液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】提供一種在由液壓泵驅(qū)動(dòng)單桿液壓缸的液壓閉合回路系統(tǒng)中，能夠抑制負(fù)載反轉(zhuǎn)時(shí)的液壓缸速度變動(dòng)并提高操作性的驅(qū)動(dòng)裝置。該液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置具有雙向型液壓泵(2)、由液壓泵(2)排出的壓力油而驅(qū)動(dòng)的單桿液壓缸(7a)、操作裝置(10a)、和排出流量控制機(jī)構(gòu)(12)，其還具有：檢測液壓缸的活塞桿側(cè)油室(7a4)壓力和活塞頭側(cè)油室(7a5)壓力的壓力檢測裝置(17a、17b)、和控制裝置(11)，該控制裝置具有：負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)(11a)，根據(jù)活塞桿側(cè)油室的壓力和活塞頭側(cè)油室的壓力來運(yùn)算液壓缸的負(fù)載量；負(fù)載切換機(jī)構(gòu)(11c)，根據(jù)算出的負(fù)載量的極性來運(yùn)算第一比例增益；和乘法機(jī)構(gòu)(11d)，將算出的第一比例增益與來自操作裝置的操作量相乘來計(jì)算指令信號(hào)，并將指令信號(hào)輸出至排出流量控制機(jī)構(gòu)(12)。
【專利說明】液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，更具體地說，涉及一種通過液壓泵直接驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，對(duì)于液壓挖掘機(jī)和輪式裝載機(jī)等工程機(jī)械，節(jié)能化逐漸成為重要的開發(fā)項(xiàng)目。在工程機(jī)械的節(jié)能化中，液壓系統(tǒng)自身的節(jié)能化非常重要，由此正在研究一種通過液壓泵以閉合回路的方式連接液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)并對(duì)其直接控制的液壓閉合回路系統(tǒng)的應(yīng)用。該系統(tǒng)不產(chǎn)生因控制閥造成的壓損，并且由于僅在必要時(shí)排出泵流量，所以也不會(huì)發(fā)生流量損失，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能化。
[0003]由于在工程機(jī)械中作為液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)而使用了單桿液壓缸，所以為了進(jìn)行閉合回路式的連接，需要吸收隨著液壓缸內(nèi)活塞的頭側(cè)與桿側(cè)的受壓面積差而產(chǎn)生的流量差，從而為此提出了對(duì)策。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中記載了一種結(jié)構(gòu)，在將單桿液壓缸與液壓泵以閉合回路的方式連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路中設(shè)有低壓選擇閥，當(dāng)發(fā)生流量過剩或流量不足時(shí)，經(jīng)由低壓選擇閥自動(dòng)地在與油箱之間對(duì)回路內(nèi)的油進(jìn)行吸排作用。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-2371號(hào)公報(bào)
[0008]與像液壓機(jī)那樣地負(fù)載的方向始終固定的裝置不同，在工程機(jī)械中負(fù)載的方向會(huì)頻繁變動(dòng)。例如，在液壓挖掘機(jī)的斗桿液壓缸中，在斗桿伸長的狀態(tài)下，斗桿重量作用于牽引液壓缸的方向上，由此活塞桿側(cè)油室變成高壓；而在斗桿折疊的狀態(tài)下，相反地作用于推壓液壓缸的方向上，由此活塞頭側(cè)油室變成高壓。同樣地，在動(dòng)臂液壓缸中，當(dāng)動(dòng)臂處于空中時(shí)，動(dòng)臂重量作用于推壓液壓缸的方向上，由此活塞頭側(cè)油室變成高壓，當(dāng)鏟斗接地而變成挖掘姿勢時(shí)，牽引力作用在動(dòng)臂液壓缸上而使活塞桿側(cè)油室變成高壓。這樣，液壓缸負(fù)載根據(jù)使用狀況而變化，但從操作性上來講，優(yōu)選為活塞桿速度不因負(fù)載而大幅變動(dòng)。
[0009]然而，在專利文獻(xiàn)I記載的液壓閉合回路系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載方向反轉(zhuǎn)時(shí)，存在活塞桿速度大幅變動(dòng)而使操作性降低的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是基于上述情況提出的，其目的是，提供一種在通過液壓泵驅(qū)動(dòng)單桿液壓缸的液壓閉合回路系統(tǒng)中，能夠抑制負(fù)載反轉(zhuǎn)時(shí)的活塞桿速度的變動(dòng)并提高操作性的驅(qū)動(dòng)
>J-U ρ?α裝直。 [0011]為了達(dá)成上述目的，第一發(fā)明是一種液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其具有:雙向型液壓泵；對(duì)所述雙向型液壓泵的排出流量進(jìn)行控制的排出流量控制機(jī)構(gòu)；通過所述雙向型液壓泵排出的壓力油而驅(qū)動(dòng)的單桿液壓缸；第一管路，其一端與所述雙向型液壓泵的一方的排出口連接，且另一端與所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室連接；第二管路，其一端與所述雙向型液壓泵的另一方的排出口連接，且另一端與所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)油室連接；和對(duì)所述單桿液壓缸的驅(qū)動(dòng)發(fā)出指令的操作裝置，其中，所述液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置具有:檢測所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室的壓力的活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)；檢測所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)油室的壓力的活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)；和控制裝置，該控制裝置具有:負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室的壓力、和由所述活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的活塞頭側(cè)油室的壓力，來運(yùn)算所述單桿液壓缸的負(fù)載量；負(fù)載切換機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)算出的所述負(fù)載量的極性來運(yùn)算第一比例增益；和乘法機(jī)構(gòu)，將由所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)算出的第一比例增益與來自所述操作裝置的操作量相乘來計(jì)算指令信號(hào)，并將所述指令信號(hào)輸出至所述排出流量控制機(jī)構(gòu)。
[0012]另外，第二發(fā)明的特征在于，在第一發(fā)明中，所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)從由所述活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)油室的壓力與所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)的受壓面積相乘得到的值中，減去由所述活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室的壓力與所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)的受壓面積相乘得到的值，由此，運(yùn)算所述單桿液壓缸的負(fù)載量。
[0013]而且，第三發(fā)明的特征在于，在第二發(fā)明中，所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)的所述第一比例增益的輸出特性在所述單桿液壓缸的負(fù)載量的極性發(fā)生變化的區(qū)域內(nèi)具有不敏感區(qū)或滯后。
[0014]另外，第四發(fā)明的特征在于，在第一至第三發(fā)明的任意一項(xiàng)中，具有控制裝置，所述控制裝置具有:負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)算根據(jù)由所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)算出的所述負(fù)載量的增加而逐漸減小的第二比例增益；和乘法機(jī)構(gòu)，將由所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)算出的第一比例增益、由所述負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)算出的第二比例增益、和來自所述操作裝置的操作量相乘來計(jì)算指令信號(hào)，并將所述指令信號(hào)輸出至所述排出流量控制機(jī)構(gòu)。
[0015]而且，第五發(fā)明提供一種液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其具有:多個(gè)雙向型液壓泵；對(duì)多個(gè)所述雙向型液壓泵的排出流量進(jìn)行控制的多個(gè)排出流量控制機(jī)構(gòu)；通過多個(gè)所述雙向型液壓泵排出的壓力油而驅(qū)動(dòng)的多個(gè)單桿液壓缸；多個(gè)切換閥，能夠?qū)⒍鄠€(gè)所述單桿液壓缸內(nèi)的一個(gè)單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室或活塞頭側(cè)油室中的某一方、與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的一個(gè)或兩個(gè)雙向型液壓泵的一方的排出口連接，并且，能夠?qū)⒍鄠€(gè)所述單桿液壓缸內(nèi)的一個(gè)所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室或活塞頭側(cè)油室中的另一方、與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的一個(gè)或兩個(gè)所述雙向型液壓泵的另一方的排出口連接；和對(duì)多個(gè)所述單桿液壓缸的驅(qū)動(dòng)發(fā)出指令的多個(gè)操作裝置，其中，所述液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置具有:檢測多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞桿側(cè)油室的壓力的活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)；檢測多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞頭側(cè)油室的壓力的活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)；和控制裝置，該控制裝置具有:負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞桿側(cè)油室的壓力、和由所述活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞頭側(cè)油室的壓力，來運(yùn)算多個(gè)所述單桿液壓缸的各負(fù)載量；負(fù)載切換機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)算出的各所述負(fù)載量的極性來運(yùn)算各第一比例增益；和乘法機(jī)構(gòu)，將由所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)算出的各第一比例增益與來自多個(gè)所述操作裝置的各操作量相乘來計(jì)算各指令信號(hào)，并將各所述指令信號(hào)輸出至各所述排出流量控制機(jī)構(gòu)。