CN107208672B - 工程机械的液压控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种工程机械的液压控制装置，能够根据作用于液压执行机构的负的荷载的变化来降低出口节流压力损失，即使对负的荷载的大小进行检测的压力传感器发生了异常状态，也能防止操作性恶化。具备：供从液压执行机构排出的液压油流动的出口节流流路；设在出口节流流路上的可变节流部；荷载检测器，其检测负的荷载的大小，该负的荷载是由外力对液压执行机构施加的荷载、且是与液压执行机构的动作方向相同的方向上的荷载；和控制装置，其在未检测到荷载检测器的异常时，根据由荷载检测器检测到的负的荷载的大小的增加和操作量检测器的操作量来减小可变节流部的开口面积的合计值，并在检测到荷载检测器的异常时，根据操作量检测器的操作量将可变节流部的开口面积的合计值减小至预先确定的值。

Description

工程机械的液压控制装置
技术领域
本发明涉及工程机械的液压控制装置。
背景技术
液压挖掘机等工程机械通常具备液压泵、由从该液压泵排出的液压油驱动的液压执行机构、和控制液压油相对于该液压执行机构的供给和排出的流量控制阀。例如，在液压挖掘机的情况下，液压执行机构是驱动前作业装置的动臂的动臂液压缸、驱动斗杆的斗杆液压缸、驱动铲斗的铲斗液压缸、用于使旋转体旋转的旋转液压马达、和用于使行驶体行驶的行驶液压马达等，对各个执行机构设有流量控制阀。另外，各流量控制阀具有入口节流部和出口节流部，通过入口节流部来控制从液压泵向对应的液压执行机构供给的液压油的流量，通过出口节流部来控制从该液压执行机构向油箱排出的液压油的流量。
在具备这种液压执行机构的工程机械中，当液压执行机构的支承对象物(例如若是斗杆液压缸的话则为斗杆及铲斗(配件))的自重作为与该液压执行机构的动作方向相同的方向上的荷载(以下有时称为“负的荷载”)发挥作用时，该液压执行机构的动作速度增加，并且存在由此导致入口节流侧的液压油的流量不足而产生顿挫现象(空穴现象)的情况。其结果是，会产生工程机械的操作性恶化的隐患。
对于这种问题，具有一种液压回路，其以如下方式构成：在从与液压缸的活塞杆侧连接的活塞杆侧管路分支且与油箱连接的出口节流管路上设有先导式的可变开口阀，根据活塞杆侧的压力来控制可变开口阀的开口面积(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-177402号公报
发明内容
可是，支承上述负的荷载所必需的活塞杆侧的压力、即出口节流压力损失不仅根据斗杆和配件的重量而变化，还根据斗杆的姿态而变化。例如，在将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度进行回收动作直到垂直的情况下，在斗杆液压缸的伸长开始紧后、即斗杆的角度接近水平的状态下，为了支承负的荷载而需要高的活塞杆侧的压力，相对于此，在斗杆液压缸伸长后的斗杆的角度接近垂直的状态下，能够以比伸长开始紧后低的活塞杆侧的压力来支承负的荷载。
本发明的申请人和发明人根据这点而发明了以下结构的液压控制装置并提出了专利申请。即，一种液压控制装置，其特征在于，具备：控制液压油相对于液压执行机构的供给和排出的控制阀；对所述控制阀的阀柱位置进行操作的操作杆；供从所述液压执行机构排出的液压油流动的出口节流流路；设置在所述出口节流流路上的可变节流部；检测作用于所述液压执行机构的负的荷载的大小的压力传感器；和用于检测所述操作杆的操作量的压力传感器，根据所检测到的所述负的荷载的大小和所述操作杆的操作量来使所述控制阀的阀柱位置移动，并控制所述可变节流部的开口面积。通过这种液压控制装置，例如在负的荷载的大小增加了的情况下，以使可变节流部的开口面积减小的方式进行控制。
然而，在上述结构的液压控制装置中，当对作用于液压执行机构的负的荷载的大小进行检测的压力传感器发生了故障或异常状态时，可以设想由于无法再准确检测负的荷载的大小，所以无法将可变节流部的开口面积减小到支承负的荷载所必需的大小。其结果是，会产生顿挫现象而使操作性恶化，并在最坏的情况下有导致液压设备损伤的隐患。
本发明是基于上述情况提出的，其目的在于提供一种工程机械的液压控制装置，能够根据作用于液压执行机构的负的荷载的变化来降低出口节流压力损失，并且即使在对负的荷载的大小进行检测的压力传感器发生了故障或异常状态的情况下，也能够防止操作性恶化和液压设备的损伤。
