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CN113227586B - 工程机械 - Google Patents

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CN113227586B
CN113227586B CN201980087095.6A CN201980087095A CN113227586B CN 113227586 B CN113227586 B CN 113227586B CN 201980087095 A CN201980087095 A CN 201980087095A CN 113227586 B CN113227586 B CN 113227586B
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CN
China
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flow rate
hydraulic
hydraulic actuators
directional control
target
Prior art date
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金泽亮
森木秀一
千叶孝昭
井村进也
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

提供一种工程机械，其能够在使液压泵的液压油分流而向多个液压执行机构供给的复合动作中，使各液压执行机构根据操作员的操作准确动作。控制器(10)在判断为处于复合动作中的情况下，以使液压泵(7)的排出流量大于多个液压执行机构(4a、5a、6a)的合计目标流量的方式控制调节器(7a)，并且以使多个所述液压执行机构的各目标流量与由速度检测器(12～14)检测到的多个所述液压执行机构的各流入流量之间的差量变小的方式分别控制多个方向控制阀(8a1、8a3、8a5)的各开口量。

Description

工程机械
技术领域
本发明涉及具有机械控制功能的工程机械。
背景技术
近来年，伴随针对信息化施工的应对，液压挖掘机等工程机械有时会具有机械控制功能，该机械控制功能为，以使动臂、斗杆、铲斗等作业机构的位置和姿势沿着目标施工面运动的方式进行控制。作为具有这种功能的代表性机械而具有如下工程机械，其当铲斗顶端接近目标施工面时，以使铲斗顶端不会进一步向目标施工面方向前进的方式对作业机构的动作施加限制。
在土木工程施工管理基准中，规定了针对目标施工面的高度方向上的容许精度的规格值。在施工面的完成面的精度超出容许值的情况下，会发生施工的返工，由此作业效率降低。因此，要求机械控制功能具有为了满足完成面的容许精度所必要的控制精度。
伴随机械控制功能的普及，相对于目标施工面对铲斗角度和倾斜角度进行保持或修正的功能的开发正在发展。由此，在需要对铲斗角度和倾斜角度进行保持或修正的情况下，与以往的单纯进行斗杆及动臂的复合动作的机械控制功能相比，需要由机械控制功能同时控制的液压执行机构数量发生了增加，被要求同时且准确地控制多个液压执行机构。
作为用于提高液压执行机构的控制精度的普遍方法之一而具有使用反馈控制的方法，该反馈控制为，推定向液压执行机构流入的流量，并修正与目标流入流量之间的误差。但是，这些控制方法大多设想了对向单独的液压执行机构流入的流量进行控制，很少有方法想到对向多个液压执行机构分流而流入的流量进行控制。
专利文献1公开了一种技术，其设想了向多个液压执行机构的分流，基于推定的流入流量而对液压泵进行电子控制。专利文献1所示的液压挖掘机的控制系统在液压执行机构的分流控制时，负荷大的高负荷侧的液压执行机构由液压泵来控制流入流量，负荷小的低负荷侧的液压执行机构由压力补偿阀和入口节流阀来控制流入流量。此时，基于推定的流入流量来修正液压泵的目标排出流量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－278457号公报
发明内容
专利文献1的控制系统将流入流量的推定结果反映于液压泵的排出流量的控制中。但是，由于对于每个执行部分，因流入流量的泄漏和压缩导致的流量损失的影响和入口节流阀的特性都是不同的，所以会对每个执行部分产生不同的流量误差。因此，仅修正处于液压回路的最上游的液压泵的排出流量，是无法修正所有执行部分的流量误差的。因此，为了分流时也提高流量控制精度，需要个别地直接修正进行动作的液压执行机构的入口节流阀的开口量。
在基于推定的流入流量来直接修正入口节流阀的开口量的情况下，需要避免与液压泵的排出流量控制的干涉。在基于推定的流入流量来修正入口节流阀的开口量和液压泵的排出流量的双方的情况下，在修正幅度大的情况下开口量和排出流量的控制会发生干涉，担心流入流量发生振荡(hunting)。另一方面，在修正幅度小的情况下，对于液压执行机构的实际流入流量收束至目标流入流量的现象会缓慢，由此对于过渡性的目标流入流量的追随性降低。
另外，当基于推定的流入流量来直接修正入口节流阀的开口量时，若来自液压泵的排出流量相对于目标流入流量为不足，则会在目标流入流量与实际的流入流量之间产生误差。在该情况下，由于所有的入口节流阀的开口量大于目标值，所以难以进行流入流量的分配控制。因此，希望避免如来自液压泵的排出流量成为不足的状况，同时仅修正入口节流阀的开口量。
