專利名稱：用于施工機(jī)械的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于施工機(jī)械例如液壓挖掘機(jī)的控制設(shè)備，更具體地說，涉及一種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其構(gòu)造為實(shí)現(xiàn)能量的有效利用。
一般地說，如圖3所示，施工機(jī)械(工作機(jī))例如液壓挖掘機(jī)等由一個(gè)上部旋轉(zhuǎn)裝置102，一個(gè)下部移動(dòng)裝置100，以及一個(gè)工作設(shè)備118組成。
下部移動(dòng)裝置100包括右履帶100R和左履帶100L，它們可以相互獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，上部旋轉(zhuǎn)裝置102設(shè)置為在水平面相對下部移動(dòng)裝置100旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。
工作設(shè)備118主要由懸臂103，操作桿104，挖斗108等組成，并且懸臂103安裝為相對上部旋轉(zhuǎn)裝置102樞軸運(yùn)動(dòng)。此外，操作桿104連接為在垂直面相對懸臂103的端部類似地樞軸運(yùn)動(dòng)。
用于驅(qū)動(dòng)懸臂103的懸臂驅(qū)動(dòng)液壓缸(懸臂缸)105設(shè)置在上部旋轉(zhuǎn)裝置102與懸臂103之間，以及用于驅(qū)動(dòng)操作桿104的操作桿驅(qū)動(dòng)液壓缸(操作桿缸)106設(shè)置在懸臂103與操作桿104之間。此外，用于驅(qū)動(dòng)挖斗108的挖斗驅(qū)動(dòng)液壓缸(挖斗缸)107設(shè)置在操作桿104與挖斗108之間。
利用如上所述這樣的結(jié)構(gòu)，懸臂103構(gòu)造為在圖中a方向和b方向樞軸運(yùn)動(dòng)，而操作桿104構(gòu)造為在圖中c方向和d方向樞軸運(yùn)動(dòng)，挖斗缸107則構(gòu)造為在圖中e方向和f方向樞軸運(yùn)動(dòng)。
圖4是示意表示如上所述這樣的液壓挖掘機(jī)的液壓回路的主要部分結(jié)構(gòu)的視圖。如圖4所示，對上述左履帶100L和右履帶100R分別設(shè)置用作動(dòng)力源的相互獨(dú)立的移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)109L和109R，而對上部旋轉(zhuǎn)裝置102設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)上部旋轉(zhuǎn)裝置102相對下部移動(dòng)裝置100旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110。
上述移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)109L和109R及旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110構(gòu)造為由液壓操作的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，并且通過一個(gè)液壓泵對它們供給預(yù)定液壓的工作油，液壓泵則由未示出的發(fā)動(dòng)機(jī)(主要為柴油機(jī))或由圖4所示液壓控制回路設(shè)備111來驅(qū)動(dòng)。
響應(yīng)按這樣供給的工作油壓，使液壓發(fā)動(dòng)機(jī)109L,109R和110驅(qū)動(dòng)。并且按上述類似方式由液壓泵供給的液壓來驅(qū)動(dòng)缸105至107，液壓泵則由未示出的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
作為控制液壓挖掘機(jī)操作(懸臂的移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，樞軸運(yùn)動(dòng)，操作桿的樞軸運(yùn)動(dòng)，以及挖斗的樞軸運(yùn)動(dòng))的操作部件，操作室101包括一個(gè)左手柄101B，一個(gè)右手柄101C，一個(gè)左踏板101L，一個(gè)右踏板101R等。
例如，當(dāng)操作員操作手柄101B或101C和/或踏板101L或101R時(shí)，液壓控制回路設(shè)備111受到控制，以使缸105至107和液壓發(fā)動(dòng)機(jī)109L中適當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)驅(qū)動(dòng)。作為驅(qū)動(dòng)結(jié)果，能使上部旋轉(zhuǎn)裝置102旋轉(zhuǎn)，或能使懸臂103，操作桿104，挖斗108等繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，或能使液壓挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)為移動(dòng)。
另外，如圖4所示，液壓控制回路設(shè)備111包括分別用于調(diào)節(jié)缸105至107及液壓發(fā)動(dòng)機(jī)109L,109R和110的控制量的液壓控制閥(主控制閥)111-1至111-6。
這里，所有主控制閥111-1至111-6為3方式方向控制閥，它們具有中間，伸長(正向操作)和收縮(反向操作)三種方式，并且其操作條件分別通過引導(dǎo)液體通路112-1至112-6對其供給的引導(dǎo)液壓來改變。
液體通路112-1至112-6通過遠(yuǎn)距離控制閥14-1至14-6機(jī)械連接到操作部件(手柄和踏板)101B,101C,101L和101R。
例如，為了從其停止?fàn)顟B(tài)向上(圖3中a方向)移動(dòng)懸臂103，操作員將操作右手柄101C以改變遠(yuǎn)距離控制閥14-1，以改變引導(dǎo)液體通路112-1中引導(dǎo)液壓的供給條件。因此，引導(dǎo)液壓以希望條件作用在控制閥111-1上，以使控制閥111-1從中間方式改變?yōu)樯扉L方式。
