電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行各種作業(yè)的液壓挖掘機(jī)等電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置，尤其涉及以使液壓泵的排出壓比最高負(fù)載壓僅高出固定壓力的方式控制液壓泵的排出流量的、所謂的負(fù)載敏感式(load sensing type)的液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I以及2中記載了由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行各種作業(yè)的液壓挖掘機(jī)等電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械。專(zhuān)利文獻(xiàn)I的電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械構(gòu)成為，具有由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的固定容量式的液壓泵，以使該液壓泵的排出壓與多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大負(fù)載壓之間的壓差恒定的方式控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由此進(jìn)行負(fù)載敏感控制(load sensingcontrol)。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械構(gòu)成為，具有由電動(dòng)機(jī)(可變速馬達(dá))驅(qū)動(dòng)的可變?nèi)萘渴降囊簤罕?，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制、和液壓泵的調(diào)節(jié)器的截?cái)嗫刂?cutoff control)(當(dāng)液壓泵的排出壓成為某壓力以上時(shí)，將液壓泵的容量截?cái)嘀翈缀鯙镺的控制)的組合，而使液壓泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并控制排出壓力以及排出流量，此時(shí)能夠降低無(wú)謂的電力消耗。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2008-256037號(hào)公報(bào)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2003-172302號(hào)公報(bào)
[0008]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的液壓驅(qū)動(dòng)裝置中，能夠不使用進(jìn)行復(fù)雜的流量控制的可變?nèi)萘勘玫?，由電?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制來(lái)進(jìn)行負(fù)載敏感控制，因此，能夠在小型的液壓挖掘機(jī)等上容易地搭載負(fù)載敏感系統(tǒng)。
[0009]但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的液壓驅(qū)動(dòng)裝置中具有如下問(wèn)題。
[0010]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的液壓驅(qū)動(dòng)裝置中，例如當(dāng)動(dòng)臂液壓缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)沖程終點(diǎn)時(shí)，通過(guò)從液壓泵與液壓油供給油路連接的溢流閥的工作，而使該液壓油供給油路的液壓油向油箱排出，并使液壓泵的排出壓力保持為溢流閥的設(shè)定壓(溢流壓)。
[0011]但是，因?yàn)閺囊缌鏖y排出的液壓油不發(fā)揮作用，所以當(dāng)將由溢流閥保持的液壓油供給油路的壓力設(shè)為P，并將從液壓油供給油路向油箱流出的流量設(shè)為Q時(shí)，由P [MPa] X Q [L/min]/60表示的動(dòng)力無(wú)謂地變換為熱量或聲音而消耗。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)冷卻用的消耗電力增大，由此具有如下問(wèn)題:作為電動(dòng)機(jī)的電力源的蓄電池(蓄電裝置)的放電量增大，蓄電池的衰減變快，作業(yè)機(jī)械的工作時(shí)間變短。另外，具有無(wú)謂消耗的動(dòng)力變?yōu)闊崃?，無(wú)法使動(dòng)作油的冷卻系統(tǒng)的容量變小的問(wèn)題。
[0012]另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的液壓驅(qū)動(dòng)裝置中，構(gòu)成為通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制僅進(jìn)行負(fù)載敏感控制，因此，例如當(dāng)如上述那樣地動(dòng)臂液壓缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)沖程終點(diǎn)時(shí)，液壓泵的排出壓與最高負(fù)載壓的壓差幾乎為O，以使該壓差與目標(biāo)壓差相等的方式控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)急劇上升至最大轉(zhuǎn)速。該結(jié)果為，液壓泵的排出流量也增加至最大，從溢流閥向油箱流出的流量也增加至最大，由此，上述問(wèn)題(基于以無(wú)謂的動(dòng)力消耗的發(fā)生為原因的蓄電池放電量增大而造成作業(yè)機(jī)械的工作時(shí)間的縮短、動(dòng)作油冷卻系統(tǒng)容量的增大)變得特別明顯。
