JP2562645B2 - 油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置 - Google Patents
油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置Info
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
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- Structural Engineering (AREA)
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- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、油圧シリンダにより可動される作業機を有
する。油圧式掘削機のブーム下げ時の位置エネルギーを
回収、再活用し、省エネを図った位置エネルギーの回収
活用装置に関する。
する。油圧式掘削機のブーム下げ時の位置エネルギーを
回収、再活用し、省エネを図った位置エネルギーの回収
活用装置に関する。
（従来の技術） 油圧式掘削機の作業機については、土砂などの積込み
時には、同時に作業機自体の重量をも必要高さまで持ち
上げなければならないから積込み能力以上に大形のブー
ムシリンダーを必要としたが、第７図に示すように、ブ
ームシリンダー５とは別に補助シリンダー11を設置し、
作業機を上げる時は図示しないエンジンにより駆動され
る油圧ポンプ16よりのオイルをブーム操作弁17、管路22
を通じてブームシリンダー５、補助シリンダー11に流す
が、作業機を下げる時には、油圧ポンプ16よりのオイル
はシリンダーヘッド側室5aに流し、シリンダーボトム側
室5bのオイルは管路22、ブーム操作弁17を通って、タン
ク23に戻す。しかし、補助シリンダー11のボトム側室11
のオイルはチェック弁14があるため、タンク23には戻れ
ず、蓄圧器12内に圧力として蓄圧回収され、作業機重量
とバランスさせている。次に作業機を上げる時は、蓄圧
器12内に蓄圧された油圧力が作業機を上げるよう作動す
る構成になっている。
時には、同時に作業機自体の重量をも必要高さまで持ち
上げなければならないから積込み能力以上に大形のブー
ムシリンダーを必要としたが、第７図に示すように、ブ
ームシリンダー５とは別に補助シリンダー11を設置し、
作業機を上げる時は図示しないエンジンにより駆動され
る油圧ポンプ16よりのオイルをブーム操作弁17、管路22
を通じてブームシリンダー５、補助シリンダー11に流す
が、作業機を下げる時には、油圧ポンプ16よりのオイル
はシリンダーヘッド側室5aに流し、シリンダーボトム側
室5bのオイルは管路22、ブーム操作弁17を通って、タン
ク23に戻す。しかし、補助シリンダー11のボトム側室11
のオイルはチェック弁14があるため、タンク23には戻れ
ず、蓄圧器12内に圧力として蓄圧回収され、作業機重量
とバランスさせている。次に作業機を上げる時は、蓄圧
器12内に蓄圧された油圧力が作業機を上げるよう作動す
る構成になっている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、作業機４は、アームシリンダー７の伸
し量により、作業機重心位置が移動し、作業機の落下モ
ーメントＭ＝Ｗ×ｌは絶えず変るので、補助シリンダー
11での必要保持圧（空荷時）もそれに対応して種々変化
する。第３図に示すように掘削始めの姿勢、即ちアーム
シリンダー７最短、バケットシリンダー９最長で最小リ
ーチ状態になった時、蓄圧器12に蓄圧された油圧力で、
作業機４が自然に上昇するのを防止する必要があること
から、リリーフ弁15aのセット圧をある圧以下に設定
し、それ以上の圧力になると、リリーフ弁15aを作動さ
せている。作業機４を第２図の掘削前の状態から、ブー
ムシリンダー５を縮めると、作業機４は降下し、補助シ
リンダー11のオイルは蓄圧器12に蓄圧されるが、リリー
フ弁設定圧に達するとリリーフしながら、作業機は地面
に到達し、第３図の掘削始めの状態になる。この状態か
ら第４図に示すように水平掘削を行うと、アムーシリン
ダー７を伸ばしながら、ブーム６を下げるので、補助シ
リンダー11はさらに縮められるが、蓄圧器回路13aはす
でにリリーフ油圧に達しているため、補助シリンダー11
の縮められた分だけオイルは蓄圧されずにリリーフして
しまうので、作業機４が有する位置エネルギーの回収効