[0016]另外，第六發(fā)明的特征在于，在第五發(fā)明中，具有控制裝置，所述控制裝置具有:輸出限制機(jī)構(gòu)，將所述乘法機(jī)構(gòu)的輸出限制為預(yù)先確定的指令值，并將所述限制的信號(hào)作為指令信號(hào)向與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的一個(gè)雙向型液壓泵對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述排出流量控制機(jī)構(gòu)輸出；和減法機(jī)構(gòu)，從所述乘法機(jī)構(gòu)的輸出中減去所述預(yù)先確定的指令值，并將通過所述減去而算出的信號(hào)作為指令信號(hào)，向一個(gè)所述排出流量控制機(jī)構(gòu)輸出，該排出流量控制機(jī)構(gòu)是與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的所述一個(gè)雙向型液壓泵以外的一個(gè)雙向型液壓泵對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制負(fù)載反轉(zhuǎn)時(shí)的活塞桿速度的變動(dòng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)靈敏的控制并提高操作性、控制性。由此，能夠抑制隨著速度變動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)或沖擊，并向操作員提供操作性和舒適性。其結(jié)果為提高生產(chǎn)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示具有本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的側(cè)視圖。
[0020]圖2是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的液壓回路圖。
[0021]圖3是表示構(gòu)成本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的控制器的運(yùn)算內(nèi)容的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4是表示液壓閉合回路系統(tǒng)中的斗桿液壓缸驅(qū)動(dòng)時(shí)的伺服泵流量、液壓缸壓力、斗桿速度、和斗桿位移量的關(guān)系的一例的參考特性圖。
[0023]圖5是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式中的斗桿液壓缸驅(qū)動(dòng)時(shí)的伺服泵流量、液壓缸壓力、斗桿速度、和斗桿位移量的關(guān)系的一例的特性圖。
[0024]圖6是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的液壓回路圖。
[0025]圖7是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式中的回路切換時(shí)的電磁切換閥與伺服泵的動(dòng)作示例的圖表。
[0026]圖8是表示構(gòu)成本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的控制器的運(yùn)算內(nèi)容的結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖9是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式中的斗桿液壓缸驅(qū)動(dòng)時(shí)的伺服泵流量、液壓缸壓力、斗桿速度、和斗桿位移量的關(guān)系的一例的特性圖。
[0028]圖10是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第三實(shí)施方式的液壓回路圖。
[0029]圖11是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第四實(shí)施方式的液壓回路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]<第一實(shí)施方式>
[0031]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的液壓閉合回路的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示具有本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的側(cè)視圖。在該圖1中，液壓挖掘機(jī)具有行駛體31、能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)在行駛體31上的旋轉(zhuǎn)體32、配置在旋轉(zhuǎn)體32上的駕駛室33、和能夠在上下方向上轉(zhuǎn)動(dòng)地(能夠俯仰動(dòng)作地)安裝在旋轉(zhuǎn)體32上的前方部的多關(guān)節(jié)型的前部裝置34。[0032]在旋轉(zhuǎn)體32上，搭載有具體后述的液壓閉合回路20、對(duì)構(gòu)成液壓閉合回路20的逆變器12(參照?qǐng)D2)供給電力的蓄電池13、和控制液壓閉合回路20的控制器11。
[0033]前部裝置34具有基端部能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地軸支承在旋轉(zhuǎn)體32上的動(dòng)臂35、能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地軸支承在該動(dòng)臂35的前端部上的斗桿36、和能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地軸支承在該斗桿36的前端上的鏟斗37，動(dòng)臂35、斗桿36和鏟斗37分別通過動(dòng)臂用液壓缸7b、斗桿用液壓缸7a、和鏟斗用液壓缸7c來動(dòng)作。
[0034]在此，當(dāng)探討斗桿液壓缸7a中的活塞桿側(cè)油室與活塞頭側(cè)油室的壓力時(shí)，在由虛線所示的斗桿36的伸長狀態(tài)下，斗桿36的重量作用于牽引斗桿液壓缸7a的活塞桿的方向上，由此活塞桿側(cè)油室的壓力變成高壓。在由實(shí)線所示的斗桿36的彎曲狀態(tài)下，斗桿36的重量作用于推壓斗桿液壓缸7a的活塞桿的方向上，由此活塞頭側(cè)油室的壓力變成高壓。
[0035]S卩，斗桿36轉(zhuǎn)動(dòng)，并根據(jù)斗桿36的軸方向是否超過了從動(dòng)臂35的前端部的將斗桿36軸支承的軸心向大致垂直方向的下方延伸的線(圖中由單點(diǎn)劃線示出)，而使對(duì)斗桿液壓缸7a施加的負(fù)載的方向反轉(zhuǎn)。
[0036]接著，使用圖2對(duì)液壓閉合回路20進(jìn)行說明。圖2是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的液壓回路圖。在本實(shí)施方式中，示出了對(duì)構(gòu)成液壓挖掘機(jī)的斗桿液壓缸7a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的例子。在圖2中，與圖1所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示的是同一部分，因此省略其具體說明。
[0037]在圖2中，I表示電動(dòng)機(jī)，2表示雙向型液壓泵，3a、3b表示第一及第二單向閥，4a、4b表第一及第二溢流閥,6a、6b表不第一及第二先導(dǎo)式單向閥，7a表不斗桿液壓缸,8表示低壓泵，9表示油箱，IOa表示斗桿用操作桿，11表示控制器，12表示逆變器，13表示蓄電池。電動(dòng)機(jī)I通過電力而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該電力是從蓄電池13經(jīng)由作為排出流量控制機(jī)構(gòu)的逆變器12而供給的。逆變器12向電動(dòng)機(jī)I供給與來自控制器11的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令相應(yīng)的電力。電動(dòng)機(jī)I的旋轉(zhuǎn)軸與雙向型液壓泵2的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械式地連接，通過使液壓泵2正反旋轉(zhuǎn)，而使工作油的吸入/排出方向反轉(zhuǎn)，從而使斗桿液壓缸7a往復(fù)動(dòng)作。以下，將電動(dòng)機(jī)I與液壓泵2的組合稱為伺服泵SPl。
[0038]斗桿液壓缸7a具有液壓缸主體7al、能夠移動(dòng)地設(shè)在液壓缸主體7al內(nèi)的活塞7a2、和設(shè)在活塞7a2—側(cè)的活塞桿7a3，從而構(gòu)成了具有活塞桿側(cè)油室7a4和活塞頭側(cè)油室7a5的單桿式液壓缸。
[0039]低壓泵8吸入來自油箱9的工作油，并向排出配管(低壓管線)16供給低壓的壓力油。排出配管16分別與第一及第二先導(dǎo)式單向閥6a、6b的入口側(cè)、以及第一及第二單向閥3a、3b的入口側(cè)連接。
[0040]液壓泵2具有兩個(gè)工作油排出/吸入口 2x、2y。在一方的工作油排出/吸入口 2x上連接有第一管路14的一端,而第一管路14的另一端與斗桿液壓缸7a的活塞桿側(cè)油室7a4的連接端口連接。在另一方的工作油排出/吸入口 2y上連接有第二管路15的一端，而第二管路15的另一端與斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5的連接端口連接。
[0041]在第一管路14上，分別連接有僅允許吸入的第一單向閥3a的出口側(cè)、和將第二管路15的壓力作為先導(dǎo)壓且僅允許吸入的第一先導(dǎo)式單向閥6a的出口側(cè)。第一單向閥3a的入口側(cè)和第一先導(dǎo)式單向閥6a的入口側(cè)分別連接在與低壓泵8的排出配管16連通的管路上。[0042]在第二管路15上，分別連接有僅允許吸入的第二單向閥3b的出口側(cè)、和將第一管路14的壓力作為先導(dǎo)壓且僅允許吸入的第二先導(dǎo)式單向閥6b的出口側(cè)。第二單向閥3b的入口側(cè)和第二先導(dǎo)式單向閥6b的入口側(cè)分別連接在與低壓泵8的排出配管16連通的管路上。
[0043]另外，在第一管路14上連接有第一溢流閥4a的入口側(cè)，且第一溢流閥4a的出口側(cè)與第二管路15連接，其中，該第一溢流閥4a當(dāng)?shù)谝还苈?4的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第二管路15中。同樣地，在第二管路15上連接有第二溢流閥4b的入口側(cè)，且第二溢流閥4b的出口側(cè)與第一管路14連接，其中，該第二溢流閥4b當(dāng)?shù)诙苈?5的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第一管路14中。第一及第二溢流閥4a、4b用于防止泵和配管的破損。