为了达成上述目的，第1技术方案具备：由从液压泵排出的液压油驱动的液压执行机构；供从所述液压执行机构排出的液压油流动的一条或多条出口节流流路；设置在所述一条出口节流流路上的一个可变节流部、或者分别设置在多条出口节流流路上的多个可变节流部；根据操作量输出所述液压执行机构的动作指令信号的操作装置；对所述操作装置的操作量进行检测的操作量检测器；荷载检测器，其检测负的荷载的大小，该负的荷载是由外力对所述液压执行机构施加的荷载、且是与所述液压执行机构的动作方向相同的方向上的荷载；对所述荷载检测器的故障或异常状态进行检测的荷载异常检测器；以及控制装置，其在所述荷载异常检测器未检测到所述荷载检测器的故障或异常状态时，根据由所述荷载检测器检测到的负的荷载的大小的增加、和由所述操作量检测器检测到的操作量，来减小设置在所述一条出口节流流路上的所述一个可变节流部的开口面积、或者分别设置在所述多条出口节流流路上的所述多个可变节流部的开口面积的合计值，并且所述控制装置在所述荷载异常检测器检测到所述荷载检测器的故障或异常状态时，根据由所述操作量检测器检测到的操作量，将所述一个可变节流部的开口面积、或者所述多个可变节流部的开口面积的合计值减小至预先确定的值。
发明效果
根据本发明能够提供一种工程机械的液压控制装置，即使在对负的荷载的大小进行检测的压力传感器发生了故障或异常状态的情况下，也能够防止操作性恶化和液压设备的损伤。
附图说明
图1是表示具备本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式的液压挖掘机的侧视图。
图2是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中与斗杆液压缸相关的控制·液压回路的概念图。
图3是表示构成本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式的控制器的处理功能的功能框图。
图4是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与作用于斗杆液压缸的荷载之间的关系的特性图。
图5是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与出口节流部23a的目标开口面积之间的关系的特性图。
图6是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中与斗杆液压缸相关的控制·液压回路的概念图。
图7是表示本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中的出口节流部52a、23a的开口面积特性的特性图。
图8是表示构成本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式的控制器的处理功能的功能框图。
图9是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与作用于斗杆液压缸的荷载之间的关系的特性图。
图10是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与出口节流部52a的目标开口面积之间的关系的特性图。
具体实施方式
以下，以液压挖掘机作为工程机械的一例，并利用附图来说明本发明的实施方式。
实施例1
图1是表示具备本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式的液压挖掘机的侧视图。
在图1中，液压挖掘机301具备：具有左右一对的履带302a、302b的行驶体303；能够旋转地设置在行驶体303的上部的旋转体304；和一端与旋转体304连结的多关节型的作业装置300。
在行驶体303上搭载有使履带302a、302b驱动的行驶液压马达318a、318b。在旋转体304的中央部具备使旋转体304旋转的旋转液压马达319。在旋转体304的前方左侧设置有收纳了操作杆(操作装置)6(参照图2)的驾驶室305。在旋转体304的前方中央部安装有作业装置300。
作业装置300具备：上下摆动自如地安装在设于旋转体304的前方中央部的动臂基座(未图示)上的动臂310；沿前后方向摆动自如地安装在动臂310的顶端的斗杆312；和上下转动自如地安装在斗杆312的顶端的作为作业工具(配件)的铲斗314。
另外，作业装置300还具有：与动臂基座及动臂310连结且使动臂310沿上下方向摆动的动臂液压缸(液压缸)311；与动臂310及斗杆312连结且使斗杆312沿上下方向摆动的斗杆液压缸(液压缸)4；和与斗杆312及作业工具314连结且使铲斗314沿上下方向转动的铲斗液压缸(液压缸)315。即，作业装置300通过这些液压缸311、4、315而被驱动。
图2是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中与斗杆液压缸相关的控制·液压回路的概念图。在图2中，本实施方式的液压控制装置具备：原动机1；由该原动机1驱动的液压泵2；与液压泵2的排出管线3连接、且具有对向斗杆液压缸4供给的液压油的流量及方向进行控制的斗杆用控制阀31的阀装置5；和作为斗杆用操作杆装置的先导阀6。
液压泵2为可变容量型，且具有排油容积可变部件、例如斜盘2a。斜盘2a以随着液压泵2的排出压力变高而减少容量的方式通过马力控制执行机构2b来进行控制。
