DE69620378T2

DE69620378T2 - Hydraulisches Steuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE69620378T2
Application number: DE69620378T
Authority: DE
Inventors: Toichi Hirata; Kouji Ishikawa; Youichi Kowatari; Tsuyoshi Nakamura; Genroku Sugiyama; Tsukasa Toyooka; Shigehiro Yoshinaga
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2016-12-28
Also published as: EP0785313B1; DE69620378D1; JPH09177136A; US5813311A; KR100215555B1; KR970043642A; EP0785313A1; JP3606976B2; CN1064428C; CN1161394A

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksteuersystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine, wie zum Beispiel einen hydraulischen Bagger und insbesondere ein Hydrauliksteuersystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine, die einen zufriedenstellenden kombinierten Betrieb verwirklichen kann, wenn eine Mehrzahl von Aktuatoren, mit denen die hydraulische Arbeitsmaschine ausgestattet ist, gleichzeitig betätigt werden.
Die EP-A-0 326 150 offenbart ein Hydrauliksteuersystem gemäß dem Stand der Technik mit einer Hydraulikpumpe, einem Satz von hydraulischen Aktuatoren, die mit dem von der Hydraulikpumpe geförderten Hydraulikfluid angetrieben werden, und einem druckausgeglichenen Strömungssteuerungsventil, das zum Steuern einer Strömungsrate des Fluids, das jedem der Aktuatoren in Reaktion auf ein Betätigungssignal von einem Steuermittel zugeführt wird, zwischen die Pumpe und jeden der Aktuatoren geschaltet ist. Das Steuersystem umfasst einen Sensor zur Erfassung eines Differenzdrucks zwischen dem Förderdruck der Pumpe und dem Maximallastdruck unter dem Satz von hydraulischen Aktuatoren. Ein weiterer Sensor erfasst den Förderdruck der Pumpe. Eine Differenzdruck-Sollfördermenge der Pumpe wird berechnet, um den Differenzdruck konstant zu halten. Die eingabebegrenzende Sollfördermenge QT der Pumpe wird ebenso auf der Basis eines Drucksignals von dem zweiten Sensoren und einer eingabebegrenzenden Funktion berechnet, die für die Pumpe voreingestellt ist. Eine weitere Vorrichtung wählt entweder die Differenzdruck- Sollfördermenge oder die eingabebegrenzende Sollfördermenge QT als einen Fördermengen-Sollwert Qo für die Pumpe aus und steuert dann die Fördermenge der Pumpe, so dass sie die eingabebegrenzende Sollfördermenge QT nicht übersteigt.
Ein Ausgleichswert Qns wird zur Begrenzung einer gesamten verbrauchbaren Strömungsrate für den Aktuator auf der Basis von zumindest der eingabebegrenzenden Sollfördermenge QT und der Differenzdruck-Sollfördermenge berechnet, wenn die eingabebegrenzende Sollfördermenge QT von der dritten Vorrichtung ausgewählt wird, und dann wird das druckausgeglichene Strömungssteuerungsventil auf der Basis des Ausgleichswert Qns gesteuert.
Eine weiteres, aus dem Stand der Technik bekanntes Hydrauliksteuersystem, das den kombinierten Betrieb einer Mehrzahl von Aktuatoren in einer hydraulischen Arbeitsmaschine betrifft, ist in der JP-A-5-332320 beschrieben. Das darin beschriebene Steuersystem umfasst ein erstes Wegeventil zum Leiten eines von einer Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids in einen Schwenkmotor und ein zweites Wegeventil zum Leiten des Hydraulikfluids in einen Armzylinder. Diese Wegeventile sind vom Typ mit einem mittleren Bypass und jedes weist einen mittleren Bypasskanal zur Verbindung einer mittleren Bypassleitung und eines Reservoirs miteinander, wenn sich das Ventil in einer neutralen Stellung befindet, zwei erste und zweite Eingabeanschlüsse zum Einlassen des Hydraulikfluids durch ein Prüfventil, das in einer von der mittleren Bypassleitung abgezweigten Leitung angeordnet ist, einen Reservoiranschluss zum Leiten des Hydraulikfluids in das Reservoir und Ausgabeanschlüsse zum Leiten des Hydraulikfluids in den Schwenkmotor oder den Armzylinder auf. Ebenso ist eine Eingabeleitung, die eine mit dem ersten Eingabeanschluss des zweiten Wegeventils verbundene Eingabeleitung und eine mit dessen zweitem Eingabeanschluss verbundene Eingabeleitung verbindet, mit einem Steuerventil vorhanden, das eine veränderliche Drossel aufweist, die als Hilfsmittel zur Strömungssteuerung in der Verbindungs- Eingabeleitung angeordnet ist.
Das aus dem Stand der Technik bekannte Steuersystem umfasst weiterhin ein proportionales Magnetventil zum Zuführen eines Befehls-Vorsteuerdrucks zu dem Steuerventil, einen Schwenk- Vorsteuerdrucksensor zur Erfassung eines Vorsteuerdrucks, der dem ersten Wegeventil zugeführt wird, um es zu bewegen, einen Auswahlschalter, um anzuordnen, ob während des kombinierten Betriebs dem Armbetrieb oder dem Schwenkbetrieb die Priorität eingeräumt wird, und eine Steuereinrichtung zum Empfangen eines Signals von dem Auswahlschalter und eines Erfassungssignals von dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor, zum Berechnen eines Befehls- Vorsteuerdrucks für das Steuerventil auf der Basis dieser Eingabesignale und zum Ausgeben eines Befehlssignals gemäß dem berechneten Ergebnis an das proportionale Magnetventil.
Die Steuereinrichtung umfasst einen Eingabebereich zur Aufnahme des Signals von dem Auswahlschalter und des Erfassungssignals von dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor, einen Datenbereich, in dem vorab Beziehungen zwischen dem Erfassungssignal (Schwenkhebel-Eingabemenge) von dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor und einem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel des Steuerventils festgelegt werden, wobei diese Beziehungen in Abhängigkeit davon, ob dem Armbetrieb oder dem Schwenkbetrieb die Priorität eingeräumt wurde, unterschiedlich sind, einen Verarbeitungsbereich zum Empfangen der Erfassungssignale von dem Eingabebereich, zum Lesen von Daten aus dem Datenbereich und zum Berechnen eines Befehls-Vorsteuerdrucks für das Steuerventil und einen Ausgabebereich zum Empfangen des berechneten Werts von dem Verarbeitungsbereich, zum Umwandeln des Werts in ein Befehlssignal für das proportionale Magnetventil und zum Ausgeben des Befehlssignal.
Spezifisch sind in dem Datenbereich Daten mit einem mäßigen Gradienten bezüglich der Schwenkhebel-Eingabemenge als Daten des Solldurchgangsquerschnitts, der dem Fall entspricht, in dem dem Armbetrieb die Priorität eingeräumt wurde (Arm-Vorrang) und Daten mit einem steilen Gradienten bezüglich der Schwenkhebel- Eingabemenge als Daten des Solldurchgangsquerschnitts festgelegt, der dem Fall entspricht, in dem dem Schwenkbetrieb die Priorität eingeräumt wurde (Schwenk-Vorrang). In Reaktion auf das Signal von dem Auswahlschalter, das den Arm-Vorrang oder den Schwenk- Vorrang anordnet, liest die Steuereinrichtung den von dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor erfassten Vorsteuerdruck, berechnet einen Befehls-Vorsteuerdruck für das Steuerventil gemäß der aus dem Datenbereich entnommenen Daten und gibt ein dem berechneten Wert entsprechendes Befehlssignal an das proportionale Magnetventil aus.
Auf den Empfang des Befehlssignals von der Steuereinrichtung hin erzeugt das proportionale Magnetventil einen Befehls- Vorsteuerdruck für das Steuerventil, der dem Eingabesignal entspricht und steuert den Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel des Steuerventils.