[0044]當(dāng)回路內(nèi)的壓力(第一管路14或第二管路15的壓力)下降時(shí)，第一及第二單向閥3a、3b從低壓管線16吸入來自低壓泵8的工作油，用于防止回路內(nèi)發(fā)生汽蝕。
[0045]為了配合隨著單桿液壓缸即斗桿液壓缸7a的往復(fù)動(dòng)作而產(chǎn)生的流量差的增減，第一及第二先導(dǎo)式單向閥6a、6b將回路內(nèi)的工作油排出到低壓管線16中，或者向回路內(nèi)吸入低壓管線16內(nèi)的工作油。
[0046]在斗桿液壓缸7a的活塞桿側(cè)的液壓缸主體7al中，設(shè)有檢測活塞桿側(cè)油室7a4的壓力的第一壓力傳感器17a (活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))，在斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)的液壓缸主體7al中，設(shè)有檢測活塞頭側(cè)油室7a5的壓力的第二壓力傳感器17b (活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))。第一及第二壓力傳感器17a、17b檢測出的各油室的壓力輸入至控制器11。
[0047]斗桿用操作桿IOa設(shè)在駕駛室33內(nèi)。斗桿用操作桿IOa的操作量信號(hào)輸入至控制器11，控制器11由該操作量信號(hào)和第一及第二壓力傳感器17a、17b的信號(hào)等來運(yùn)算電動(dòng)機(jī)I/液壓泵2的轉(zhuǎn)速指令，并向逆變器12輸出驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)。
[0048]接著，使用圖3說明由控制器11執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)的運(yùn)算內(nèi)容。圖3是表示構(gòu)成本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的控制器的運(yùn)算內(nèi)容的結(jié)構(gòu)圖。在圖3中，與圖1及圖2所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示的是同一部分，因此省略其具體說明。
[0049]如圖3所示，控制器11具有負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)11a、負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)lib、負(fù)載切換機(jī)構(gòu)He、和乘法機(jī)構(gòu)lid。另外，在控制器11中輸入有來自斗桿用操作桿IOa的操作量信號(hào)、第一壓力傳感器17a檢測出的斗桿液壓缸7a的活塞桿側(cè)油室7a4的壓力、和第二壓力傳感器17b檢測出的斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5的壓力。而且，從控制器11向逆變器12輸出了驅(qū)動(dòng)伺服泵SPl的指令信號(hào)。
[0050]在負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)Ila中輸入有第一壓力傳感器17a檢測出的斗桿液壓缸7a的活塞桿側(cè)油室7a4的壓力、和第二壓力傳感器17b檢測出的斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5的壓力。負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)Ila根據(jù)如下數(shù)式(I)計(jì)算對(duì)斗桿液壓缸7a施加的液壓缸負(fù)載
F0
[0051]F = Phead X Ahead-Prod X Arod.....(I)
[0052]在此，Phead為第二壓力傳感器17b檢測出的斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5的壓力，Ahead為斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞頭側(cè)的受壓面積，Prod為第一壓力傳感器17a檢測出的斗桿液壓缸7a的活塞桿側(cè)油室7a4的壓力，Arod為斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞桿側(cè)的受壓面積。
[0053]算出的液壓缸負(fù)載F的信號(hào)輸出至負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb和負(fù)載切換機(jī)構(gòu)11c。
[0054]在負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb中輸入有液壓缸負(fù)載F的信號(hào)。負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb根據(jù)預(yù)先確定的增益常數(shù)Kl相對(duì)于液壓缸負(fù)載F的特性來計(jì)算增益常數(shù)Kl。如圖3所示，該特性為:隨著液壓缸負(fù)載F變得越大，增益常數(shù)Kl逐漸減小。在此，例如，當(dāng)液壓缸負(fù)載F為O時(shí)，增益常數(shù)Kl為I ;當(dāng)液壓缸負(fù)載F最小時(shí)，增益常數(shù)Kl為最大值；當(dāng)液壓缸負(fù)載F為負(fù)時(shí)，增益常數(shù)Kl為I以上；當(dāng)液壓缸負(fù)載F為正時(shí)，增益常數(shù)Kl不足I ;當(dāng)液壓缸負(fù)載F最大時(shí)，增益常數(shù)Kl為最小值。算出的增益常數(shù)Kl的信號(hào)輸出至乘法機(jī)構(gòu)lid。
[0055]在負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc中輸入有液壓缸負(fù)載F的信號(hào)。負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc根據(jù)預(yù)先確定的增益常數(shù)K2相對(duì)于液壓缸負(fù)載F的特性來計(jì)算增益常數(shù)K2。如圖3所示，該特性為:根據(jù)液壓缸負(fù)載F的方向，使增益常數(shù)K2僅以如下量進(jìn)行變化，該量為，斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞頭側(cè)的受壓面積(Ahead) /活塞7a2的活塞桿側(cè)的受壓面積(Arod)之t匕。在此，例如，將液壓缸負(fù)載F為負(fù)時(shí)的增益常數(shù)K2設(shè)為I ;將液壓缸負(fù)載F為正時(shí)的增益常數(shù)K2設(shè)為斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞頭側(cè)的受壓面積(Ahead)/活塞7a2的活塞桿側(cè)的受壓面積(Arod)之比，例如為1.3。算出的增益常數(shù)K2的信號(hào)輸出至乘法機(jī)構(gòu)lid。
[0056]此外，增益常數(shù)K2的切換特性還兼具圖3所示的不敏感區(qū)和滯后。由此，防止了因微小的壓力脈動(dòng)和傳感器噪音而頻繁切換的發(fā)生，從而防止了擺動(dòng)(hunting)或振動(dòng)的發(fā)生。另外，從液壓缸負(fù)載F的方向發(fā)生變化起，到低壓選擇閥即先導(dǎo)式單向閥6a、6b進(jìn)行開閉為止的過程中具有延遲，因此，形成如下的特性:在先導(dǎo)式單向閥6a、6b確實(shí)地切換而使壓力上升到某種程度之后，將增益常數(shù)K2切換。而且，形成如下的特性:使增益常數(shù)K2的切換具有斜率，從而使增益常數(shù)平穩(wěn)地變化。由此，液壓泵2的流量平穩(wěn)地切換，能夠抑制斗桿液壓缸7a的沖擊(shock)并得到良好的操作性。
[0057]在乘法機(jī)構(gòu)Ild中輸入有來自斗桿用操作桿IOa的操作量信號(hào)、負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb的輸出即增益常數(shù)K1、和負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc的輸出即增益常數(shù)K2。乘法機(jī)構(gòu)Ild將這些輸入相乘來計(jì)算電動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)矩指令。算出的電動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)矩指令輸出至逆變器12。逆變器12基于該轉(zhuǎn)矩指令來控制電動(dòng)機(jī)I和液壓泵2 (伺服泵SPl)的轉(zhuǎn)速。
[0058]這樣，將增益常數(shù)Kl和K2與來自斗桿用操作桿IOa的操作量信號(hào)相乘，并輸出伺服泵SPl的驅(qū)動(dòng)指令，因此，能夠根據(jù)液壓缸負(fù)載F的大小和方向來控制液壓泵2的流量。
[0059]接著，使用圖4說明液壓閉合回路系統(tǒng)中的液壓缸負(fù)載對(duì)液壓缸速度的影響。圖4是表示液壓閉合回路系統(tǒng)中的斗桿液壓缸驅(qū)動(dòng)時(shí)的伺服泵流量、液壓缸壓力、斗桿速度、和斗桿位移量的關(guān)系的一例的參考特性圖，并且為了表示本實(shí)施方式的特征，示出了將圖3的負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb的輸出即增益常數(shù)Kl和負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc的輸出即增益常數(shù)K2均設(shè)為固定值I的情況下的斗桿液壓缸7a的動(dòng)作的一例。
[0060]在圖4中，橫軸表示時(shí)間，縱軸的(a)?(e)從上到下依次表示斗桿操作桿操作量La、伺服泵流量Qs、斗桿液壓缸壓力Ps、斗桿速度Va、斗桿的位移量Da。另外，從時(shí)刻tl到時(shí)刻t5為止，表示斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的伸長動(dòng)作時(shí)的各特性；從時(shí)刻t6到時(shí)刻tlO為止，表示斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的收縮動(dòng)作時(shí)的各特性。[0061]首先，對(duì)活塞桿7a3的伸長動(dòng)作進(jìn)行說明。返回圖1，液壓挖掘機(jī)的斗桿36的初始狀態(tài)為由虛線所示的斗桿伸長狀態(tài)。此時(shí)，斗桿36的重量作用于牽引斗桿液壓缸7a的活塞桿7a3的方向上，因此，活塞桿側(cè)油室7a4的壓力變成高壓，活塞頭側(cè)油室7a5變成低壓。
[0062]在時(shí)刻tl時(shí)，操作員開始將斗桿用操作桿IOa向活塞桿7a3的伸長方向進(jìn)行操作，當(dāng)?shù)綍r(shí)刻t2為止操作了操作量LVl時(shí)，作為與操作量成比例的工作油流量Qs而從伺服泵SPl排出Ql，并使其流入至斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3開始伸長動(dòng)作。
[0063]此時(shí)，在圖2中，由于活塞桿側(cè)油室7a4為高壓，所以與第一管路14連接的第一單向閥3a和第一先導(dǎo)式單向閥6a閉合，從活塞桿側(cè)油室7a4流出的工作油的流量全部吸入至液壓泵2的工作油排出/吸入口 2x中。此時(shí)，根據(jù)液壓缸活塞頭側(cè)油室7a5與液壓缸活塞桿側(cè)油室7a4之間的容積差，導(dǎo)致泵吸入流量與液壓泵2的必要排出流量相比較少，由此造成了流量不足，但不足部分的工作油流量會(huì)從低壓泵8經(jīng)由低壓管線16而供給，并通過打開的先導(dǎo)式單向閥6b及單向閥3b而吸入到第二管路15內(nèi)。