本发明是鉴于上述课题做出的，目的为提供一种工程机械，其能够在使从液压泵排出的液压油分流而向多个液压执行机构供给的复合动作中，使各液压执行机构根据操作员的操作准确动作。
为了实现上述目的，本发明的工程机械具有：液压泵；调整所述液压泵的排出流量的调节器；多个液压执行机构；对从所述液压泵排出并向多个所述液压执行机构分配的液压油的流量进行调整的多个方向控制阀；用于操作多个所述液压执行机构的操作装置；和控制器，其基于从所述操作装置输入的操作信号来决定作为多个所述液压执行机构各自的流入流量的目标值的目标流量，并根据多个所述液压执行机构的各目标流量来控制所述调节器以及多个所述方向控制阀，其中，所述工程机械具有检测多个所述液压执行机构的各动作速度的速度检测器，所述控制器基于由所述速度检测器检测到的多个所述液压执行机构的各动作速度来运算多个所述液压执行机构的各流入流量，并基于从所述操作装置输入的操作信号来判断是否处于多个所述液压执行机构中两个以上的液压执行机构同时被操作的复合动作中，所述控制器在判断为处于所述复合动作中的情况下，以使所述液压泵的排出流量大于多个所述液压执行机构的合计目标流量的方式控制所述调节器，并且以使多个所述液压执行机构的各目标流量与由所述速度检测器检测到的多个所述液压执行机构的各流入流量之间的差量变小的方式分别控制多个所述方向控制阀的各开口量。
根据以上那样构成的本发明，在判断为处于复合动作中的情况下，使液压泵的排出流量与多个液压执行机构的合计目标流量相比增加，并且使多个液压执行机构的各流入流量与各目标流量之间的差量仅反映至多个方向控制阀的各开口量的控制中，由此能够避免液压泵的排出流量不足的状况，同时防止液压泵的排出流量控制与多个方向控制阀的开口控制之间的干涉。由此，能够向多个液压执行机构准确地分配流量，因此能够使多个液压执行机构根据操作员的操作准确动作。
发明效果
根据本发明的工程机械，能够在使液压泵的液压油分流而向多个液压执行机构供给的复合动作中，使各液压执行机构根据操作员的操作准确动作。
附图说明
图1是示意表示本发明的第1实施例的液压挖掘机的外观的图。
图2是概略表示图1所示的液压挖掘机上搭载的液压执行机构控制系统的图。
图3是详细表示图2所示的控制器的处理功能的功能框图。
图4是详细表示图3所示的泵排出流量控制部的运算功能以及泄放开口控制部的运算功能的控制框图。
图5是表示图3所示的目标流量决定部、复合动作判断部、泵排出流量控制部中的运算结果的一例的图。
图6是表示本发明第1实施例的对于液压执行机构的目标流量与推定流量之间的误差被修正的效果的图。
图7是详细表示本发明的第2实施例的控制器的处理功能的功能框图。
图8是详细表示本发明的第2实施例的泄放开口控制部的运算功能的控制框图。
图9是表示本发明的第2实施例的从泄放阀向油箱的排出流量的变化的图。
图10是概略表示本发明的第3实施例的液压执行机构控制系统的图。
图11是详细表示本发明的第3实施例的控制器的处理功能的功能框图。
图12是概略表示本发明的第4实施例的液压执行机构控制系统的图。
图13是详细表示本发明的第4实施例的控制器的处理功能的功能框图。
图14是详细表示本发明的第5实施例的泄放开口控制部的运算功能的控制框图。
图15是概略表示本发明的第6实施例的液压执行机构控制系统的图。
具体实施方式
以下，作为本发明的实施方式的工程机械而以液压挖掘机为例，并参照附图进行说明。此外，在各图中，对于同等的部件标注相同的附图标记，并适当省略重复说明。
实施例1
图1是示意表示本发明的第1实施例的液压挖掘机的外观的图。
图1中，液压挖掘机100具有将沿垂直方向各自转动的多个被驱动部件(动臂4、斗杆5、铲斗(作业工具)6)连结而构成的多关节型的前方装置(前作业机)1、和构成车身的上部旋转体2以及下部行驶体3，上部旋转体2相对于下部行驶体3能够旋转地设置。另外，前作业机1的动臂4的基端能够沿垂直方向转动地支承于上部旋转体2的前部，斗杆5的一端能够沿垂直方向转动地支承于与动臂4的基端不同的端部(顶端)，在斗杆5的另一端，能够沿垂直方向转动地支承有铲斗6。动臂4、斗杆5、铲斗6、上部旋转体2以及下部行驶体3分别由作为液压执行机构的动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a、旋转马达2a、以及左右的行驶马达3a(仅图示一方的行驶马达)驱动。
动臂4、斗杆5以及铲斗6在单一的平面(以下称为动作平面)上动作。动作平面是与动臂4、斗杆5以及铲斗6的转动轴正交的平面，能够以从动臂4、斗杆5以及铲斗6的宽度方向的中心通过的方式设定。
在供操作员搭乘的驾驶室9，设有将用于操作液压执行机构2a、4a～6a的操作信号输出的操作杆装置(操作装置)9a、和将用于驱动行驶马达3a的操作信号输出的操作杆装置(操作装置)9b。操作杆装置9a是能够向前后左右倾倒的两根操作杆，操作杆装置9b是能够向前后方向倾倒的两根操作杆，包括对相当于操作杆的倾倒量(杆操作量)的操作信号进行电气检测的检测装置。该检测装置检测到的杆操作量经由电气配线向作为控制装置的控制器10(图2所示)输出。
动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a、旋转马达2a以及左右的行驶马达3a的动作控制是通过由控制阀8控制从由原动机40驱动的液压泵7向各液压执行机构2a～6a供给的工作油的方向以及流量而进行的。控制阀8的控制是通过由从后述的先导泵70经由后述的电磁比例减压阀输出的驱动信号(先导压)而执行的。基于来自操作杆装置9a、9b的操作信号由控制器10控制电磁比例减压阀，由此控制各液压执行机构2a～6a的动作。
