專利名稱：液壓缸的控制裝置和包括控制裝置的工作機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓缸的控制裝置，并涉及一種包括該控制裝置的工作機(jī)械。
背景技術(shù)：
一種通過在靠近行程末端時(shí)控制活塞的驅(qū)動(dòng)來防止液壓缸損壞的控制裝置公開在例如日本未審查的專利申請(qǐng)公開No.2004-293628中。
在這種裝置中，根據(jù)液壓缸內(nèi)的壓力確定活塞的位置是否位于預(yù)定的行程末端區(qū)域內(nèi)。當(dāng)確定所述位置是位于預(yù)定區(qū)域內(nèi)時(shí)，通過調(diào)節(jié)液壓缸的供給壓力和排放壓力來使活塞減速。
但是，這種裝置在活塞靠近離行程末端(行程末端區(qū)域)預(yù)定距離的位置時(shí)開始使活塞均勻減速。因此，當(dāng)已經(jīng)到達(dá)該位置的活塞的速度過高時(shí)，會(huì)向活塞施加一個(gè)由慣性產(chǎn)生的較大的力。因此，氣缸的內(nèi)壓力(排放部分的內(nèi)壓力)可能會(huì)過度增加，以致于損壞氣缸。
為了可靠地防止這種損壞，可以通過擴(kuò)大行程末端區(qū)域使減速開始得更早。但是，在這種情況下，即使當(dāng)活塞的速度沒有過高，減速定時(shí)也被提前了，這又會(huì)導(dǎo)致工作效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠防止液壓缸損壞且不會(huì)明顯降低工作效率的、用于液壓缸的控制裝置，并提供一種包括該控制裝置的工作機(jī)械。
根據(jù)本發(fā)明的用于液壓缸的控制裝置包括下列基本結(jié)構(gòu)。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的用于具有缸體和在該缸體內(nèi)滑動(dòng)的活塞的液壓缸的控制裝置包括向液壓缸提供工作油的供給源，且當(dāng)活塞靠近缸體的行程末端時(shí)，通過調(diào)節(jié)從供給源提供給液壓缸的工作油的供給速率和從該液壓缸排出的工作油的排放速率來使所述活塞減速。該控制裝置還包括使活塞減速的減速裝置以及減速設(shè)定裝置，所述減速設(shè)定裝置設(shè)定活塞開始減速的位置，使得當(dāng)活塞的移動(dòng)速度變得較大時(shí)所述位置被設(shè)定得更加遠(yuǎn)離行程末端。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)活塞移動(dòng)速度變得較大時(shí)，活塞的減速開始位置可以設(shè)定得更加遠(yuǎn)離行程末端。由于以高速靠近行程末端的活塞被及時(shí)地減速，取決于活塞慣性的力可以在行程末端之前被消除，由此防止了缸體的內(nèi)部壓力過度增加。
相反，當(dāng)活塞移動(dòng)速度較低時(shí)，該減速開始位置可以根據(jù)速度設(shè)定為鄰近行程末端的位置。因此，當(dāng)活塞以低速靠近行程末端時(shí)，該活塞可以迅速地移向該行程末端附近(減速開始位置)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以通過調(diào)節(jié)缸體內(nèi)壓的過度增加來防止液壓缸損壞，而不會(huì)明顯降低工作效率。
根據(jù)該控制裝置，優(yōu)選的是，減速裝置設(shè)置在液壓缸和供給源之間，且包括用于改變提供給液壓缸的工作油的供給速率和從液壓缸排出的工作油的排放速率的第一流量調(diào)節(jié)裝置；該減速設(shè)定裝置包括用于檢測(cè)活塞移動(dòng)速度的檢測(cè)裝置和用于通過操作該第一流量調(diào)節(jié)裝置使得供給速率和排放速率減小來減小活塞速度的流量控制裝置；且在由檢測(cè)裝置檢測(cè)到的活塞速度變大之前，該流量控制裝置便開始操作所述第一流量調(diào)節(jié)裝置。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以通過減小提供給液壓缸的工作油的供給速率和從液壓缸排出的工作油的排放速率來使液壓缸的活塞減速。
而且，優(yōu)選的是，該減速裝置還包括用以改變從供給源排出的工作油的排放流速的第二流量調(diào)節(jié)裝置；且所述流量控制裝置通過根據(jù)在活塞減速期間提供給液壓缸的工作油的供給速率控制第二流量調(diào)節(jié)裝置來減小從供給源排出工作油的排放流速，其中所述供給速率由第一流量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以在活塞的減速控制期間減小從供給源排出工作油的排放流速，在所述減速控制中調(diào)節(jié)提供給液壓缸的工作油的供給速率。因此，第一流量調(diào)節(jié)裝置插入其間的工作油上游供給速率和下游供給速率可以得到平衡，進(jìn)而可以提高活塞的減速控制準(zhǔn)確度。