[0064]此時(shí)的斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度Vl能夠由如下數(shù)式⑵算出，其中，伺服泵流量Qs為(該情況下為吸入流量)Ql，斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞桿側(cè)的受壓面積為Arod。
[0065]Vl = Ql+Arod.....(2)
[0066]如上所述，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3伸長，由此斗桿36向下方轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，液壓缸活塞桿側(cè)油室7a4的壓力也降低。而且，在斗桿36的軸方向超過從動(dòng)臂35的前端部的將斗桿36軸支承的軸心向大致垂直方向的下方延伸的線的時(shí)間點(diǎn)(時(shí)刻t3)上，對(duì)斗桿液壓缸7a施加的液壓缸負(fù)載F的方向發(fā)生反轉(zhuǎn)。也就是說，液壓缸活塞頭側(cè)油室7a5的壓力變成高壓，液壓缸活塞桿側(cè)油室7a4的壓力變成低壓。此外，操作員直到時(shí)刻t4為止都以操作量LVl保持斗桿用操作桿10a，并從時(shí)刻t4使操作量返回而在時(shí)刻t5回到O。
[0067]此時(shí)(時(shí)刻t3?t4之間)，在圖2中，活塞頭側(cè)油室7a5為高壓，由此與第二管路15連接的第二單向閥3b和第二先導(dǎo)式單向閥6b閉合，從伺服泵SPl排出的工作油的流量Qs全部流入至液壓缸活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)。此時(shí)，根據(jù)液壓缸活塞頭側(cè)油室7a5與液壓缸活塞桿側(cè)油室7a4之間的容積差，使泵吸入流量與液壓泵2的必要排出流量相比較少，由此造成了流量不足，但不足部分的工作油流量會(huì)從低壓泵8經(jīng)由低壓管線16而供給，并通過打開的先導(dǎo)式單向閥6a及單向閥3a而吸入到第一管路14內(nèi)。由此，流量不足得以補(bǔ)充。
[0068]此時(shí)的斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度V2能夠由如下數(shù)式(3)算出，其中，伺服泵流量Qs為(該情況下為排出流量)Ql，斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞頭側(cè)的受壓面積為Ahead。
[0069]V2 = Ql+Ahead.....(3)
[0070]由上述數(shù)式(2)及數(shù)式(3)可知，即使伺服泵SPl的流量Qs固定為Q1，根據(jù)液壓缸負(fù)載F的方向的反轉(zhuǎn)，也能夠使斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度以活塞7a2的活塞桿側(cè)的受壓面積與活塞7a2的活塞頭側(cè)的受壓面積之比而從Vl變動(dòng)成V2。工程機(jī)械中使用的液壓缸的活塞的活塞桿側(cè)的受壓面積/活塞的活塞頭側(cè)的受壓面積的比率一般為0.5?0.7左右，因此，速度也會(huì)變化30?50%左右，并成為操作性降低的主要原因。另外，由于速度驟變，對(duì)車身的沖擊也會(huì)變大，并成為損害舒適性的主要原因。[0071]雖然省略了具體說明，但關(guān)于從時(shí)刻t6到時(shí)刻tlO為止斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3進(jìn)行收縮動(dòng)作時(shí)的情況，是與上述的斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3進(jìn)行伸長動(dòng)作時(shí)相同的，根據(jù)液壓缸負(fù)載F的反轉(zhuǎn)，液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度也會(huì)從_V2變動(dòng)成-Vl，并依然成為操作性降低的主要原因。
[0072]另外，如圖4所示，除液壓缸負(fù)載F反轉(zhuǎn)時(shí)之外，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度均保持固定的速度。這是基于如下特性而造成的，即，液壓閉合回路中的活塞桿的速度依賴于液壓泵2的流量，且基本上不受負(fù)載壓力的影響。該特性從負(fù)載魯棒性的觀點(diǎn)來看是優(yōu)選的，尤其在要求高精度的驅(qū)動(dòng)控制的情況下會(huì)成為優(yōu)點(diǎn)。
[0073]但是，對(duì)于習(xí)慣了對(duì)具有通常的閥控制方式的液壓回路的液壓挖掘機(jī)進(jìn)行操作的操作員來說，該特性有可能會(huì)造成不適感。在閥控制方式的液壓回路的情況下，通過縮小控制閥的端口 口徑來控制向液壓缸流動(dòng)的工作油的流量，因此，液壓缸負(fù)載F變得越大，控制閥中的壓力差越減少，工作油的流量越會(huì)減少，其結(jié)果是活塞桿的速度會(huì)降低。例如，在液壓挖掘機(jī)的挖掘作業(yè)中，當(dāng)液壓缸受到阻力時(shí)，在閥控制方式的液壓回路中活塞桿的速度會(huì)下降，但這會(huì)對(duì)操作員付與自然的操作感覺。相對(duì)于此，在液壓閉合回路中，即使液壓缸受到了阻力，活塞桿的速度也不會(huì)變化，因此，有可能會(huì)在操作員的操作感覺中產(chǎn)生不適感。
[0074]為了解決這種問題，在本實(shí)施方式中，當(dāng)進(jìn)行圖3的負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb中的增益常數(shù)Kl的運(yùn)算時(shí)，隨著液壓缸負(fù)載F變得越大，使增益常數(shù)Kl逐漸減小。由此，活塞桿的速度與液壓缸負(fù)載F的上升相應(yīng)地降低。另外，當(dāng)進(jìn)行圖3的負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc中的增益常數(shù)K2的運(yùn)算時(shí)，使增益常數(shù)K2僅以如下量進(jìn)行變化，該量為，斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞頭側(cè)的受壓面積(Ahead)/活塞7a2的活塞桿側(cè)的受壓面積(Arod)之比。
[0075]也就是說，當(dāng)將活塞桿側(cè)油室7a4與活塞頭側(cè)油室7a5相比為高壓的區(qū)域內(nèi)的增益常數(shù)K2例如設(shè)為1，并將斗桿液壓缸7a中的活塞7a2的活塞頭側(cè)的受壓面積(Ahead)/活塞7a2的活塞桿側(cè)的受壓面積(Arod)之比例如設(shè)為1.3時(shí)，在活塞頭側(cè)油室7a5與活塞桿側(cè)油室7a4相比為高壓的區(qū)域內(nèi)，使增益常數(shù)K2增加到1.3。由此，在活塞頭側(cè)油室7a5與活塞桿側(cè)油室7a4相比為高壓的區(qū)域內(nèi)，伺服泵SPl的工作油的流量會(huì)增加，因此，能夠防止上述的液壓缸速度的降低。
[0076]接著，使用圖5對(duì)本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖5是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式中的斗桿液壓缸驅(qū)動(dòng)時(shí)的伺服泵流量、液壓缸壓力、斗桿速度、和斗桿位移量的關(guān)系的一例的特性圖。
[0077]在圖5中，橫軸表示時(shí)間，縱軸的(a)?(e)從上到下依次表示斗桿操作桿操作量La、伺服泵流量Qs、斗桿液壓缸壓力Ps、斗桿速度Va、斗桿的位移量Da。另外，從時(shí)刻tl到時(shí)刻t5為止，表示斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的伸長動(dòng)作時(shí)的各特性；從時(shí)刻t6到時(shí)刻tlO為止，表示斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的收縮動(dòng)作時(shí)的各特性。
[0078]首先，對(duì)活塞桿7a3的伸長動(dòng)作進(jìn)行說明。返回圖1，液壓挖掘機(jī)的斗桿36的初始狀態(tài)為由虛線所示的斗桿伸長狀態(tài)。此時(shí)，斗桿36的重量作用于牽引斗桿液壓缸7a的活塞桿7a3的方向上，因此，活塞桿側(cè)油室7a4的壓力變成高壓，活塞頭側(cè)油室7a5變成低壓。
[0079]在時(shí)刻tl時(shí)，操作員開始將斗桿用操作桿IOa向活塞桿7a3的伸長方向進(jìn)行操作，當(dāng)?shù)綍r(shí)刻t2為止操作了操作量LVl時(shí)，分別從圖3中的負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb和負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc輸出增益常數(shù)Kl和增益常數(shù)K2,其中，增益常數(shù)Kl為I以上,增益常數(shù)K2為I。因此，從伺服泵SPl排出使增益常數(shù)Kl和增益常數(shù)K2與操作量相乘所得到的工作油的流量Qs (Ql以上)，并使其流入至斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)，從而使斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3開始伸長動(dòng)作。
[0080]圖2中的液壓閉合回路的動(dòng)作是與圖4的情況相同的。但是，由于工作油的流量為Ql以上，所以斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度變成Vl以上。這樣，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3伸長，由此，斗桿36向下方轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在斗桿36的軸方向超過從動(dòng)臂35的前端部的將斗桿36軸支承的軸心向大致垂直方向的下方延伸的線的時(shí)間點(diǎn)(時(shí)刻t3)上，對(duì)斗桿液壓缸7a施加的液壓缸負(fù)載F的方向發(fā)生反轉(zhuǎn)。根據(jù)圖3中的負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb的特性，時(shí)刻t3時(shí)增益常數(shù)Kl變成1，由此，此時(shí)工作油的流量Qs變成Ql，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度變成VI。此外，操作員直到時(shí)刻t4為止都以操作量LVl保持斗桿用操作桿10a，并從時(shí)刻t4使操作量返回而在時(shí)刻t5使其回到O。
[0081]在時(shí)刻t3?t4之間，圖2中的液壓閉合回路的動(dòng)作是與圖4的情況相同的。但是，根據(jù)液壓缸負(fù)載F發(fā)生方向反轉(zhuǎn)，使得從圖3中的負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc輸出的增益常數(shù)K2例如為1.3。因此，從伺服泵SPl排出使增益常數(shù)Kl和增益常數(shù)K2與操作量相乘所得到的工作油的流量Qs (Q2)，并使其流入至斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)，從而使斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3繼續(xù)進(jìn)行伸長動(dòng)作。也就是說，使伺服泵SPl的流量Qs與負(fù)載方向反轉(zhuǎn)前相比增加，由此，防止了斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度降低。時(shí)刻t3時(shí)的伺服泵SPl的流量QS為Q2，且時(shí)刻t4時(shí)的伺服泵SPl的流量QS為Q2以下，是基于負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)I Ib的特性而決定的。