在控制閥111-1按這樣改變成伸長方式之后，由液壓泵提供的工作油壓通過液體通路113-1供給圖中懸臂缸105下部的壓力室，同時(shí)使圖中懸臂缸105上部的另一個(gè)壓力室中的工作油排泄，以使懸臂缸105伸長。
類似地，控制閥111-2由操作右手柄101C以對其供給的引導(dǎo)液壓來改變。這個(gè)引導(dǎo)液壓通過引導(dǎo)液體通路112-2供給，并且當(dāng)控制閥111-2由這個(gè)引導(dǎo)液壓的作用而改變時(shí)，則從液體通路113-2至挖斗缸107的工作油的供給條件受到控制。因此，使挖斗缸107驅(qū)動(dòng)為收縮，以驅(qū)動(dòng)挖斗108。
此外，控制閥111-3由操作左踏板101L以對其供給的引導(dǎo)液壓來改變。這個(gè)引導(dǎo)液壓通過引導(dǎo)液體通路112-3供給，并且當(dāng)控制閥111-3由這個(gè)引導(dǎo)液壓的作用而改變時(shí)，從液體通路113-2至左側(cè)移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)109L的工作油的供給條件受到控制。因此，左側(cè)移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)109L的驅(qū)動(dòng)條件受到控制(即旋轉(zhuǎn)速度受到控制)，以控制左履帶100L的驅(qū)動(dòng)條件。
另一方面，液壓控制閥111-4由操作右踏板101R來改變，并且右側(cè)移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)109R的驅(qū)動(dòng)條件由如上述控制閥111-3的作用類似的作用來控制。
此外，控制閥111-5由操作左手柄101B以對其供給的引導(dǎo)液壓來改變。這個(gè)引導(dǎo)液壓通過引導(dǎo)液體通路112-5供給，并且當(dāng)控制閥111-5由該引導(dǎo)液壓的作用而改變時(shí)，從液體通路113-5至旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110的工作油的供給條件受到控制。因此，旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110的驅(qū)動(dòng)條件受到控制，以驅(qū)動(dòng)上部旋轉(zhuǎn)裝置102旋轉(zhuǎn)。
另一方面，控制閥111-6由操作左手柄101B以對其供給的引導(dǎo)液壓來改變，它按上述類似方式對控制閥111-1和111-2作用。于是，通過改變控制閥111-6，能使作用在操作桿缸106的液壓受到控制，以控制操作桿104的驅(qū)動(dòng)條件。
另外，在如上述這樣這些不同部件的操作控制中，例如為了旋轉(zhuǎn)上部旋轉(zhuǎn)裝置102，操作員將首先操作手柄101B以起動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110的操作。
于是，在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力使上部旋轉(zhuǎn)裝置102開始其轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在上部旋轉(zhuǎn)裝置102旋轉(zhuǎn)到一個(gè)目標(biāo)位置之前，操作員將使手柄101B返回到其中間位置。執(zhí)行這個(gè)操作，是因?yàn)橛赊D(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力作用在上部旋轉(zhuǎn)裝置102上，并且因?yàn)?，如果是在上部旋轉(zhuǎn)裝置102旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)停止位置之后使手柄101B返回到其中間位置，那么實(shí)際停止位置就越過目標(biāo)停止位置。
此外，當(dāng)上部旋轉(zhuǎn)裝置102即使因操作員按這樣使手柄101B返回到其中間位置而受到慣性力旋轉(zhuǎn)時(shí)，則安排在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110的液體通路113-5之間的交換安全閥120操作，以吸收上部旋轉(zhuǎn)裝置102的動(dòng)能。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110由上部旋轉(zhuǎn)裝置102驅(qū)動(dòng)，并且旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110起一個(gè)泵作用時(shí)，這個(gè)交換安全閥120對旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110排出的工作油提供阻力，以吸收上部旋轉(zhuǎn)裝置102的動(dòng)能。因此，交換安全閥120還具有阻滯器的作用。
此外，交換安全閥120是一個(gè)當(dāng)液體通路113-5中液壓變?yōu)楸阮A(yù)定壓力高時(shí)打開的閥，并且當(dāng)控制閥111-5在其中間位置，且旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110由上部旋轉(zhuǎn)裝置102驅(qū)動(dòng)時(shí)，工作油通過交換閥120在液體通路113-5與旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)110之間循環(huán)。在本例中，通過交換閥120的作用使阻力作用在工作油上，以吸收上部旋轉(zhuǎn)裝置102的動(dòng)能。
然而，當(dāng)如上述這樣的交換安全閥操作以停止上部旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)時(shí)，上部旋轉(zhuǎn)裝置的動(dòng)能主要以熱能形式釋放到大氣中，從有效利用能量的觀點(diǎn)來看，這樣并不總是優(yōu)選的。
特別是，由于施工機(jī)械的上部旋轉(zhuǎn)裝置有一個(gè)平衡塊，其安排在與上部旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)中心盡可能遠(yuǎn)隔開的位置處，以便防止機(jī)體在工作時(shí)被負(fù)載弄傾斜，所以角動(dòng)大并且動(dòng)能大。