在該控制裝置中，優(yōu)選的是，由所述供給源和第一流量調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成的對(duì)包括多對(duì)；來自于這些對(duì)的工作油被聯(lián)結(jié)且被提供給共同的液壓缸，且從液壓缸排出的工作油被分配給相應(yīng)的第一流量調(diào)節(jié)裝置，使得流速得以調(diào)節(jié)；該減速裝置還包括用以隨用戶的操作而操作第一流量調(diào)節(jié)裝置的操作裝置和能夠獨(dú)立于該操作裝置的操作狀態(tài)而強(qiáng)迫操作至少一個(gè)第一流量調(diào)節(jié)裝置的強(qiáng)迫操作裝置；且所述流量控制裝置通過在活塞的減速控制期間控制該強(qiáng)迫操作裝置來減小提供給液壓缸的工作油的供給速率和從液壓缸排出的工作油的排放速率。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，所述共同的液壓缸可以由多個(gè)供給源驅(qū)動(dòng)，使得在正常運(yùn)行過程中便可向液壓缸施加大的驅(qū)動(dòng)力。另一方面，可以在活塞的減速控制過程中，利用至少一個(gè)第一流量調(diào)節(jié)裝置減小提供給液壓缸的工作油的供給速率和從液壓缸排出的工作油的排放速率來使活塞減速，同時(shí)，包括多個(gè)單元的部分第一流量調(diào)節(jié)裝置隨操作裝置的操作被連續(xù)驅(qū)動(dòng)。
而且，該流量控制裝置可以確定檢測(cè)裝置或強(qiáng)迫操作裝置在活塞的減速控制期間是否處于異常狀況下；且當(dāng)確定出檢測(cè)裝置或強(qiáng)迫操作裝置是處于異常狀況下時(shí)，不由該強(qiáng)迫操作裝置驅(qū)動(dòng)的第一流量調(diào)節(jié)裝置可以被操作，使得提供給液壓缸的工作油的供給速率和從液壓缸排出的工作油的排放速率最小化。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使檢測(cè)裝置或強(qiáng)迫操作裝置處于異常狀況下時(shí)，也就是說，即使確定出由強(qiáng)迫操作裝置驅(qū)動(dòng)的其中一個(gè)第一流量調(diào)節(jié)裝置不能被正?？刂?，也能通過另一個(gè)第一流量調(diào)節(jié)裝置使活塞減速。因此，可以獲得更高的安全性。
所述減速裝置可包括用以改變從供給源排出的工作油的排放流速的第二流量調(diào)節(jié)裝置；所述減速設(shè)定裝置可包括用于檢測(cè)活塞移動(dòng)速度的檢測(cè)裝置和用于通過操作所述第二流量調(diào)節(jié)裝置使得供給速率減小來減小活塞速度的流量控制裝置；且在由檢測(cè)裝置檢測(cè)到的活塞速度變大之前，所述流量控制裝置便可開始控制第二流量調(diào)節(jié)裝置。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過減小從供給源排出的工作油的排放流速，使得提供給液壓缸的工作油的供給速率被減小，可以使活塞減速。
另一方面，優(yōu)選的是，該液壓缸包括機(jī)械緩沖裝置，該緩沖裝置用以當(dāng)活塞在活塞體內(nèi)從預(yù)定緩沖開始位置移向行程末端時(shí)，通過減小從液壓缸中排出的工作油的排放速率來使活塞減速。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，除了通過減速設(shè)定裝置對(duì)活塞的減速控制之外，還可以使活塞更可靠地減速。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述工作機(jī)械包括用于液壓缸的控制裝置，且其特征在于，液壓缸包括在活塞移動(dòng)時(shí)相對(duì)于活塞體伸出和縮回的桿；以及通過所述桿的伸出和縮回驅(qū)動(dòng)工作附件(workingattachment)。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在通過液壓缸的桿的伸出和縮回驅(qū)動(dòng)所述工作附件的過程中，可以在活塞靠近缸體的行程末端時(shí)通過使活塞減速來調(diào)節(jié)對(duì)液壓缸的損壞。