In dem aus dem Stand der Technik bekannten Hydrauliksteuersystem, das wie oben beschrieben, aufgebaut ist, wählt die Steuereinrichtung auf die Anordnung des Schwenk-Vorrangs durch den Bediener über den Auswahlschalter hin die Daten mit einem steilen Gradienten für den Schwenk-Vorrang aus, wenn eine Schwenk- Vorrang-Arbeit, wie zum Beispiel eine Grabungsarbeit durchgeführt wird, wobei sich die vordere Einrichtung im Schwenkbetrieb in einem zusammengedrückten Zustand befindet. Daher wird der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel des Steuerventils in einem großen Maße gemäß der Schwenkhebel-Eingabemenge gedrosselt, wodurch verursacht wird, dass das Hydraulikfluid dem Schwenkmotor mit einer ausreichenden Strömungsrate zugeführt wird, so dass die Antriebskräfte, die für die Schwenk-Vorrang-Arbeit erforderlich sind, das heißt Schwenk-Druckkräfte, erzeugt werden können.
Andererseits wählt die Steuereinrichtung auf die Anordnung des Arm-Vorrangs durch den Bediener über den Auswahlschalter hin die Daten mit einem mäßigen Gradienten für den Arm-Vorrang aus, wenn eine Arm-Vorrang-Arbeit, wie zum Beispiel eine Planierarbeit, im Schwenkbetrieb durchgeführt wird. Daher wird der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel des Steuerventils so gesteuert, dass er zunimmt, so dass dem Armzylinder Hydraulikfluid mit einer Strömungsrate zugeführt werden kann, die für die Arm- Vorrang-Arbeit erforderlich ist.
Somit kann gemäß dem Stand der Technik das Ausmaß an Steuerung, das von dem Steuerventil bewirkt wird, durch die Betätigung des Auswahlschalters zum Verändern der Antriebskräfte des Schwenkmotors oder der Menge des Hydraulikfluids, das dem Armzylinder zugeführt wird, in Abhängigkeit der Art der Arbeit verändert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Der oben erwähnte Stand der Technik wies jedoch das Problem auf, dass bei einer Arbeit, bei der die Lastverhältnisse der Aktuatoren häufig verändert wurden, nicht an jeden Aktuator geeignete Antriebskräfte oder eine geeignete Strömungsrate des Hydraulikfluids abgegeben werden konnten, sofern nicht die Anordnung der Auswahl des Schwenk-Vorrangs oder des Arm-Vorrangs entsprechend geändert wurde, was zu einer Verschlechterung der Betriebseffizienz führte.
Wenn zum Beispiel eine Planierarbeit im Schwenkbetrieb (Arm- Vorrang-Arbeit) durchgeführt wird, während die Anordnung des Schwenk-Vorrangs aufrecht erhalten wird, wird die veränderliche Drossel in einem großen Maße auf der Basis der Daten mit einem steilen Gradienten für den Schwenk-Vorrang gedrosselt. Daher wird die Strömungsrate des Hydraulikfluids, das dem Armzylinder zugeführt wird, unzureichend, die Geschwindigkeit des Arms wird verringert und folglich wird die Betriebseffizienz verschlechtert.
Ebenso wird die veränderliche Drossel nur geringfügig auf der Basis der Daten mit einem mäßigen Gradienten für den Arm-Vorrang gedrosselt, wenn eine Grabungsarbeit durchgeführt wird, wobei die vordere Einrichtung im Schwenkbetrieb (Schwenk-Vorrang-Arbeit) in einem zusammengedrückten Zustand gehalten wird, während die Anordnung des Schwenk-Vorrangs aufrecht erhalten wird. Daher wird das Hydraulikfluid dem Armzylinder mit einer unangemessen hohen Strömungsrate und dem Schwenkmotor mit einer unzureichenden Strömungsrate zugeführt. Demgemäß kann ein oberer Aufbau nicht durch ausreichende Schwenkkräfte betätigt werden und die Betriebseffizienz wird verschlechtert.
Somit muss gemäß dem Stand der Technik die Anordnung der Auswahl des Schwenk-Vorrangs oder des Arm-Vorrangs entsprechend geändert werden, wenn die Art der durchzuführenden Arbeit häufig verändert wird, was dem Bediener eine große Belastung aufbürdet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydrauliksteuersystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine bereitzustellen, mit dem trotz einer Veränderung der Lastverhältnisse der Aktuatoren an jeden Aktuator geeignete Antriebskräfte oder eine geeignete Strömungsrate eines Hydraulikfluids abgegeben werden können, ohne dass eine Anordnung der Priorität erforderlich ist.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe ist die vorliegende Erfindung wie folgt aufgebaut.
(1) Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Hydrauliksteuersystem in einem Hydrauliksteuersystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine mit einer Hydraulikfluidquelle, einer Mehrzahl von Aktuatoren, die durch ein Hydraulikfluid angetrieben werden, das von der Hydraulikfluidquelle zugeführt wird, einer Mehrzahl von Wegeventilen, die die jeweiligen Strömungen des Hydraulikfluids steuern, das der Mehrzahl von Aktuatoren zugeführt wird, wobei die Mehrzahl von Wegeventilen erste und zweite Wegeventile, die parallel mit der Hydraulikfluidquelle verbunden sind, und ein Hilfsmittel zur Strömungssteuerung umfasst, das in einer Eingabeleitung angeordnet ist, die mit einem Eingabeanschluss des zweiten Wegeventils verbunden ist, ferner ein Druckerfassungsmittel zur Erfassung eines Drucks des von der Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids, und ein Steuerungsmittel zur Steuerung des Hilfsmittels zur Strömungssteuerung auf der Basis eines Signals von dem Druckerfassungsmittel, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids hoch ist.
Durch eine derartige Bereitstellung des Druckerfassungsmittels und des Steuerungsmittels und das Steuern des Hilfsmittel zur Strömungssteuerung, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids hoch ist, funktioniert das Hydrauliksteuersystem wie folgt. Bei einer Arbeit, bei der der zu dem ersten Wegeventil gehörende Aktuator während des kombinierten Betriebs, der durchgeführt wird, indem das erste und das zweite Wegeventil gleichzeitig betätigt werden, einen hohen Lastdruck aufweist, wird der Zuführdruck der Hydraulikfluidquelle hoch und das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung wird so gesteuert, dass es die Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids stark verringert. Daher kann der zu dem ersten Wegeventil gehörende Aktuator mit einem Antriebsdruck betätigt werden, der für diese Arbeit erforderlich ist, und kann folglich geeignete Antriebskräfte bereitstellen. Andererseits wird das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung bei einer Arbeit, bei der der Lastdruck des zu dem ersten Wegeventil gehörenden Aktuators nicht derartig gesteigert wird, so gesteuert, dass es die Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids geringfügig verringert. Daher kann dem zu dem zweiten Wegeventil gehörenden Aktuator das Hydraulikfluid mit einer ausreichenden Strömungsrate zugeführt werden. Infolge dessen können trotz einer Veränderung der Lastverhältnisse der Aktuatoren an jeden Aktuator geeignete Antriebskräfte oder eine geeignete Strömungsrate des Hydraulikfluids abgegeben werden, ohne dass eine Anordnung der Priorität erforderlich ist, und die Betriebseffizienz kann beachtlich verbessert werden.
(2) In dem oben beschriebenen System (1) umfasst das Hydrauliksteuersystem vorzugsweise ferner ein Eingabemengen- Erfassungsmittel zur Erfassung einer Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils und das Steuerungsmittel steuert das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung auf der Basis von Signalen von dem Druckerfassungsmittel und dem Eingabemengen-Erfassungsmittel, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids hoch ist, und die Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils groß ist.
Durch eine derartige weitere Bereitstellung des Eingabemengen- Erfassungsmittels und das Bewirken, dass das Steuerungsmittel das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung steuert, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids hoch ist, und die Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils groß ist, können trotz einer Veränderung der Lastverhältnisse der Aktuatoren, wie bei dem oben beschriebenen System (1) an jeden Aktuator geeignete Antriebskräfte oder eine geeignete Strömungsrate des Hydraulikfluids abgegeben werden, ohne dass eine Anordnung der Priorität erforderlich ist, sogar wenn das erste Wegeventil mit einem großen Hub betätigt wird. Zusätzlich wird verhindert, dass die Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids unnötig verringert wird, da die Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids in Abhängigkeit der Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils eingestellt werden kann, und dem zu dem zweiten Wegeventil gehörenden Aktuator kann das Hydraulikfluid mit einer ausreichenden Strömungsrate zugeführt werden.