因此，當(dāng)要停止如上所述這樣的上部旋轉(zhuǎn)裝置時(shí)，需要有效地再生上部旋轉(zhuǎn)裝置的動(dòng)能，以實(shí)現(xiàn)有效利用資源。
本發(fā)明是為了滿足如上所述這樣的要求而實(shí)現(xiàn)的，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，它能再生由施工機(jī)械的液壓操作部件的慣性力所產(chǎn)生的能量，以允許有效利用能量。
為此，本發(fā)明的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備的特征在于，它包括操作裝置，其至少具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)操作部件，以操作施工機(jī)械的施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置；工作液體供給裝置，其至少包括一個(gè)由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和一個(gè)在該液壓泵排出側(cè)蓄積工作液體的蓄積器；驅(qū)動(dòng)裝置，其包括一個(gè)液壓致動(dòng)器，以驅(qū)動(dòng)施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置隨工作液體供給裝置供給的工作液體旋轉(zhuǎn)；閥裝置，其包括第一控制閥，置于驅(qū)動(dòng)裝置與工作液體供給裝置之間，以通過液壓致動(dòng)器控制施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)條件，以及第二控制閥，置于液壓致動(dòng)器與蓄積器之間，以當(dāng)液壓致動(dòng)器由施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制液體從液壓致動(dòng)器流入蓄積器的流入條件；以及控制裝置，其包括第一閥控制裝置，以響應(yīng)從旋轉(zhuǎn)操作部件接收的操作指令，控制第一控制閥，以及第二閥控制裝置，以當(dāng)液壓致動(dòng)器由施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制第二控制閥。
因此，當(dāng)由施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置對液壓致動(dòng)器輸入驅(qū)動(dòng)力時(shí)，則在蓄積器中蓄積由液壓致動(dòng)器增壓的工作油，以便當(dāng)要起動(dòng)液壓致動(dòng)器的下一次操作時(shí)，使液壓致動(dòng)器能利用蓄積器中的高壓工作油操作，并且一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能降低液壓泵的負(fù)載。利用這樣的能量再生，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能降低操作液壓泵的燃料消耗量。
此外，可以構(gòu)造用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，以便在液壓致動(dòng)器與蓄積器之間安置一個(gè)旁通第一控制閥的旁路，并且在該旁路中安置第二控制閥。在本例中，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在能量再生時(shí)，在對第一控制閥沒有任何影響下實(shí)行能量再生。
此外，除上述結(jié)構(gòu)外，可以還構(gòu)造用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，以便在流入/流出口之間設(shè)置一個(gè)止回閥機(jī)構(gòu)，以把液壓致動(dòng)器的一對流入/流出口中任何一個(gè)的液體引到旁路。利用如剛才所述這樣的簡單結(jié)構(gòu)，能簡單地并且確實(shí)地防止蓄積器排出的工作油的回流。
可以進(jìn)一步構(gòu)造用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，以便與止回閥并聯(lián)設(shè)置一個(gè)交換安全閥機(jī)構(gòu)，以吸收施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能量。利用這種結(jié)構(gòu)，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)蓄積器中的壓力升到大于必要水平時(shí)，可以使交換安全閥機(jī)構(gòu)變?yōu)椴僮鞫Ｖ故┕C(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)。
在本例中，優(yōu)選地在旁路相對第二控制閥位置鄰近蓄積器側(cè)的部分安置一個(gè)順序閥，其安全壓力設(shè)定得比為交換安全閥機(jī)構(gòu)設(shè)定的安全壓力小。利用這種結(jié)構(gòu)，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在能量再生時(shí)，使液壓致動(dòng)器中產(chǎn)生的高壓工作油優(yōu)先地引入蓄積器，并且能有效地實(shí)行能量再生。
或者，可以構(gòu)造用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，以便在蓄積器的液體流入/流出口設(shè)置一個(gè)開閉閥。利用這種結(jié)構(gòu)，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)蓄積器中壓力變得過高時(shí)，可以通過關(guān)閉這個(gè)開閉閥以確實(shí)地保護(hù)蓄積器。此外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過控制這個(gè)開閉閥，可以僅當(dāng)需要蓄積器中所蓄積的高壓工作油時(shí)，才對液壓致動(dòng)器供給需要量的高壓工作油。