特別地，在該工作機(jī)械中，因?yàn)橛伤龉ぷ鞲郊闹亓慷a(chǎn)生的慣性力在該工作附件的驅(qū)動(dòng)期間被施加給活塞，所以活塞的移動(dòng)速度趨于增加。但是，利用上述結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)該工作附件產(chǎn)生的慣性力被施加給活塞，也可以通過根據(jù)活塞的移動(dòng)速度將活塞的減速開始位置設(shè)定得更加遠(yuǎn)離行程末端來防止缸體的內(nèi)部壓力過度增加。因而可以防止液壓缸損壞。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的履帶式建筑機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)；圖2是示出了圖1中所示的履帶式建筑機(jī)械的控制裝置的示意圖；圖3A和3B是臂狀缸的局部放大截面圖；圖4是示意性地示出了控制器的控制的圖；圖5是示出了控制器的控制的流程圖；圖6示出了用于圖5所示的流程中的開始角圖；圖7示出了用于圖5所示流程中的電流圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參見附圖描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的履帶式建筑機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)。圖2是示出了圖1中所示的履帶式構(gòu)造機(jī)械的控制裝置的示意圖。
參照附圖描述一種本發(fā)明應(yīng)用于其中的、示例性的工作機(jī)械的建筑機(jī)械。建筑機(jī)械1包括具有履帶2a的移動(dòng)部分2、安裝在該移動(dòng)部分2上的可旋轉(zhuǎn)部分3、安裝在該可旋轉(zhuǎn)部分3前部以便可向上和向下移動(dòng)的工作附件4、控制工作附件4的驅(qū)動(dòng)的控制裝置5(參見圖2)。
工作附件4包括具有第一吊桿6a和第二吊桿6b的兩部分吊桿6以及連接在第二吊桿6b上的臂7。破碎機(jī)8連接于臂7的一端。
第一吊桿6a借助于伸縮的第一吊桿氣缸9向上或向下移動(dòng)，而第二吊桿6b借助于伸縮的第二吊桿氣缸10向上或向下移動(dòng)。臂7借助于伸縮的臂狀缸(液壓缸)11圍繞水平軸J1向上或向下擺動(dòng)，而破碎機(jī)8借助于伸縮的破碎機(jī)氣缸12向上或向下旋轉(zhuǎn)。用于檢測(cè)臂7圍繞水平軸J1的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角傳感器(檢測(cè)裝置)14設(shè)置在第二吊桿6b和臂7之間。
根據(jù)本發(fā)明的控制裝置5包括旋轉(zhuǎn)角傳感器14、具有提供給臂狀缸11和從臂狀缸11中排放工作油的供給和排放路線的液壓回路15、以及用于調(diào)節(jié)通過該液壓回路15供給和排放的工作油的流率的控制器(流量控制裝置)16。
圖3A和3B是臂狀缸11的局部放大截面圖。
參照?qǐng)D3A和3B，臂狀缸11包括缸體17和在該缸體17內(nèi)滑動(dòng)以使桿19相對(duì)于缸體17伸縮的活塞18。
缸體17包括具有圓形截面的管狀元件20和閉合該管狀元件20的兩開口端的覆蓋件。圖中，只示出了靠近桿19的覆蓋件21，靠近頭部的覆蓋件并未示出。后面將只描述覆蓋件21。覆蓋件21具有孔21a和肩部21b，孔21a通過肩部21b與管狀元件20的鏜孔同軸。而且，覆蓋件21具有從肩部21b開始沿孔21a的側(cè)表面而過的旁通線路21c和用于調(diào)節(jié)旁通線路21c的流道截面的節(jié)流閥21d。孔21a連接在用于供給和排放工作油的孔21e上。
另一方面，活塞18包括沿管狀元件20的內(nèi)表面滑動(dòng)的活塞體22和連接在活塞體22的兩端上的墊圈23。在圖3A和3B中，相同的附圖標(biāo)記23用于表示兩個(gè)墊圈。但是，在下面的描述中只有靠近覆蓋件21的墊圈被表述為墊圈23。墊圈23可插入到孔21a中。
也就是說，臂狀缸11具有由覆蓋件21和墊圈23形成的機(jī)械的緩沖機(jī)構(gòu)。活塞18的狀態(tài)可以從圖3A中所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D3B中所示的狀態(tài)。通過這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)活塞18如圖3B所示接近活塞體17的行程端時(shí)，活塞18的墊圈23密封地安裝在孔21a中。結(jié)果，活塞18鄰近行程末端的區(qū)域被分割成活塞體22與肩部21b之間的緩沖腔C1和墊圈23與孔21a之間的排放腔C2。當(dāng)活塞18進(jìn)一步前進(jìn)時(shí)，緩沖腔C1內(nèi)的工作油被迫通過旁通線路21c移動(dòng)到排放腔C2。但是，由于節(jié)流閥21d所施加的流率限制，緩沖腔C1內(nèi)的壓力增加，從而制動(dòng)活塞18。