此外，操作杆装置9a、9b可以是与上述不同的液压先导方式，可以构成为，将分别与由操作员操作的操作杆的操作方向以及操作量相应的先导压作为驱动信号而向控制阀8供给。在该情况下，可以构成为，由压力传感器检测与操作量相应的先导压，将检测到的压力作为电气信号向控制器10输出，由后述的电磁比例减压阀来驱动各液压执行机构2a～6a。
惯性计测装置12～14计测角速度以及加速度。动臂惯性计测装置12、斗杆惯性计测装置13、铲斗惯性计测装置14构成了基于计测到的角速度和加速度来检测动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a各自的动作速度的、动臂液压缸速度检测器12、斗杆液压缸速度检测器13和铲斗液压缸速度检测器14。
此外，液压缸速度检测器不限于惯性计测装置，也可以构成为，例如在动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a分别配置行程传感器，对行程变化量进行数值微分，由此计算动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a的动作速度。
图2是概略表示液压挖掘机100上搭载的液压执行机构控制系统的图。为了使说明简洁化，仅记载了对发明的说明所必要的要素。此外，为了使说明简洁化，在图2中仅记载了连接有动臂4、斗杆5、铲斗6的泵部分来说明。
液压执行机构控制系统由驱动各液压执行机构2a～6a的控制阀8、向控制阀8供给液压油的液压泵7、供给成为控制阀8的驱动信号的先导压的先导泵70、以及用于驱动液压泵7的原动机40构成。本实施例中，液压泵7为可变容量式，可变容量泵用电磁比例减压阀7a基于来自控制器10的电流指令而动作，由此调整液压泵7的容量，控制液压泵7的排出流量。此外，也可以构成为，将液压泵7设为固定容量式，通过来自控制器10的控制指令调整原动机40的转速，控制液压泵7的排出流量。
液压泵7排出的液压油通过动臂方向控制阀8a1、斗杆方向控制阀8a3、铲斗方向控制阀8a5向各自的液压执行机构分配。对于动臂方向控制阀8a1，动臂液压缸4a的缸底侧油室4a1或活塞杆侧油室4a2的一方成为与跟液压泵7相连的油路连通的开口(入口节流开口)，另一方成为与跟油箱41相连的油路连通的开口(出口节流开口)。基于从控制器10指令的电流指令而使动臂方向控制阀用电磁比例减压阀8a2动作，由此调整先导压，控制当动臂方向控制阀8a1与缸底侧油室4a1或活塞杆侧油室4a2连通时的开口量。若驱动电磁比例减压阀8a2a，则液压油从缸底侧油室4a1向活塞杆侧油室4a2流动。另一方面，若驱动电磁比例减压阀8a2b，则液压油从活塞杆侧油室4a2向缸底侧油室4a1流动。对于斗杆方向控制阀8a3也是同样地，其与斗杆液压缸5a的缸底侧油室5a1以及活塞杆侧油室5a2连通，其开口量由斗杆方向控制阀用电磁比例减压阀8a4控制，铲斗方向控制阀8a5与铲斗液压缸6a的缸底侧油室6a1以及活塞杆侧油室6a2连通，其开口量由铲斗方向控制阀用电磁比例减压阀8a6控制。
从液压泵7排出的液压油的一部分通过泄放阀8b1使向油箱41的油路连通而向油箱41排出。泄放阀用电磁比例减压阀8b2基于从控制器10指令的电流指令而动作，由此泄放阀8b1调整先导压，控制向油箱41排出的流量。此外，也可以构成为，代替设置泄放阀8b1，将方向控制阀8a1、8a3、8a5作为能够进行三向控制的开中心型方向控制阀，使入口节流开口以及出口节流开口连动来调整泄放开口。
图3是详细表示控制器10的处理功能的功能框图。此外，图3中，与图2同样地省略了与本发明没有直接关系的功能来说明。
图3中，控制器10具有目标流量决定部10a、复合动作判断部10b、泵排出流量控制部10c、动臂液压缸流量推定部10d1、斗杆液压缸流量推定部10d2、铲斗液压缸流量推定部10d3、动臂液压缸入口节流开口控制部10e1、斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2、铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3和泄放开口控制部10f。
目标流量决定部10a决定向各液压执行机构流入的目标流量Qa1、Qa2、Qa3，向动臂液压缸入口节流开口控制部10e1、斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2、铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3输出各自的液压执行机构4a～6a的目标流量。
本实施例中，基于从操作杆装置9a输入的操作量来决定向各液压执行机构4a～6a流入的目标流量Qa1、Qa2、Qa3。此外，也可以构成为，在从操作杆装置9a输入的操作量以外，还基于液压挖掘机100的前方装置1的姿势、和前方装置1的作业工具6与目标施工面之间的相对位置关系来决定目标流量Qa1、Qa2、Qa3。
复合动作判断部10b判断是否处于两个以上的液压执行机构同时动作的状态，也就是说判断是否处于复合动作状态。向泵排出流量控制部10c输出作为表示是否处于复合动作状态的2值信号的判断标识。
本实施例中，基于从目标流量决定部10a输入的目标流量Qa1、Qa2、Qa3来判断是否处于复合动作状态。此外，也可以基于从操作杆装置9a输入的操作量来判断是否处于复合动作状态。