控制阀31为中央旁通型，且中央旁通部21位于中央旁通管线32上。中央旁通管线32的上游侧与液压泵2的排出管线3连接，下游侧与油箱33连接。另外，控制阀31具有泵端口31a及油箱端口31b和执行机构端口31c、31d，泵端口31a与中央旁通管线32连接，油箱端口31b与油箱33连接，执行机构端口31c、31d经由执行机构管线35、34与斗杆液压缸4的缸底侧油室和活塞杆侧油室连接。
先导阀6具有操作杆36、和内置有一对减压阀(未图示)的先导压产生部37，先导压产生部37经由先导管线38、39与控制阀31的先导压受压部31e、31f连接。当操作杆36***作时，指令先导压产生部37根据其操作方向使一对减压阀之一工作，并将与其操作量对应的先导压向先导管线38、39之一输出。
控制阀31具有中立位置A和切换位置B、C，当从先导管线38对受压部31e施加先导压时，切换到图示左侧的切换位置B。这时，执行机构管线35成为入口节流侧，执行机构管线34成为出口节流侧，向斗杆液压缸4的缸底侧油室供给液压油，从而斗杆液压缸4的活塞杆伸长。
另一方面，当从先导管线39对受压部31f施加先导压时，切换到图示右侧的位置C。这时，执行机构管线34成为入口节流侧，执行机构管线35成为出口节流侧，向斗杆液压缸4的活塞杆侧油室供给液压油，从而斗杆液压缸4的活塞杆收缩。斗杆液压缸4的活塞杆的伸长与将斗杆拉回的动作即回收动作对应，斗杆液压缸4的活塞杆的收缩与将斗杆推出的动作即放出动作对应。
另外，控制阀31具有入口节流部22a、22b及出口节流部23a、23b。当控制阀31位于切换位置B时，通过入口节流部22a对向斗杆液压缸4供给的液压油的流量进行控制，通过出口节流部23a对来自斗杆液压缸4的返回油的流量进行控制。另一方面，当控制阀31位于切换位置C时，通过入口节流部22b对向斗杆液压缸4供给的液压油的流量进行控制，通过出口节流部23b对来自斗杆液压缸4的返回油的流量进行控制。
本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式作为其特征性结构而具有：对斗杆液压缸4的缸底侧油室的压力进行检测的压力传感器41；对斗杆液压缸4的活塞杆侧油室的压力进行检测的压力传感器42；对从先导阀6输出的斗杆回收先导压进行检测的压力传感器43；配置在先导管线38上的电磁比例阀44；和控制器45，该控制器45输入压力传感器41、压力传感器42及压力传感器43的检测信号并进行规定的运算处理，并且向电磁比例阀44输出指令电流。
接着，利用图3来说明本实施方式中的控制器的处理内容。图3是表示构成本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式的控制器的处理功能的功能框图。
控制器45具备：斗杆液压缸荷载运算部45a、第1出口节流开口运算部45b、第2出口节流开口运算部45c、液压缸压力传感器故障检测部45d、输出选择部45e、和螺线管电流运算部45f。
斗杆液压缸荷载运算部45a输入压力传感器41检测到的斗杆液压缸4的缸底侧油室的压力信号、和压力传感器42检测到的斗杆液压缸4的活塞杆侧油室的压力信号，并从斗杆液压缸4的缸底侧油室的压力信号与缸底侧油室的受压面积的乘积中减去斗杆液压缸4的活塞杆侧油室的压力信号与活塞杆侧油室的受压面积的乘积，从而算出斗杆液压缸4的荷载。
具体来说，具备：第1乘法器A1，其将压力传感器41检测到的斗杆液压缸4的缸底侧油室的压力信号作为第一输入而输入，将与缸底侧油室的受压面积相当的信号作为第二输入而输入，并将第一输入与第二输入相乘后的结果输出；第2乘法器A2，其将压力传感器42检测到的斗杆液压缸4的活塞杆侧油室的压力信号作为第一输入而输入，将与活塞杆侧油室的受压面积相当的信号作为第二输入而输入，并将第一输入与第二输入相乘后的结果输出；和减法器B，其将第1乘法器A1的输出信号作为第一输入而输入，将第2乘法器A2的输出信号作为第二输入而输入，并将从第一输入中减去第二输入后的结果输出。所算出的斗杆液压缸4的荷载信号被输出至第1出口节流开口运算部45b。
斗杆液压缸荷载运算部45a例如在像挖掘作业等时那样作用有与斗杆液压缸4的活塞杆伸长的方向相反的方向上的荷载的情况下，缸底侧油室的压力信号与缸底侧油室的受压面积的乘积即第1乘法器A1的输出比活塞杆侧油室的压力信号与活塞杆侧油室的受压面积的乘积即第2乘法器A2的输出大，从而作为减法结果的减法器B的输出成为正值，并作为斗杆液压缸4的荷载而算出正的荷载。
另一方面，在作用有像基于斗杆和配件的重量产生的荷载那样与斗杆液压缸4的活塞杆伸长的方向相同的方向上的荷载的情况下，缸底侧油室的压力信号与缸底侧油室的受压面积的乘积即第1乘法器A1的输出比活塞杆侧油室的压力信号与活塞杆侧油室的受压面积的乘积即第2乘法器A2的输出小，从而作为减法结果的减法器B的输出成为负值，并作为斗杆液压缸4的荷载而算出负的荷载。