現(xiàn)在將參考附圖2描述液壓回路15的結(jié)構(gòu)。
液壓回路15包括一對(duì)泵(供給源)25A和25B和遙控閥(操作裝置)26，該泵25A和25B分別通過三位開關(guān)閥(第一流量調(diào)節(jié)裝置)24A和24B向臂狀缸11供給工作油，該遙控閥26從引導(dǎo)泵(pilotpump)(未示出)向三位置開關(guān)閥24A和24B供給工作油。在下面的描述中，當(dāng)不需要區(qū)別以下部件時(shí)，三位置開關(guān)閥24A和24B通常表示為三位置開關(guān)閥24，泵25A和25B通常表示為泵25。
泵25是一種變?nèi)菔奖茫髯园髁空{(diào)節(jié)部分(第二流量調(diào)節(jié)裝置)27，該流量調(diào)節(jié)部分根據(jù)來自于下面將要描述的控制器16的命令調(diào)節(jié)排放流率。
三位開關(guān)閥24如下所述地在三個(gè)位置(A，B和C)之間轉(zhuǎn)換。特別地，當(dāng)工作油既不供給引導(dǎo)孔(pilot port)24a也不供給引導(dǎo)孔24b時(shí)，三位置開關(guān)閥24保持在中間位置C上，當(dāng)工作油供給引導(dǎo)孔24a時(shí)，該開關(guān)閥轉(zhuǎn)換到位置A上，當(dāng)工作油供給引導(dǎo)孔24b時(shí)，該開關(guān)閥轉(zhuǎn)換到位置B上。
在中間位置C上，來自于泵25的工作油被收集在第一油箱中，同時(shí)來自于臂狀缸11中的工作油的排放線路被切斷。在位置A上，來自于泵25的工作油供給臂狀缸11的孔21e之一，用以使桿19伸出，同時(shí)從臂狀缸11中排出的工作油被收集到第二油箱中。在位置B上，來自于泵25的工作油供給臂狀缸11的另一個(gè)孔21e，用以使桿19縮回，同時(shí)從臂狀缸11中排出的工作油被收集到第二油箱中。
此外，從三位開關(guān)閥24的中間位置C到位置A或B的沖程根據(jù)工作油到引導(dǎo)孔24a或24b的引導(dǎo)壓力的等級(jí)而轉(zhuǎn)變。因此，可以調(diào)節(jié)供給臂狀缸11的工作油的供給速率和從臂狀缸11中排出的工作油的排放速率。
用以將供給到臂狀缸11的工作油的壓力限制為預(yù)定值的安全閥28設(shè)置在泵25和三位開關(guān)閥24之間。
另一方面，遙控閥26可響應(yīng)一拉制桿的操作而輸出一縮回臂狀缸11的桿19的縮回命令(以向上旋轉(zhuǎn)臂7；參見圖1)或一使桿19伸出的伸出命令(以向下旋轉(zhuǎn)臂7；參見圖1)。
也就是說，遙控閥26響應(yīng)控制桿26a從圖2中所示的中間位置向左的傾斜而輸出所述縮回命令，并且響應(yīng)桿26a的向右傾斜而輸出所述伸出命令。隨著控制桿26a從中間位置的傾斜度的增加，從引導(dǎo)泵(未示出)供給三位開關(guān)閥24的引導(dǎo)孔24a或24b的工作油的引導(dǎo)壓力增加。與此類似，遙控閥26與下面所述的控制器16聯(lián)合操作，且隨著控制桿26a從中間位置的傾斜度的增加，施加給流量調(diào)節(jié)部分27的電流就越高，使得從泵25中排出的工作油的排放流率增加。
特別地，當(dāng)縮回命令從遙控閥26被輸出時(shí)，來自于引導(dǎo)泵的工作油被供給到引導(dǎo)孔24b，同時(shí)根據(jù)控制桿26a的傾斜度調(diào)節(jié)從泵25中排出的工作油的排放流率。與此相反，當(dāng)輸出伸出命令時(shí)，工作油被提供給引導(dǎo)孔24a，同時(shí)，根據(jù)桿26a的傾斜度來調(diào)節(jié)從泵25中排出的工作油的排放流率。
而且，比例電磁閥(強(qiáng)制運(yùn)行的裝置)29設(shè)置在遙控閥26和三位開關(guān)閥24B的引導(dǎo)孔24a之間。比例電磁閥29可以根據(jù)來自于下面所述的控制器16的命令(供電電流)改變工作油的下游壓力(提供給引導(dǎo)孔24a的引導(dǎo)壓力)。因此，相比于來自于遙控閥26的輸出而言，更優(yōu)選的是，比例電磁閥29可以調(diào)節(jié)提供給三位開關(guān)閥24B的引導(dǎo)孔24a的引導(dǎo)壓力，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)供給臂狀缸11的工作油的供給速率和從臂狀缸11中排出的工作油的排出率。