(3) In dem oben beschriebenen System (1) umfasst das Hydrauliksteuersystem vorzugsweise ferner erste und zweite Eingabemengen- Erfassungsmittel zur Erfassung von Eingabemengen zur Betätigung der ersten und zweiten Wegeventile und das Steuerungsmittel steuert das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung auf der Basis von Signalen von dem Druckerfassungsmittel und den ersten und zweiten Eingabemengen-Erfassungsmitteln, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids hoch ist, die Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils groß ist und die Eingabemenge zur Betätigung des zweiten Wegeventils nicht klein ist.
Durch eine derartige Bereitstellung der ersten und zweiten Eingabemengen-Erfassungsmittel und das Bewirken, dass das Steuerungsmittel das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung steuert, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle zugeführten Hydraulikfluids hoch ist, die Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils groß ist und die Eingabemenge zur Betätigung des zweiten Wegeventils nicht klein ist, können bei einer Arbeit, bei der das zweite Wegeventil betätigt wird, trotz einer Veränderung der Lastverhältnisse der Aktuatoren an jeden Aktuator geeignete Antriebskräfte oder eine geeignete Strömungsrate des Hydraulikfluids abgegeben werden, ohne dass eine Anordnung der Priorität erforderlich ist, und es wird, wie bei dem oben beschriebenen System (2), verhindert, dass die Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids unnötig verringert wird. Zusätzlich ist es möglich eine nutzlose Betätigung des Hilfsmittels zur Strömungssteuerung zu vermeiden und eine stabile Steuerung zu erreichen, da die Strömungsrate des durch die Eingabeleitung fließenden Hydraulikfluids nur verringert wird, wenn das zweite Wegeventil betätigt wird.
(4) In dem oben beschriebenen System (1) ist das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung vorzugsweise eine veränderliche Drossel und das Steuerungsmittel umfasst ein Verarbeitungsmittel zur Berechnung eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel aus dem von dem Druckerfassungsmittel erfassten Hydraulikfluiddruck und gibt ein dem berechneten Solldurchgangsquerschnitt entsprechendes Befehlssignal aus.
(5) In dem oben beschriebenen System (2) ist das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung vorzugsweise eine veränderliche Drossel und das Steuerungsmittel umfasst ein Verarbeitungsmittel zur Berechnung eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel aus dem von dem Druckerfassungsmittel erfassten Hydraulikfluiddruck und eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel aus der von dem Eingabemengen-Erfassungsmittel erfassten Eingabemenge, und zum Auswählen des höheren Wertes aus den zwei berechneten Solldurchgangsquerschnitten und gibt ein dem ausgewählten Solldurchgangsquerschnitt entsprechendes Befehlssignal aus.
(6) In dem oben beschriebenen System (3) ist das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung vorzugsweise eine veränderliche Drossel und das Steuerungsmittel umfasst ein Verarbeitungsmittel zur Berechnung eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel aus dem von dem Druckerfassungsmittel erfassten Hydraulikfluiddruck und von Solldurchgangsquerschnitten der veränderlichen Drossel aus den von den ersten und zweiten Eingabemengen- Erfassungsmitteln erfassten Eingabemengen, und zum Auswählen des Maximalwertes aus den drei berechneten Solldurchgangsquerschnitten und gibt ein dem ausgewählten Solldurchgangsquerschnitt entsprechendes Befehlssignal aus.
(7) In dem oben beschriebenen System (4) berechnet das Verarbeitungsmittel den Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel vorzugsweise so, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn der Hydraulikfluiddruck gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt klein ist, wenn der Hydraulikfluiddruck hoch ist. (8) In dem oben beschriebenen System (5) legt das Verarbeitungsmittel darin vorzugsweise eine derartige Beziehung zwischen dem Hydraulikfluiddruck und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel fest, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn der Hydraulikfluiddruck gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt klein ist, wenn der Hydraulikfluiddruck hoch ist, und legt eine derartige Beziehung zwischen der von dem Eingabemengen- Erfassungsmittel erfassten Eingabemenge und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel fest, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn die Eingabemenge gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt klein ist, wenn die Eingabemenge groß ist, und berechnet den Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel auf der Basis dieser Beziehungen.
(9) In dem oben beschriebenen System (6) legt das Verarbeitungsmittel darin vorzugsweise eine derartige Beziehung zwischen dem Hydraulikfluiddruck und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel fest, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn der Hydraulikfluiddruck gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt klein ist, wenn der Hydraulikfluiddruck hoch ist, und legt eine derartige Beziehung zwischen jeder der von den ersten und zweiten Eingabemengen-Erfassungsmitteln erfassten Eingabemengen und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel fest, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn die Eingabemenge gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt klein ist, wenn die Eingabemenge groß ist, und berechnet den Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel auf der Basis dieser Beziehungen.
(10) In einem der oben beschriebenen Systeme (1) bis (9) kann die Mehrzahl von Aktuatoren einen Schwenkmotor und einen Armzylinder eines hydraulischen Baggers umfassen, und die ersten und zweiten Wegeventile können Wegeventile für den Schwenkmotor bzw. den Armzylinder sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung einer Hydraulikschaltung einer hydraulischen Arbeitsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuereinrichtung zeigt.
Fig. 3 zeigt ein funktionelles Blockdiagramm, das einen Berechnungsprozess zeigt, der in einem Verarbeitungsbereich ausgeführt wird.
Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung einer Hydraulikschaltung einer hydraulischen Arbeitsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuereinrichtung zeigt.
Fig. 6 zeigt ein funktionelles Blockdiagramm, das einen Berechnungsprozess zeigt, der in einem Verarbeitungsbereich ausgeführt wird.
Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung einer Hydraulikschaltung einer hydraulischen Arbeitsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuereinrichtung zeigt.
Fig. 9 zeigt ein funktionelles Blockdiagramm, das einen Berechnungsprozess zeigt, der in einem Verarbeitungsbereich ausgeführt wird.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Zuerst wird der in Fig. 1 gezeigte Aufbau eines Hydrauliksteuersystems gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