率が低くなり、省エネ効果はあまり高くなかった。本発
明は前記欠点を解決することを目的としている。
し量により、作業機重心位置が移動し、作業機の落下モ
ーメントＭ＝Ｗ×ｌは絶えず変るので、補助シリンダー
11での必要保持圧（空荷時）もそれに対応して種々変化
する。第３図に示すように掘削始めの姿勢、即ちアーム
シリンダー７最短、バケットシリンダー９最長で最小リ
ーチ状態になった時、蓄圧器12に蓄圧された油圧力で、
作業機４が自然に上昇するのを防止する必要があること
から、リリーフ弁15aのセット圧をある圧以下に設定
し、それ以上の圧力になると、リリーフ弁15aを作動さ
せている。作業機４を第２図の掘削前の状態から、ブー
ムシリンダー５を縮めると、作業機４は降下し、補助シ
リンダー11のオイルは蓄圧器12に蓄圧されるが、リリー
フ弁設定圧に達するとリリーフしながら、作業機は地面
に到達し、第３図の掘削始めの状態になる。この状態か
ら第４図に示すように水平掘削を行うと、アムーシリン
ダー７を伸ばしながら、ブーム６を下げるので、補助シ
リンダー11はさらに縮められるが、蓄圧器回路13aはす
でにリリーフ油圧に達しているため、補助シリンダー11
の縮められた分だけオイルは蓄圧されずにリリーフして
しまうので、作業機４が有する位置エネルギーの回収効
率が低くなり、省エネ効果はあまり高くなかった。本発
明は前記欠点を解決することを目的としている。
（課題を解決するための手段及び作用） 上記目的を達成するために、本発明に係る油圧式掘削
機のブームエネルギー再生装置は、車体に順次連結され
るブーム、アームおよびバケットからなる作業機と、こ
の作業機を駆動する各シリンダと、油圧ポンプから吐出
される吐出油を各シリンダへ供給する各操作弁とを備え
た油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置であって、
前記ブームシリンダ5,5と並列に配設し、一方は前記ブ
ームシリンダ５のボトム側管路、蓄圧器12および可変リ
リーフ弁15に並列に接続し、かつ、他方はタンク回路に
接続する補助シリンダ11と、前記油圧ポンプ16からの吐
出油を前記ブームシリンダ5,5へ給排するブーム用操作
弁17と、前記車体に対するブーム６の回転角を検知する
第１検知手段23と、前記ブーム６に対するアーム８の回
転角を検知する第２検知手段24と、前記第１および第２
検知手段23,24からの信号を受けてブームシリンダ5,5の
ボトム側圧力を演算し、その演算結果に基づいて蓄圧器
12の蓄圧力を制御する可変リリーフ弁15へ指令信号を出
力する演算器21とを備えた構成としたものである。
機のブームエネルギー再生装置は、車体に順次連結され
るブーム、アームおよびバケットからなる作業機と、こ
の作業機を駆動する各シリンダと、油圧ポンプから吐出
される吐出油を各シリンダへ供給する各操作弁とを備え
た油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置であって、
前記ブームシリンダ5,5と並列に配設し、一方は前記ブ
ームシリンダ５のボトム側管路、蓄圧器12および可変リ
リーフ弁15に並列に接続し、かつ、他方はタンク回路に
接続する補助シリンダ11と、前記油圧ポンプ16からの吐
出油を前記ブームシリンダ5,5へ給排するブーム用操作
弁17と、前記車体に対するブーム６の回転角を検知する
第１検知手段23と、前記ブーム６に対するアーム８の回
転角を検知する第２検知手段24と、前記第１および第２
検知手段23,24からの信号を受けてブームシリンダ5,5の
ボトム側圧力を演算し、その演算結果に基づいて蓄圧器
12の蓄圧力を制御する可変リリーフ弁15へ指令信号を出
力する演算器21とを備えた構成としたものである。
上記構成によれば、ブーム下げ時の戻り油をアキュー
ムレータに蓄えて、ブーム上げ操作時に、この蓄圧力を
再利用して補助シリンダへ供給して、ブームシリンダの
駆動に補助シリンダがアシストするようにしたのでブー
ム上げ時のブームシリンダへのポンプ吐出圧は減少させ
ることが可能となる。
ムレータに蓄えて、ブーム上げ操作時に、この蓄圧力を
再利用して補助シリンダへ供給して、ブームシリンダの
駆動に補助シリンダがアシストするようにしたのでブー
ム上げ時のブームシリンダへのポンプ吐出圧は減少させ
ることが可能となる。
（実施例） 本発明にもとづく位置エネルギーの回収、活用装置の
実施例を図面により、具体的に説明する。第１図に示す
ように、走行装置２上に、旋回自在に旋回車体３が設け
られている油圧式掘削機１において、その旋回車体３の