[0082]如上所述，通過在負(fù)載方向反轉(zhuǎn)時(shí)將伺服泵SPl的流量Qs從Ql增加到Q2，能夠防止斗桿速度的急劇變動(dòng)。工作油的流量Q2與Ql相比僅以液壓缸的受壓面積之比的量增力口。也就是說,通過Q2 = QlXAhead + Arod來求出。另外,通過負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb,隨著活塞頭側(cè)油室7a5的壓力變得越大且液壓缸負(fù)載F變得越大而減小伺服泵SPl的流量Qs，由此，能夠降低斗桿速度并實(shí)現(xiàn)自然的操作感覺。
[0083]關(guān)于活塞桿7a3的收縮動(dòng)作也同樣地，由負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb和負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc執(zhí)行控制，其結(jié)果為，不會(huì)在負(fù)載反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生速度變動(dòng)地，能夠平穩(wěn)地得到與液壓缸負(fù)載F相應(yīng)的斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度。
[0084]根據(jù)上述本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式，能夠抑制負(fù)載反轉(zhuǎn)時(shí)的活塞桿7a3的速度變動(dòng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)靈敏的控制而提高操作性、控制性。由此，能夠抑制隨著速度變動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)或沖擊，并向操作員提供操作性和舒適性。其結(jié)果能夠提高生產(chǎn)性。
[0085]另外，根據(jù)上述本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式，能夠根據(jù)液壓缸負(fù)載F而降低活塞桿7a3的速度，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)的工程機(jī)械和作業(yè)機(jī)械同等的操作感覺，還能向習(xí)慣了標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械的操作員提供無不適感的高操作性。其結(jié)果能夠提高生產(chǎn)性。
[0086]<第二實(shí)施方式>
[0087]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的液壓回路圖。在本實(shí)施方式中，示出了對(duì)構(gòu)成液壓挖掘機(jī)的斗桿液壓缸7a和動(dòng)臂液壓缸7b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的例子。在圖6中，與圖1至圖5所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示的是同一部分，因此省略其具體說明。
[0088]在圖6所示的本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式中，液壓閉合回路200基本上構(gòu)成為，設(shè)有兩套第一實(shí)施方式的液壓閉合回路，并通過電磁切換閥來改變連接。電磁切換閥5a?5d發(fā)揮對(duì)伺服泵SP1、2與斗桿液壓缸7a、動(dòng)臂液壓缸7b的連接進(jìn)行切換的作用，例如當(dāng)電磁切換閥VlA設(shè)為ON時(shí)，伺服泵SPl與斗桿液壓缸7a連接。
[0089]在圖6中，la、lb表示第一及第二電動(dòng)機(jī)，2a、2b表示雙向型的第一及第二液壓泵，3a?3d表不第一?第四單向閥，3e?3h表不第五?第八單向閥，4a?4d表不第一?第四溢流閥，4e?4h表示第五?第八溢流閥，5a、5b表示二位四通的第一電磁切換閥(VIA)及第二電磁切換閥(VlB)，5c、5d表示二位四通的第三電磁切換閥(V2A)及第四電磁切換閥(V2B), 6a?6d表不第一?第四先導(dǎo)式單向閥，7a表不斗桿液壓缸,7b表不動(dòng)臂液壓缸,8表不低壓泵，9表不油箱，IOa表不斗桿用操作桿，IOb表不動(dòng)臂用操作桿，110表不控制器，12a、12b表示逆變器，13表示蓄電池。第一及第二電動(dòng)機(jī)la、lb通過電力而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該電力是從蓄電池13經(jīng)由作為排出流量控制機(jī)構(gòu)的逆變器12a、12b而供給的。逆變器12a、12b向第一及第二電動(dòng)機(jī)la、lb供給與來自控制器110的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令相應(yīng)的電力。以下，將第一電動(dòng)機(jī)Ia與第一液壓泵2a的組合稱為第一伺服泵SPl，將第二電動(dòng)機(jī)Ib與第二液壓泵2b的組合稱為第二伺服泵SP2。
[0090]動(dòng)臂液壓缸7b具有液壓缸主體7bl、能夠移動(dòng)地設(shè)在液壓缸主體7bl內(nèi)的活塞7b2、和設(shè)在活塞7b2—側(cè)的活塞桿7b3，從而構(gòu)成了具有活塞桿側(cè)油室7b4和活塞頭側(cè)油室7b5的單桿式液壓缸。
[0091]低壓泵8吸入來自油箱9的工作油，并向排出配管(低壓管線)16供給低壓的壓力油。排出配管16分別與第一及第二先導(dǎo)式單向閥6a、6b的入口側(cè)、第三及第四先導(dǎo)式單向閥6c、6d的入口側(cè)、第一及第二單向閥3a、3b的入口側(cè)、第三及第四單向閥3c、3d的入口偵U、第五及第六單向閥3e、3f的入口側(cè)、以及第七及第八單向閥3g、3h的入口側(cè)連接。
[0092]第一液壓泵2a具有兩個(gè)工作油排出/吸入口 2ax、2ay。在一方的工作油排出/吸入口 2ax上連接有第一上游管路14al的一端,而第一上游管路14al的另一端分別與第一電磁切換閥(VIA) 5a及第二電磁切換閥(VlB) 5b的兩個(gè)上游側(cè)連接端口中的一方連接。在另一方的工作油排出/吸入口 2ay上連接有第二上游管路15al的一端,而第二上游管路15al的另一端分別與第一電磁切換閥(VIA) 5a及第二電磁切換閥(VlB) 5b的兩個(gè)上游側(cè)連接端口中的另一方連接。
[0093]在第一上游管路14al上連接有僅允許吸入的第一單向閥3a的出口側(cè)、和第一溢流閥4a的入口側(cè)，而第一溢流閥4a的出口側(cè)與第二上游管路15al連接，其中，第一溢流閥4a當(dāng)?shù)谝簧嫌喂苈?4al的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第二上游管路15al中。第一單向閥3a的入口側(cè)連接在與低壓泵8的排出配管16連通的分支管路上。
[0094]在第二上游管路15al上連接有僅允許吸入的第二單向閥3b的出口側(cè)、和第二溢流閥4b的入口側(cè)，而第二溢流閥4b的出口側(cè)與第一上游管路14al連接，其中，該第二溢流閥4b當(dāng)?shù)诙嫌喂苈?5al的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第一上游管路14al中。
[0095]在第一電磁切換閥(VlA)5a的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的一方上連接有第一下游管路14a2的一端，而第一下游管路14a2的另一端與斗桿液壓缸7a的活塞桿側(cè)油室7a4的連接端口連接。另外，該下游側(cè)連接端口的一方與第三電磁切換閥(V2A)5c的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的一方連接。
[0096]在第一電磁切換閥(VlA)5a的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的另一方上連接有第二下游管路15a2的一端，而第二下游管路15a2的另一端與斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5的連接端口連接。另外，該下游側(cè)連接端口的另一方與第三電磁切換閥(V2A)5c的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的另一方連接。
[0097]在第一下游管路14a2上，連接有:僅允許吸入的第五單向閥3e的出口側(cè)；將第二下游管路15a2的壓力作為先導(dǎo)壓且僅允許吸入的第一先導(dǎo)式單向閥6a的出口側(cè)；和第五溢流閥4e的入口側(cè)，而第五溢流閥4e的出口側(cè)與第二下游管路15a2連接，該第五溢流閥4e當(dāng)?shù)谝幌掠喂苈?4a2的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第二下游管路15a2中。第五單向閥3e的入口側(cè)和第一先導(dǎo)式單向閥6a的入口側(cè)分別連接在與低壓泵8的排出配管16連通的分支管路上。
[0098]在第二下游管路15a2上，連接有:僅允許吸入的第六單向閥3f的出口側(cè)；將第一下游管路14a2的壓力作為先導(dǎo)壓且僅允許吸入的第二先導(dǎo)式單向閥6b的出口側(cè)；和第六溢流閥4f的入口側(cè),而第六溢流閥4f的出口側(cè)與第一下游管路14a2連接,該第六溢流閥4f當(dāng)?shù)诙掠喂苈?5a2的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第一下游管路14a2中。第六單向閥3f的入口側(cè)和第二先導(dǎo)式單向閥6b的入口側(cè)分別連接在與低壓泵8的排出配管16連通的分支管路上。
[0099]第二液壓泵2b具有兩個(gè)工作油排出/吸入口 2bx、2by。在一方的工作油排出/吸入口 2bx上連接有第三上游管路14bl的一端,而第三上游管路14bl的另一端分別與第三電磁切換閥(V2A) 5c及第四電磁切換閥(V2B) 5d的兩個(gè)上游側(cè)連接端口中的一方連接。在另一方的工作油排出/吸入口 2by上連接有第四上游管路15bl的一端,而第四上游管路15bl的另一端分別與第三電磁切換閥(V2A) 5c及第四電磁切換閥(V2B)5d的兩個(gè)上游側(cè)連接端口中的另一方連接。
[0100]在第三上游管路14bl上，連接有:僅允許吸入的第三單向閥3c的出口側(cè)；和第三溢流閥4c的入口側(cè)，而第三溢流閥4c的出口側(cè)與第四上游管路15bl連接，該第三溢流閥4c當(dāng)?shù)谌嫌喂苈?4bl的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第四上游管路15bl中。第三單向閥3c的入口側(cè)連接在與低壓泵8的排出配管16連通的分支管路上。
[0101]在第四上游管路15bl上，連接有:僅允許吸入的第四單向閥3d的出口側(cè)；和第四溢流閥4d的入口側(cè)，而第四溢流閥4d的出口側(cè)與第三上游管路14bl連接，該第四溢流閥4d當(dāng)?shù)谒纳嫌喂苈?5bl的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第三上游管路14bl中。
[0102]在第四電磁切換閥(V2B)5d的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的一方上連接有第三下游管路14b2的一端，而第三下游管路14b2的另一端與動(dòng)臂液壓缸7b的活塞桿側(cè)油室7b4的連接端口連接。另外，該下游側(cè)連接端口的一方與第二電磁切換閥(VlB)5b的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的一方連接。