第1出口节流开口运算部45b输入压力传感器43检测到的斗杆回收先导压力信号、和由斗杆液压缸荷载运算部45a算出的斗杆液压缸4的荷载，并利用图3中所示的表来算出与斗杆液压缸4的荷载和斗杆回收先导压对应的出口节流部23a的目标开口面积。所算出的出口节流部23a的目标开口面积信号被输出至输出选择部45e。
在第1出口节流开口运算部45b的表中，实线所示的特性A表示由斗杆液压缸荷载运算部45a算出的斗杆液压缸4的荷载信号为正值时的、与斗杆回收先导压对应的出口节流部23a的目标开口面积信号的特性(最大值)。该特性只要荷载信号为正值即可，并不依赖于其大小。另一方面，虚线所示的特性B表示由斗杆液压缸荷载运算部45a算出的斗杆液压缸4的荷载信号为负值且其绝对值为最大时的、与斗杆回收先导压对应的出口节流部23a的目标开口面积信号的特性(最小值)。在相同的斗杆回收先导压下，特性B是斗杆液压缸4的荷载信号为负值且绝对值为最大的情况，并且存在随着绝对值变小而出口节流部23a的目标开口面积信号向特性A的方向增加的特性线。
换言之，在固定的斗杆回收先导压下，当斗杆液压缸4的荷载信号为负值且绝对值为最大时，使出口节流部23a的目标开口面积信号减少至最小值，并且随着绝对值变小，使出口节流部23a的目标开口面积信号向特性A的方向增加。
第2出口节流开口运算部45c输入压力传感器43检测到的斗杆回收先导压力信号，并利用图3中所示的表来算出与斗杆回收先导压对应的出口节流部23a的目标开口面积。所算出的出口节流部23a的目标开口面积信号被输出至输出选择部45e。另外，第2出口节流开口运算部45c的表中的特性与第1出口节流开口运算部45b的特性B相同，表示与斗杆回收先导压对应的出口节流部23a的目标开口面积信号的特性(最小值)。
液压缸压力传感器故障检测部45d输入压力传感器41检测到的斗杆液压缸4的缸底侧油室的压力信号、和压力传感器42检测到的斗杆液压缸4的活塞杆侧油室的压力信号，并将这些压力信号的值与最大阈值和最小阈值进行比较，在超过阈值的状态持续了固定时间的情况下，判断为液压缸压力传感器为故障/异常状态。例如，可以设想：在发生了回路断线和/或连接部接触不良的情况下，传感器的输出电压变成最小电压；而在回路短路了的情况下，传感器的输出电压变成最大电压。因此，通过超过阈值的情况和该状态继续固定时间的情况来判断为故障/异常状态。
具体来说，具备：第1比较器(比较器、comparator)C1，其将压力传感器41检测到的斗杆液压缸4的缸底侧油室的压力信号作为第一输入而输入，并将最大阈值作为第二输入而输入；第2比较器(比较器)C2，其第一输入与第1比较器C1的相同，并将最小阈值作为第二输入而输入；第3比较器(比较器)C3，其将压力传感器42检测到的斗杆液压缸4的活塞杆侧油室的压力信号作为第一输入而输入，并将最大阈值作为第二输入而输入；第4比较器(比较器)C4，其第一输入与第3比较器C3的相同，并将最小阈值作为第二输入而输入；第1限时运算器(计时器、timer)D1，其输入第1比较器A1的输出信号；第2限时运算器(计时器)D2，其输入第2比较器C2的输出信号；第3限时运算器(计时器)D3，其输入第3比较器C3的输出信号；第4限时运算器(计时器)D4，其输入第4比较器C4的输出信号；以及“或”运算器E，其输入第1限时运算器D1～第4限时运算器D4的输出信号。
在此，第1比较器C1和第3比较器C3在第一输入超过作为阈值的第二输入的情况下输出数字输出信号1。第2比较器C2和第4比较器C4在第一输入低于作为阈值的第二输入的情况下输出数字输出信号1。另外，第1限时运算器D1～第4限时运算器D4在输入信号被输入之后，经过预先确定的时间后输出数字输出信号1。“或”运算器E只要所输入的四个信号中的任一个为1的话就输出数字输出信号1。所算出的数字输出信号被输出至输出选择部45e。
输出选择部45e将第1出口节流开口运算部45b的输出信号作为第一输入而输入，将第2出口节流开口运算部45c的输出信号作为第二输入而输入，并作为切换信号而输入来自液压缸压力传感器故障检测部45d的“或”运算器C的数字输出信号。输出选择部45e在作为切换信号的数字输出信号为1时，作为输出信号而输出第二输入即第2出口节流开口运算部45c的输出信号。另外，当所输入的切换信号即来自“或”运算器E的数字输出信号为0时，作为输出信号而输出第一输入即第1出口节流开口运算部45b的输出信号。输出选择部45e的输出信号被输入至螺线管电流运算部45f。
螺线管电流运算部45f从输出选择部45e输入由第1出口节流开口运算部45b或第2出口节流开口运算部45c算出的出口节流部23a的目标开口面积，算出与输入值对应的螺线管电流值，并将其作为控制信号向电磁比例阀44输出。