泵排出流量控制部10c基于目标流量决定部10a计算出的向各液压执行机构4a～6a的目标流量的合计值Qp、和从复合动作判断部10b输入的复合动作判断标识来决定液压泵7的目标排出流量。在判断为处于复合动作中的情况下，在目标流量的合计值Qp中加上由图4后述的补偿流量所得到的流量被设定为液压泵7的目标排出流量，用于向与其对应的容量进行调整的电流指令Ip，ref向可变容量泵用电磁比例减压阀7a输出。
动臂液压缸流量推定部10d1、斗杆液压缸流量推定部10d2、铲斗液压缸流量推定部10d3基于动臂液压缸速度检测器12、斗杆液压缸速度检测器13、铲斗液压缸速度检测器14检测到的液压缸速度Ve1、Ve2、Ve3来计算被推定为向动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a流入的推定流量Qe1、Qe2、Qe3。动臂液压缸流量推定部10d1中，动臂液压缸4a的推定流量Qe1根据以下的式(1)计算。
数式1
Qe1＝Sa1Ve1···(1)
在此，Sa1是动臂液压缸4a的截面面积。若液压油从缸底侧油室4a1流入，则将动臂液压缸4a的缸底侧的截面面积设为Sa1，若液压油从活塞杆侧油室4a2流入，则将动臂液压缸4a的活塞杆侧的截面面积设为Sa1。对于斗杆液压缸流量推定部10d2、铲斗液压缸流量推定部10d3，通过使用式(1)的同样运算来计算推定流量Qe2、Qe3，由此省略详细说明。推定流量Qe1、Qe2、Qe3分别向动臂液压缸入口节流开口控制部10e1、斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2、铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3输出。
动臂液压缸入口节流开口控制部10e1、斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2、铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3基于动臂液压缸流量推定部10d1推定出的向动臂液压缸的流入流量Qe1、斗杆液压缸流量推定部10d2推定出的向斗杆液压缸的流入流量Qe2、铲斗液压缸流量推定部10d3推定出的向铲斗液压缸的流入流量Qe3、和目标流量决定部10a计算出的向各个液压执行机构的目标流量Qa1、Qa2、Qa3，以修正目标流量与推定流量之间的误差的方式决定入口节流阀8a1、8a3、8a5的开口量。用于向所决定的开口量进行调整的电流指令Ia1，ref、Ia2，ref、Ia3，ref向动臂方向控制阀用电磁比例减压阀8a2、斗杆方向控制阀用电磁比例减压阀8a4、铲斗方向控制阀用电磁比例减压阀8a6输出。
动臂液压缸入口节流开口控制部10e1中，向动臂方向控制阀用电磁比例减压阀8a2的电流指令Ia1，ref由以下的式(2)、(3)、(4)计算。
数式2
Qa1，new＝Qa1+KI∫(Qa1-Qe1)dt…(2)
数式3
Aa1＝f1(Qa1，new)…(3)
数式4
Ia1，ref＝g1(Aa1)…(4)
在此，Qa1，new是加上基于推定流量Qe1计算出的修正量所得到的向动臂液压缸4a的目标流量，Aa1是动臂入口节流阀8a1的目标开口量，KI是积分控制的反馈增益。f1是从修正后目标流量Qa1，new向目标开口量Aa1的转换表，g1是从目标开口量Aa1向电流指令Ia1，ref的转换表。在式(2)中，使直接指令目标流量Qa1的前馈量与对目标流量Qa1和推定流量Qe1之间的误差进行修正的反馈量相加。通过修正目标流量Qa1与推定流量Qe1之间的误差，谋求因油温等影响造成的对液压系统的动特性变动的稳定化(Robust)。另外，通过对目标流量Qa1与推定流量Qe1之间的误差进行积分并设为修正量，来消解以流量系数的误差和液压油的流量损失为起因发生的规律性的流量误差。
在斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2以及铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3中，也通过利用式(2)～(4)的同样运算来计算电流指令Ia2，ref、Ia3，ref，由此省略详细说明。
泄放开口控制部10f运算向泄放用电磁比例减压阀8b2的电流指令Ib,ref并输出。作为一例，本实施例中的泄放阀8b1被控制为，不管操作杆9a、9b的操作量，始终成为打开固定开口的状态。此外，也可以构成为，调整泄放阀8b1的开口量，以使其从属于方向控制阀8a1、8a3、8a5的开口量。
图4是详细表示泵排出流量控制部10c的运算功能以及泄放开口控制部10f的运算功能的控制框图。
在泵排出流量控制部10c中，基于从复合动作判断部10b输入的判断标识，当复合动作时，由选择器SLT1选择固定流量Qconst，当不是复合动作时，由选择器SLT1选择零流量Q0＝0。被选择的流量作为补偿指令Qoffset传递，与目标流量Qp相加而成为修正后目标流量Qp,new。最终，通过转换表TBL1从修正后目标流量Qp,new向电流指令Ip,ref转换，并向可变容量泵用电磁比例减压阀7a输出。
判断处于复合动作中而使液压泵7的排出流量相对于目标流量Qp增加，由此能够可靠地避免液压泵7的排出流量相对于目标流量Qp成为不足的状况。