前部に作業機４が装着されている。作業機４は、一対の
ブームシリンダー５により起伏自在なブーム６を見えて
おり、ブーム６の先端部には、アームシリンダー７によ
り先端側が前後自在にアーム８が、そしてアーム８の先
端には、バケットシリンダー９により回転自在なバケッ
ト10が夫々取付けられている。一方ブームシリンダー
５、補助シリンダー11には、図示しないエンジンにより
駆動される油圧ポンプ16より圧送されたオイルが、ブー
ム操作弁17を介して供給される。旋回車体３とブーム６
の間には、ブームシリンダー５に隣接して補助シリンダ
ー11が並設されている。一対のブームシリンダー５及び
補助シリンダー11はピン18と19により旋回車体３とブー
ム６にそれぞれ連結されている。
実施例を図面により、具体的に説明する。第１図に示す
ように、走行装置２上に、旋回自在に旋回車体３が設け
られている油圧式掘削機１において、その旋回車体３の
前部に作業機４が装着されている。作業機４は、一対の
ブームシリンダー５により起伏自在なブーム６を見えて
おり、ブーム６の先端部には、アームシリンダー７によ
り先端側が前後自在にアーム８が、そしてアーム８の先
端には、バケットシリンダー９により回転自在なバケッ
ト10が夫々取付けられている。一方ブームシリンダー
５、補助シリンダー11には、図示しないエンジンにより
駆動される油圧ポンプ16より圧送されたオイルが、ブー
ム操作弁17を介して供給される。旋回車体３とブーム６
の間には、ブームシリンダー５に隣接して補助シリンダ
ー11が並設されている。一対のブームシリンダー５及び
補助シリンダー11はピン18と19により旋回車体３とブー
ム６にそれぞれ連結されている。
補助シリンダー11のボトム側室11aは、管路13により
蓄圧器12、可変リリーフ弁15およびチェック弁14に連結
されている。
蓄圧器12、可変リリーフ弁15およびチェック弁14に連結
されている。
操作レバー20の動きは、電気信号として演算器21に伝
えられるが、演算器21は、前記レバー20の操作方向、ス
トロークにより、指示された動きが作業機４において行
われるようブーム操作弁17に電気信号を送るので、油圧
ポンプ16からのオイルは、ブーム操作弁17、管路22を通
って、ブームシリンダー５、補助シリンダー11に達す
る。ブーム６を上げる時には、操作レバー20の“上”操
作により、演算器21よりの指令がブーム操作弁17に達す
るので、油圧ポンプ16よりの圧油がブームシリンダー５
と補助シリンダー11及び蓄圧器12回路に満たされ、第２
図に示すように、ブーム及び補助シリンダーは最大に伸
ばされた状態となる。この状態から、ブームを“下げ”
の状態にすると、ブームシリンダー５のロッド側室5aに
油圧ポンプ16からのオイルが送り込まれるが、これとは
無関係に作業機４の自重による落下モーメントＭ＝Ｗ×
ｌが働いて作業機４は落下しようとする。このため、シ
リンダーは縮小されるので、ブームシリンダーのボトム
側室5bのオイルはタンク23に戻されるが、補助シリンダ
ー11のボトム側室11aのオイルはチェック弁14のため、
タンクへは戻れず、蓄圧器12に導かれ、封入N2ガスを圧
縮、蓄圧する。この蓄圧の程度は、補助シリンダー11内
に発生した油圧力で作業機４が宙に浮かされた状態に維
持できることが必要である。
えられるが、演算器21は、前記レバー20の操作方向、ス
トロークにより、指示された動きが作業機４において行
われるようブーム操作弁17に電気信号を送るので、油圧
ポンプ16からのオイルは、ブーム操作弁17、管路22を通
って、ブームシリンダー５、補助シリンダー11に達す
る。ブーム６を上げる時には、操作レバー20の“上”操
作により、演算器21よりの指令がブーム操作弁17に達す
るので、油圧ポンプ16よりの圧油がブームシリンダー５
と補助シリンダー11及び蓄圧器12回路に満たされ、第２
図に示すように、ブーム及び補助シリンダーは最大に伸
ばされた状態となる。この状態から、ブームを“下げ”
の状態にすると、ブームシリンダー５のロッド側室5aに
油圧ポンプ16からのオイルが送り込まれるが、これとは
無関係に作業機４の自重による落下モーメントＭ＝Ｗ×
ｌが働いて作業機４は落下しようとする。このため、シ
リンダーは縮小されるので、ブームシリンダーのボトム
側室5bのオイルはタンク23に戻されるが、補助シリンダ
ー11のボトム側室11aのオイルはチェック弁14のため、
タンクへは戻れず、蓄圧器12に導かれ、封入N2ガスを圧
縮、蓄圧する。この蓄圧の程度は、補助シリンダー11内
に発生した油圧力で作業機４が宙に浮かされた状態に維