圖1是一個(gè)示意液壓回路圖，表示作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)；圖2是一個(gè)示意方塊圖，表示作為本發(fā)明該實(shí)施例的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖3是一個(gè)示意透視圖，表示作為普通施工機(jī)械一例的液壓挖掘機(jī)的外觀；以及圖4是一個(gè)示意液壓回路圖，說明用于普通施工機(jī)械的控制設(shè)備。
在下文，參考附圖敘述作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備。圖1是表示該控制設(shè)備整體結(jié)構(gòu)的示意液壓回路圖，圖2是表示該控制設(shè)備的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意方塊圖。
如圖1所示，在施工機(jī)械內(nèi)部設(shè)置一個(gè)液壓泵(液體壓力泵)2，它由發(fā)動(dòng)機(jī)(原動(dòng)機(jī))1驅(qū)動(dòng)，并且工作油箱3中的工作油由這個(gè)液壓泵2增壓到預(yù)定壓力。在本施工機(jī)械中，用這樣增壓的工作油來操作懸臂，操縱桿，挖斗(它們?nèi)珱]示出)等。
此外，在圖1中，標(biāo)號22表示工作液體供給裝置，并且除上述發(fā)動(dòng)機(jī)1和液壓泵2外，這個(gè)工作液體供給裝置22還構(gòu)造包括一個(gè)蓄積器5，其在后文敘述。操縱桿，挖斗或旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7由這個(gè)工作液體供給裝置22供給的工作油操作。
這里液壓泵2構(gòu)造為一種已知活塞式變量輸送泵，并且構(gòu)造為允許通過改變設(shè)置在泵2中活塞(未示出)的沖程量來進(jìn)行流速控制。特別是，構(gòu)造活塞以便其端部與一個(gè)未示出的凸輪盤(蠕變盤)接觸，并且構(gòu)造活塞以改變活塞的沖程，以通過改變凸輪盤的傾斜(傾斜角)來改變泵2的輸送流量。
此外，液壓泵2包括一個(gè)安全閥20，它能與工作油箱3的引流通路10j連通，以便當(dāng)液壓泵2的輸送壓力變得比預(yù)定壓力高時(shí)，打開這個(gè)安全閥20以允許增壓工作油返回到箱3。
同時(shí)，標(biāo)號6表示一個(gè)止回閥，它設(shè)置為防止工作油到泵2側(cè)的回流。在止回閥6的下游側(cè)，液體通路10a分支成兩個(gè)方向，并且蓄積器5通過一個(gè)由螺線管閥形成的開閉閥4與分支液體通路之一的液體通路10b連接。這里，設(shè)置蓄積器5以暫時(shí)存儲從液壓泵2對其供給的工作油，并且在能量再生時(shí)蓄積由旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7增壓的工作油。注意這種能量再生在后文敘述。
同時(shí)，如圖所示，在下游側(cè)另一個(gè)液體通路10c進(jìn)一步分支成多個(gè)液體通路10d至10g，它們個(gè)別地與施工機(jī)械中所設(shè)置的多個(gè)液壓致動(dòng)器連接。這里，液壓致動(dòng)器具體為驅(qū)動(dòng)懸臂，操縱桿，挖斗(它們?nèi)词境?等的液壓缸，以及執(zhí)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)操作的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，并且在本實(shí)施例中，在這些液壓缸和液壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，僅示出挖斗缸30和旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)(搖擺原動(dòng)機(jī))7。由剛才所述這樣的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7形成驅(qū)動(dòng)裝置23。
如圖1所示，在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7上設(shè)置兩個(gè)流入/流出口(第一口和第二口)7a和7b，并且如果對一個(gè)口供給工作油，那么發(fā)動(dòng)機(jī)7由工作油的壓力旋轉(zhuǎn)，并且工作油從另一個(gè)口排出。
在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7與液壓泵2之間設(shè)置第一控制閥8，以改變至旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的工作油供給條件，以便可以通過操作如圖2所示操作手柄16那樣的旋轉(zhuǎn)操作部件來控制第一控制閥8的改變，以控制旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的正向旋轉(zhuǎn)，反向旋轉(zhuǎn)及停止(中間)的條件。注意操作裝置24由如上所述這樣的操作手柄16和另一個(gè)操作手柄18形成。
此外，閥裝置19由第一控制閥8和第二控制閥11形成，其在后文敘述。對這個(gè)第一控制閥8簡短地加以敘述。這個(gè)第一控制閥8對應(yīng)于普通施工機(jī)械的主控制閥，并且這里它作為一個(gè)分開控制式閥機(jī)構(gòu)來構(gòu)造，其中相互獨(dú)立地控制旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的口7a和7b的工作油供給和工作油排出。
如剛才所述這樣的分開控制式閥機(jī)構(gòu)設(shè)置為感覺一個(gè)致動(dòng)器(旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7，挖斗缸30或其他類似致動(dòng)器)的操作響應(yīng)，并且如圖1所示，第一控制閥8由四個(gè)雙通螺線管閥81至84形成。通過個(gè)別控制這樣相互獨(dú)立設(shè)置的螺線管閥81至84，可以快速地并且高精度地進(jìn)行工作油的供給和排出。