參考圖1和2，控制器16電連接到旋轉(zhuǎn)角度傳感器14、流量調(diào)節(jié)部分27和比例電磁閥29。當(dāng)臂7向下旋轉(zhuǎn)時(shí)(桿19伸出)，通過根據(jù)由旋轉(zhuǎn)角度傳感器14檢測(cè)到的臂7的旋轉(zhuǎn)位置操作流量調(diào)節(jié)部分27和比例電磁閥29，控制器16使朝臂狀缸11的行程末端前進(jìn)的活塞18減速。
具體地說，如圖4中所示，當(dāng)活塞18以較慢的速度V1朝行程末端前進(jìn)時(shí)，控制器16通過將活塞18的減速開始位置設(shè)定為鄰近行程末端來減小減速長度D1，然而，當(dāng)活塞18以高于速度V1的速度V2朝行程末端前進(jìn)時(shí)，控制器16將減速長度D2設(shè)定為長于減速長度D1。也就是說，當(dāng)移動(dòng)速度變大時(shí)，活塞18的減速開始位置可以被設(shè)置得更加遠(yuǎn)離行程末端。由于以高速靠近行程末端的活塞18被及時(shí)地減速，取決于活塞18慣性的力可以在行程末端之前被消除，由此防止了缸體17的內(nèi)部壓力過度增加。
現(xiàn)在將結(jié)合附圖5描述控制器16所執(zhí)行的流程。
首先，當(dāng)流程開始時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度傳感器14檢測(cè)并保留臂7的旋轉(zhuǎn)角θ(n)(步驟S1)。在這里，旋轉(zhuǎn)角θ(n)是臂7和兩部分吊桿6的第二吊桿6b之間的角度(參見圖1)。
然后，通過從步驟S1中測(cè)量的旋轉(zhuǎn)角θ(n)中減去預(yù)先測(cè)得的旋轉(zhuǎn)角θ(n-1)計(jì)算出角度差Δθ(n)(步驟S2)，并在此時(shí)根據(jù)角度差Δθ(n)確定出臂7的旋轉(zhuǎn)角是否已經(jīng)被減小，即，桿19是否伸出(步驟S3)。
此時(shí)，如果確定出桿19沒有伸長，即，桿19是中止的或縮回的(步驟S3為“否”)，程序返回到步驟S1。
另一方面，如果在步驟S3中確定出桿19伸出(步驟S3為“是”)，則確定旋轉(zhuǎn)角θ(n)是否小于或等于預(yù)定的判斷角“θ判斷”(步驟S4)。在這里，如圖6中所示，判斷角“θ判斷”是臂7的旋轉(zhuǎn)角度，該角度根據(jù)當(dāng)桿19以預(yù)期的最大速度Vmax伸出時(shí)桿19應(yīng)當(dāng)開始減速的位置加以設(shè)定。在該實(shí)施例中，判斷角“θ判斷”是根據(jù)最大速度Vmax設(shè)定的，但是可以被設(shè)置為更大的值，在該值處桿19進(jìn)一步被縮回。
在步驟S4中，當(dāng)確定出旋轉(zhuǎn)角θ(n)大于預(yù)定的判斷角“θ判斷”時(shí)(步驟S4為“否”)，該流程返回到步驟S1。另一方面，當(dāng)確定出旋轉(zhuǎn)角θ(n)小于或等于預(yù)定的判斷角“θ判斷”時(shí)(步驟S4為“是”)，根據(jù)五個(gè)先前的角度差Δθ(n)，...，Δθ(n-5)計(jì)算出臂7的平均速度(步驟S5)。
接下來，根據(jù)步驟S5中計(jì)算出的平均移動(dòng)速度和預(yù)先保留的開始角圖M1確定出減速開始角θB(步驟S6)。
在這里，如圖6中所示，開始角圖M1是根據(jù)臂7的速度和角度限定的圖。特別地，該開始角圖是位于直線上的數(shù)據(jù)組，其中所述直線連接判斷角“θ判斷”處預(yù)期最大速度Vmax和在其上速度為0的臂7的預(yù)定角度θA。
當(dāng)確定出減速開始角θB時(shí)，根據(jù)該減速開始角θB形成了用于確定提供給比例電磁閥29的電流的電流圖M2。
在這里，如圖7中所示，電流圖M2是根據(jù)減速開始角θB的值限定的圖，并且該圖示出按照臂7的旋轉(zhuǎn)角度提供給比例電磁閥29的供電電流的值。也就是說，電流圖M2是位于連接電流值iA和在步驟S6中確定出的減速開始角θB的直線上的數(shù)據(jù)組，其中該電流值iA預(yù)設(shè)定為在角度θA(參見圖6)處提供給比例電磁閥29的電流值。簡而言之，當(dāng)步驟S6中確定出的減速開始角θB變得越大時(shí)(例如圖7中的θB1)，電流圖M2(減速)的傾斜度就變得越平緩，而當(dāng)減速開始角θB變得越小時(shí)(例如圖7中的θB3)，電流圖M2的傾斜度就變得越陡。
然后，根據(jù)該電流圖M2確定提供給比例電磁閥29的供電電流i(n)(步驟S7)，接著，根據(jù)該供電電流i(n)確定從三位開關(guān)閥24提供給臂狀缸11的工作油的最大流率。而且，根據(jù)該最大流率計(jì)算出提供給泵25的流量調(diào)節(jié)部分27的供電電流imax(步驟S8)。
