[发明专利]挖掘工程机械的液压驱动装置

说明书

提供一种液压驱动装置，能够根据斗杆的动作高精度地控制动臂的动作，以使铲斗的施工面接近目标施工面。液压驱动装置包含动臂流量控制阀（36）、基于动臂缸等的缸速度来估算用于使铲斗的施工面接近目标施工面的目标动臂缸速度的目标动臂缸速度估算部（100）、以及动臂流量操作部（100）。动臂流量操作部（100）在目标动臂缸速度的方向与缸推力的方向一致时，以使动臂缸供给流量达到与目标动臂缸速度相对应的目标供给流量的方式使动臂流量控制阀（36）进行动作，在目标动臂缸速度的方向与缸推力的方向相反时，以使动臂缸排出流量达到与目标动臂缸速度相对应的目标排出流量的方式使动臂流量控制阀（36）进行动作。

技术领域

本发明涉及设置于具备挖掘装置的挖掘工程机械并通过液压驱动该挖掘装置的装置，其中，挖掘装置具有动臂、斗杆和铲斗。

背景技术

液压挖掘机等挖掘工程机械通常具有挖掘装置，其包括能够起伏的动臂、可转动地连结在该动臂的远端上的斗杆、以及安装在该斗杆的远端上的铲斗。利用液压驱动上述挖掘装置用的装置通常具备液压泵、与该液压泵相连接的多个液压缸、以及控制阀。所述多个液压缸包括驱动动臂用的动臂缸、驱动斗杆用的斗杆缸和驱动铲斗用的铲斗缸。所述控制阀分别连接至所述动臂缸、所述斗杆缸和所述铲斗缸。所述控制阀例如由先导操作式的切换阀构成，对应于输入的先导压进行开阀动作，以改变向该控制阀所对应的液压制动器供给工作油的方向和流量。

近年来，为了减轻操作人员的负担，正在开发具备自动控制功能的液压驱动装置，其对所述动臂和所述斗杆的作业装置的驱动进行控制，以使操作人员只需要进行简单的操作，就能使所述铲斗沿着预先设定的目标轨迹移动。

例如专利文献1中公开了设置于具备动臂、斗杆（专利文献1中的“stick（斗杆）”）和铲斗的液压挖掘机的液压驱动装置，其根据斗杆操作杆（专利文献1中的“斗杆操作杆”）的操作，计算各液压缸的目标位置和目标速度并控制该速度，以使所述铲斗的铲尖沿着目标轨迹移动。

而且，该专利文献1中还记载了将动臂缸的负荷压乘以工作缸内的实质受压面积来计算压紧力，并自动调整所述铲斗的高度位置（具体而言，升高铲斗的位置以减小挖掘面的压紧力，或降低铲斗的位置以增大压紧力）以使该压紧力接近预先设定的目标压紧力。

然而，根据所述专利文献1记载的装置，针对作用在所述动臂上的负荷的不同方向和大小，有时很难高精度地控制该动臂等的速度。具体而言，所述动臂上会作用由包含该动臂在内的整台作业装置的自重所产生的向下的载荷、以及铲斗从施工面受到的反作用力所产生的向上的载荷这两者，而这些载荷的平衡有可能会导致动臂缸的驱动状态发生很大变动。这一问题的解决直接关系到铲斗的铲尖准确地沿着目标轨迹进行移动、或是准确地控制该铲斗施加在地面上的推压力（上述专利文献1中称为压紧力），从而极为重要。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明公开公报特开平9-228404。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压驱动装置，其设置于具备作业装置的工程机械，该作业装置包含动臂、斗杆和铲斗，无论作用在所述动臂上的载荷如何，所述液压驱动装置都能够根据所述斗杆的动作高精度地控制动臂的动作，以使所述铲斗的施工面接近目标施工面。

为了提高所述控制的精度，本发明人着眼于针对用于使所述动臂进行动作的致动器即动臂缸的动作速度而计算出的目标动臂缸速度的方向与动臂缸实际产生的缸推力之间的关系。具体而言，在所述目标动臂缸速度的方向与所述缸推力的方向一致的情况下，即需要克服作用在所述动臂上的载荷并利用所述缸推力使动臂缸向该缸推力的方向进行动作情况下，与平常的控制一样，只要控制从液压泵被压入动臂缸的工作油的流量即可，反之，在所述目标动臂缸速度的方向与所述缸推力的方向相反的情况下，即需要使动臂缸向着与作用在所述动臂上的载荷的方向相同的方向、也就是与所述缸推力的方向相反方向进行动作情况下，从动臂缸排出的工作油的压力变为保持压，因此，通过控制其排出的工作油，能够对动臂缸速度进行准确的控制。