上述螺線管閥81至84的操作全部由后文敘述的控制器(控制裝置)9來控制，并且各螺線管閥81至84構(gòu)造為常閉式螺線管閥，當(dāng)從控制器9對其沒有操作指令信號輸入時(shí)，其停止分配工作油。
在螺線管閥81至84中，對旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7第一口7a側(cè)上的液體通路10h，設(shè)置用于供給工作油的螺線管閥81和用于排出工作油的螺線管閥82，而對第二口7b側(cè)上的液體通路10i，設(shè)置用于供給工作油的螺線管閥83和用于排出工作油的螺線管閥84。
此外，在上述螺線管閥81至84中，螺線管閥81至83連接到自液壓泵2來的工作油供給液體通路10g，而螺線管閥82至84連接到用來把工作油引到箱3的油路(返回通路)10j。
在本實(shí)施例中，通過同時(shí)改變螺線管閥81和螺線管閥84至開通狀態(tài)，以把工作油供給第一口7a，并且通過返回通路10j把第二口7b排出的工作油返回到箱3，則使旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7正向旋轉(zhuǎn)。相反，通過同時(shí)改變螺線管閥83和螺線管閥82至開通狀態(tài)，以把工作油供給第二口7b，并且通過返回通路10j把第一口7a排出的工作油返回到箱3，則使旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7反向旋轉(zhuǎn)。
另外，在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7與蓄積器5之間設(shè)置液體通路(旁路)10k，以旁通第一控制閥8(即螺線管閥81至84)，并且在旁路10k中置入螺線管閥(第二控制閥)11，其構(gòu)造為連通和阻斷旁路10k。
并且這個(gè)螺線管閥11由上述控制器9在開通和阻斷狀態(tài)之間控制，而且它為一個(gè)正常阻斷旁路10k的常閉螺線管閥。
此外，這個(gè)旁路10k在螺線管閥11的上游側(cè)通過一個(gè)止回閥機(jī)構(gòu)12連接到第一口7a和第二口7b，以便當(dāng)螺線管閥11控制為連通條件時(shí)，使自第一口7a或第二口7b來的工作油通過旁路10k供給蓄積器5。
注意，如圖所示，這個(gè)止回閥機(jī)構(gòu)12由連接到第一口7a側(cè)的第一止回閥12a和連接到第二口7b側(cè)的第二止回閥12b組成。
使用這種結(jié)構(gòu)以便適應(yīng)兩種情況，其中一種情況是旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7按正向旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)，而其中另一種情況是旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7按反向旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)，并且在任何一種情況下，從第一口7a或第二口7b排出的工作油通過第一止回閥12a或第二止回閥12b供給蓄積器5。
如圖1所示，此外還在第一口7a與第二口7b之間設(shè)置一個(gè)交換安全閥機(jī)構(gòu)13。這個(gè)交換安全閥機(jī)構(gòu)13由兩個(gè)交換安全閥13a和13b組成，它們與止回閥12a和12b并聯(lián)安排。
這里，設(shè)置交換安全閥機(jī)構(gòu)13，以便吸收由旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能量，并且第一交換安全閥13a形成為這樣一個(gè)閥，以當(dāng)施加比預(yù)定壓力高的壓力時(shí)，允許工作油從第一口7a流到第二口7b，而第二交換安全閥13b形成為這樣一個(gè)閥，以當(dāng)施加比預(yù)定壓力高的壓力時(shí)，允許工作油從第二口7b流到第一口7a。
各交換安全閥13a和13b起一個(gè)阻滯器作用，并且當(dāng)工作油通過交換安全閥13a或13b時(shí)，工作油的壓力降低，并且以熱能形式散射，因此工作油的動(dòng)能降低。
設(shè)置具有如上述這樣結(jié)構(gòu)的交換安全閥機(jī)構(gòu)13，以便當(dāng)操作員試圖停止上部旋轉(zhuǎn)裝置(施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置)14的旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以快速地停止上部旋轉(zhuǎn)裝置14。
特別是，當(dāng)要旋轉(zhuǎn)上部旋轉(zhuǎn)裝置14時(shí)，操作員將操作一個(gè)旋轉(zhuǎn)操作部件例如操作手柄16等(參考圖2)，以控制第一控制閥8的打開/關(guān)閉操作，以旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7，而當(dāng)要停止上部旋轉(zhuǎn)裝置14時(shí)，必須在上部旋轉(zhuǎn)裝置14達(dá)到目標(biāo)停止位置之前，使操作手柄16返回到其中間位置。
這是因?yàn)?，由于在上部旋轉(zhuǎn)裝置14上安置了一個(gè)平衡塊(未示出)，所以上部旋轉(zhuǎn)裝置14因旋轉(zhuǎn)而具有大慣性力。此外，由于平衡塊安置在與上部旋轉(zhuǎn)裝置14的旋轉(zhuǎn)中心隔開盡可能大距離的位置處，所以有另一個(gè)原因即角動(dòng)量也大。
因此，當(dāng)上部旋轉(zhuǎn)裝置14正靠慣性力旋轉(zhuǎn)時(shí)，為了防止上部旋轉(zhuǎn)裝置14由上述這樣的慣性力引起旋轉(zhuǎn)超過要求量，螺線管閥81至84由控制器9控制為阻斷狀態(tài)，以使第一或第二口7a或7b排出的工作油通過交換安全閥機(jī)構(gòu)13循環(huán)。因此，由于交換安全閥機(jī)構(gòu)13起一個(gè)阻滯器作用，所以對工作油施加流路阻力，并且由該流路阻力吸收上部旋轉(zhuǎn)裝置14的動(dòng)能。