[0013]而且，每當(dāng)動(dòng)臂液壓缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)沖程終點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都會(huì)急劇上升至最大轉(zhuǎn)速，因此，具有因隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的急劇上升所產(chǎn)生的不舒服的噪音/振動(dòng)而會(huì)損害操作員的舒適性的問(wèn)題。
[0014]另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的液壓?jiǎn)卧校簤罕玫呐懦隽髁孔罱K減少至將從液壓?jiǎn)卧男孤┝垦a(bǔ)充的程度的流量，因此能夠構(gòu)筑非常高效的系統(tǒng)。但是，作為流量控制沒(méi)有設(shè)想將液壓泵的排出壓與各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最高負(fù)載壓之間的壓差控制為恒定的負(fù)載敏感控制，假設(shè)在進(jìn)行負(fù)載敏感控制的情況下，與專(zhuān)利文獻(xiàn)I的實(shí)施例1同樣地，每當(dāng)例如液壓缸到達(dá)沖程終點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都會(huì)急劇上升至最高轉(zhuǎn)速，具有因隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的急劇上升所產(chǎn)生的不舒服的噪音/振動(dòng)而損害操作員的舒適性的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于，提供一種電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置，在由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)并由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制進(jìn)行負(fù)載敏感控制的電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械中，抑制基于溢流閥動(dòng)作造成的無(wú)謂的動(dòng)力消耗，且抑制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的急劇上升，能夠以更高的效率確保舒適性。
[0016](I)為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置具有:電動(dòng)機(jī)；由該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵；由從該液壓泵排出的液壓油驅(qū)動(dòng)的多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；控制從所述液壓泵向多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供給的液壓油的流量的多個(gè)流量控制閥；溢流閥，其與向多個(gè)所述流量控制閥供給所述液壓泵的排出油的液壓油供給油路連接，且當(dāng)所述液壓泵的排出壓為設(shè)定壓力以上時(shí)成為開(kāi)狀態(tài)而使所述液壓油供給油路的液壓油返回至油箱；和對(duì)所述電動(dòng)機(jī)提供電力的蓄電裝置，其中，所述電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置具有進(jìn)行負(fù)載敏感控制和截?cái)嗫刂频碾妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，其中，該負(fù)載敏感控制為，控制所述液壓泵的轉(zhuǎn)速以使所述液壓泵的排出壓比多個(gè)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最高負(fù)載壓僅高出目標(biāo)壓差，該截?cái)嗫刂茷?，?dāng)所述液壓泵的排出壓上升至接近所述溢流閥的設(shè)定壓力的第I規(guī)定壓力以上時(shí)，控制所述液壓泵的轉(zhuǎn)速以使所述液壓泵的排出流量減少。
[0017]這樣，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置中不僅進(jìn)行負(fù)載敏感控制，而且進(jìn)行截?cái)嗫刂?，該截?cái)嗫刂茷椋?dāng)液壓泵的排出壓上升至接近溢流閥的設(shè)定壓力的第I規(guī)定壓力以上時(shí)，以使液壓泵的排出流量減少的方式控制液壓泵的轉(zhuǎn)速，由此，多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包含液壓缸，當(dāng)該液壓缸到達(dá)沖程終點(diǎn)時(shí)等，能夠抑制從液壓泵排出的流量，由此能夠抑制從溢流閥無(wú)謂消耗的動(dòng)力。該結(jié)果為，由于電動(dòng)機(jī)的消耗電力減少，所以能夠長(zhǎng)時(shí)間保持作為電動(dòng)機(jī)的電力源的蓄電裝置，并能夠延長(zhǎng)電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的工作時(shí)間。而且，由于溢流閥動(dòng)作時(shí)的發(fā)熱量也減少，所以能夠使動(dòng)作油的冷卻系統(tǒng)小型化。