持できることが必要である。
しかし、第２〜第４図で明らかなように、落下モーメ
ントＭ＝Ｗ×ｌは、作業機４の位置により著しく異なる
ので、リリーフ弁のセット圧を作業機４の位置に応じて
変更せねばならない。このため、ブーム角度検出器23、
アーム角度検出器24をブーム６、アーム８の軸支部に取
付け、夫々の角度検出器からの信号による作業機位置の
演算と、予め記憶させている作業機重量Ｗとから、作業
機の落下モーメントＭを第５図に示す作業機制御の手順
で演算器21内で求め、ブームシリンダー５のみで作業機
４を保持すると設定した時のブームシリンダー相当保持
圧から、補助シリンダー11で保持させるべき最大油圧、
つまり補助シリンダー11のリリーフ弁セット圧を算出し
て、可変リリーフ弁15に指示するようになっている。演
算器21から可変リリーフ弁15へは、 PARO＝PAR作業機の動き、停止状態 PARO＞PAR可変リリーフ弁セット圧を小さく PARO＜PAR可変リリーフ弁セット圧を大きく のように作動直前のリリーフ弁セット圧に対する必要最
大油圧との差により、可変リリーフ弁のセット圧が変更
されるよう指示される。
ントＭ＝Ｗ×ｌは、作業機４の位置により著しく異なる
ので、リリーフ弁のセット圧を作業機４の位置に応じて
変更せねばならない。このため、ブーム角度検出器23、
アーム角度検出器24をブーム６、アーム８の軸支部に取
付け、夫々の角度検出器からの信号による作業機位置の
演算と、予め記憶させている作業機重量Ｗとから、作業
機の落下モーメントＭを第５図に示す作業機制御の手順
で演算器21内で求め、ブームシリンダー５のみで作業機
４を保持すると設定した時のブームシリンダー相当保持
圧から、補助シリンダー11で保持させるべき最大油圧、
つまり補助シリンダー11のリリーフ弁セット圧を算出し
て、可変リリーフ弁15に指示するようになっている。演
算器21から可変リリーフ弁15へは、 PARO＝PAR作業機の動き、停止状態 PARO＞PAR可変リリーフ弁セット圧を小さく PARO＜PAR可変リリーフ弁セット圧を大きく のように作動直前のリリーフ弁セット圧に対する必要最
大油圧との差により、可変リリーフ弁のセット圧が変更
されるよう指示される。
但しPAROは作動直前のリリーフ弁セット圧、PARは補
助シリンダーで保持させるべき最大圧を示す。
助シリンダーで保持させるべき最大圧を示す。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る油圧式掘削機のブ
ームエネルギー再生装置によれば、ブーム下げ時の戻り
油をアキュームレータに蓄えて、ブーム上げ操作時に、
この蓄圧力を再利用して補助シリンダへ供給して、ブー
ムシリンダの駆動に補助シリンダがアシストするように
したのでブーム上げ時のブームシリンダへのポンプ吐出
圧は減少させることが可能となり、油圧ポンプの消費馬
力が低減し省エネが図れる。
ームエネルギー再生装置によれば、ブーム下げ時の戻り
油をアキュームレータに蓄えて、ブーム上げ操作時に、
この蓄圧力を再利用して補助シリンダへ供給して、ブー
ムシリンダの駆動に補助シリンダがアシストするように
したのでブーム上げ時のブームシリンダへのポンプ吐出
圧は減少させることが可能となり、油圧ポンプの消費馬
力が低減し省エネが図れる。
第１図は、本発明実施例における作業機の制御回路図、
第２図は油圧式掘削機の掘削前の状態を示す側面図、第
３図は同じく掘削始めの状態を示す側面図、第４図は同
じく掘削終りの状態を示す側面図、第５図は本発明実施
例の作業機制御のフローチャート、第６図（ａ）は、本
発明実施例の積荷最大リーチ時のブームシリンダースト
ロークと保持圧との関係を示す図、第６図（ｂ）は従来
技術の積荷最大リーチ時のブームシリンダーストローク
と保持圧との関係を示す図、第７図は従来技術の作業機
の制御回路図である。 ４……作業機、５……ブームシリンダー ６……ブーム、11……補助シリンダー 12……蓄圧器、14……チェック弁 15……可変リリーフ弁、16……油圧ポンプ 17……ブーム操作弁
第２図は油圧式掘削機の掘削前の状態を示す側面図、第
３図は同じく掘削始めの状態を示す側面図、第４図は同
じく掘削終りの状態を示す側面図、第５図は本発明実施
例の作業機制御のフローチャート、第６図（ａ）は、本
発明実施例の積荷最大リーチ時のブームシリンダースト
ロークと保持圧との関係を示す図、第６図（ｂ）は従来
技術の積荷最大リーチ時のブームシリンダーストローク
と保持圧との関係を示す図、第７図は従来技術の作業機