此外，當(dāng)上部旋轉(zhuǎn)裝置14由上述慣性力旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7操作為一個(gè)液壓泵。特別是，在正常操作中，當(dāng)對旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7供給高壓工作油時(shí)，旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7由工作油的壓力操作為一個(gè)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，但是相反，如果從上部旋轉(zhuǎn)裝置14對旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7輸入轉(zhuǎn)動(dòng)力，那么在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的口7a和7b中一個(gè)口處的工作油被上部旋轉(zhuǎn)裝置14輸入的動(dòng)能增壓，并且從口7b和7a中另一個(gè)口排出高壓工作油。
因此，如果能把其上產(chǎn)生的能量變換成熱能或其它類似能量，并且由交換安全閥機(jī)構(gòu)13有效地再生，而不是只不過把能量釋放到大氣中，那么能實(shí)現(xiàn)有效利用能量，并且還能降低發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃料消耗量。
設(shè)置上述的蓄積器5，旁路10k及螺線管閥11，以便滿足如剛才所述這樣的要求，并且使它們設(shè)置為當(dāng)上部旋轉(zhuǎn)裝置14由慣性力旋轉(zhuǎn)時(shí)，再生旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7產(chǎn)生的能量。在本例中由旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7增壓的工作油暫時(shí)蓄積在蓄積器5中，以便可以執(zhí)行能量再生。
注意在螺線管閥11位置下游側(cè)(蓄積器5側(cè))旁路10k中某一部分處安置一個(gè)順序閥15。這個(gè)順序閥15起一個(gè)安全閥作用，并且該順序閥15的安全壓力設(shè)定得比交換安全閥機(jī)構(gòu)13的安全壓力小。
并且對挖斗缸30，設(shè)置第一控制閥8以改變至缸30的工作油供給狀態(tài)。然而，由于這個(gè)第一控制閥8與上述為旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7設(shè)置的閥類似，因此這里省略其敘述。
標(biāo)號21表示一個(gè)止回閥，它設(shè)置在第一控制閥8的上游側(cè)。
在下文，參考圖2敘述本設(shè)備控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。對上述控制器9連接傳感器16a和18a以及傳感器17，傳感器16a和18a用于探測操作液體致動(dòng)器例如旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7和挖斗缸30的操作部件(操作手柄和踏板等)16和18的操作條件，而傳感器17用于探測液體通路，蓄積器5等中的液壓，并且控制器9根據(jù)傳感器16a,17和18a的探測信息控制螺線管閥4,11和81至84的操作。
此外，如圖2所示，在控制器9中設(shè)置第一閥控制裝置9a和第二閥控制裝置9b。在第一和第二閥控制裝置9a和9b中，第一閥控制裝置9a是接收操作手柄16的操作指令，并且對第一控制閥8設(shè)定和輸出控制信號的裝置，而第二閥控制裝置9b是在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7根據(jù)傳感器17的探測信息識別為正由上部旋轉(zhuǎn)裝置14驅(qū)動(dòng)時(shí)，用于控制螺線管閥(第二控制閥)11的裝置。
具有如剛才所述這樣結(jié)構(gòu)的第一閥控制裝置9a和第二閥控制裝置9b根據(jù)操作手柄16和18等的操作條件，以及旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的操作條件，設(shè)定控制信號，以控制螺線管閥4,11和81至84的操作。
由于作為本發(fā)明實(shí)施例的這種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備按上述這樣方式構(gòu)造，所以按下述方式執(zhí)行螺線管閥4,11和81至84的操作控制。
首先，如果操作員為了使旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7旋轉(zhuǎn)而操作操作手柄16，那么響應(yīng)操作手柄16的操作條件，控制器9使螺線管閥81和84或螺線管閥82和83改變?yōu)殚_通狀態(tài)，并且使蓄積器5的螺線管閥4改變?yōu)殚_通狀態(tài)。注意對螺線管閥81至84及4這樣的控制主要由控制器9中的第一閥控制裝置9a來實(shí)行。
因此，液壓泵2和蓄積器5中的工作油供給旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的第一口7a或第二口7b，以便旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7正向或反向旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，從第二口7b或第一口7a排出的工作油通過螺線管閥84或螺線管閥82從液體通路10i或液體通路10h排流到工作油箱3。
此外，如果操作員使手柄位置返回到中間位置以試圖停止旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7，那么螺線管閥81和84或螺線管閥82和83由第一閥控制裝置9a改變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，并且螺線管閥11由第二閥控制裝置9b改變?yōu)殚_通狀態(tài)。
在本例中，由于旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7由上部旋轉(zhuǎn)裝置14的慣性力驅(qū)動(dòng)，并且操作為一個(gè)液壓泵，所以從第一口7a或第二口7b輸送增壓到高壓的工作油。由于螺線管閥81至84全部為阻斷狀態(tài)，所以該工作油通過止回閥12a或12b，螺線管閥11，以及順序閥15蓄積到蓄積器5中，從而實(shí)現(xiàn)能量再生。