[0018]另外，同樣地，當(dāng)該液壓缸到達(dá)沖程終點(diǎn)時(shí)等，能夠抑制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，因此，能夠抑制隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升所產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)的增加，能夠防止損害操作員的舒適性。
[0019](2)在上述(I)中，優(yōu)選為，所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置具有:檢測(cè)所述液壓泵的排出壓的第I壓力傳感器；檢測(cè)所述最大負(fù)載壓的第2壓力傳感器；控制所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的換流器；和控制器，所述控制器具有:負(fù)載敏感控制運(yùn)算部，其基于所述第I壓力傳感器以及第2壓力傳感器檢測(cè)到的所述液壓泵的排出壓以及所述最高負(fù)載壓、和目標(biāo)LS壓差，來(lái)運(yùn)算與如下的壓差偏差的正負(fù)對(duì)應(yīng)地增減的所述液壓泵的虛擬容量，該壓差偏差是所述液壓泵的排出壓和所述最高負(fù)載壓的壓差、與所述目標(biāo)LS壓差之間的壓差偏差；和容量限制控制運(yùn)算部，其基于所述第I壓力傳感器檢測(cè)到的所述液壓泵的排出壓，來(lái)運(yùn)算當(dāng)所述液壓泵的排出壓上升至所述第I規(guī)定壓力以上時(shí)使其急劇減少的截?cái)嗫刂频乃鎏摂M容量的限制值，并選擇由所述負(fù)載敏感控制運(yùn)算部運(yùn)算的所述虛擬容量與所述虛擬容量的限制值中的較小一個(gè)來(lái)求出新的虛擬容量，所述控制器對(duì)所述新的虛擬容量乘以所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速來(lái)運(yùn)算所述液壓泵的目標(biāo)流量，并向所述換流器輸出用于以使所述液壓泵的排出流量成為所述目標(biāo)流量的方式控制所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制指令。
[0020]這樣，對(duì)負(fù)載敏感控制運(yùn)算部導(dǎo)入了液壓泵的虛擬容量這一概念來(lái)求出負(fù)載敏感控制的目標(biāo)流量，并控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由此能夠進(jìn)行基于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的負(fù)載敏感控制。另外，在容量限制控制運(yùn)算部中運(yùn)算截?cái)嗫刂频奶摂M容量的限制值，并由負(fù)載敏感控制運(yùn)算部來(lái)選擇所運(yùn)算的虛擬容量和該虛擬容量的限制值中的較小一個(gè)來(lái)求出新的虛擬容量，并控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由此能夠容易地實(shí)現(xiàn)基于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的截?cái)嗫刂啤?br>[0021](3)在上述(I)中，優(yōu)選為，所述電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置還具有轉(zhuǎn)矩控制裝置，其在所述液壓泵的排出壓處于第2規(guī)定壓力以上且所述第I規(guī)定壓力以下的壓力范圍內(nèi)時(shí)，進(jìn)行控制，隨著所述液壓泵的排出壓上升而使所述液壓泵的排出流量減少，由此使所述液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩不超過(guò)預(yù)先設(shè)定的最大轉(zhuǎn)矩。
[0022]這樣，在由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置進(jìn)行負(fù)載敏感控制和截?cái)嗫刂频幕A(chǔ)上，設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制裝置來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，該轉(zhuǎn)矩控制為，當(dāng)液壓泵的排出壓處于第2規(guī)定壓力以上且第I規(guī)定壓力以下的壓力范圍內(nèi)時(shí)，以隨著液壓泵的排出壓上升而使液壓泵的排出流量減少的方式限制液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩，由此，當(dāng)液壓泵的排出壓上升時(shí)，即使在基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置的截?cái)嗫刂崎_(kāi)始之前的期間，也通過(guò)限制液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩控制來(lái)抑制液壓泵的消耗馬力。由此，由于電動(dòng)機(jī)的消耗電力減少，所以能夠更長(zhǎng)時(shí)間保持作為電動(dòng)機(jī)的電力源的蓄電裝置，并能夠更加延長(zhǎng)電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的工作時(shí)間。另外，由于電動(dòng)機(jī)的消耗電力減少，所以能夠使電動(dòng)機(jī)小型化。
[0023](4)在上述(2)中，優(yōu)選為，所述液壓泵為可變?nèi)萘啃偷囊簤罕茫鲭妱?dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置還具有調(diào)節(jié)器，其設(shè)在所述液壓泵上，在所述液壓泵的排出壓上升時(shí)，進(jìn)行控制使所述液壓泵的排出流量減少，由此使所述液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩不超過(guò)預(yù)先設(shè)定的最大轉(zhuǎn)矩。