接着，利用图4及图5来说明本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式的动作。图4是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与作用于斗杆液压缸的荷载之间的关系的特性图，图5是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与出口节流部的目标开口面积之间的关系的特性图。
此外，将压力传感器41、42处于正常状态的情况与压力传感器41、42中的某一方或其双方发生了故障或异常状态的情况进行比较来说明。
首先，对压力传感器41及42处于正常状态的情况下的动作进行说明。图4的横轴所示的斗杆角度是指斗杆312相对于水平面的角度，将斗杆312在空中相对于地面保持水平的状态设为0度，将从该状态使斗杆液压缸4伸长并以图1中的逆时针旋转的方式使斗杆312转动从而斗杆312相对于水平面保持垂直的状态设为90度。
在图4中，实线所示的特性A表示安装有标准铲斗的情况下的斗杆液压缸4的荷载，虚线所示的特性B表示安装有比标准铲斗重的配件的情况下的斗杆液压缸4的荷载。不管哪种情况，在斗杆角度接近0度(水平)的状态下，由于斗杆312和配件的重量而使得斗杆液压缸荷载成为负的荷载，但随着斗杆角度接近垂直，负的荷载的绝对值减少，并在几近垂直时变成正的荷载。
此时的斗杆角度与由控制器45的第1出口节流开口运算部45b算出的出口节流部23a的目标开口面积信号之间的关系如图5所示。在图5中，实线所示的特性A表示安装有标准铲斗的情况下的出口节流部23a的目标开口面积，虚线所示的特性B表示安装有比标准铲斗重的配件的情况下的出口节流部23a的目标开口面积。
当安装有标准铲斗时，在斗杆角度接近0度(水平)的状态下，出口节流部23a的目标开口面积缩小，但其会随着斗杆角度接近垂直而增加，并变成最大值。在此，该最大值与图3的第1出口节流开口运算部45b的实线所示的特性A的开口面积特性相当。
当安装有比标准铲斗重的配件时，在斗杆角度接近0度(水平)的状态下，出口节流部23a的目标开口面积为最小值，但其会随着斗杆角度接近垂直而增加，并变成最大值。在此，该最小值与图3的第1出口节流开口运算部45b的虚线所示的特性B的开口面积特性相当。
这样，在本实施方式中，由于根据斗杆液压缸4的荷载来使出口节流部23a的目标开口面积变化，所以能够降低出口节流压力损失，能降低能量损耗。
在此，为了容易理解本实施方式，对图3所示的控制器45中不具备第2出口节流开口运算部45c、液压缸压力传感器故障检测部45d和输出选择部45e的情况、且是压力传感器为故障或异常状态的情况下的动作进行说明。
例如，在压力传感器41的输出与实际的检测压力无关地以最高压力成为固定的情况下，由图3所示的斗杆液压缸荷载运算部45a算出的斗杆液压缸4的荷载信号始终为正的荷载，因此，由第1出口节流开口运算部45b算出的出口节流部23a的目标开口面积信号输出实线所示的特性A的开口面积特性。
在这种状况下，当将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直时，尽管实际上如图4所示那样在斗杆角度接近0度(水平)的状态下作用有负的荷载，但如图5所示那样出口节流部23a的开口面积并不会减小至支承负的荷载所必需的开口面积。由此，存在产生顿挫现象、导致操作性恶化以及斗杆液压缸4和阀装置5损伤的隐患。本发明的工程机械的液压控制装置的目的为，在这种压力传感器的故障/异常状态下，也防止操作性恶化和液压设备损伤。
在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中，利用图3对压力传感器41、42中的某一方或其双方发生了故障或异常状态的情况进行说明。
例如，在压力传感器41的输出与实际的检测压力无关地以最高压力成为固定的情况下，由于液压缸压力传感器故障检测部45d的第1比较器C1的第一输入超过作为最大阈值的第二输入，所以数字输出信号1被输出，并被输入至第1限时运算器D1。第1限时运算器D1在输入信号被输入之后经过预先确定的时间后将数字输出信号向“或”运算器E输出。从“或”运算器E向输出选择部45e输出数字输出信号1。
输出选择部45e由于输入了作为切换信号的数字输出信号1，所以从作为第一输入的第1出口节流开口运算部45b的输出信号切换成作为第二输入的第2出口节流开口运算部45c的输出信号，并将其向螺线管电流运算部45f输出，螺线管电流运算部45f算出与输入值对应的螺线管电流值来控制电磁比例阀44。
在第2出口节流开口运算部45c的表中，设定有与第1出口节流开口运算部45b的特性B相同的、与斗杆回收先导压对应的出口节流部23a的目标开口面积信号的特性(最小值)，因此，即使是作用于斗杆液压缸4的负的荷载的绝对值变成最大的条件、例如安装有重配件的斗杆为相对于地面接近水平的姿态，由于出口节流部23a的开口面积减小至支承负的荷载所必需的开口面积，所以也不会产生顿挫现象。