于是，由于順序閥15的安全壓力設(shè)定得比交換安全閥13a和13b的安全壓力低，所以工作油蓄積到蓄積器5中，除非螺線管閥4改變?yōu)樽钄酄顟B(tài)。
于是，當(dāng)探測到蓄積器5中壓力變?yōu)楦哂陬A(yù)定值的高壓時(shí)，控制器9使螺線管閥11和螺線管閥4改變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，從而保護(hù)蓄積器5。
注意，即使蓄積器5中壓力達(dá)到預(yù)定值，并且螺線管閥11和螺線管閥4按這樣改變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，如果旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7仍然由上部旋轉(zhuǎn)裝置14繼續(xù)驅(qū)動(dòng)，那么由于交換安全閥13a或13b作用的結(jié)果，作用一個(gè)使旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7停止的力，以便吸收動(dòng)能。
這樣，本發(fā)明的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備具有的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)要停止旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7時(shí)，通過再生由利用上部旋轉(zhuǎn)裝置14的慣性力所再生的動(dòng)能，能實(shí)現(xiàn)有效利用能量。
特別是，當(dāng)旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7由上部旋轉(zhuǎn)裝置14的慣性驅(qū)動(dòng)時(shí)，由旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7增壓的工作油蓄積到蓄積器5中，以便當(dāng)開始旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的下一次操作時(shí)，能利用蓄積器5中的高壓工作油來操作旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7，并且能降低發(fā)動(dòng)機(jī)1和液壓泵2的負(fù)載。此外，利用這樣的能量再生，能降低燃料消耗量。
此外，由于在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7與蓄積器5之間設(shè)置旁路10k以旁通第一控制閥8，并且對旁路10k設(shè)置第二控制閥11，所以一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在能量再生時(shí)，工作油不通過第一控制閥8(螺線管閥81至84)，并且對要求高精度的第一控制閥8沒有影響。
此外，由于在兩個(gè)口7a與7b之間設(shè)置止回閥機(jī)構(gòu)12，以把工作油從旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7的口7a和口7b引到旁路11k，所以能簡單地并且確實(shí)地防止蓄積器5的工作油的回流。
此外，由于與止回閥機(jī)構(gòu)12并聯(lián)設(shè)置交換安全閥機(jī)構(gòu)13，以吸收由上部旋轉(zhuǎn)裝置14旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能量，所以如果蓄積器5中壓力升到比必要水平高時(shí)，則由交換安全閥機(jī)構(gòu)13吸收旋轉(zhuǎn)能量，并且能確實(shí)地停止上部旋轉(zhuǎn)裝置14。
此外，由于在相對上述螺線管閥(第二控制閥)11位置鄰近蓄積器部分處設(shè)置順序閥15，并且使順序閥15的安全壓力設(shè)定得比交換安全閥機(jī)構(gòu)13的安全壓力低，所以在能量再生時(shí)，能把旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7產(chǎn)生的高壓工作油優(yōu)先地引到蓄積器5中，因此一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是仍能有效地執(zhí)行能量再生。
此外，由于在蓄積器5的流入/流出口設(shè)置螺線管閥(開閉閥)4，所以當(dāng)蓄積器5中壓力過度上升時(shí)，通過關(guān)閉這個(gè)螺線管閥4能確實(shí)地保護(hù)蓄積器5。此外，通過僅在需要時(shí)控制這個(gè)螺線管閥4，能按需要量把蓄積器5中的高壓工作油供給液壓致動(dòng)器。
注意，雖然上述第一控制閥8用滑閥式螺線管閥構(gòu)造，但是除這樣滑閥式螺線管閥之外，還可以用任何其它螺線管閥，例如提升閥式螺線管閥來構(gòu)造第一控制閥8。
此外，雖然在以上敘述該實(shí)施例中，敘述第一控制閥8構(gòu)造為一個(gè)分開控制式閥機(jī)構(gòu)，其中工作油供給和工作油排出相互獨(dú)立地控制，但是在本發(fā)明中，本發(fā)明控制設(shè)備的應(yīng)用不局限于使用如上所述這樣的分開控制式閥機(jī)構(gòu)的液壓回路，而是本設(shè)備可以應(yīng)用于例如使用普通3位置轉(zhuǎn)換閥的液壓回路。
此外，雖然在以上敘述中僅敘述了其中使旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)7輸送的工作油再生的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不局限于如剛才所述這樣的結(jié)構(gòu)，而是例如可以按上述類似方式構(gòu)造未示出的移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與蓄積器5之間的結(jié)構(gòu)，以便當(dāng)移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)由外部施加的力驅(qū)動(dòng)時(shí)也能再生能量。
