用于控制岡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，也可以将与电气控制杆51 ~ 53的操作量相应的信号分别从作为第一输出部的信号线a (主)和作 为第二输出部的信号线b (副)取出，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 ~ 5 3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，两者之和的平均值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^见定值，则4亭止向电i兹比例 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、 5 0b中的至少一个电力供给电路(例如50a ) 被判断为异常时，仅使从被判断为异常的电力供给电路5Oa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 Ob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 的电磁比例阀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 类的液压执行机构的情况下，可由梭阀选择该液压执行机构驱动用 的电》兹比例阀和液压冲丸行机构17驱动用的电》兹比例阀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对应的电石兹比例阀25 ~ 28的输出异常进行4企测，但电》兹比例 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，通过控制电路50c判断杆信号v处于 正常范围内、第一错误范围内、第二错误范围内的某一范围内，但 只要能够至少判断杆信号v是否处于正常范围内，判断部的结构可以 是任意的。因此，可以不一并进行作为电力供给部的电力供给电路 50a、 50b的异常判断。虽然当杆信号v超出正常范围内时，基于特性 f3、 f4控制电磁比例阀25 ~ 30,但是，只要当至少判断为杆信号v不 在正常范围内时，与判断为在正常范围内时相比限制液压油向液压 执行机构15 ~ 17的流动，并允许液压执行机构15 ~ 17的驱动，也可 以基于其他特性控制电磁比例阀25 ~ 30。即，只要当判断出操作信 号不在正常范围内时，与判断为在正常范围内时相比大幅限制液压 油向液压执行机构15~ 17的流动，并允许液压执行机构15~ 17的驱 动，则作为控制部的控制器50等的结构可以是任意的。
另外，虽然根据操作信号v控制电磁比例阀25 30,从而控制方 向控制阀22 ~ 24,但是，只要能够根据操作信号v控制控制阀22 ~ 24, 控制部的结构可以是任意的。虽然当操作信号v处于第 一 错误范围内(限制范围内)时，基于特性f3、 f4控制电磁比例阀，从而限制液 压执行机构15 ~ 17的驱动，并允许液压执行机构15 ~ 17的驱动，当 操作信号v超出第 一 错误范围时，停止向电磁比例阀2 5 ~ 3 0的输出， 以禁止液压执行机构15 ~ 17的驱动，但是，控制部的结构不限于此。 在图2中，对液压执行机构15~17的驱动用回路进行了例示，但液压 回路的结构不限于此。并且，只要能够通过控制杆操作输出操作信 号v,作为电气控制杆装置的电气控制杆51 ~ 53的结构可以是任意 的。
上述实施方式适用于以液压挖掘机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。
本申请以日本专利申请2007 - 50761号(2007年2月28日提出申 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；控制部，根据所述操作信号控制所述控制阀；以及判断部，判断所述操作信号是否在正常范围内，当由所述判断部判断为操作信号不在正常范围内时，所述控制部与判断为在正常范围内时相比，大幅限制液压油向所述液压执行机构的流动，并允许液压执行机构的驱动。
2. 如权利要求l所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于， 当由所述判断部判断为操作信号不在正常范围内时，所述控制部与判断为在正常范围内时相比扩大非感应带区域，所述非感应带 区域是从控制杆中立状态直到通过控制杆操作液压油向所述液压执 行机构供给的区域。
3. 如权利要求1或2所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于，当由所述判断部判断为操作信号不在正常范围内时，所述控制 部与判断为在正常范围内时相比，减小所述控制阀的被操作量。
4. 如权利要求1或2所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于，当所述判断部判断出所述操作信号不在正常范围内时，进 一 步 判断操作信号是否在与正常范围相比向外侧偏移规定量的限制范围 内，当由所述判断部判断为操作信号在所述限制范围内时，所述控 制部与判断为在正常范围内时相比，大幅限制液压油向所述液压才丸行机构的流动，并允许液压执行机构的驱动，当判断为超出所述限 制范围时，禁止液压油向所述液压执行机构的流动。
5. 如权利要求1或2所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于，还包括电力供给部，该电力供给部供给用于向所述电气控制杆 装置输出所述操作信号的电力，所述判断部 一 并判断所述电力供给部的异常。
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， 包括多个所述电力供给部，当由所述判断部判断出至少 一 个所述电力供给部的异常时，所杆装置的输出无效化。
7. 如权利要求1或2所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于，所述电气控制杆装置是在设于控制杆的基端部上的阻抗体的模 板上滑动而输出操作信号的可变阻抗式的电气控制杆装置。
8. 如权利要求7所述的液压作业机械的安全装置，其特征在于， 所述电气控制杆装置具有根据操作量而输出互相对称的操作信号的第一输出部和第二输出部，所述控制部根据从所述第 一输出部输出的操作信号控制所述控 制阀， .所述判断部根据从所述第 一输出部和第二输出部输出的操作信 号的平均值，判断所述操作信号是否在正常范围内。
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作为液压执行机构(15～17)的驱动指令的电操作信号的电气控制杆装置(51～53)、根据操作信号控制控制阀(22～24)的控制部(25～30，50)、和判断操作信号是否在正常范围内的判断部(50c)，当由判断部判断为操作信号不在正常范围内时，与判断为在正常范围内时相比，大幅限制液压油向液压执行机构(15～17)的流动，并允许液压执行机构(15～17)的驱动。
文档编号F15B20/00GK101622461SQ200880006570
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