In Fig. 1 umfasst das Hydrauliksteuersystem gemäß dieser Ausführungsform ein erstes Wegeventil 21 zum Leiten eines von einer Hydraulikfluidquelle (Hydraulikpumpe) 2 zugeführten Hydraulikfluids in einen Schwenkmotor 50 und ein zweites Wegeventil 23 zum Leiten des Hydraulikfluids in einen Armzylinder 40. Diese Wegeventile 21, 23 weisen mittlere Bypasskanäle 110, 120 zur Verbindung mittlerer Bypassleitungen b, r und eines Reservoirs 100 miteinander, wenn sich die Ventile in neutralen Stellungen befinden, erste Eingabeanschlüsse 51a, 51b und zweite Eingabeanschlüsse 52a, 52b zum Einlassen des Hydraulikfluids durch Prüfventile 111, 123, F, die in von den mittleren Bypassleitungen b, r abgezweigten Leitungen x, y, z angeordnet sind, Reservoiranschlüsse 54a, 54b zum Leiten des Hydraulikfluids in das Reservoir 100 und Ausgabeanschlüsse 55a, 57a; 55b, 57b zum Leiten des Hydraulikfluids in den Schwenkmotor 50 beziehungsweise den Armzylinder 40 auf. Ebenso ist der erste Eingabeanschluss 51b des Wegeventils 23 durch eine Eingabeleitung 121 mit der Zweigleitung z verbunden und dessen zweiter Eingabeanschluss 52b ist durch Eingabeleitungen 122, 151 mit der Zweigleitung z und ebenso durch die Eingabeleitung 122 mit der Zweigleitung y verbünden. Ein Steuerventil 300 mit einer veränderlichen Drossel 300a ist als Hilfsmittel zur Strömungssteuerung in der Eingabeleitung 151 angeordnet.
Dem Wegeventil 21 wird ein Vorsteuerdruck zugeführt, der durch eine Vorsteuerpumpe 301 und ein Überdruckventil 302 in Abhängigkeit einer Eingabemenge, mit der ein Vorsteuerventil 303 betätigt wird, festgelegt wird, wobei der Vorsteuerdruck eine Verschiebung der Stellung des Wegeventils 2lbewirkt. Das Vorsteuerventil 303 umfasst Druckabbauventile 303A, 303B zum Einstellen des Vorsteuerdrucks in Abhängigkeit einer Eingabemenge, mit der ein Schwenksteuerungshebel betätigt wird (das heißt einer Schwenkhebel-Eingabemenge).
Das Hydrauliksteuersystem umfasst ferner ein proportionales Magnetventil (elektrisches proportionales Druckabbauventil) 590 zum Zuführen eines Befehls-Vorsteuerdrucks zu dem Steuerventil 300, einen Pumpendrucksensor 700 zur Erfassung eines Drucks des von der Hydraulikfluidquelle 2 geförderten Hydraulikfluids und eine Steuereinrichtung 520 zum Empfangen eines Erfassungssignals von dem Pumpendrucksensor 700, zum Berechnen eines Befehls- Vorsteuerdrucks für das Steuerventil 300 auf der Basis des Eingabesignals und zum Ausgeben eines Befehlssignals gemäß dem berechneten Ergebnis an das proportionale Magnetventil 590.
Die Steuereinrichtung 520 umfasst, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, einen Eingabebereich 520a zur Aufnahme des Erfassungssignals von dem Pumpendrucksensor 700, einen Datenbereich 520c, in dem vorab die Beziehung zwischen dem Erfassungssignal (Pumpenförderdruck) von dem Pumpendrucksensor 700 und einem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a festgelegt wird, einen Verarbeitungsbereich 520b zum Empfangen des Erfassungssignals von dem Eingabebereich 520a, zum Lesen der Daten aus dem Datenbereich 520c und zum Berechnen eines Befehls- Vorsteuerdrucks für das Steuerventil 300 und einen Ausgabebereich 520d zum Empfangen des berechneten Werts von dem Verarbeitungsbereich 520b, zum Umwandeln des Werts in ein Befehlssignal für das proportionale Magnetventil 590 und zum Ausgeben des Befehlssignals.
Spezifisch ist die Beziehung zwischen dem Pumpenförderdruck und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a in dem Datenbereich 520c, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so festgelegt, dass der Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a groß ist, wenn der Pumpenförderdruck gering und niedriger als ein vorbestimmter Druck ist, und klein ist, wenn der Pumpenförderdruck hoch ist. Der Verarbeitungsbereich 520b berechnet in einem in der Fig. 3 gezeigten Block 521 einen Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, der dem Pumpenförderdruck entspricht, welcher durch das Erfassungssignal von dem Pumpendrucksensor 700 repräsentiert wird, auf der Basis der in dem Datenbereich 520c festgelegten Beziehung und berechnet dann einen Befehls-Vorsteuerdruck für das Steuerventil 300. Ein dem so berechneten Ergebnis entsprechendes Befehlssignal wird an das proportionale Magnetventil 590 ausgegeben.
Auf dem Empfang des Befehlssignals von der Steuereinrichtung 520 hin erzeugt das proportionale Magnetventil 590 einen dem Eingabesignal entsprechenden Befehls-Vorsteuerdruck für das Steuerventil 300 und steuert den Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300.
Die Funktion dieser Ausführungsform wird im folgenden beschrieben.
Wenn das Wegeventil 21 zum Zuführen des Hydraulikfluids zu dem Schwenkmotor 50 mit der Absicht betätigt wird, eine Grabungsarbeit auszuführen, wobei die vordere Einrichtung im Schwenkbetrieb (Schwenk-Vorrang-Arbeit) in einem zusammengedrückten Zustand gehalten wird, ist ein Eingabeanschluss 53a des mittleren Bypasskanals 110 in dem Wegeventil 21 abgesperrt, woraufhin das Hydraulikfluid durch das Prüfventil 111 von dem ersten Eingabeanschluss 51a oder dem zweiten Eingabeanschluss 52a zu dem Ausgabeanschluss 55a oder 57a geleitet und dann dem Schwenkmotor 50 durch eine Leitung m oder n zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Pumpenförderdruck erhöht, da die vordere Einrichtung gegen eine Rillen-Seitenwand gedrückt gehalten wird. Daher nimmt der Pumpenförderdruck, der von dem Pumpendrucksensor 700 erfasst und der Steuereinrichtung 520 eingegeben wird, einen hohen Wert Pd1 an. Auf der Basis dieses hohen Pd1 berechnet der Verarbeitungsbereich 520b der Steuereinrichtung 520 in dem in der Fig. 3 gezeigten Block 521 einen kleinen Wert A 1 als einen dem Pumpenförderdruck entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a. Demgemäß wird der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert, dass er klein wird.
In dem oben beschriebenen Zustand ist der erste Eingabeanschluss 51b des Wegeventils 23 abgesperrt, wenn das Wegeventil 23 zur Bewegung an eine Verschiebungsposition 23a betätigt wird, die der Streckungsrichtung des Armzylinders 40 mit der Absicht entspricht, den Armvorschub-Betrieb auszuführen, woraufhin das in die Zweigleitung z fließende Hydraulikfluid durch das Prüfventil 123 und das Steuerventil 300 zu dem zweiten Eingabeanschluss 52b geführt wird und dann durch einen Kanal 124a und den Ausgabeanschluss 57b zum Zuführen in eine Hydraulikkammer des Armzylinders 40 auf der unteren Seite in eine Leitung f geleitet wird. Ebenso wird das aus einer Hydraulikkammer des Armzylinders 40 auf der Seite der Stange abgelassene Hydraulikfluid durch eine Leitung s und den Reservoiranschluss 54b des Wegeventils 23 in das Reservoir zurückgeführt. Bei dieser Gelegenheit ist der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300, wie oben ausgeführt, klein und der Pumpenförderdruck wird hoch gehalten. Es ist daher möglich, einen hohen Antriebsdruck des Schwenkmotors 50 sicherzustellen und Antriebskräfte bereitzustellen, die für die Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb, das heißt die Schwenk-Vorrang-Arbeit, erforderlich sind.
Unterdessen ist der Pumpenförderdruck geringer als der während der oben beschriebenen Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb, wenn die gleiche Betätigung, wie sie oben beschrieben wurde, mit der Absicht erfolgt, eine Planierarbeit im Schwenk-Betrieb (Arm- Vorrang-Arbeit) durchzuführen, da die für die Planierarbeit notwendigen Schwenkkräfte klein sind. Daher nimmt der von dem Pumpendrucksensor 700 erfasste und der Steuereinrichtung 520 eingegebene Pumpenförderdruck einen relativ geringen Wert Pd2 an. Auf der Basis dieses geringen Werts Pd2 berechnet der Verarbeitungsbereich 520b der Steuereinrichtung 520 einen großen Wert A1 als einen dem Pumpenförderdruck entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a. Demgemäß wird der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert, dass er groß wird.