泄放开口控制部10f中，作为目标开口量Ab而付与事先设定的固定开口量Aconst，通过转换表TBL2从目标开口量Ab向电流指令Ib,ref转换，并向泄放用电磁比例减压阀8b2输出。
通过使泄放阀8b1仅以固定开口量Aconst始终打开，能够将通过补偿指令Qoffset成为剩余的量的液压泵7的排出流量从泄放阀8b1排出，避免剩余的液压油向液压执行机构4a～6a流入的状况。
图5是表示目标流量决定部10a、复合动作判断部10b、泵排出流量控制部10c中的运算结果的一例的图。
图5的(a)表示由目标流量决定部10a基于从操作杆装置9a输入的操作量而决定的目标流量。在本实施例中，作为一例而举出首先向动臂液压缸入口节流开口控制部10e1输入目标流量Qa1并在时刻t1向斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2输入目标流量Qa2的情况。在该情况下，在时刻t1以后，从目标流量决定部10a同时输出目标流量Qa1、Qa2。
图5的(b)表示由复合动作判断部10b基于从目标流量决定部10a输入的目标流量而判断的判断标识。在时刻t1以前，由于仅付与从目标流量决定部10a向动臂液压缸4a的目标流量Qa1，所以复合动作判断部10b判断为未处于复合动作中，将判断标识设为False并输出。在时刻t1以后，由于付与了从目标流量决定部10a向动臂液压缸4a的目标流量Qa1和向斗杆液压缸5a的目标流量Qa2，所以复合动作判断部10b判断为处于复合动作中，将判断标识设为True并输出。
图5的(c)表示由泵排出流量控制部10d基于从目标流量决定部10a输入的目标流量和从复合动作判断部10b输入的判断标识而决定的修正后目标流量Qp,new。在时刻t1以前，目标流量决定部10a仅输出目标流量Qa1，复合动作判断部10b判断为未处于复合动作中，由此修正后目标流量成为Qp,new＝Qa1。在时刻t1以后，目标流量决定部10a输出目标流量Qa1和Qa2，复合动作判断部10b判断为处于复合动作中，由此修正后目标流量成为Qp,new＝Qa1+Qa2+Qoffset。
图6是表示本实施例的对于液压执行机构的目标流量与推定流量之间的误差被修正的效果的图。与图5同样地，作为一例而举出向动臂液压缸入口节流开口控制部10e1输入目标流量Qa1并向斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2输入目标流量Qa2的情况。
在图6的(a)中，作为本实施例的比较例而表示仅修正液压泵7的目标排出流量但不修正入口节流开口的情况下的各液压执行机构的流量配分的一例。由于在动臂液压缸4a和斗杆液压缸5a所发生的流量损失、以及动臂入口节流阀8a1和斗杆入口节流阀8a3的特性和流量系数均不同，所以在向动臂液压缸4a和斗杆液压缸5a的流入流量的配分比率中产生误差，在目标流量Qa1与推定流量Qe1之间、以及目标流量Qa2与推定流量Qe2之间产生规律性的误差。
图6的(b)表示基于本实施例的各液压执行机构的流量配分的一例。根据目标流量Qa1与推定流量Qe1之间以及目标流量Qa2与推定流量Qe2之间的误差，动臂液压缸入口节流开口控制部10e1以及斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2基于式(2)～(4)来修正目标开口量。由此，向动臂液压缸4a和斗杆液压缸5a的流入流量的配分比率的误差被修正，目标流量Qa1与推定流量Qe1之间以及目标流量Qa2与推定流量Qe2之间的规律性的误差被消除。另外，在成为复合动作状态的时刻t1以后，泵排出流量控制部10c使液压泵7的排出流量增加，由此提高了斗杆推定流量Qe2向目标流量Qa2的追随性。
本实施例中，工程机械100具有与：液压泵7；调整液压泵7的排出流量的调节器7a；多个液压执行机构4a、5a、6a；对从液压泵7排出且向多个液压执行机构4a、5a、6a分配的液压油的流量进行调整的多个方向控制阀8a1、8a3、8a5；用于操作多个液压执行机构4a、5a、6a的操作装置9a；和控制器10，其基于从操作装置9a输入的操作信号来决定作为多个液压执行机构4a、5a、6a各自的流入流量的目标值的目标流量，并根据多个液压执行机构4a、5a、6a的各目标流量来控制调节器7a以及多个方向控制阀8a1、8a3、8a5，其中，工程机械100具有检测多个液压执行机构4a、5a、6a的各动作速度的速度检测器12～14，控制器10基于由速度检测器12～14检测到的多个液压执行机构4a、5a、6a的各动作速度来运算多个液压执行机构4a、5a、6a的各流入流量，并基于从操作装置9a输入的操作信号来判断是否处于多个液压执行机构4a、5a、6a中两个以上的液压执行机构同时被操作的复合动作中，在判断为处于所述复合动作中的情况下，以使液压泵7的排出流量大于多个所述液压执行机构的合计目标流量的方式控制调节器7a，并且以使多个液压执行机构4a、5a、6a的各目标流量与由速度检测器12～14检测到的多个液压执行机构4a、5a、6a的各流入流量之间的差量变小的方式分别控制多个方向控制阀8a1、8a3、8a5的各开口量。
根据以上那样构成的本实施例，在判断为处于复合动作中的情况下，使液压泵7的排出流量与多个液压执行机构4a、5a、6a的合计目标流量相比增加，并且使多个液压执行机构4a、5a、6a的各流入流量与各目标流量之间的差量仅反映至多个方向控制阀8a1、8a3、8a5的各开口量的控制中，由此能够避免液压泵7的排出流量不足的状况，同时防止液压泵7的排出流量控制与多个方向控制阀8a1、8a3、8a5的开口控制之间的干涉。由此，能够向多个液压执行机构4a、5a、6a准确地分配流量，因此能够使多个液压执行机构4a、5a、6a根据操作员的操作准确动作。
