工程机械的制作方法_2

文档序号:9713327阅读:来源:国知局
速决定的规定的目标值,并且,所述控制装置控制所述液压马达的排出 流量,以使得所述出口节流压力与所述入口节流压力接近,或所述出口节流压力变得比所 述入口节流压力大。
[0045] 也就是说,在该情况下,通过一边将所述电动马达的转矩保持为目标值,一边控制 所述液压栗的流量,调节入口节流压力和出口节流压力。在该情况下,由于控制液压栗流量 (栗输出),能够直接地降低液压系统的损耗,与(3)的情况相比发动机的燃料消耗量的降低 效果较大这一点成为优点。另外,在进行了对所述电动马达的电力供给的限制的情况下也 可利用本控制,由此,能够提高能量效率这一点也成为优点。
[0046] 此外,如上所述,在(3)和(4)的任一种情况下,以所述出口节流压力与所述入口节 流压力一致的方式控制所述电动马达和所述液压马达也最有助于系统效率的提高。
[0047] (5)在上述(3)中,优选的是,所述操作装置的操作量为所述微操作区域且所述旋 转体处于加速期间时,所述控制装置将所述液压栗的排出流量保持在待机流量,并且,所述 控制装置控制所述电动马达的输出转矩,以使得所述出口节流压力与所述入口节流压力接 近,或所述出口节流压力变得比所述入口节流压力大。
[0048] 由于"所述操作装置的操作量为所述微操作区域且所述旋转体处于加速期间之 时"表示从非操作状态(例如,液压挖掘机中的全部操作装置位于中立位置的状态)开始旋 转体的旋转,所以将所述液压栗的流量保持为待机流量并使液压系统的损耗成为最小限度 在改善系统效率方面变得重要。在该情况下,由于所述液压栗的流量不能减少至小于待机 流量,所以与上述(3)和(4)的情况相比,所述电动马达和所述液压马达的控制受到较大的 限制,但如上所述,通过利用控制所述电动马达的转矩值使得所述出口节流压力比所述入 口节流压力大,在该情况下也能够改善系统效率。
[0049] 此外,如上述(1)~(5),在基于所述出口节流压力和所述入口节流压力控制所述 液压栗的流量和所述电动马达的转矩的情况下,也可以利用基于所述液压马达的出口节流 压力和入口节流压力的传感器检测值来控制所述液压栗的流量和所述电动马达的转矩的 所谓反馈控制。
[0050] 另外,也可以根据所述要求转矩的大小预先设定所述出口节流压力和所述入口节 流压力保持上述关系的所述液压栗的流量和所述电动马达的转矩(例如,用表格预先存储 要求转矩、液压栗流量以及电动马达转矩的关系),并基于该设定值,控制所述液压栗的流 量和所述电动马达的转矩。
[0051] 并且,也可以设为如下构成:暂时利用后者的控制后,通过基于所述出口节流压力 和所述入口节流压力的传感器检测值追加利用前者的控制,在后者的控制上添加利用前者 的控制(反馈控制)的修正。在按这种方式组合了后者和前者的控制的情况下,能够显著提 高本发明的控制的响应性和精度。
[0052] 以下,作为工程机械,以液压挖掘机为例,具体说明本发明的实施方式。此外,本发 明能够应用到具备旋转体的所有作业机械和工程机械,而不限定于应用于液压挖掘机。
[0053] 图1是本发明实施方式的液压挖掘机的侧视图,图2是图1所示的液压挖掘机搭载 的电动液压设备的系统构成图,图3是图2的系统构成图的详细图。此外,也包含这些图和以 后的各图在内,有时对同一部分赋予同一标号并省略说明。
[0054] 如图1所示,本例的液压挖掘机具备:下部行驶体10、能够旋转地安装于下部行驶 体10的上部的上部旋转体20以及具有一端与上部旋转体20连结的多关节连杆机构的挖掘 机构(前作业装置)30。
[0055] 下部行驶体10具备左右一对履带11和履带架12(在图1中仅示出单侧)。各履带11 经由未图示的减速机构等,由图2所示的一对行驶用液压马达13、14分别独立地驱动。