In dem oben beschriebenen Zustand ist der erste Eingabeanschluss 51b des Wegeventils 23 abgesperrt, wenn das Wegeventil 23 mit der Absicht, den Armvorschub-Betrieb auszuführen, zur Bewegung an die Verschiebungsposition 23a betätigt wird, woraufhin das in die Zweigleitung z fließende Hydraulikfluid durch das Prüfventil 123 und das Steuerventil 300 zu dem zweiten Eingabeanschluss 52b geführt wird und dann durch den Kanal 124a und den Ausgabeanschluss 57b zum Zuführen in die Hydraulikkammer des Armzylinders 40 auf der unteren Seite in die Leitung f geleitet wird. Ebenso wird das aus der Hydraulikkammer des Armzylinders 40 auf der Seite der Stange abgelassene Hydraulikfluid durch die Leitung s und den Reservoiranschluss 54b des Wegeventils 23 in das Reservoir zurückgeführt. Bei dieser Gelegenheit wird das Hydraulikfluid sicher der Hydraulikkammer des Armzylinders 40 auf der unteren Seite mit einer Strömungsrate zugeführt, die für die Planierarbeit im Schwenk-Betrieb, das heißt die Arm-Vorrang-Arbeit erforderlich ist, da der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300, wie oben ausgeführt, groß ist, und die Armvorschub-Geschwindigkeit wird nicht erniedrigt.
Wie oben beschrieben Wurde, ist gemäß dieser Ausführungsform die veränderliche Drossel 300a in einem hohen Maß gedrosselt, wenn die Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb, das heißt die Schwenk-Vorrang-Arbeit durchgeführt wird, und ein hoher Antriebsdruck des Schwenkmotors 50 wird zur Bereitstellung zufriedenstellender Antriebskräfte und folglich Schwenk-Druck-Kräfte gewährleistet. Während der Planierarbeit im Schwenk-Betrieb, das heißt der Arm-Vorrang-Arbeit, wird ein Betrag, um den die veränderliche Drossel 300a gedrosselt wird, verringert, um das Hydraulikfluid dem Armzylinder 40 mit einer ausreichenden Strömungsrate zuzuführen. Infolge dessen kann der Schwenk-Vorrang-Betrieb oder der Arm-Vorrang-Betrieb selektiv in einer automatischen Art und Weise durchgeführt werden, ohne dass eine Anordnung der Priorität erforderlich ist, und die Betriebseffizienz kann beachtlich erhöht werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben. In diesen Figuren sind zu den Komponenten in den Fig. 1 bis 3 äquivalente Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In Fig. 4 unterscheidet sich ein Hydrauliksteuersystem gemäß dieser zweiten Ausführungsform von dem gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass es ferner ein Wechselventil 304 zum Auswählen des höheren Werts aus den von den Druckabbauventilen 303A und 303B des Vorsteuerventils 303 zugeführten Vorsteuerdrücken und einen Schwenk-Vorsteuerdrucksensor 600 zum Erfassen eines höheren Vorsteuerdrucks umfasst, der von dem Wechselventil 304 zugeführt wird, wobei ein Erfassungssignal von dem Schwenk- Vorsteuerdrucksensor 500 ebenso zu einer Steuereinrichtung 530 gesendet wird.
Die Steuereinrichtung 530 umfasst, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist, einen Eingabebereich 530a zur Aufnahme des Erfassungssignals von dem Pumpendrucksensor 700 und des Erfassungssignals von dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor 600, einen Datenbereich 530c, in dem vorab die Beziehung zwischen dem Erfassungssignal (Pumpenförderdruck) von dem Pumpendrucksensor 700 und einem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a und die Beziehung zwischen dem Erfassungssignal (Schwenkhebel- Eingabemenge) von dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor 600 und einem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a festgelegt werden, einen Verarbeitungsbereich 530b zum Empfangen der Erfassungssignale von dem Eingabebereich 530a, zum Lesen der Daten aus dem Datenbereich 530c und zum Berechnen eines Befehls-Vorsteuerdrucks für das Steuerventil 300 und einen Ausgabebereich 530d zum Empfangen des berechneten Werts von dem Verarbeitungsbereich 530b, zum Umwandeln des Werts in ein Befehlssignal für das proportionale Magnetventil 590 und zum Ausgeben des Befehlssignals.
Der Datenbereich 530c legt darin, wie in dem Block 521 in der Fig. 6 gezeigt ist, die Beziehung zwischen dem Pumpenförderdruck und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a fest, die die gleiche ist, wie die, die in dem Datenbereich 520c der ersten Ausführungsform festgelegt wurde. Der Datenbereich 530c legt darin ebenso die Beziehung zwischen der Schwenkhebel- Eingabemenge und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a so fest, dass der Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, wie in einem Block 531 in der Fig. 6 gezeigt ist, groß ist, wenn die Schwenkhebel-Eingabemenge klein ist, sich verringert, wenn die Schwenkhebel-Eingabemenge zunimmt und klein ist, wenn die Schwenkhebel-Eingabemenge groß ist. In dem Verarbeitungsbereich 530b werden in den Blöcken 521, 531 jeweilige Solldurchgangsquerschnitte der veränderlichen Drossel 300a, die der Schwenkhebel-Eingabemenge und dem Pumpenförderdruck entsprechen, auf der Basis der Beziehungen berechnet, die wie oben beschrieben, festgelegt wurden, und der größere der berechneten Solldurchgangsquerschnitte wird durch eine Maximalwert-Auswahleinrichtung 532 ausgewählt. Dann wird ein Befehls- Vorsteuerdruck für das Steuerventil 300 berechnet, der dem ausgewählten Solldurchgangsquerschnitt entspricht, und ein dem berechneten Ergebnis entsprechendes Befehlssignal wird an das proportionale Magnetventil 590 ausgegeben.
Die Funktion dieser Ausführungsform wird im folgenden beschrieben.
Wenn das Wegeventil 21 zum Zuführen des Hydraulikfluids zu dem Schwenkmotor 50 mit der Absicht betätigt wird, eine Grabungsarbeit auszuführen, wobei die vordere Einrichtung im Schwenkbetrieb (Schwenk-Vorrang-Arbeit) in einem zusammengedrückten Zustand gehalten wird, nimmt der der Steuereinrichtung 530 eingegebene Pumpenförderdruck einen hohen Wert Pd1 an und in dem Block 521 des Verarbeitungsbereichs 530b wird, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, ein kleiner Wert A1 als ein Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a berechnet. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Schwenkhebel-Eingabemenge einen großen Wert Ps1 an, wenn der Schwenksteuerungshebel zur Bereitstellung großer Schwenk-Druck-Kräfte mit einem großen Hub betätigt wird, und in dem Block 531 des Verarbeitungsbereichs 530b wird ein kleiner Wert A1 als ein der Schwenkhebel-Eingabemenge entsprechender Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a berechnet. Demgemäß wählt die Maximalwert- Auswahleinrichtung 532 den Wert A1 als den Solldurchgangsquerschnitt aus, wodurch der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a so gesteuert wird, dass er klein wird.
In dem oben beschriebenen Zustand wird der Pumpenförderdruck hoch gehalten, wenn das Wegeventil 23 mit der Absicht, den Armvorschub-Betrieb auszuführen, zur Bewegung an die Verschiebungsposition 23a betätigt wird, da der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, den kleinen Wert A1 annimmt. Es ist daher möglich, einen hohen Antriebsdruck des Schwenkmotors 50 sicherzustellen und Antriebskräfte bereitzustellen, die für die Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb, das heißt die Schwenk- Vorrang-Arbeit, erforderlich sind.