の制御回路図である。 ４……作業機、５……ブームシリンダー ６……ブーム、11……補助シリンダー 12……蓄圧器、14……チェック弁 15……可変リリーフ弁、16……油圧ポンプ 17……ブーム操作弁
Claims (1)
- 【請求項１】車体に順次連結されるブーム、アームおよ
びバケットからなる作業機と、この作業機を駆動する各
シリンダと、油圧ポンプから吐出される吐出油を各シリ
ンダへ供給する各操作弁とを備えた油圧式掘削機のブー
ムエネルギー再生装置において、前記ブームシリンダ5,
5と並列に配設し、一方は前記ブームシリンダ（５）の
ボトム側管路、蓄圧器（12）および可変リリーフ弁（1
5）に並列に接続し、かつ、他方はタンク回路に接続す
る補助シリンダ（11）と、前記油圧ポンプ（16）からの
吐出油を前記ブームシリンダ（5,5）へ給排するブーム
用操作弁（17）と、前記車体に対するブーム（６）の回
転角を検知する第１検知手段（23）と、前記ブーム
（６）に対するアーム（８）の回転角を検知する第２検
知手段（24）と、前記第１および第２検知手段（23,2
4）からの信号を受けてブームシリンダ（5,5）のボトム
側圧力を演算し、その演算結果に基づいて蓄圧器（12）
の蓄圧力を制御する可変リリーフ弁（15）へ指令信号を
出力する演算器（21）とを備えたことを特徴とする油圧
式掘削機のブームエネルギー再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039588A JP2562645B2 (ja) | 1988-01-30 | 1988-01-30 | 油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039588A JP2562645B2 (ja) | 1988-01-30 | 1988-01-30 | 油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01199002A JPH01199002A (ja) | 1989-08-10 |
| JP2562645B2 true JP2562645B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=12025827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039588A Expired - Fee Related JP2562645B2 (ja) | 1988-01-30 | 1988-01-30 | 油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2562645B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008034582A1 (de) | 2008-07-24 | 2010-01-28 | Liebherr-Hydraulikbagger Gmbh | Arbeitsgerät |
| JP5143858B2 (ja) * | 2010-04-20 | 2013-02-13 | 住友重機械工業株式会社 | 建設機械 |
| DE102010051651A1 (de) * | 2010-11-17 | 2012-05-24 | Liebherr-Hydraulikbagger Gmbh | Arbeitsgerät |
| WO2014017958A1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | Volvo Construction Equipment Ab | Balanced linkage |
| RU2591373C2 (ru) * | 2014-07-18 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" | Гидросистема |
| CN113152574B (zh) * | 2021-04-26 | 2022-07-26 | 徐州纳维尔机械制造有限公司 | 基于滑动副和气体蓄能的挖掘机动臂节能装置及工作方法 |
-
1988
- 1988-01-30 JP JP2039588A patent/JP2562645B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01199002A (ja) | 1989-08-10 |
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