这样，当压力传感器41、42中的某一方或其双方发生了故障或异常状态时，由于基于操作杆36的操作量来控制出口节流部23a的开口面积，所以能够防止负的荷载作用于斗杆液压缸4时的操作性恶化。
根据上述的本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式，能够提供一种工程机械的液压控制装置，即使在对负的荷载的大小进行检测的压力传感器41、42发生了故障或异常状态的情况下，也能够防止操作性恶化和液压设备损伤。
实施例2
以下，利用附图来说明本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式。图6是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中与斗杆液压缸相关的控制·液压回路的概念图。图7是表示本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中的出口节流部52a、23a的开口面积特性的特性图。在图6及图7中，附图标记与图1至图5所示的附图标记相同的部件是同一部分，因此省略其具体说明。
在本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中，控制·液压回路的概要***与第一实施方式大略相同，但在以下几点上有所不同：省略了配置在先导管线38上的电磁比例阀44，设有从斗杆回收指令时的出口节流侧的执行机构管线34分支且与油箱33连接的出口节流分支管线51，在出口节流分支管线51上配置有出口节流控制阀52，设有用于进行出口节流控制阀52的阀柱位置的切换的电磁比例阀53。
出口节流控制阀52是二位二通阀，具备出口节流部52a和受压部52b。受压部52b经由信号压管线54与斗杆回收指令侧的先导管线38连接。在信号压管线54上配置有电磁比例阀53。
电磁比例阀53根据从控制器45输出的指令电流对斗杆回收先导压进行减压，并向受压部52b输出信号压。
在第一实施方式中，通过根据负的荷载的大小仅对流量控制阀31内的出口节流部23a的开口面积进行控制而谋求出口节流压力损失的降低，相对于此，在本实施方式中以下方面为主要特征：通过根据负的荷载的大小对控制阀31内的出口节流部23a的开口面积和出口节流控制阀52内的出口节流部52a的开口面积的合计值进行控制，谋求出口节流压力损失的降低。在本实施方式中，通过根据负的荷载的大小改变出口节流部52a的开口面积，来对两个节流阀23a、52a的开口面积的合计值进行控制。
本实施方式中的出口节流部52a及出口节流部23a的开口面积特性、即出口节流控制阀52及控制阀31的行程(阀柱位置)与开口面积之间的关系如图7所示。图中，实线A表示对出口节流控制阀52施加了斗杆回收先导压时的出口节流部52a的开口面积特性，虚线B表示对控制阀31施加了斗杆回收先导压时的出口节流部23a的开口面积特性。点线C表示出口节流部52a及出口节流部23a的合计开口面积特性。
本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式作为其特征性结构而具有：对斗杆液压缸4的缸底侧油室的压力进行检测的压力传感器41；对斗杆液压缸4的活塞杆侧油室的压力进行检测的压力传感器42；对从先导阀6输出的斗杆回收先导压进行检测的压力传感器43；配置在出口节流分支管线51上的出口节流控制阀52；进行出口节流控制阀52的阀柱位置的切换的电磁比例阀53；和控制器45，该控制器45输入压力传感器41、压力传感器42及压力传感器43的检测信号，进行规定的运算处理，并向电磁比例阀53输出指令电流。
接着，利用图8来说明本实施方式中的控制器的处理内容。图8是表示构成本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式的控制器的处理功能的功能框图。在图8中，附图标记与图1至图7所示的附图标记相同的部件是同一部分，因此省略其具体说明。
控制器45具备：斗杆液压缸荷载运算部45a、第3出口节流开口运算部45g、第4出口节流开口运算部45h、液压缸压力传感器故障检测部45d、输出选择部45e、和螺线管电流运算部45f。斗杆液压缸荷载运算部45a、液压缸压力传感器故障检测部45d、输出选择部45e和螺线管电流运算部45f与第一实施方式相同，故省略说明。另外，第3出口节流开口运算部45g和第4出口节流开口运算部45h仅其表设定与第一实施方式不同。
在第3出口节流开口运算部45g的表中，设定有随着斗杆回收先导压的增加而使出口节流部52a的目标开口面积增加的特性，实线所示的特性A表示由斗杆液压缸荷载运算部45a算出的斗杆液压缸4的荷载信号为正值时的、与斗杆回收先导压对应的出口节流部52a的目标开口面积信号的特性(最大值)。该特性只要荷载信号为正值即可，并不依赖于其大小。另一方面，虚线所示的特性B表示由斗杆液压缸荷载运算部45a算出的斗杆液压缸4的荷载信号为负值且其绝对值为最大时的、与斗杆回收先导压对应的出口节流部52a的目标开口面积信号的特性(最小值)。