实施例2
以与第1实施例的不同点为中心来说明本发明的第2实施例的液压挖掘机。
图7是详细表示第2实施例的控制器10的处理功能的功能框图。
本实施例中，相对于方向控制阀8a1、8a3、8a5而独立驱动泄放阀8b1。图7所示的泄放开口控制部10f基于从复合动作判断部10b输入的复合动作判断标识来决定泄放阀8b1的开口量。在判断为处于复合动作中的情况下，生成打开泄放阀8b1的指令，向泄放阀用电磁比例减压阀8b2输出电流指令Ib,ref。在判断为未处于复合动作中的情况下，生成完全关闭泄放阀8b1的指令，向泄放阀用电磁比例减压阀8b2输出电流指令Ib,ref。
图8是详细表示第2实施例的泄放开口控制部10f的运算功能的控制框图。
泄放开口控制部10f中，基于从复合动作判断部10b输入的判断标识，当复合动作时由选择器SLT2选择固定开口Aconst，当不是复合动作时由选择器SLT2选择零开口A0＝0。被选择的开口量作为泄放阀8b1的目标开口Ab而传递，通过转换表TBL2从目标开口Ab向电流指令Ib,ref转换，并向泄放阀用电磁比例减压阀8b2输出。
图9是表示第2实施例的从泄放阀8b1向油箱41的排出流量的变化的图。
图9的(a)表示由目标流量决定部10a基于从操作杆装置9a输入的操作量而决定的目标流量。与图5的(a)同样地，作为一例而举出首先向动臂液压缸入口节流开口控制部10e1输入目标流量Qa1并在时刻t1向斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2输入目标流量Qa2的情况。
图9的(b)表示由泄放开口控制部10f基于从复合动作判断部10b输入的判断标识而决定的泄放阀8b1的目标开口Ab。在时刻t1以前，复合动作判断部10b判断为未处于复合动作中，由此目标开口成为Ab＝0，设定为将泄放阀8b1完全关闭。在时刻t1以后，复合动作判断部10b判断为处于复合动作中，由此目标开口成为Ab＝Aconst。
图9的(c)表示当从泄放开口控制部10f向泄放阀用电磁比例减压阀8b2输入了电流指令Ib,ref而驱动泄放阀8b1时从泄放阀8b1向油箱41排出的泄放排出流量Qb。在时刻t1以前，泄放阀8b1成为全闭状态，泄放排出流量成为Qb＝0。在时刻t1以后，成为泄放阀8b1的开口仅以Aconst打开的状态，与液压泵7的排出压力相应的泄放排出流量Qb向油箱41排出。
本实施例的工程机械100以与多个方向控制阀8a1、8a3、8a5独立驱动的方式具有用于将液压泵7排出的液压油的剩余量排出的泄放阀8b1，控制器10在判断为处于复合动作中的情况下，以打开泄放阀8b1的方式进行控制，在判断为未处于复合动作中的情况下，以将泄放阀8b1关闭的方式进行控制。
根据以上那样构成的本实施例，在与第1实施例同样的效果的基础上，还能获得以下的效果。
在未处于复合动作中的情况下完全关闭泄放阀8b1，由此能够通过动臂液压缸入口节流开口控制部10e1、斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2、铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3来修正复合动作时的流量误差，同时能够抑制从泄放阀8b1向油箱41的无谓的流量排出。由此，能够同时实现液压执行机构的控制精度和节能性。
实施例3
以与第1实施例的不同点为中心来说明本发明的第3实施例的液压挖掘机。
图10是概略表示第3实施例的液压执行机构控制系统的图。
图10所示的液压执行机构控制系统在动臂方向控制阀8a1的上游设置有动臂液压缸流量传感器71，在斗杆方向控制阀8a3的上游设置有斗杆液压缸流量传感器72，在铲斗方向控制阀8a5的上游设置有铲斗液压缸流量传感器73。通过流量传感器71～73直接推定向动臂液压缸4a、斗杆液压缸5a、铲斗液压缸6a流入的流量。流量传感器71～73经由电气配线与控制器10连接，将流量检测结果向控制器10输出。
图11是详细表示第3实施例的控制器10的处理功能的功能框图。
动臂液压缸流量传感器71、斗杆液压缸流量传感器72、铲斗液压缸流量传感器73将计算出的推定流量Qe1、Qe2、Qe3向动臂液压缸入口节流开口控制部10e1、斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2、铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3输出。
本实施例的工程机械100代替速度检测器12～14而具有分别配置于多个方向控制阀8a1、8a3、8a5的上游的多个流量传感器71～73。
根据以上那样构成的本实施例，在与第1实施例同样的效果的基础上，还能够获得以下的效果。
由动臂液压缸流量传感器71、斗杆液压缸流量传感器72、铲斗液压缸流量传感器73直接检测向各液压执行机构4a～6a的流入流量，由此能够去除基于液压执行机构动作时的摩擦和振动的影响造成的推定流量Qe1、Qe2、Qe3的推定误差，能够更准确地计算推定流量Qe1、Qe2、Qe3。而且，使用更准确的推定流量Qe1、Qe2、Qe3来控制方向控制阀8a1、8a3、8a5的各开口量，由此能够更准确地分配向液压执行机构4a、5a、6a的流入流量。
实施例4