[0056]上部旋转体20具有能够旋转地安装于下部行驶体10的旋转架21,在该旋转架21上 搭载有发动机22、由发动机22驱动的辅助发电马达23、旋转电动马达25、与辅助发电马达23 和旋转电动马达25连接的作为蓄电装置的电容器24以及旋转液压马达27。另外,在该旋转 架21上还搭载有液压系统40和旋转控制系统,所述液压系统40包括图2所示的液压栗41和 控制阀4 2,所述旋转控制系统包括电源控制单元5 5 (power c〇n tr〇 I un i t)和控制器(控制 装置)80。
[0057]旋转架21经由旋转机构26能够旋转地安装于下部行驶体10的上部,所述旋转机构 26包括使旋转电动马达25的旋转减速的减速机构,并由旋转电动马达25和旋转液压马达27 的驱动力驱动。
[0058]另外,在本实施方式中,使用电容器24作为蓄电装置,但是也能够使用蓄电池,也 能够并用电容器和蓄电池双方。并且,也可以从有线连接的外部电源接受电力供给来取代 蓄电装置。
[0059]挖掘机构30具备:动臂31、用于驱动动臂31的动臂液压缸32、被旋转自如地轴支承 在动臂31的前端部附近的斗杆33、用于驱动斗杆33的斗杆液压缸34、被能够旋转地轴支承 在斗杆33前端的铲斗35以及用于驱动铲斗35的铲斗液压缸36。动臂31的基端部能够旋转地 轴支承在旋转架21上。动臂31、斗杆33以及铲斗35以彼此的连结轴为中心转动,由此,进行 液压挖掘机的挖掘等作业。
[0060] 如图2所示,图1的液压系统40具备:发动机22、由发动机22驱动的液压栗41、由经 由液压管道43从液压栗41排出的工作油(压力油)驱动的多个液压执行机构(行驶用液压马 达13、14、旋转液压马达27、动臂液压缸32、斗杆液压缸34以及铲斗液压缸36)、以及基于来 自操作杆72、73(参照图3)的指令切换供给到这些各液压执行机构的工作油的供给量和供 给方向的控制阀42。
[0061] 液压栗41是利用调节器88(栗容量调整装置)变更倾转角从而变更栗容量的可变 容量型栗。当变更栗容量时,栗输出和/或栗流量被变更。调节器88由用电气液压信号转换 装置75c转换来自控制器80的电信号而成的液压信号控制,并控制液压栗41的容量。
[0062] 此外,本实施方式的控制阀42使旋转操作杆72 (参照图3)的操作量为中间区域时 的出口节流开口面积比通常设备(由液压马达旋转单独旋转驱动上部旋转体的设备)大,使 操作量为中间区域时的旋转液压马达27的制动转矩(对上部旋转体20制动的方向的转矩) 比通常设备小。
[0063]如图3所示,作为旋转控制系统,具备控制器80,所述控制器80将控制信号(操作信 号)输出给控制阀42和控制电容器24的充放电的电源控制单元55,所述控制信号与来自旋 转操作杆72的指令对应。
[0064]在图3中,图1的液压挖掘机具备用于起动发动机22的点火开关70和在作业中止时 将先导压截断阀76设为ON从而使液压系统不能工作的闸式锁定杆装置71。
[0065]电源控制单元55具备:断路器51,其是对从电容器24向旋转电动马达25的电力供 给和从旋转电动马达25回收的交流电力向电容器24的充电进行控制的装置,并将从电容器 24供给的直流电升压到规定的母线电压;用于驱动旋转电动马达25的变换器(inverter) 52;用于驱动辅助发电马达23的变换器53;以及为了使母线电压稳定化而设置的平滑电容 器54〇
[0066] 此外,图3中的标号56表示主接触器,该主接触器56具备主继电器和涌浪电流防止 电路。
[0067]旋转电动马达25的旋转轴与旋转液压马达27的旋转轴机械地连结,用这些各马达 产生的合计转矩来驱动上部旋转体20。根据辅助发电马达23和旋转电动马达25的驱动状态 (是牵引还是再生)来决定电容器24的充电或放电。
[0068]图4是提取了图2和图3所示系统构成图中的与上部旋转体的旋转工作相关的液压 系统的图。在该图中,从液压栗41排出的工作油经由旋转滑阀44导入旋转液压马达27,所述 旋转滑阀44基于从旋转操作杆72输出的旋转操作杆信号(旋转先导压)被变更位置。此外, 旋转滑阀44是控制阀42 (参照图2、3)所包含的多个滑阀中的一个。