[0024]由此，通過(guò)使用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的通常的液壓泵來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，而能夠容易地實(shí)現(xiàn)負(fù)載敏感控制、截?cái)嗫刂坪娃D(zhuǎn)矩控制。
[0025](5)在上述⑵中，優(yōu)選為，所述液壓泵為固定容量型的液壓泵，所述電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置還具有轉(zhuǎn)矩控制裝置，其是作為所述控制器的一個(gè)功能而編入的，當(dāng)所述液壓泵的排出壓上升時(shí)，進(jìn)行控制使所述液壓泵的排出流量減少，由此使所述液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩不超過(guò)預(yù)先設(shè)定的最大轉(zhuǎn)矩。
[0026]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載敏感控制、截?cái)嗫刂坪娃D(zhuǎn)矩控制，并且液壓泵為固定容量型，因此能夠?qū)⒁簤罕玫某叽缫种茷檩^小，能夠?qū)崿F(xiàn)空間節(jié)省。
[0027](6)在上述(2)中，優(yōu)選為，所述液壓泵為固定容量型的液壓泵，所述容量限制控制運(yùn)算部基于所述第I壓力傳感器檢測(cè)到的所述液壓泵的排出壓，當(dāng)所述液壓泵的排出壓處于第2規(guī)定壓力以上且所述第I規(guī)定壓力以下的壓力范圍內(nèi)時(shí)，運(yùn)算隨著所述液壓泵的排出壓變高而減少的轉(zhuǎn)矩限制控制的虛擬容量的限制值，并當(dāng)所述液壓泵的排出壓上升至所述第I規(guī)定壓力以上時(shí)，運(yùn)算從所述轉(zhuǎn)矩限制控制的虛擬容量的限制值急劇減少的截?cái)嗫刂频奶摂M容量的限制值，并選擇由所述負(fù)載敏感控制運(yùn)算部運(yùn)算的所述虛擬容量和所述虛擬容量的限制值中的較小一個(gè)來(lái)求出新的虛擬容量。
[0028]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制的負(fù)載敏感控制、截?cái)嗫刂坪娃D(zhuǎn)矩控制這3個(gè)控制，并且液壓泵為固定容量型，因此能夠?qū)⒁簤罕玫某叽缫种茷檩^小，能夠?qū)崿F(xiàn)空間節(jié)省O
[0029](7)在上述(2)中，優(yōu)選為，所述電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置還具有指示所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的操作裝置，所述控制器基于所述操作裝置的指示信號(hào)而設(shè)定所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，且基于該基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速來(lái)運(yùn)算與所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的大小對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)LS壓差和所述目標(biāo)流量。
[0030]由此，操作員通過(guò)操作操作裝置而使基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速變小，從而使目標(biāo)LS壓差和目標(biāo)流量變小，由此，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化和轉(zhuǎn)速變小，能夠得到良好的微操作性。
[0031]發(fā)明的效果
[0032]在由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)并由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制進(jìn)行負(fù)載敏感控制的電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械中，能夠抑制基于溢流閥動(dòng)作造成的無(wú)謂的動(dòng)力消耗，且抑制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的急劇上升，能夠以更高的效率確保舒適性。另外，由于電動(dòng)機(jī)的消耗電力減少，所以能夠長(zhǎng)時(shí)間保持作為電動(dòng)機(jī)的電力源的蓄電裝置，并能夠延長(zhǎng)電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的工作時(shí)間。而且，由于溢流閥動(dòng)作時(shí)的發(fā)熱量也減少，所以能夠使動(dòng)作油的冷卻系統(tǒng)小型化。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的電動(dòng)式液壓作業(yè)機(jī)械的液壓驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成的圖。
[0034]圖2是表示控制器的處理內(nèi)容的功能框圖。
[0035]圖3是表示模擬設(shè)定在運(yùn)算部的截?cái)嗫刂频奶匦?截?cái)嗫刂铺匦?的圖。
[0036]圖4是表示轉(zhuǎn)矩控制裝置的泵轉(zhuǎn)矩特性(Pq特性:泵排出壓-泵容量特性)的特性圖。
[0037]圖5是表示搭載有本實(shí)施方式的液壓驅(qū)動(dòng)裝置的液壓挖掘機(jī)的外觀的圖。
[0038]圖6A是表示以