Ferner wird, wenn die Schwenkhebel-Eingabemenge verringert wird, wenn starke Schwenk-Druck-Kräfte während der Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb nicht erforderlich sind, der in dem Block 531 berechnete Solldurchgangsquerschnitt nach und nach von A1 auf A2 vergrößert, wenn sich die Schwenkhebel-Eingabemenge verringert, und der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 wird so gesteuert, dass er entsprechend größer Wird. Daher wird der Pumpenförderdruck erniedrigt und die Schwenk-Druck-Kräfte werden verringert. Somit werden die Schwenk-Druck-Kräfte gemäß der Schwenkhebel-Eingabemenge eingestellt und die Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb kann wie vom Bediener beabsichtigt durchgeführt werden.
Unterdessen nimmt der Pumpenförderdruck, der der Steuereinrichtung 530 eingegeben wird, einen relativ geringen Wert Pd2 an, wenn die gleiche Betätigung, wie sie oben beschrieben wurde, mit der Absicht erfolgt, eine Planierarbeit im Schwenk-Betrieb (Arm- Vorrang-Arbeit) durchzuführen, da die für die Planierarbeit notwendigen Schwenkkräfte klein sind. Auf der Basis dieses geringen Werts Pd2 berechnet der Verarbeitungsbereich 530b einen großen Wert A2 als einen dem Pumpenförderdruck entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a. Andererseits, berechnet der Verarbeitungsbereich 530b in dem Block 531 zum Beispiel einen kleinen Wert A1 als einen der Schwenkhebel-Eingabemenge entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, da die Schwenkhebel-Eingabemenge einen großen Wert Ps1 annimmt. Demgemäß wählt die Maximalwert- Auswahleinrichtung 532 den Wert A2 als den Solldurchgangsquerschnitt, wodurch der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert wird, dass er groß wird.
In dem oben beschriebenen Zustand ergibt sich aus dem großen Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, dass das Hydraulikfluid sicher der Hydraulikkammer des Armzylinders 40 auf der unteren Seite mit einer Strömungsrate zugeführt wird, die für die Planierarbeit im Schwenk-Betrieb, das heißt die Arm- Vorrang-Arbeit erforderlich ist, wenn das Wegeventil 23 mit der Absicht, den Armvorschub-Betrieb auszuführen, zur Bewegung an die Verschiebungsposition 23a betätigt wird, und die Armvorschub- Geschwindigkeit wird nicht erniedrigt.
Ferner berechnet der Verarbeitungsbereich 530b der Steuereinrichtung 530 in dem Block 531 während des alleinigen Armvorschub- Betriebs oder während des kombinierten Betriebs aus dem Arm- Vorschub- und einem vom Schwenk-Betrieb abweichenden Betrieb der Arbeitseinrichtung einen großen Wert A2 als einen der Schwenkhebel-Eingabemenge entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, da die Schwenkhebel- Eingabemenge gleich Null (0) ist. Demgemäß wählt die Maximalwert- Auswahleinrichtung 532 den Wert A2 als den Solldurchgangsquerschnitt, wodurch der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert wird, dass er groß wird. Somit wird während des alleinigen Armvorschub-Betriebs oder während des kombinierten Betriebs aus dem Arm-Vorschub- und einem vom Schwenk-Betrieb abweichenden Betrieb der Arbeitseinrichturig verhindert, dass die veränderliche Drossel 300a unnötig gedrosselt wird und die Steuerbarkeit wird nicht verschlechtert.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, können bei dieser Ausführungsform ähnliche Vorteile bereitgestellt werden, wie sie mit der ersten Ausführungsform erhältlich sind.
Zusätzlich wird gemäß dieser Ausführungsform der der Schwenkhebel-Eingabemenge entsprechende Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a neben deren dem Pumpenförderdruck entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt berechnet und der größere Wert aus dem der Schwenkhebel-Eingabemenge entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt und dem dem Pumpenförderdruck entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt wird zur Steuerung des Durchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 ausgewählt. Während des kombinierten Schwenk- und Armvorschub-Betriebs, zum Beispiel während der Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb, können daher die Schwenkkräfte gemäß der Schwenkhebel-Eingabemenge eingestellt werden und der kombinierte Betrieb kann in einer zufriedenstellenden Art und Weise durchgeführt werden. Da der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 während einer normalen Grabungsarbeit ohne den begleitenden Schwenk-Betrieb nicht gedrosselt wird, wird das Hydraulikfluid dem Armzylinder 40 mit einer ausreichenden Strömungsrate zugeführt, die Armvorschub- Geschwindigkeit wird nicht erniedrigt und folglich wird eine zufriedenstellende Steuerbarkeit erreicht.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben. In diesen Figuren sind zu den Komponenten in den Fig. 1 bis 3 äquivalente Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In Fig. 7 ist ein mit 307 bezeichnetes Vorsteuerventil zur Erzeugung eines Vorsteuerdrucks Zur Verschiebung des Wegeventils 23 vorhanden. -Das Vorsteuerventil 307 umfasst Druckabbauventile 307A und 307B zum Einstellen des Vorsteuerdrucks in Abhängigkeit einer Eingabemenge, mit der ein Armsteuerungshebel betätigt wird (das heißt einer Schwenkhebel-Eingabemenge).
Ein Hydrauliksteuersystem gemäß dieser dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem gemäß der zweiten Ausführungsform darin, dass es ferner einen Armvorschub-Vorsteuerdrucksensor 800 zum Erfassen eines Vorsteuerdrucks auf der Seite des Druckabbauventils 307A des Vorsteuerventils 307, das heißt auf der Armvorschub-Seite aufweist, wobei ein Erfassungssignal von dem Armvorschub-Vorsteuerdrucksensor 800 ebenso zu einer Steuereinrichtung 540 gesendet wird.
Die Steuereinrichtung 540 umfasst, wie es in der Fig. 8 gezeigt ist, einen Eingabebereich 540a zur Aufnahme der Erfassungssignale von dem Pumpendrucksensor 700, dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor 600 und dem Armvorschub-Vorsteuerdrucksensor 800, einen Datenbereich 540c, in dem vorab die Beziehung zwischen dem Erfassungssignal (Pumpenförderdruck) von dem Pumpendrucksensor 700 und einem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, die Beziehung zwischen dem Erfassungssignal (Schwenkhebel-Eirigabemenge) von dem Schwenk-Vorsteuerdrucksensor 600 und einem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a und die Beziehung zwischen dem Erfassungssignal (Armvorschub-Eingabemenge) von dem Armvorschub-Vorsteuerdrucksensor 800 und einem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a festgelegt wird, einen Verarbeitungsbereich 540b zum Empfangen der Erfassuhgssignale von dem Eingabebereich 540a, zum Lesen der Daten aus dem Datenbereich 540c und zum Berechnen eines Befehls-Vorsteuerdrucks für das Steuerventil 300 und einen Ausgabebereich 540d zum Empfangen des berechneten Werts von dem Verarbeitungsbereich 540b, zum Umwandeln des Werts in ein Befehlssignal für das proportionale Magnetventil 590 und zum Ausgeben des Befehlssignals.
Der Datenbereich 540c legt darin, wie es in den Blöcken 521, 531 in der Fig. 9 gezeigt ist, die Beziehung zwischen dem Pumpenförderdruck und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a und die Beziehung zwischen der Schwenkhebel- Eingabemenge und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a fest, wobei diese Beziehungen die gleichen sind, wie die, die in dem Datenbereich 530c der ersten Ausführungsform festgelegt wurden. Der Datenbereich 540c legt darin ebenso die Beziehung zwischen der Armvorschub-Eingabemenge und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a so fest, dass der Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, wie es in einem Block 541 in der Fig. 9 gezeigt ist, groß ist, wenn die Armvorschub-Eingabemenge klein ist, und klein ist, wenn die Armvorschub-Eingabemenge groß und nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist.