[0103]在第四電磁切換閥(V2B)5d的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的另一方上連接有第四下游管路15b2的一端，而第四下游管路15b2的另一端與動(dòng)臂液壓缸7b的活塞頭側(cè)油室7b5的連接端口連接。另外，該下游側(cè)連接端口的另一方與第二電磁切換閥(VlB)5b的兩個(gè)下游側(cè)連接端口中的另一方連接。
[0104]在第三下游管路14b2上，連接有:僅允許吸入的第七單向閥3g的出口側(cè)；將第四下游管路15b2的壓力作為先導(dǎo)壓且僅允許吸入的第三先導(dǎo)式單向閥6c的出口側(cè)；和第七溢流閥4g的入口側(cè)，而第七溢流閥4g的出口側(cè)與第四下游管路15b2連接，該第七溢流閥4g當(dāng)?shù)谌掠喂苈?4b2的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第四下游管路15b2中。第七單向閥3g的入口側(cè)和第三先導(dǎo)式單向閥6c的入口側(cè)分別連接在與低壓泵8的排出配管16連通的分支管路上。
[0105]在第四下游管路15b2上，連接有:僅允許吸入的第八單向閥3h的出口側(cè)；將第三下游管路14b2的壓力作為先導(dǎo)壓且僅允許吸入的第四先導(dǎo)式單向閥6d的出口側(cè)；和第八溢流閥4h的入口側(cè)，而第八溢流閥4h的出口側(cè)與第三下游管路14b2連接，該第八溢流閥4h當(dāng)?shù)谒南掠喂苈?5b2的壓力變成設(shè)定壓力以上的高壓時(shí)，將工作油釋放到第三下游管路14b2中。第八單向閥3h的入口側(cè)和第四先導(dǎo)式單向閥6d的入口側(cè)分別連接在與低壓泵8的排出配管16連通的分支管路上。
[0106]在動(dòng)臂液壓缸7b的活塞桿側(cè)的液壓缸主體7bl中，設(shè)有檢測活塞桿側(cè)油室7b4的壓力的第三壓力傳感器18a (活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))。在動(dòng)臂液壓缸7b的活塞頭側(cè)的液壓缸主體7bl中，設(shè)有檢測活塞頭側(cè)油室7a5的壓力的第四壓力傳感器18b (活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))。第三及第四壓力傳感器18a、18b檢測出的各油室的壓力輸入至控制器110。另外，第一及第二壓力傳感器17a、17b檢測出的斗桿液壓缸7a的各油室的壓力也輸入至控制器110。
[0107]動(dòng)臂用操作桿IOb和斗桿用操作桿IOa設(shè)在駕駛室33內(nèi)，它們的操作量信號(hào)輸入至控制器110。控制器110根據(jù)這些操作量信號(hào)和各種傳感器信號(hào)等來運(yùn)算第一?第四電磁切換閥5a?5d的切換時(shí)機(jī)和第一及第二伺服泵SP1、SP2的各轉(zhuǎn)速指令，并向第一?第四電磁切換閥5a?5d及逆變器12a、12b輸出驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)。
[0108]接著，使用圖7及圖8對(duì)由控制器110執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)的運(yùn)算內(nèi)容進(jìn)行說明。圖7是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式中的回路切換時(shí)的電磁切換閥與伺服泵的動(dòng)作示例的圖表，圖8是表示構(gòu)成本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的控制器的運(yùn)算內(nèi)容的結(jié)構(gòu)圖。在圖7及圖8中，與圖1至圖6所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示的是同一部分，因此省略其具體說明。
[0109]圖7是表示在本實(shí)施方式中控制器110控制的回路切換時(shí)的電磁切換閥與伺服泵的動(dòng)作示例的圖表。
[0110]首先，在圖7所示的停止時(shí)，控制器110將第一?第四電磁切換閥(VIA?V2B) 5a?5d設(shè)為非勵(lì)磁，并且將第一及第二伺服泵SP1、SP2設(shè)為停止?fàn)顟B(tài)。在該狀態(tài)下，通過第一?第四電磁切換閥5a?5d能夠阻止工作油的移動(dòng)，因此，能夠防止斗桿液壓缸7a及動(dòng)臂液壓缸7b因自重而落下。
[0111]在斗桿單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，控制器將第一電磁切換閥(VIA) 5a勵(lì)磁，并且驅(qū)動(dòng)第一伺服泵SP1。另外，在動(dòng)臂單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，控制器110將第四電磁切換閥(V2B)5d勵(lì)磁，并且驅(qū)動(dòng)第二伺服泵SP2。
[0112]另外，在動(dòng)臂動(dòng)作和斗桿動(dòng)作的混合動(dòng)作的情況下，控制器110使第一電磁切換閥(VIA) 5a和第四電磁切換閥(V2B)5d勵(lì)磁，并且驅(qū)動(dòng)第一伺服泵SPl和第二伺服泵SP2。
[0113]另一方面，在斗桿單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，操作桿操作量增加，若想使斗桿以最高輸出進(jìn)行動(dòng)作的話，控制器4在第一電磁切換閥(VIA) 5a的基礎(chǔ)上使第三電磁切換閥(V2A) 5c勵(lì)磁，并且驅(qū)動(dòng)第一伺服泵SPl和第二伺服泵SP2。由此，來自第一及第二伺服泵SP1、SP2兩者的工作油被供給至斗桿液壓缸7a。
[0114]通過這種結(jié)構(gòu)，能夠使每臺(tái)伺服泵的容積小型化，并同時(shí)在必要時(shí)產(chǎn)生較大的液壓缸輸出。尤其是，由于能夠縮小電動(dòng)機(jī)的容積，所以在液壓挖掘機(jī)那樣的將液壓閉合回路搭載在有限的空間內(nèi)的情況下非常有效。
[0115]圖8是表示控制器110的運(yùn)算內(nèi)容的一部分的結(jié)構(gòu)圖。在此，示出了輸入斗桿用操作桿IOa和斗桿液壓缸7a的各油室的壓力，并向第一及第二伺服泵SP1、SP2輸出指令信號(hào)的部分。在此，雖未圖示，但動(dòng)臂液壓缸7b動(dòng)作時(shí)的控制結(jié)構(gòu)也同樣地構(gòu)成。
[0116]在圖8中，負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)11a、負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)lib、負(fù)載切換機(jī)構(gòu)11c、及乘法機(jī)構(gòu)Ild具有與第一實(shí)施方式中說明的圖3相同的功能?？刂破?10除了這些回路之外，還具有輸出限制機(jī)構(gòu)lie、減法機(jī)構(gòu)I If、和繼電器機(jī)構(gòu)llg。
[0117]若將乘法機(jī)構(gòu)Ild的輸出即轉(zhuǎn)矩指令設(shè)為轉(zhuǎn)速指令Vref，則在輸出限制機(jī)構(gòu)lie中輸入有該轉(zhuǎn)矩指令(轉(zhuǎn)速指令)Vref。輸出限制機(jī)構(gòu)Ile具有將輸出限制為相當(dāng)于預(yù)先確定的伺服泵SPl的最大轉(zhuǎn)速Nmax的限制功能。由此，即使在輸入即轉(zhuǎn)速指令Vref超過了最大轉(zhuǎn)速Nmax的情況下,輸出限制機(jī)構(gòu)Ile也不會(huì)輸出Nmax以上的指令。該指令信號(hào)輸出至逆變器12a。逆變器12a基于該指令信號(hào)來控制第一電動(dòng)機(jī)Ia和第一液壓泵2a (第一伺服泵SPl)的轉(zhuǎn)速。
[0118]在減法機(jī)構(gòu)Ilf中輸入有轉(zhuǎn)速指令Vref和預(yù)先確定的伺服泵SPl的最大轉(zhuǎn)速Nmax的信號(hào)。減法機(jī)構(gòu)Ilf從轉(zhuǎn)速指令Vref中減去預(yù)先確定的伺服泵SPl的最大轉(zhuǎn)速Nmax的信號(hào)，來計(jì)算轉(zhuǎn)速指令Vref的超過最大轉(zhuǎn)速Nmax的超過量。算出的超過量的信號(hào)輸出至繼電器機(jī)構(gòu)Hg。
[0119]在繼電器機(jī)構(gòu)Ilg中輸入有超過量的信號(hào)。繼電器機(jī)構(gòu)Ilg由僅在圖7所示的斗桿液壓缸最高輸出動(dòng)作時(shí)設(shè)為ON的繼電器的接點(diǎn)構(gòu)成。也就是說，控制器110僅在判斷為處于斗桿液壓缸最高輸出動(dòng)作狀態(tài)的情況下，將輸入即轉(zhuǎn)速指令Vref的超過最大轉(zhuǎn)速Nmax的超過量的信號(hào)輸出。繼電器機(jī)構(gòu)Ilg的輸出信號(hào)輸出至逆變器12b。逆變器12b基于該指令信號(hào)來控制第二電動(dòng)機(jī)Ib和第二液壓泵2b (第二伺服泵SP2)的轉(zhuǎn)速。
[0120]這樣,在斗桿液壓缸最高輸出動(dòng)作時(shí),將轉(zhuǎn)速指令Vref的超過最大轉(zhuǎn)速Nmax的超過量向第二伺服泵SP2發(fā)出指令，因此，能夠以簡單的控制結(jié)構(gòu)來高精度地控制伺服泵的合計(jì)流量。
[0121]接著，使用圖9對(duì)本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖9是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式中的斗桿液壓缸驅(qū)動(dòng)時(shí)的伺服泵流量、液壓缸壓力、斗桿速度、和斗桿位移量的關(guān)系的一例的特性圖。
[0122]在圖9中，橫軸表示時(shí)間，縱軸的(a)?(g)從上到下依次表示斗桿操作桿操作量La、第一伺服泵流量Qsl、第二伺服泵流量Qs2、第一伺服泵與第二伺服泵的合計(jì)流量Qs、斗桿液壓缸壓力Ps、斗桿速度Va、斗桿的位移量Da。另外，從時(shí)刻tl到時(shí)刻t5為止，表示斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的伸長動(dòng)作時(shí)的各特性；從時(shí)刻t6到時(shí)刻tlO為止，表示斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的收縮動(dòng)作時(shí)的各特性。另外，在本實(shí)施方式中對(duì)如下情況進(jìn)行說明:在圖7所示的斗桿最高輸出動(dòng)作時(shí)，控制器110使第一電磁切換閥(VIA) 5a和第三電磁切換閥(V2A) 5c勵(lì)磁，并且驅(qū)動(dòng)第一伺服泵SPl和第二伺服泵SP2。
[0123]在時(shí)刻tl時(shí)，操作員開始將斗桿用操作桿IOa向活塞桿7a3的伸長方向進(jìn)行操作，當(dāng)在時(shí)刻tla超過操作量Nmax并到時(shí)刻t2為止操作了操作量LVl時(shí)，則在時(shí)刻tla時(shí)，分別從圖8中的負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb和負(fù)載切換機(jī)構(gòu)IIc輸出增益常數(shù)Kl和增益常數(shù)K2，其中，增益常數(shù)Kl為I以上，增益常數(shù)K2為I，并且，從作為乘法機(jī)構(gòu)Ild的輸出的轉(zhuǎn)速指令Vref,經(jīng)由輸出限制機(jī)構(gòu)Ile而輸出最大轉(zhuǎn)速Nmax的信號(hào)。由此,從第一伺服泵SPl排出工作油的流量Qsl (Qmax)，并使其流入至斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)，從而斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3開始伸長動(dòng)作。