也就是說，通過向比例電磁閥29提供供電電流i(n)來減小施加給三位開關(guān)閥24B的引導(dǎo)壓力，從而使該三位開關(guān)閥24B供給臂狀缸11的工作油的流率減小。但是，這引起了三位開關(guān)閥24B的上游壓力和下游壓力之間的壓差，且會(huì)引起流率準(zhǔn)確度的不穩(wěn)定性。因此，根據(jù)供電電流i(n)確定出供給臂狀缸11的工作油的最大流率，并計(jì)算出供給流量調(diào)節(jié)部分27的供電電流imax，使得泵25以取決于該最大流率的流率排放工作油。
然后，確定供給相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)部分27的供電電流ip1和ip2此時(shí)是否大于步驟S8中計(jì)算出的供電電流imax(步驟S9)。當(dāng)在該步驟中確定出供電電流ip1和ip2大于供電電流imax時(shí)(步驟S9為“是”)，便將供給流量調(diào)節(jié)部分27的供電電流設(shè)定為供電電流imax(步驟S10)。
也就是說，取決于遙控閥26的控制桿26a的傾斜度的供電電流ip1和ip2被提供給相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)部分27，但是當(dāng)供電電流ip1和ip2大于供電電流imax時(shí)確定相對(duì)于三位開關(guān)閥24處的流量調(diào)節(jié)從泵25中排出過量的工作油。因此，省去工作油的額外的排放。
在步驟S9中確定出“否”后，或者將供電電流ip1和ip2設(shè)定為供電電流imax后，確定旋轉(zhuǎn)角傳感器14或比例電磁閥29是否處于異常狀況下(步驟S11)。
在一種檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角傳感器14的異常狀況的方法中，例如，臂7的旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)結(jié)果被以預(yù)定的電壓輸出給控制器16。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器14具有電壓輸出范圍從0.5至4.5V的角度-電壓特征曲線時(shí)，0V的輸出被確定為接地故障，而5V的輸出被確定為至電源的短路。以這種方式可以確定異常狀況。另一方面，在一種檢測(cè)比例電磁閥29的異常狀況的方法中，例如，為控制器16提供反饋電阻。如果從比例電磁閥29中沒有獲得預(yù)期來自反饋電阻的輸出，則可以確定比例電磁閥29處于異常狀況下。
當(dāng)確定出旋轉(zhuǎn)角傳感器14或比例電磁閥29處于異常狀況下時(shí)(步驟S11為“是”)，提供給連接在三位開關(guān)閥24A上的泵25A的流量調(diào)節(jié)部分27的供電電流ip1被設(shè)定為最小值(步驟S12)，其中該三位開關(guān)閥24A不由比例電磁閥29控制。因此，即使不能根據(jù)臂7的旋轉(zhuǎn)角正常地執(zhí)行臂狀缸11的減速控制，臂狀缸11也可以穩(wěn)定地減速。
當(dāng)確定出旋轉(zhuǎn)角傳感器14和比例電磁閥29并非處于異常狀況下時(shí)(步驟S11為“否”)，或者在步驟S12之后，該供電電流i(n)被提供給比例電磁閥29，同時(shí)，供電電流ip1和ip2(在步驟S10中設(shè)定時(shí)兩者都為imax)被提供給相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)部分27(步驟S13)。當(dāng)該供電電流ip1在步驟S12中設(shè)定為最小值時(shí)，在步驟S13中保留該值。
根據(jù)步驟S13，減速流程從取決于臂7的速度的減速開始角θB開始，而臂7從與小于或等于判斷角“θ判斷”的旋轉(zhuǎn)角相應(yīng)的位置移動(dòng)到臂狀缸11的行程末端。
如上所述，根據(jù)控制裝置5，當(dāng)移動(dòng)速度變得更大時(shí)，活塞18的減速開始位置可設(shè)定為更加遠(yuǎn)離行程末端。由于以高速到達(dá)行程末端的活塞18得到了及時(shí)的減速，因此可以在行程末端之前消除取決于活塞18慣性的力，由此防止缸體17的內(nèi)壓過度增長。
因此，根據(jù)該控制裝置5，不管活塞18的移動(dòng)速度如何，都可以通過調(diào)節(jié)缸體17內(nèi)壓的過度增長來防止臂狀缸11的損壞。
具體地說，根據(jù)該控制裝置5，可以通過減小使用三位開關(guān)閥24提供給臂狀缸11的工作油的供給速率和從臂狀缸11中排出的工作油的排放速率來使臂狀缸11的活塞18減速。