以与第1实施例的不同点为中心来说明本发明的第4实施例的液压挖掘机。
图12是概略表示第4实施例的液压执行机构控制系统的图。
图12所示的液压执行机构控制系统设置有用于计测液压泵7的排出压力的泵排出压力传感器51、用于计测动臂入口节流阀8a1下游的动臂负荷压力的动臂负荷压力传感器52、55、用于计测斗杆入口节流阀8a3下游的斗杆负荷压力的斗杆负荷压力传感器53、56、和用于计测铲斗入口节流阀8a5下游的铲斗负荷压力的铲斗负荷压力传感器54、57。压力传感器51～57经由电气配线与控制器10连接，将压力检测结果向控制器10输出。
图13是详细表示第4实施例的控制器10的处理功能的功能框图。
对于动臂液压缸入口节流开口控制部10e1，在目标流量决定部10a计算出的目标流量Qa1、动臂液压缸流量推定部10f1推定出的推定流量Qe1的基础上，还输入有泵排出压力传感器51检测到的泵排出压力Pd、动臂负荷压力传感器52、55检测到的动臂负荷压力Pa1。动臂液压缸入口节流开口控制部10e1通过以下的式(5)而将由式(2)计算出的修正后目标流量Qa1,new向目标开口量Aa1转换。
数式5
在此，k是将流量系数和液压缸的密度等影响考虑在内的正的常数值。如式(5)的右边分母所示，考虑动臂入口节流阀8a1的上游侧的压力(泵排出压力Pd)与下游侧的压力(动臂负荷压力Pa1)之间的压差来决定动臂入口节流阀8a1的目标开口量Aa1，由此能够补偿基于压差的影响导致的动臂入口节流阀8a1的通过流量的变化。利用式(2)、(4)、(5)来计算向动臂方向控制阀用电磁比例减压阀8a2的电流指令Ia1,ref。
斗杆液压缸入口节流开口控制部10e2利用目标流量Qa2、推定流量Qe2、泵排出压力Pd、斗杆负荷压力Pa2，铲斗液压缸入口节流开口控制部10e3利用目标流量Qa3、推定流量Qe3、泵排出压力Pd、铲斗负荷压力Pa3，并根据式(2)、(4)、(5)分别计算电流指令Ia2,ref、Ia3,ref。
本实施例的工程机械100还具有：配置于将液压泵7与多个方向控制阀8a1、8a3、8a5相连的油路的第1压力传感器51；和配置于将多个方向控制阀8a1、8a3、8a5与多个液压执行机构4a、5a、6a相连的各油路的第2压力传感器52～57，控制器10根据由第1压力传感器51以及第2压力传感器52～57检测到的多个方向控制阀8a1、8a3、8a5的前后压差来控制多个方向控制阀8a1、8a3、8a5。
根据以上那样构成的本实施例，在与第1实施例同样的效果的基础上，还能获得以下的效果。
考虑入口节流阀8a1、8a3、8a5的上游侧的压力(泵排出压力Pd)与下游侧的压力(负荷压力Pa1)之间的压差来决定入口节流阀8a1、8a3、8a5的目标开口量Aa1，由此能够补偿基于压差的影响导致的入口节流阀的通过流量的变化。由此，能够提高液压执行机构4a～6a对于负荷压力的变动的速度响应性。
实施例5
以与第4实施例的不同点为中心来说明本发明的第5实施例的液压挖掘机。
图14是详细表示第5实施例的泄放开口控制部10f的运算功能的控制框图。
泄放开口控制部10f在从复合动作判断部10b输入的判断标识的基础上，还基于从泵排出压力传感器51输入的泵排出压力Pd来计算向泄放阀用电磁比例减压阀8b2的电流指令Ib,ref。
在对液压执行机构施加负荷的情况下，泵排出压力Pd增加，从泄放阀8b1向油箱41排出的排出流量增加。若排出流量增加，则向液压执行机构流入的流量减少，预想到目标流量与推定流量之间的误差会增大。
为了防止向液压执行机构施加负荷的情况下的流量误差的增大，例如与泵排出压力Pd相应地根据以下的式(6)来计算图14所示的固定开口Aconst。
数式6
在此，Qb,const是从泄放阀8b1排出的目标固定排出流量。将泵排出压力传感器51检测到的泵排出压力Pd作为输入，通过进行式(6)的运算的TBL3来计算固定开口Aconst。
通过TBL3，以不管泵排出压力Pd的变动都排出固定的流量Qb,const的方式调整泄放阀8b1的开口量。
本实施例的工程机械还具有配置于液压泵7的下游的压力传感器51，控制器10根据压力传感器51检测到的液压泵7的下游侧的压力来修正泄放阀8b1的开口量。
根据以上那样构成的本实施例，在与第4实施例同样的效果的基础上，还能够获得以下的效果。
与液压执行机构4a、5a、6a的负荷的增大相应地向泄放阀8b1的开口关闭的方向进行控制，减少向油箱41的排出流量，由此能够防止向液压执行机构4a、5a、6a流入的流量的减少。
实施例6
以与第1实施例的不同点为中心来说明本发明的第6实施例的液压挖掘机。
图15是概略表示第6实施例的液压执行机构控制系统的图。
图15所示的液压执行机构控制系统在动臂方向控制阀8a1的上游设置有动臂压力补偿阀61，在斗杆方向控制阀8a3的上游设置有斗杆压力补偿阀62，在铲斗方向控制阀8a5的上游设置有铲斗压力补偿阀63。压力补偿阀61～63具有对压力补偿阀61～63与方向控制阀8a1、8a3、8a5之间的油路的压力、和方向控制阀8a1、8a3、8a5与液压执行机构4a、5a、6a之间的油路的压力进行引导的受压部，以将方向控制阀8a1、8a3、8a5的上游与下游之间的压力保持为固定的方式调整开口。
本实施例的工程机械100在多个方向控制阀8a1、8a3、8a5的各上游分别具有用于将多个方向控制阀8a1、8a3、8a5的上游与下游的压力差保持为固定的压力补偿阀61～63。
根据以上那样构成的本实施例，在与第1实施例同样的效果的基础上，还能够获得以下的效果。