In dem Verarbeitungsbereich 540b werden in den Blöcken 521, 531, 541 jeweilige Solldurchgangsquerschnitte der veränderlichen Drossel 300a, die der Schwenkhebel-Eingabemenge, dem Pumpenförderdruck und der Armvorschub-Eingabemenge entsprechen, auf der Basis der Beziehungen berechnet, die wie oben beschrieben, festgelegt wurden, und der Maximalwert der berechneten Solldurchgangsquerschnitte wird durch eine Maximalwert-Auswahleinrichtung 542 ausgewählt. Dann wird ein Befehls-Vorsteuerdruck für das Steuerventil 300 berechnet, der dem ausgewählten Solldurchgangsquerschnitt entspricht, und ein dem berechneten Ergebnis entsprechendes Befehlssignal wird an das proportionale Magnetventil 590 ausgegeben.
Die Funktion dieser Ausführungsform wird im folgenden beschrieben.
Wenn das Wegeventil 21 zum Zuführen des Hydraulikfluids zu dem Schwenkmotor 50 mit der Absicht betätigt wird, eine Grabungsarbeit auszuführen, wobei die vordere Einrichtung im Schwenkbetrieb (Schwenk-Vorrang-Arbeit) in einem zusammengedrückten Zustand gehalten wird, nimmt der der Steuereinrichtung 540 eingegebene Pumpenförderdruck einen hohen Wert Pd 1 an und in dem Block 521 des Verarbeitungsbereichs 540b wird, wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, ein kleiner Wert A1 als ein Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a berechnet. Desgleichen nimmt die Schwenkhebel-Eingabemenge einen großen Wert Ps 1 an, wenn der Schwenksteuerungshebel mit einem großen Hub betätigt wird, und in dem Block 531 des Verarbeitungsbereichs 540b wird ein kleiner Wert A 1 als ein der Schwenkhebel-Eingabemenge entsprechender Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a berechnet. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt ein großer Wert A2 als ein der Armvorschubhebel-Eingabemenge entsprechender Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a berechnet, da der Armvorschub-Betrieb noch nicht begonnen wurde. Demgemäß wählt die Maximalwert-Auswahleinrichtung 542 den Wert A2 als den Solldurchgangsquerschnitt, wodurch der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert wird, dass er groß wird.
In dem oben beschriebenen Zustand nimmt die Armvorschub- Eingabemenge zum Beispiel einen Wert Pa1 an, wenn das Wegeventil 23 mit der Absicht, den Armvorschub-Betrieb auszuführen, zur Bewegung an die Verschiebungsposition 23a betätigt wird, und ein kleiner Wert A1 wird in dem Block 541 des Verarbeitungsbereichs 540b als ein Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a berechnet. Somit nehmen die in den Blöcken 521, 531, 541 berechneten Solldurchgangsquerschnitte kleine Werte A1 an. Demgemäß wählt die Maximalwert-Auswahleinrichtung 542 den Wert A1 als den Solldurchgangsquerschnitt aus, wodurch der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert wird, dass er klein wird. Es ist daher möglich, einen hohen Antriebsdruck des Schwenkmotors 50 sicherzustellen und Antriebskräfte bereitzustellen, die für die Grabungsarbeit im Schwenk-Druck-Betrieb, das heißt die Schwenk-Vorrang-Arbeit, erforderlich sind.
Ferner wird der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert, dass er, wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, entsprechend größer wird, wenn die Schwenkhebel-Eingabemenge verringert wird, wenn starke Schwenk-Druck-Kräfte während der Grabungsarbeit im Schwenk- Druck-Betrieb nicht erforderlich sind. Daher wird der Pumpenförderdruck erniedrigt und die Schwenk-Druck-Kräfte werden verringert.
Unterdessen berechnet der Verarbeitungsbereich 540b in dem Block 521 einen großen Solldurchgangsquerschnitt A2, der einem relativ geringen Pumpenförderdruck Pd2 entspricht, wenn die gleiche Betätigung, wie sie oben beschrieben wurde, mit der Absicht erfolgt, eine Planierarbeit im Schwenk-Betrieb (Arm-Vorrang-Arbeit) durchzuführen, da die für die Planierarbeit notwendigen Schwenkkräfte klein sind, und berechnet in dem Block 531 ebenso einen kleinen Solldurchgangsquerschnitt A1 der veränderlichen Drossel 300a, der einer großen Schwenkhebel-Eingabemenge Ps 1 entspricht. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt der große Wert A2 als ein der Armvorschub-Eingabemenge entsprechender Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a berechnet, da der Armvorschub- Betrieb noch nicht begonnen wurde. Demgemäß wählt die Maximalwert-Auswahleinrichtung 542 den Wert A2 als den Solldurchgangsquerschnitt, wodurch der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 so gesteuert wird, dass er groß wird.
In dem oben beschriebenen Zustand berechnet der Verarbeitungsbereich 540b in dem Block 541 einen kleinen Wert A1 als einen der Armvorschub-Eingabemenge entsprechenden Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a, wenn das Wegeventil 23 mit der Absicht, den Armvorschub-Betrieb auszuführen, zur Bewegung an die Verschiebungsposition 23a betätigt wird, da die Armvorschub-Eingabemenge zum Beispiel einen Wert Pa1 annimmt. Da jedoch der Block 521 damit fortfährt den großen Wert A2 zu berechnen, wählt die Maximalwert-Auswahleinrichtung 542 immer noch den Wert A2 als den Solldurchgangsquerschnitt aus, wodurch der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 groß gehalten wird. Infolge dessen wird das Hydraulikfluid sicher der Hydraulikkammer des Armzylinders 40 auf der unteren Seite mit einer Strömungsrate zugeführt, die für die Planierarbeit im Schwenk-Betrieb, das heißt die Arm-Vorrang-Arbeit, erforderlich ist, und die Armvorschub-Geschwindigkeit wird nicht erniedrigt.
Ferner wird der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300, wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, während des alleinigen Arm-Vorschub-Betriebs oder während des alleinigen Armvorschub-Betriebs oder während des kombinierten Betriebs aus dem Arm-Vorschub- und einem vom Schwenk-Betrieb abweichenden Betrieb der Arbeitseinrichtung so gesteuert, dass er groß wird, da die Schwenkhebel-Eingabemenge gleich Null (0) ist. Infolge dessen wird verhindert, dass die veränderliche Drossel 300a unnötig gedrosselt wird, und die Steuerbarkeit wird nicht verschlechtert.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, können bei dieser Ausführungsform ähnliche Vorteile bereitgestellt werden, wie sie mit der zweiten Ausführungsform erhältlich sind.
Zusätzlich ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, die unnötige Betätigung des Steuerventils 30 zu vermeiden und eine stabile Steuerung zu erreichen, da der Durchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel 300a des Steuerventils 300 nur gedrosselt wird, nachdem der Armvorschub-Betrieb begonnen wurde.
Es sollte berücksichtigt werden, dass die vorliegende Erfindung, obwohl die obigen Ausführungsformen in dem Fall beschrieben wurden, in dem die vorliegende Erfindung bei einem Hydrauliksteuersystem mit einem Schwenkmotor und einem Armzylinder angewendet wurde, in ähnlicher Weise für jedes Hydrauliksteuersystem mit einer Mehrzahl von Aktuatoren geeignet ist, bei dem die Lastverhältnisse der Aktuatoren variiert werden und die Prioritätsreihenfolge bei der Zufuhr des Hydraulikfluids zu den Aktuatoren entsprechend geändert wird, und dass ähnliche Vorteile wie die oben beschriebenen erzielt werden können.
Kurz gesagt können gemäß der vorliegenden Erfindung trotz einer Veränderung der Lastverhältnisse der Aktuatoren an jeden Aktuator geeignete Antriebskräfte oder eine geeignete Strömungsrate eines Hydraulikfluids abgegeben werden, ohne dass eine Anordnung der Priorität erforderlich ist, woraus eine beachtliche Verbesserung der Betriebseffizienz resultiert.