此時(shí)，從泵25中排出的工作油的排放流率可以在活塞18的減速控制過程中減小，在所述減速控制中，提供給臂狀缸11的工作油的供給速率通過操作流量調(diào)節(jié)部分27來調(diào)節(jié)，使得從泵25中排出的工作油的排放流率隨提供給臂狀缸11的工作油的供給速率而減小，該供給速率由三位開關(guān)閥24加以調(diào)節(jié)，如在控制裝置5中一樣。因此，三位開關(guān)閥24B插入其間的工作油上游供給速率和下游供給速率可以得到平衡，進(jìn)而可以改進(jìn)活塞18的減速控制。
根據(jù)包括遙控閥26和比例電磁閥29的控制裝置5，所述共同的臂狀缸11可以由兩個(gè)泵25驅(qū)動(dòng)，使得在正常運(yùn)行過程中便可向臂狀缸11施加大的驅(qū)動(dòng)力。另一方面，可以在活塞18的減速控制過程中，利用泵25B減小提供給臂狀缸11的工作油的供給速率和從臂狀缸11排出的工作油的排放速率來使活塞18減速，同時(shí)，兩個(gè)泵25中的一個(gè)泵25A隨遙控閥26的操作被連續(xù)驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)角傳感器14或比例電磁閥29處于異常狀況下時(shí)，通過操作三位開關(guān)閥24B將提供給臂狀缸11的工作油的供給速率和從臂狀缸11中排出的工作油的排放速率設(shè)定為最小值，該三位開關(guān)閥24B不由比例電磁閥29驅(qū)動(dòng)。這樣，活塞18就可以由另一個(gè)三位開關(guān)閥24B減速，即使確定出三位開關(guān)閥24A不能被正常控制。因此，可以獲得更高的安全性。
而且，根據(jù)該控制裝置5，臂狀缸11包括機(jī)械緩沖裝置。因此，除了通過控制器16對(duì)活塞18的減速控制之外，還可以使活塞18更可靠地減速。
在該實(shí)施例中，在桿19的伸出過程中執(zhí)行活塞18的減速控制。但是，可以在桿19的縮回過程中執(zhí)行類似的控制。
此外，在該實(shí)施例中，根據(jù)開始角圖M1(見圖6)確定減速開始角θB，在該開始角圖中，減速開始角隨旋轉(zhuǎn)速度線性變化。但是，可以以定相的方式根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)定范圍設(shè)定減速開始角的范圍，且可以使用包括被檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)速度在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度的范圍確定減速開始角。例如，當(dāng)設(shè)置三個(gè)旋轉(zhuǎn)速度范圍，且實(shí)際的旋轉(zhuǎn)速度被包括在最快的那個(gè)速度范圍內(nèi)時(shí)，減速開始角可以設(shè)定為圖7中所示的θB1。當(dāng)實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度包括在第二快的速度范圍內(nèi)時(shí)，減速開始角可以設(shè)定為圖7中所示的θB2。當(dāng)實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度包括在第三快的速度范圍內(nèi)時(shí)，減速開始角可以設(shè)定為圖7中所示的θB3。
在該實(shí)施例中，通過利用三位開關(guān)閥24減小提供給臂狀缸11的工作油的供給流率和從臂狀缸11中排出的工作油的排放流率來使活塞18減速。但是，可以省略三位開關(guān)閥24，且可以通過利用流量調(diào)節(jié)部分27減小提供給臂狀缸11的工作油的供給速率來使活塞18減速。
盡管參考附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)指出，在此可以采用等效變化以及進(jìn)行替代，而不背離權(quán)利要求中所列舉的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于液壓缸的控制裝置，該液壓缸具有缸體和在該缸體內(nèi)滑動(dòng)的活塞，該控制裝置包括向液壓缸提供工作油的供給源；使活塞減速的減速裝置；以及減速設(shè)定裝置，所述減速設(shè)定裝置設(shè)定活塞開始減速的位置，使得當(dāng)活塞的移動(dòng)速度變得更大時(shí)，所述位置被設(shè)定得更遠(yuǎn)離行程末端，其中當(dāng)活塞靠近缸體的行程末端時(shí)，所述控制裝置通過調(diào)節(jié)從供給源提供給液壓缸的工作油的供給速率和從該液壓缸排出的工作油的排放速率來使所述活塞減速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