在本發(fā)明應(yīng)用于一種施工機(jī)械，例如液壓挖土機(jī)或液壓挖掘機(jī)情況下，當(dāng)起動(dòng)施工機(jī)械的旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，能利用蓄積器中蓄積的高壓工作油來操作液壓致動(dòng)器，并且能降低用于操作液壓泵的燃料消耗量。因此，能有效地利用所述形式的施工機(jī)械的過剩能量，并且本發(fā)明的可用性被認(rèn)為非常高。
權(quán)利要求
1．一種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于它包括操作裝置(24)，其至少具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)操作部件(16,18)，以操作所述施工機(jī)械的一個(gè)施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14)；工作液體供給裝置(22)，其至少包括一個(gè)由原動(dòng)機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)的液壓泵(2)和一個(gè)在所述液壓泵(2)排出側(cè)蓄積工作液體的蓄積器(5)；驅(qū)動(dòng)裝置(23)，其包括一個(gè)液壓致動(dòng)器(7)，以驅(qū)動(dòng)所述施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14)隨所述工作液體供給裝置(22)供給的工作液體旋轉(zhuǎn)；閥裝置(19)，其包括第一控制閥(8)，置于所述驅(qū)動(dòng)裝置(23)與所述工作液體供給裝置(22)之間，以由所述液壓致動(dòng)器(7)控制所述施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14)的旋轉(zhuǎn)條件，以及第二控制閥(11)，置于所述液壓致動(dòng)器(7)與所述蓄積器(5)之間，以當(dāng)所述液壓致動(dòng)器(7)由所述施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14)驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制液體從所述液壓致動(dòng)器(7)流入所述蓄積器(5)的流入條件；以及控制裝置(9)，其包括第一閥控制裝置(9a)，以響應(yīng)從所述旋轉(zhuǎn)操作部件(16,18)接收的操作指令，控制所述第一控制閥(8)，以及第二閥控制裝置(9b)，以當(dāng)所述液壓致動(dòng)器(7)由所述施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14)驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制所述第二控制閥(11)。
2．如權(quán)利要求1所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于在所述液壓致動(dòng)器(7)與所述蓄積器(5)之間設(shè)置一個(gè)旁路(10k)，以旁通所述第一控制閥(8)，并且在所述旁路(10k)中設(shè)置所述第二控制閥(11)。
3．如權(quán)利要求2所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于在所述液壓致動(dòng)器(7)的一對流入/流出口(7a,7b)之間設(shè)置一個(gè)止回閥機(jī)構(gòu)(12)，以把從所述流入/流出口(7a,7b)中任何一個(gè)口流出的液體引到所述旁路(10k)。
4．如權(quán)利要求3所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于與所述止回閥機(jī)構(gòu)(12)并聯(lián)設(shè)置一個(gè)交換安全閥機(jī)構(gòu)(13)，以吸收由所述施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能量。
5．如權(quán)利要求4所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于在所述旁路(10k)相對所述第二控制閥(11)的位置鄰近所述蓄積器(5)側(cè)的部分設(shè)置一個(gè)順序閥(15)，其安全壓力設(shè)定得比為所述交換安全閥機(jī)構(gòu)(13)設(shè)定的安全壓力小。
6．如權(quán)利要求1所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于在所述蓄積器(5)的液體流入/流出口處設(shè)置一個(gè)開閉閥(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于施工機(jī)械例如液壓挖掘機(jī)的控制設(shè)備,這種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)操作部件,以操作一個(gè)施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14);一個(gè)液壓泵(2)和一個(gè)蓄積器(5),以蓄積自液壓泵(2)來的工作油;一個(gè)液壓致動(dòng)器(7),以驅(qū)動(dòng)施工機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置(14)隨來自液壓泵(2)和蓄積器(5)的工作油旋轉(zhuǎn);第一控制閥(8),置于液壓致動(dòng)器(7)與液壓泵(2)之間;第二控制閥(11),控制液體從液壓致動(dòng)器(7)流入蓄積器(5)的流入條件;以及控制裝置(9),包括控制第一控制閥(8)的第一閥控制裝置(9a)和控制第二控制閥(11)的第二閥控制裝置(9b)。
文檔編號E02F9/20GK1209851SQ97191959
公開日1999年3月3日 申請日期1997年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月3日
發(fā)明者三木正俊, 吉野和憲, 鮫島誠, 赤木朋宏, 三森滋美 申請人:新卡特彼勒三菱株式會社