压力补偿阀61～63将入口节流阀8a1、8a3、8a5的前后压差调整为固定，由此无需设置图12所示的压力传感器51～57，就能够补偿基于入口节流阀8a1、8a3、8a5的前后压差的影响导致的入口节流阀通过流量的变化。由此，能够抑制压力传感器的设置成本，使控制器10的电子控制逻辑简洁化。
以上，详细说明了本发明实施例，本发明并不限定于上述的实施例，包含各种变形例。例如，上述实施例为了易于理解地说明本发明而进行了详细说明，并非限定为必须具有所说明的全部构成。另外，能够在某一实施例的构成中加入其它实施例的构成的一部分，也能够将某一实施例的构成的一部分删除，或与其他实施例的一部分置换。
附图标记说明
1…前方装置，2…上部旋转体，2a…旋转马达(液压执行机构)，3…下部行驶体，3a…行驶马达，4…动臂，4a…动臂液压缸，5…斗杆，5a…斗杆液压缸，5a1…缸底侧油室，5a2…活塞杆侧油室，6…铲斗，6a…铲斗液压缸(液压执行机构)，6a1…缸底侧油室，6a2…活塞杆侧油室，7…液压泵，7a…可变容量泵用电磁比例减压阀(调节器)，8…控制阀，8a1…动臂方向控制阀(动臂入口节流阀)，8a2…动臂方向控制阀用电磁比例减压阀，8a3…斗杆方向控制阀(斗杆入口节流阀)，8a4…斗杆方向控制阀用电磁比例减压阀，8a5…铲斗方向控制阀(铲斗入口节流阀)，8a6…铲斗方向控制阀用电磁比例减压阀，8b1…泄放阀，8b2…泄放阀用电磁比例减压阀，9…驾驶室，10…控制器，10a…目标流量决定部，10b…复合动作判断部，10c…泵排出流量控制部，10d1…动臂液压缸流量推定部，10d2…斗杆液压缸流量推定部，10d3…铲斗液压缸流量推定部，10e1…动臂液压缸入口节流开口控制部，10e2…斗杆液压缸入口节流开口控制部，10e3…铲斗液压缸入口节流开口控制部，10f…泄放开口控制部，12…动臂惯性计测装置(动臂液压缸速度检测器)，13…斗杆惯性计测装置(斗杆液压缸速度检测器)，14…铲斗惯性计测装置(铲斗液压缸速度检测器)，40…原动机，41…油箱，51…泵排出压力传感器(第1压力传感器)，52…动臂负荷压力传感器(第2压力传感器)，53…斗杆负荷压力传感器(第2压力传感器)，54…铲斗负荷压力传感器(第2压力传感器)，55…动臂负荷压力传感器(第2压力传感器)，56…斗杆负荷压力传感器(第2压力传感器)，57…铲斗负荷压力传感器(第2压力传感器)，61…动臂压力补偿阀，62…斗杆压力补偿阀，63…铲斗压力补偿阀，71…动臂液压缸流量传感器，72…斗杆液压缸流量传感器，73…铲斗液压缸流量传感器，100…液压挖掘机(工程机械)。

Claims (6)

1.一种工程机械，具有：
液压泵；
调整所述液压泵的排出流量的调节器；
多个液压执行机构；
对从所述液压泵排出并向多个所述液压执行机构分配的液压油的流量进行调整的多个方向控制阀；
用于操作多个所述液压执行机构的操作装置；和
控制器，其基于从所述操作装置输入的操作信号来决定作为多个所述液压执行机构各自的流入流量的目标值的目标流量，并根据多个所述液压执行机构的各目标流量来控制所述调节器以及多个所述方向控制阀，所述工程机械的特征在于，
具有检测多个所述液压执行机构的各动作速度的速度检测器，
所述控制器基于由所述速度检测器检测到的多个所述液压执行机构的各动作速度来运算多个所述液压执行机构的各流入流量，
并基于从所述操作装置输入的操作信号来判断是否处于多个所述液压执行机构中两个以上的液压执行机构同时被操作的复合动作中，
所述控制器在判断为处于所述复合动作中的情况下，以使所述液压泵的排出流量大于多个所述液压执行机构的合计目标流量的方式控制所述调节器，并且以使多个所述液压执行机构的各目标流量与由所述速度检测器检测到的多个所述液压执行机构的各流入流量之间的差量变小的方式分别控制多个所述方向控制阀的各开口量。
2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
以与多个所述方向控制阀独立驱动的方式具有用于将所述液压泵排出的液压油的剩余量排出的泄放阀，
所述控制器进行控制，以使在判断为处于所述复合动作中的情况下，打开所述泄放阀，在判断为未处于所述复合动作中的情况下，关闭所述泄放阀。
3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
代替所述速度检测器而具有分别配置于多个所述方向控制阀的上游的多个流量传感器。
4.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，还具有：
配置于将所述液压泵与多个所述方向控制阀相连的油路的第1压力传感器；和
配置于将多个所述方向控制阀与多个所述液压执行机构相连的各油路的第2压力传感器，
所述控制器根据由所述第1压力传感器以及所述第2压力传感器检测到的多个所述方向控制阀的前后压差来控制多个所述方向控制阀。
5.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
在多个所述方向控制阀的各上游分别具有用于将多个所述方向控制阀的上游与下游的压力差保持为固定的压力补偿阀。
6.根据权利要求2所述的工程机械，其特征在于，
还具有配置于所述液压泵的下游的压力传感器，
所述控制器根据所述压力传感器检测到的所述液压泵的下游侧的压力来修正所述泄放阀的开口量。
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