[0124]在時(shí)刻tla?時(shí)刻t2之間，圖8中的乘法機(jī)構(gòu)Ild的輸出即轉(zhuǎn)速指令Vref進(jìn)一步上升，但由于向第一伺服泵SPl發(fā)出的轉(zhuǎn)速指令由輸出限制機(jī)構(gòu)lie限制在Nmax，所以不會(huì)發(fā)生變化。另一方面，通過減法機(jī)構(gòu)Ilf和繼電器機(jī)構(gòu)llg，使轉(zhuǎn)速指令Vref的超過最大轉(zhuǎn)速Nmax的超過量的信號(hào)輸出至第二伺服泵SP2。由此，從第一伺服泵SPl排出該超過量的工作油流量。其結(jié)果是，如圖9的(d)所示，第一伺服泵與第二伺服泵的合計(jì)流量Qs變成Ql以上，并流入至斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)。
[0125]此時(shí),在圖6中，由于使第一電磁切換閥(VIA) 5a和第三電磁切換閥(V2A)5c勵(lì)磁，所以使斗桿液壓缸7a的成為高壓的活塞桿側(cè)油室7a4與第一下游管路14a2、第一上游管路14al、第三上游管路14bl連通。另外，使斗桿液壓缸7a的成為低壓的活塞頭側(cè)油室7a5與第二下游管路15a2、第二上游管路15al、第四上游管路15bl連通。
[0126]由于活塞桿側(cè)油室7a4為高壓，所以與第一上游管路14al連接的第一單向閥3a、與第三上游管路14bl連接的第三單向閥3c、與第一下游管路14a2連接的第一先導(dǎo)式單向閥6a和第五單向閥3e閉合，從活塞桿側(cè)油室7a4流出的工作油的流量全部吸入至第一液壓泵2a的工作油排出/吸入口 2ax和第二液壓泵2b的工作油排出/吸入口 2bx。此時(shí)，根據(jù)液壓缸活塞頭側(cè)油室7a5與液壓缸活塞桿側(cè)油室7a4之間的容積差，使泵吸入流量與第一及第二液壓泵2a、2b的必要排出流量相比較少，因此造成了流量不足，但不足部分的工作油流量會(huì)從低壓泵8經(jīng)由低壓管線16而供給，并分別通過打開的第二先導(dǎo)式單向閥6b和第六單向閥3f而吸入到第二下游管路15a2中，并通過打開的第二單向閥3b而吸入到第二上游管路15al中，并通過打開的第四單向閥3d而吸入到第四上游管路15bl中。
[0127]這樣，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3伸長，由此，使斗桿36向下方轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在斗桿36的軸方向超過從動(dòng)臂35的前端部的將斗桿36軸支承的軸心向大致垂直方向的下方延伸的線的時(shí)間點(diǎn)(時(shí)刻t3)上,對(duì)斗桿液壓缸7a施加的液壓缸負(fù)載F的方向發(fā)生反轉(zhuǎn)。根據(jù)圖8中的負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb的特性，由于在時(shí)刻t3時(shí)增益常數(shù)Kl變成1，所以此時(shí)工作油的合計(jì)流量Qs變成Q1，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度變成VI。此外，操作員直到時(shí)刻t4為止都以操作量LVl保持斗桿用操作桿10a，并從時(shí)刻t4使操作量返回而在時(shí)刻t5使其回到O。
[0128]此時(shí)(時(shí)刻t3?t4之間)，在圖6中，活塞頭側(cè)油室7a5為高壓，因此與第二上游管路15al連接的第二單向閥3b、與第四上游管路15bl連接的第四單向閥3d、與第二下游管路15a2連接的第二先導(dǎo)式單向閥6b和第六單向閥3f閉合，從第一伺服泵SPl和第二伺服泵SP2排出的工作油的合計(jì)流量Qs全部流入至液壓缸活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)。此時(shí)，根據(jù)液壓缸活塞頭側(cè)油室7a5與液壓缸活塞桿側(cè)油室7a4之間的容積差，使合計(jì)泵吸入流量與第一液壓泵2a及第二液壓泵2b的必要合計(jì)排出流量相比較少，因此造成了流量不足，但不足部分的工作油流量會(huì)從低壓泵8經(jīng)由低壓管線16而供給，并分別通過打開的第一先導(dǎo)式單向閥6a和第五單向閥3e而吸入到第一下游管路14a2，并通過打開的第一單向閥3a而吸入到第一上游管路14al，并通過打開的第三單向閥3c而吸入到第三上游管路14bl。由此，流量不足得以補(bǔ)充。
[0129]另外，通過液壓缸負(fù)載F的方向反轉(zhuǎn)，從圖8中的負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc輸出增益常數(shù)K2，該增益常數(shù)K2例如為1.3。由此，雖然乘法機(jī)構(gòu)Ild的輸出即轉(zhuǎn)速指令Vref增加，但由于如上所述向第一伺服泵SPl發(fā)出的指令由輸出限制機(jī)構(gòu)lie限制在Nmax，所以向第二伺服泵SP2發(fā)出的指令會(huì)增加。第一伺服泵SPl與第二伺服泵SP2的合計(jì)流量Qs(Q2)流入至斗桿液壓缸7a的活塞頭側(cè)油室7a5內(nèi)，斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3繼續(xù)伸長動(dòng)作。也就是說，伺服泵SPl的流量Qs與負(fù)載方向反轉(zhuǎn)前相比增加，由此，防止了斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度降低。時(shí)刻t3時(shí)的伺服泵SPl的流量QS為Q2，且時(shí)刻t4時(shí)的伺服泵SPl的流量QS為Q2以下，是基于負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb的特性而產(chǎn)生的。
[0130]如上所述，在負(fù)載方向反轉(zhuǎn)時(shí)將第二伺服泵SPl和第二伺服泵SP2的合計(jì)流量Qs從Ql增加到Q2，由此能夠防止斗桿速度的急劇變動(dòng)。工作油的流量Q2與Ql相比僅以液壓缸的受壓面積之比的量增加。也就是說，通過Q2 = QlXAhead+Arod而求出。另外,通過負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)11b，隨著活塞頭側(cè)油室7a5的壓力變得越大且液壓缸負(fù)載F變得越大而減小伺服泵SPl和第二伺服泵SP2的合計(jì)流量Qs，從而能夠降低斗桿速度并實(shí)現(xiàn)自然的操作感覺。
[0131]關(guān)于活塞桿7a3的收縮動(dòng)作也同樣地，由負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)Ilb和負(fù)載切換機(jī)構(gòu)Ilc執(zhí)行控制，其結(jié)果是，不會(huì)在負(fù)載反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生速度變動(dòng)地，能夠平穩(wěn)地得到與液壓缸負(fù)載F相應(yīng)的斗桿液壓缸7a中的活塞桿7a3的速度。即，根據(jù)本實(shí)施方式，基于使多個(gè)泵的排出流量合流，而能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速大輸出方式的活塞桿7a3的驅(qū)動(dòng)、和高操作性。
[0132]此外，在本實(shí)施方式中，將第一伺服泵SPl的流量設(shè)為Qmax，而使第二伺服泵SP2的流量變化，由此使合計(jì)流量發(fā)生變化，但并不限定于此。還可以使第一伺服泵SPl的流量和第二伺服泵SP2的流量兩者都發(fā)生變化。
[0133]根據(jù)上述本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式，能夠得到與上述第一實(shí)施方式相同的效果。
[0134]另外，根據(jù)上述本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式，在由多個(gè)液壓泵來驅(qū)動(dòng)一個(gè)液壓缸中的活塞桿的情況下，也能抑制負(fù)載反轉(zhuǎn)時(shí)的液壓缸中的活塞桿的速度變動(dòng)。由此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速大輸出的方式的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)、和高操作性。其結(jié)果是，能夠謀求生產(chǎn)性的提高。
[0135]〈第三實(shí)施方式〉
[0136]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖10是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第三實(shí)施方式的液壓回路圖。在圖10中，與圖1至圖9所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示的是同一部分，因此省略其具體說明。
[0137]在本實(shí)施方式中，雖然與第一實(shí)施方式中的液壓回路大致相同，但排出流量控制機(jī)構(gòu)不同。在第一實(shí)施方式中，作為排出流量控制機(jī)構(gòu)，而由逆變器12可變速地控制電動(dòng)機(jī)I來控制雙向型液壓泵2的泵排出流量，但在本實(shí)施方式中，省略了逆變器12、電動(dòng)機(jī)I。
[0138]在圖10中，50表示雙向可變型液壓泵，30表示驅(qū)動(dòng)雙向可變型液壓泵50的發(fā)動(dòng)機(jī)，40表示控制雙向可變型液壓泵50的斜板傾轉(zhuǎn)角的液壓調(diào)節(jié)器。
[0139]控制器11通過與第一實(shí)施方式相同的運(yùn)算來計(jì)算指令信號(hào)，并將該指令信號(hào)輸出至液壓調(diào)節(jié)器40。通過液壓調(diào)節(jié)器40來控制雙向可變型液壓泵50的斜板傾轉(zhuǎn)角，并使排出流量變化。
[0140]根據(jù)上述本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第三實(shí)施方式，能夠得到與上述第一實(shí)施方式相同的效果。
[0141]〈第四實(shí)施方式〉
[0142]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖11是表示本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的液壓回路圖。在圖11中，與圖1至圖10所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示的是同一部分，因此省略其具體說明。
[0143]在本實(shí)施方式中，雖然與第二實(shí)施方式中的液壓回路大致相同，但排出流量控制機(jī)構(gòu)不同。在第二實(shí)施方式中，作為排出流量控制機(jī)構(gòu)，由逆變器12a、12b可變速地控制電動(dòng)機(jī)la、lb來控制雙向型液壓泵2a、2b的泵排出流量，但在本實(shí)施方式中，省略了逆變器12a、12b和電動(dòng)機(jī)IaUb0
[0144]在圖11中，50a、50b表示雙向可變型液壓泵，30表示分別驅(qū)動(dòng)雙向可變型液壓泵50a、50b的發(fā)動(dòng)機(jī)，40a、40b表示分別控制雙向可變型液壓泵50a、50b的斜板傾轉(zhuǎn)角的液壓調(diào)節(jié)器。