[0069]旋转操作杆72是用于操作人员控制上部旋转体20的旋转工作的部件,将根据其操 作量和操作方向生成的液压信号(操作信号)输出到旋转滑阀44的两个压力室中的任一个。 旋转操作杆72能够在与上部旋转体20的旋转方向对应的两个方向上操作,并使与操作量成 比例的旋转先导压作用于旋转滑阀44的压力室。旋转操作杆72的操作方向和操作量(旋转 先导压)能够利用安装于管路的压力传感器74a、74b检测,所述管路用于将来自旋转操作杆 72的工作油作用于旋转滑阀44。压力传感器89a、89b的检测值输出给控制器80。此外,压力 传感器74a、74b与图3中的液压电信号转换装置74对应。
[0070] 旋转液压马达27具有成为工作油的入口和出口的两个端口(A端口、B端口)。在本 说明书中,将左旋转时成为工作油的入口的端口设为A端口,将成为出口的端口设为B端口, 将右旋转时成为工作油的入口的端口定义为B端口,将成为出口的端口定义为A端口。
[0071] 在图4中,在A端口侧,安装有A端口侧的压力到达溢流压力时被开放的A端口侧溢 流阀28,在B端口侧,安装有B端口侧的压力到达溢流压力时被开放的B端口侧溢流阀29。该A 端口侧溢流阀28和B端口侧溢流阀29由电磁式可变溢流阀构成,分别控制旋转液压马达27 的A端口压力和B端口压力。A端口侧溢流阀28和B端口侧溢流阀29的溢流压力可基于从控制 器80输入的溢流压力切换信号变更。
[0072]另外,在A端口安装有用于检测A端口的压力的压力传感器87a,在B端口设置有用 于检测B端口的压力的压力传感器87b。两个压力传感器87a、87b的输出值输入控制器80。此 外,在以下说明中,在共同表示两个压力传感器87a、87b的情况下,有时省略下标而记载为 "压力传感器87"。
[0073]根据从旋转操作杆72输出并作用于压力室的操作压力控制旋转滑阀44的切换量 (滑阀行程),通过该操作压力,旋转滑阀44被从图4中的中立位置0连续地切换至A位置或B 位置。当变更旋转滑阀44的位置时,控制经由旋转滑阀44从液压栗41供给到旋转液压马达 27的工作油的流量。
[0074]例如,在旋转操作杆72为中立状态的情况下,旋转滑阀44位于中立位置0时,从液 压栗41排出的工作油通过旁路节流部而返回油箱。
[0075] 另一方面,例如,在操作旋转操作杆72以进行左旋转的情况下,旋转滑阀44切换为 A位置而旁路节流部的开口面积减小,入口节流部、出口节流部的开口面积增加。从液压栗 41排出的工作油通过该A位置的入口节流部而送到旋转液压马达27的A端口,来自旋转液压 马达27的返回油通过A位置的出口节流部而返回油箱。通过进行这样的工作油的控制,旋转 液压马达27向左旋转。另外,在该情况下,由于工作油从A端口朝向B端口流动,所以压力传 感器87a的检测值成为液压马达27的入口节流压力,压力传感器87b的检测值成为其出口节 流压力。
[0076] 另外,例如,在操作旋转操作杆72以进行右旋转的情况下,旋转滑阀44切换为B位 置而旁路节流部的开口面积减小,入口节流部、出口节流部的开口面积增加。从液压栗41排 出的工作油通过B位置的入口节流部而送到旋转液压马达27的B端口,来自旋转液压马达27 的返回油通过B位置的出口节流部而返回油箱。通过进行这样的工作油的控制,旋转液压马 达27向与A位置的情况反方向的右旋转。另外,在该情况下,由于工作油从B端口朝向A端口 流动,所以压力传感器87a的检测值成为液压马达27的出口节流压力,压力传感器87b的检 测值成为入口节流压力。
[0077]此外,旋转滑阀44位于中立位置0与A位置的中间时,液压栗41排出的工作油被分 配至旁路节流
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