制裝置，其中所述減速裝置被設(shè)置在所述液壓缸和供給源之間，且包括用于改變提供給液壓缸的工作油的供給速率和從所述液壓缸排出的工作油的排放速率的第一流量調(diào)節(jié)裝置；所述減速設(shè)定裝置包括用于檢測(cè)活塞移動(dòng)速度的檢測(cè)裝置和用于通過操作該第一流量調(diào)節(jié)裝置使得所述供給速率和排放速率減小來減小活塞速度的流量控制裝置；以及在由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的活塞速度變大之前，所述流量控制裝置便開始控制所述第一流量調(diào)節(jié)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的控制裝置，其中所述減速裝置還包括用以改變從所述供給源排出的工作油的排放流率的第二流量調(diào)節(jié)裝置；以及所述流量控制裝置通過根據(jù)在活塞減速期間提供給液壓缸的工作油的供給速率操作所述第二流量調(diào)節(jié)裝置來減小從所述供給源排出工作油的排放流率，所述供給速率由所述第一流量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的控制裝置，其中所述供給源和第一流量調(diào)節(jié)裝置的對(duì)包括多對(duì)；來自于這些對(duì)的工作油被聯(lián)結(jié)且被提供給共同的液壓缸，且從所述液壓缸排出的工作油被分配給相應(yīng)的第一流量調(diào)節(jié)裝置，使得所述流速得以調(diào)節(jié)；所述減速裝置還包括用以操作第一流量調(diào)節(jié)裝置的操作裝置和能夠獨(dú)立于所述操作裝置的操作狀態(tài)而強(qiáng)制操作至少一個(gè)第一流量調(diào)節(jié)裝置的強(qiáng)制操作裝置；所述流量控制裝置通過在活塞的減速控制期間控制所述強(qiáng)制操作裝置來減小提供給液壓缸的工作油的供給速率和從所述液壓缸排出的工作油的排放速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的控制裝置，其中所述流量控制裝置確定所述檢測(cè)裝置或所述強(qiáng)制操作裝置在活塞的減速控制期間是否處于異常狀況下；并且當(dāng)確定出所述檢測(cè)裝置或所述強(qiáng)制操作裝置是處于異常狀況下時(shí)，不由所述強(qiáng)制操作裝置驅(qū)動(dòng)的另一第一流量調(diào)節(jié)裝置被操作，使得提供給液壓缸的工作油的供給速率和從所述液壓缸排出的工作油的排放速率最小化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的控制裝置，其中所述減速裝置包括用以改變從所述供給源排出的工作油的排放流率的第二流量調(diào)節(jié)裝置；所述減速設(shè)定裝置包括用于檢測(cè)活塞移動(dòng)速度的檢測(cè)裝置和用于通過操作所述第二流量調(diào)節(jié)裝置使得所述供給速率減小來減小活塞速度的流量控制裝置；在由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的活塞速度變大之前，所述流量控制裝置便開始控制所述第二流量調(diào)節(jié)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的控制裝置，其中所述液壓缸包括械緩沖裝置，該緩沖裝置用以當(dāng)活塞從活塞體內(nèi)的預(yù)定緩沖開始位置移向行程末端時(shí)，通過減小從液壓缸中排出的工作油的排放速率來使所述活塞減速。
8.一種工作機(jī)械，包括根據(jù)權(quán)利要求1的用于液壓缸的控制裝置，其中所述液壓缸包括在活塞移動(dòng)時(shí)相對(duì)于活塞體伸縮的桿；以及通過所述桿的伸縮驅(qū)動(dòng)工作附件。
全文摘要
一種包括臂狀缸和泵的控制裝置，該臂狀缸具有缸體和在該缸體內(nèi)滑動(dòng)的活塞，該泵向臂狀缸提供工作油，該控制裝置在活塞靠近臂狀缸的行程末端時(shí)，通過調(diào)節(jié)從泵提供給臂狀缸的工作油的供給流率和從該臂狀缸排出的工作油的排放流率來使活塞減速。當(dāng)活塞的移動(dòng)速度變得更大時(shí)，活塞開始減速的位置被設(shè)定得更加遠(yuǎn)離行程末端。
文檔編號(hào)F15B15/22GK1916429SQ20061015924
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者山崎洋一郎, 畑岡伸義, 藤后博 申請(qǐng)人:神鋼建設(shè)機(jī)械株式會(huì)社