在第4出口节流开口运算部45h的表中，设定有随着斗杆回收先导压的增加而使出口节流部52a的目标开口面积增加的特性，该表中的特性与第3出口节流开口运算部45g的特性B相同，表示与斗杆回收先导压对应的出口节流部52a的目标开口面积信号的特性(最小值)。
接着，利用图9及图10来说明本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式的动作。图9是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与作用于斗杆液压缸的荷载之间的关系的特性图，图10是表示在本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式中，将斗杆于空中从相对于地面接近水平的角度回收至垂直的情况下的斗杆角度与出口节流部52a的目标开口面积之间的关系的特性图。
首先，对压力传感器41及42处于正常状态的情况下的动作进行说明。当压力传感器41及42处于正常状态时，并不从液压缸压力传感器故障检测部45d向输出选择部45e输出切换信号，因此由第3出口节流开口运算部45g算出的目标开口面积从输出选择部45e向螺线管电流运算部45f输出，螺线管电流运算部45f算出与输入值对应的螺线管电流值来控制电磁比例阀53。
在图9中，实线所示的特性A表示安装有标准铲斗的情况下的斗杆液压缸4的荷载，虚线所示的特性B表示安装有比标准铲斗重的配件的情况下的斗杆液压缸4的荷载。不管哪种情况下均是，在斗杆角度接近0度(水平)的状态下，由于斗杆312和配件的重量而使得斗杆液压缸荷载成为负的荷载，但随着斗杆角度接近垂直，负的荷载的绝对值会减少，并在几近垂直时变成正的荷载。
此时的斗杆角度与由控制器45的第3出口节流开口运算部45g算出的出口节流部52a的目标开口面积信号之间的关系如图10所示。在图10中，实线所示的特性A表示安装有标准铲斗的情况下的出口节流部52a的目标开口面积，虚线所示的特性B表示安装有比标准铲斗重的配件的情况下的出口节流部52a的目标开口面积。
当安装有标准铲斗时，在斗杆角度接近0度(水平)的状态下，出口节流部52a的目标开口面积缩小，但其会随着斗杆角度接近垂直而增加，并成为最大值。另外，当安装有比标准铲斗重的配件时，在斗杆角度接近0度(水平)的状态下，出口节流部52a的目标开口面积为最小值，但其会随着斗杆角度接近垂直而增加，并成为最大值。由此，使出口节流部52a及23a的开口面积的合计值在图7中的从虚线B到点线C所示的范围内变化。
这样，在本实施方式中，由于根据斗杆液压缸4的荷载来使出口节流部52a及23a的开口面积的合计值变化，所以能够与第一实施方式同样地降低出口节流压力损失，还能够降低能量损耗。
接着，对压力传感器41、42中的某一方或其双方发生了故障或异常状态的情况进行说明。
当压力传感器41或42、或者其双方处于故障或异常状态时，从液压缸压力传感器故障检测部45d向输出选择部45e输出切换信号，并且由第4出口节流开口运算部45h算出的目标开口面积被从输出选择部45e向螺线管电流运算部45f输出，螺线管电流运算部45f算出与输入值对应的螺线管电流值来控制电磁比例阀53。
在第4出口节流开口运算部45h的表中，设定有与第3出口节流开口运算部45g的特性B相同的、与斗杆回收先导压对应的出口节流部52a的目标开口面积信号的特性(最小值)，因此，即使是作用于斗杆液压缸4的负的荷载的绝对值成为最大的条件、例如安装有重配件的斗杆为相对于地面接近水平的姿态，由于出口节流部52a的开口面积降低至支承负的荷载所必需的开口面积，所以也不会产生顿挫现象。
这样，当压力传感器41、42中的某一方或其双方发生了故障或异常状态时，由于基于操作杆36的操作量来控制出口节流部52a的开口面积，所以能够防止负的荷载作用于斗杆液压缸4时的操作性恶化。
根据上述的本发明的工程机械的液压控制装置的第二实施方式，能够获得与上述的第一实施方式相同的效果。
此外，虽然以将本发明适用于液压挖掘机的斗杆液压缸4的阀装置的情况为例对各实施方式进行了说明，但并不限于此。例如，在液压挖掘机的铲斗回收操作中，也存在同样的问题，也可以将本发明适用于铲斗液压缸的阀装置。这种情况下，例如，只要在图2、6所示的液压回路中分别将斗杆液压缸4置换成铲斗液压缸、将斗杆用控制阀31置换成铲斗用控制阀、将斗杆用操作杆装置6置换成铲斗用操作杆装置即可。
另外，本发明只要是对液压执行机构作用大大小小各种负的荷载，就也能够同样适用于液压挖掘机的除斗杆液压缸和铲斗液压缸以外的液压执行机构的阀装置、或者除液压挖掘机以外的工程机械(例如轮式装载机、起重机等)的液压执行机构的阀装置。