Claims

1. Hydrauliksteuersystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine mit

- einer Hydraulikfluidquelle (2),

- einer Mehrzahl von Aktuatoren (40, 50), die durch ein Hydraulikfluid angetrieben werden, das von der Hydraulikfluidquelle (2) zugeführt wird,

- einer Mehrzahl von Wegeventilen (21, 23), die die jeweiligen Strömungen des Hydraulikfluids steuern, das der Mehrzahl von Aktuatoren (40, 50) zugeführt wird, wobei die Mehrzahl von Wegeventilen (21, 23) erste und zweite Wegeventile, die parallel mit der Hydraulikfluidquelle verbunden sind, und ein Hilfsmittel zur Strömungssteuerung (300) umfasst, das in einer Eingabeleitung (151) angeordnet ist, die mit einem Eingabeanschluss (52b) des zweiten Wegeventils (23) verbunden ist, gekennzeichnet durch

- ein Druckerfassungsmittel (700) zur Erfassung eines Drucks des von der Hydraulikfluidquelle (2) zugeführten Hydraulikfluids, und

- ein Steuerungsmittel (520) zur Steuerung des Hilfsmittels zur Strömungssteuerung (300) auf der Basis eines Signals von dem Druckerfassungsmittel (700), um eine Strömungsrate des nur durch die Eingabeleitung (151) fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle (2) zugeführten Hydraulikfluids gesteigert wird.

2. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Eingabemengen-Erfassungsmittel (303A, 303B) zur Erfassung einer Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils (21), wobei das Steuerungsmittel (520) das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung (300) auf der Basis von Signalen von dem Druckerfassungsmittel (700) und dem Eingabemengen- Erfassungsmittel (303A, 303B) steuert, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung (151) fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle (2) zugeführten Hydraulikfluids gesteigert wird, und die Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils (21) erhöht wird.

3. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch erste und zweite Eingabemengen- Erfassungsmittel (303A, 303B) zur Erfassung von Eingabemengen zur Betätigung der ersten und zweiten Wegeventile (21, 23), wobei das Steuerungsmittel (520) das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung (300) auf der Basis von Signalen von dem Druckerfassungsmittel (700) und den ersten und zweiten Eingabemengen- Erfassungsmitteln (303A, 303B) steuert, um eine Strömungsrate des durch die Eingabeleitung (151) fließenden Hydraulikfluids zu verringern, wenn der Druck des von der Hydraulikfluidquelle (2) zugeführten Hydraulikfluids gesteigert wird, die Eingabemenge zur Betätigung des ersten Wegeventils (21) erhöht wird und die Eingabemenge zur Betätigung des zweiten Wegeventils (23) erhöht wird.

4. Hydrauliksteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung (300) eine veränderliche Drossel (300a) ist, und das Steuerungsmittel (520) ein Verarbeitungsmittel (520b) zur Berechnung eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel (300a) aus dem von dem Druckerfassungsmittel (700) erfassten Hydraulikfluiddruck umfasst, und ein dem berechneten Solldurchgangsquerschnitt entsprechendes Befehlssignal ausgibt.

5. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung (300) eine veränderliche Drossel (300a) ist, und das Steuerungsmittel (520) ein Verarbeitungsmittel (520b) zur Berechnung eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel (300a) aus dem von dem Druckerfassungsmittel (700) erfassten Hydraulikfluiddruck und eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel (300a) aus der von dem Eingabemengen-Erfassungsmittel (303A, 303B) erfassten Eingabemenge, und zum Auswählen des höheren Wertes aus den zwei berechneten Solldurchgangsquerschnitten umfasst, und ein dem ausgewählten Solldurchgangsquerschnitt entsprechendes Befehlssignal ausgibt.

6. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel zur Strömungssteuerung (300) eine veränderliche Drossel (300a) ist, und das Steuerungsmittel (520) ein Verarbeitungsmittel (520b) zur Berechnung eines Solldurchgangsquerschnitts der veränderlichen Drossel (300a) aus dem von dem Druckerfassungsmittel (700) erfassten Hydraulikfluiddruck und von Solldurchgangsquerschnitten der veränderlichen Drossel (300a) aus den von den ersten und zweiten Eingabemengen-Erfassungsmitteln (303A, 303B) erfassten Eingabemengen, und zum Auswählen des Maximalwertes aus den drei berechneten Solldurchgangsquerschnitten umfasst, und ein dem ausgewählten Solldurchgangsquerschnitt entsprechendes Befehlssignal ausgibt.

7. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmittel (520b) den Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel (300a) so berechnet, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn der Hydraulikfluiddruck gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt verringert wird, wenn der Hydraulikfluiddruck gesteigert wird.

8. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 5, wobei das Verarbeitungsmittel (520b) darin eine derartige Beziehung zwischen dem Hydraulikfluiddruck und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel (300a) festlegt, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn der Hydraulikfluiddruck gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt verringert wird, wenn der Hydraulikfluiddruck gesteigert wird, und eine derartige Beziehung zwischen der von dem Eingabemengen-Erfassungsmittel (303A, 303B) erfassten Eingabemenge und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel (300a) festlegt, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn die Eingabemenge gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt verringert wird, wenn die Eingabemenge erhöht wird, und den Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel (300a) auf der Basis dieser Beziehungen berechnet.

9. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmittel (520b) darin eine derartige Beziehung zwischen dem Hydraulikfluiddruck und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel (300a) festlegt, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn der Hydraulikfluiddruck gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt verringert wird, wenn der Hydraulikfluiddruck gesteigert wird, und eine derartige Beziehung zwischen jeder der von den ersten und zweiten Eingabemengen-Erfassungsmitteln (303A, 303B) erfassten Eingabemengen und dem Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel (300a) festlegt, dass der Solldurchgangsquerschnitt groß ist, wenn die Eingabemenge gering ist und der Solldurchgangsquerschnitt verringert wird, wenn die Eingabemenge erhöht wird, und den Solldurchgangsquerschnitt der veränderlichen Drossel (300a) auf der Basis dieser Beziehungen berechnet.

10. Hydrauliksteuersystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Aktuatoren (40, 50) einen Schwenkmotor und einen Armzylinder eines hydraulischen Baggers umfassen, und die ersten und zweiten Wegeventile (21, 23) Wegeventile für den Schwenkmotor (50) bzw. den Armzylinder (40) sind.