JP6106097B2 - 作業機械の動力回生装置および作業機械 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は本発明の油圧システムが搭載される油圧ショベル(作業機械)の外観を示す図である。
下部走行体100は左右のクローラ式走行装置103a,103bを有し、左右の走行モータ104a,104bにより駆動される。上部旋回体101は下部走行体100上に旋回可能に搭載され、旋回モータ(不図示)により旋回駆動される。フロント作業機102は上部旋回体101の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体101にはエンジンルーム106、キャビン(運転室)107が備えられ、エンジンルーム106に後述するエンジンEや油圧ポンプ1、サブポンプ8(図2参照)等の油圧機器が配置され、キャビン107内には操作レバー装置4(図2参照)等が配置されている。フロント作業機102はブーム111、アーム112、バケット113を有する多関節構造であり、ブーム111はブームシリンダ3の伸縮により上下方向に回動し、アーム112はアームシリンダ114の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット113はバケットシリンダ115の伸縮により上下、前後方向に回動する。
この場合の変形例を図5に示す。目標回転数演算部32で演算された目標回転数N0は、電動機指令値演算部33と制御弁目標流量演算部35Aとに出力される。制御弁目標流量演算部35Aは目標回転数N0と回転数センサ17で検出された電動機12の実回転数NからΔQ=q(N0−N)の演算を行って流量偏差ΔQを求め、これを制御弁目標流量として比例電磁弁指令値演算部36に出力する。
操作レバー4aを図2の図示a側に操作すると、パイロット弁4b1からパイロット圧Paがパイロット管5aを介して制御弁2の操作ポート2aに伝えられ、制御弁2が切換操作され、油圧ポンプ1からの圧油がボトム側管路6aを介してブームシリンダ3のボトム側油圧室3aに供給され、ブームシリンダ3は伸び動作(ブーム111は上方向に回動)する。これに伴い、ブームシリンダ3のロッド側油圧室3bから排出される戻り油は、ロッド側管路6b、制御弁2を通ってタンク18に還流する。このとき、パイロットチェック弁10には操作パイロット圧が導かれないので、ボトム側管路6aに設けられた動力回生装置19の回生回路21は遮断された状態となっており、回生動作は行われない。
本発明の第2の実施の形態によるハイブリッド式油圧ショベルについて説明する。図7は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの駆動制御システムのうちブームシリンダ3を駆動する油圧回路部分とその油圧回路部分に組み込まれた動力回生装置を示す、図2と同様の図である。
上記実施の形態では、油圧シリンダとしてブームシリンダを用いる場合を参照して説明したが、本発明はブームシリンダのみならずアームシリンダ等にも適用することができ、この場合についても同様の効果が達成される。また、電動機としては発電機として駆動するものを用いて挙げて説明したが、電動機の位置には純粋に発電動作のみを行う発電機を用いることができる。
2 制御弁
3 ブームシリンダ
3a ボトム側油圧室
3b ロッド側油圧室
4 操作レバー装置
4a 操作レバー
4b パイロット弁
5a,5b,5c パイロット油路
6a,6b,6e 油圧管路
6c 分岐部
6d 分岐管路
7 比例電磁弁
8 サブポンプ
9 コントローラ
10 パイロットチェック弁
11 油圧モータ
12 電動機
13 インバータ
14 チョッパ
15 蓄電装置(バッテリ)
16 圧力センサ
17 回転数センサ
18 タンク
19 動力回生装置
21 回生回路
22a,22b メイクアップバルブ
23 開閉弁
23a 操作ポート
31 目標流量演算部
32 目標回転数演算部
33 電動機指令値演算部
34 実流量演算部
35,35A 制御弁目標流量演算部
36 比例電磁弁指令値演算部
100 下部走行体
101 上部旋回体
102 フロント作業機
103a 走行装置
104a 走行モータ
106 エンジンルーム
107 運転室(キャビン)
111 ブーム
112 アーム
113 バケット
114 アームシリンダ
115 バケットシリンダ
E エンジン
N 実回転数
N0 目標回転数
Q0 目標流量
ΔQ 不足流量
Claims (5)
- 作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを操作・制御するための制御弁と、前記制御弁を操作し前記油圧アクチュエータを動作させるための操作レバーを有する操作レバー装置とを備える作業機械の動力回生装置であって、
前記油圧アクチュエータの戻り油により駆動される油圧モータと、
前記油圧モータに機械的に連結され、前記油圧モータにより駆動されて発電動作を行う電動機と、
前記電動機の回転数を制御するためのインバータと、
前記電動機によって発電された電力を蓄えるための蓄電装置とを備え、
前記油圧アクチュエータから排出される戻り油を分流し、前記制御弁側と前記油圧モータ側に配分する動力回生装置において、
前記油圧モータ及び前記電動機の実回転数を検出する回転数検出器と、
前記操作レバーの操作量を検出する操作量検出器と、
前記制御弁の開口面積を調整する比例電磁弁と、
前記回転数検出器で検出される回転数及び前記操作量検出器で検出される操作量が入力される制御装置を更に備え、
前記制御装置は、前記操作量に基づいて前記油圧アクチュエータから排出される戻り油の目標流量と前記電動機の目標回転数を求め、前記電動機の目標回転数が得られるよう前記インバータを介して前記電動機の回転数を制御するとともに、前記目標流量と前記回転数検出器によって検出された前記油圧モータ及び前記電動機の実回転数に基づいて前記目標流量と前記油圧モータを通過する圧油の実流量との偏差を求め、この偏差に基づいて前記比例電磁弁を制御することを特徴とする作業機械の動力回生装置。 - 請求項1記載の作業機械の動力回生装置において、
前記制御装置は、
前記操作量を入力し、この操作量に基づいて前記目標流量を求める目標流量演算部と、この目標流量から前記目標回転数を求める目標回転数演算部と、この目標回転数から前記インバータに対するインバータ制御信号を求める電動機指令値演算部と、前記実回転数を入力し、この実回転数に基づいて前記実流量を求める実流量演算部と、この実流量と前記目標流量から前記偏差を求め、この偏差を前記制御弁の目標流量とする制御弁目標流量演算部と、この制御弁目標流量から前記比例電磁弁に対する制御信号を求める比例電磁弁指令値演算部とを有することを特徴とする作業機械の動力回生装置。 - 請求項1記載の作業機械の動力回生装置において、
前記制御装置は、
前記操作量を入力し、この操作量に基づいて前記目標流量を求める目標流量演算部と、この目標流量から前記目標回転数を求める目標回転数演算部と、この目標回転数から前記インバータに対するインバータ制御信号を求める電動機指令値演算部と、前記実回転数を入力し、前記目標回転数演算部で求めた前記目標回転数と前記実回転数との偏差から前記目標流量と前記実流量との偏差を求め、この偏差を前記制御弁の目標流量とする制御弁目標流量演算部と、この制御弁目標流量から前記比例電磁弁に対する制御信号を求める比例電磁弁指令値演算部とを有することを特徴とする作業機械の動力回生装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項記載の作業機械の動力回生装置において、
油圧ポンプと前記油圧アクチュエータの圧油供給側との間に前記制御弁と並列に接続され、前記操作レバー装置の操作レバーが操作された時に開位置に切り換わる開閉弁を更に備えることを特徴とする作業機械の動力回生装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項記載の作業機械の動力回生装置を備えることを特徴とする作業機械。
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