另外，本发明并不限定于上述的各实施方式，还包括在不脱离其要旨的范围内的各种变形例。例如，本发明并不限定于具备上述实施方式中说明的所有结构的方案，也包括将其结构的一部分删除后的方案。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分追加到或置换成其他实施方式的结构。
附图标记说明
1：原动机，2：液压泵，2a：排油容积可变部件(斜盘)，2b：马力控制执行机构，3：排出管线，4：斗杆液压缸，5：阀装置，6：先导阀，21：中央旁通部，22a：入口节流部，22b：入口节流部，23a：出口节流部，23b：出口节流部，31：控制阀，31e、f：受压部，32：中央旁通管线，33：油箱，34、35：执行机构管线，36：操作杆，37：先导压产生部，38、39：先导管线，41：压力传感器，42：压力传感器，43：压力传感器，44：电磁比例阀，45：控制器，45a：斗杆液压缸荷载运算部，45b：第1出口节流开口运算部，45c：第2出口节流开口运算部，45d：液压缸压力传感器故障检测部，45e：输出选择部，45f：螺线管电流运算部，45g：第3出口节流开口运算部，45h：第4出口节流开口运算部，51：分支管线，52：出口节流控制阀，52a：出口节流部，52b：受压部，53：电磁比例阀，54：信号压管线，300：作业装置，312：斗杆，314：铲斗(配件)，315：铲斗液压缸。

Claims (4)

1.一种工程机械的液压控制装置，具备：
由从液压泵排出的液压油驱动的液压执行机构；
供从所述液压执行机构排出的液压油流动的一条或多条出口节流流路；
设置在所述一条出口节流流路上的一个可变节流部、或者分别设置在多条出口节流流路上的多个可变节流部；
根据操作量输出所述液压执行机构的动作指令信号的操作装置；
对所述操作装置的操作量进行检测的操作量检测器；以及
荷载检测器，其检测负的荷载的大小，该负的荷载是由外力对所述液压执行机构施加的荷载、且是与所述液压执行机构的动作方向相同的方向上的荷载，
所述工程机械的液压控制装置的特征在于，还具备：
对所述荷载检测器的故障或异常状态进行检测的荷载异常检测器；以及
控制装置，其在所述荷载异常检测器未检测到所述荷载检测器的故障或异常状态时，根据由所述荷载检测器检测到的负的荷载的大小的增加、和由所述操作量检测器检测到的操作量，来减小设置在所述一条出口节流流路上的所述一个可变节流部的开口面积、或者分别设置在所述多条出口节流流路上的所述多个可变节流部的开口面积的合计值，
并且所述控制装置在所述荷载异常检测器检测到所述荷载检测器的故障或异常状态时，根据由所述操作量检测器检测到的操作量，将所述一个可变节流部的开口面积、或者所述多个可变节流部的开口面积的合计值减小至预先确定的值。
2.根据权利要求1所述的工程机械的液压控制装置，其特征在于，在根据由所述荷载检测器检测到的负的荷载的大小的增加而通过所述控制装置使所述一个可变节流部的开口面积、或者所述多个可变节流部的开口面积的合计值变化的范围内，按所述操作装置的每个操作量而存在上限值和下限值，
当所述荷载异常检测器检测到所述荷载检测器的故障或异常状态时，将所述一个可变节流部的开口面积、或者所述多个可变节流部的开口面积的合计值减小至按所述操作装置的每个操作量而存在的下限值。
3.根据权利要求1或2所述的工程机械的液压控制装置，其特征在于，还具备根据阀柱位置来控制所述液压油相对于所述液压执行机构的供给和排出的控制阀，
所述一条出口节流流路是从所述控制阀内通过的第一流路，其是供在所述液压执行机构沿与所述负的荷载相同的方向动作时从所述液压执行机构排出的液压油流动的流路，
所述一个可变节流部是设置在所述第一流路上的所述控制阀内的第一可变节流部，
所述控制装置通过根据由所述荷载检测器检测到的负的荷载的大小的增加、和由所述操作量检测器检测到的操作量改变所述控制阀的阀柱位置，来减小所述第一可变节流部的开口面积。
4.根据权利要求1或2所述的工程机械的液压控制装置，其特征在于，还具备根据阀柱位置来控制所述液压油相对于所述液压执行机构的供给和排出的控制阀，
所述多条出口节流流路是：
从所述控制阀内通过的第一流路，其是供在所述液压执行机构沿与所述负的荷载相同的方向动作时从所述液压执行机构排出的液压油流动的流路；以及
第二流路，其是供在所述液压执行机构沿与所述负的荷载相同的方向动作时从所述液压执行机构排出的液压油流动的流路，
所述多个可变节流部是：
第一可变节流部，其设置在所述第一流路上的所述控制阀内，且根据所述操作装置的操作量的增加而开口面积增加；以及
第二可变节流部，其设置在所述第二流路上，且根据从液压源输出的先导压的增加而开口面积增加，
所述控制装置通过根据由所述荷载检测器检测到的负的荷载的大小的增加、和由所述操作量检测器检测到的操作量使所述第二可变节流部的开口面积减小，来减小所述第一可变节流部与所述第二可变节流部的开口面积的合计值。
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