[0145]控制器110通過與第二實(shí)施方式相同的運(yùn)算來計(jì)算指令信號(hào)，并將該指令信號(hào)分別輸出至液壓調(diào)節(jié)器40a、40b。通過液壓調(diào)節(jié)器40a、40b來分別控制雙向可變型液壓泵50a、50b的各斜板傾轉(zhuǎn)角，并使排出流量變化。
[0146]根據(jù)上述本發(fā)明液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置的第四實(shí)施方式，能夠得到與上述第一實(shí)施方式相同的效果。
[0147]此外，在上述各實(shí)施方式中，說明了使用先導(dǎo)式單向閥作為液壓閉合回路中的流量差吸收機(jī)構(gòu)的示例，但并不限定于此。還可以是如下的液壓閉合回路，該液壓閉合回路由如沖洗閥和梭閥(shuttlevalve)那樣的低壓選擇閥、或者電磁閥來進(jìn)行流量差吸收。
[0148]附圖標(biāo)記說明
[0149]I 電動(dòng)機(jī)
[0150]2 液壓泵(雙向型液壓泵)
[0151]3a第一單向閥
[0152]3b 第二單向閥
[0153]4a第一溢流閥
[0154]4b第二溢流閥
[0155]5a第一電磁切換閥
[0156]5b第二電磁切換閥
[0157]5c第三電磁切換閥
[0158]5d第四電磁切換閥[0159]6a第一先導(dǎo)式單向閥
[0160]6b第二先導(dǎo)式單向閥
[0161]7a斗桿液壓缸(單桿液壓缸)
[0162]7b動(dòng)臂液壓缸(單桿液壓缸)
[0163]8低壓泵
[0164]9油箱
[0165]IOa斗桿用操作桿(操作裝置)
[0166]11控制器(控制裝置)
[0167]Ila負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)
[0168]Ilb負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)
[0169]Ilc負(fù)載切換機(jī)構(gòu)
[0170]Ild乘法機(jī)構(gòu)
[0171]Ile輸出限制機(jī)構(gòu)
[0172]Ilf減法機(jī)構(gòu)
[0173]12逆變器(排出流量控制機(jī)構(gòu))
[0174]13蓄電池
[0175]14第一管路
[0176]15第二管路
[0177]17a壓力傳感器(活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))
[0178]17b壓力傳感器(活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))
[0179]18a壓力傳感器(活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))
[0180]18b壓力傳感器(活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu))
[0181]20液壓閉合回路
[0182]30發(fā)動(dòng)機(jī)
[0183]40液壓調(diào)節(jié)器(排出流量控制機(jī)構(gòu))
[0184]50液壓泵(雙向可變型)
[0185]110控制器(控制裝置)
[0186]200液壓閉合回路
[0187]SPl伺服泵
[0188]SP2第二伺服泵
【權(quán)利要求】
1.一種液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其具有: 雙向型液壓泵； 對(duì)所述雙向型液壓泵的排出流量進(jìn)行控制的排出流量控制機(jī)構(gòu)； 通過所述雙向型液壓泵排出的壓力油而驅(qū)動(dòng)的單桿液壓缸； 第一管路，其一端與所述雙向型液壓泵的一方的排出口連接，且另一端與所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室連接； 第二管路，其一端與所述雙向型液壓泵的另一方的排出口連接，且另一端與所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)油室連接；和 對(duì)所述單桿液壓缸的驅(qū)動(dòng)發(fā)出指令的操作裝置，其特征在于，所述液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置具有: 檢測所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室的壓力的活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)； 檢測所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)油室的壓力的活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)；和控制裝置，該控制裝置具有:負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室的壓力、和由所述活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的活塞頭側(cè)油室的壓力，來運(yùn)算所述單桿液壓缸的負(fù)載量；負(fù)載切換機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)算出的所述負(fù)載量的極性來運(yùn)算第一比例增益；和乘法機(jī)構(gòu)，將由所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)算出的第一比 例增益與來自所述操作裝置的操作量相乘來計(jì)算指令信號(hào)，并將所述指令信號(hào)輸出至所述排出流量控制機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)從由所述活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)油室的壓力與所述單桿液壓缸的活塞頭側(cè)的受壓面積相乘得到的值中，減去由所述活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室的壓力與所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)的受壓面積相乘得到的值，由此，運(yùn)算所述單桿液壓缸的負(fù)載量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)的所述第一比例增益的輸出特性在所述單桿液壓缸的負(fù)載量的極性發(fā)生變化的區(qū)域內(nèi)具有不敏感區(qū)或滯后。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有控制裝置，所述控制裝置具有: 負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)算根據(jù)由所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)算出的所述負(fù)載量的增加而逐漸減小的第二比例增益；和乘法機(jī)構(gòu)，將由所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)算出的第一比例增益、由所述負(fù)載感應(yīng)機(jī)構(gòu)算出的第二比例增益、和來自所述操作裝置的操作量相乘來計(jì)算指令信號(hào)，并將所述指令信號(hào)輸出至所述排出流量控制機(jī)構(gòu)。
5.一種液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其具有: 多個(gè)雙向型液壓泵； 對(duì)多個(gè)所述雙向型液壓泵的排出流量進(jìn)行控制的多個(gè)排出流量控制機(jī)構(gòu)； 通過多個(gè)所述雙向型液壓泵排出的壓力油而驅(qū)動(dòng)的多個(gè)單桿液壓缸； 多個(gè)切換閥，能夠?qū)⒍鄠€(gè)單桿液壓缸內(nèi)的一個(gè)單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室或活塞頭側(cè)油室中的某一方、與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的一個(gè)或兩個(gè)雙向型液壓泵的一方的排出口連接，并且，能夠?qū)⒍鄠€(gè)所述單桿液壓缸內(nèi)的一個(gè)所述單桿液壓缸的活塞桿側(cè)油室或活塞頭側(cè)油室中的另一方、與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的一個(gè)或兩個(gè)所述雙向型液壓泵的另一方的排出口連接；和 對(duì)多個(gè)所述單桿液壓缸的驅(qū)動(dòng)發(fā)出指令的多個(gè)操作裝置，其特征在于，所述液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置具有: 檢測多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞桿側(cè)油室的壓力的活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)；檢測多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞頭側(cè)油室的壓力的活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)；和控制裝置，該控制裝置具有:負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述活塞桿側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞桿側(cè)油室的壓力、和由所述活塞頭側(cè)油室壓力檢測機(jī)構(gòu)檢測出的多個(gè)所述單桿液壓缸的各活塞頭側(cè)油室的壓力，來運(yùn)算多個(gè)所述單桿液壓缸的各負(fù)載量；負(fù)載切換機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述負(fù)載計(jì)算機(jī)構(gòu)算出的各所述負(fù)載量的極性來運(yùn)算各第一比例增益；和乘法機(jī)構(gòu)，將由所述負(fù)載切換機(jī)構(gòu)算出的各第一比例增益與來自多個(gè)所述操作裝置的各操作量相乘來計(jì)算各指令信號(hào)，并將各所述指令信號(hào)輸出至各所述排出流量控制機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓閉合回路的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有控制裝置，所述控制裝置具有: 輸出限制機(jī)構(gòu)，將所述乘法機(jī)構(gòu)的輸出限制為預(yù)先確定的指令值，并將所述限制的信號(hào)作為指令信號(hào)向與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的一個(gè)雙向型液壓泵對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述排出流量控制機(jī)構(gòu)輸出；和 減法機(jī)構(gòu)，從所述乘法機(jī)構(gòu)的輸出中減去所述預(yù)先確定的指令值，并將通過所述減去而算出的信號(hào)作為指令信號(hào)，向一個(gè)所述排出流量控制機(jī)構(gòu)輸出，該一個(gè)所述排出流量控制機(jī)構(gòu)是與多個(gè)所述雙向型液壓泵內(nèi)的所述一個(gè)雙向型液壓泵以外的一個(gè)雙向型液壓泵對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F15B11/04GK104011400SQ201280062368
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月11日
【發(fā)明者】平工賢二, 藤島一雄 申請(qǐng)人:日立建機(jī)株式會(huì)社