JP6605413B2 - Hydraulic drive device for work machine - Google Patents
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Description
本発明は、油圧アクチュエータから蓄圧器にエネルギを回収して回生することのできる作業機械の油圧駆動装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic drive device for a working machine that can recover energy from a hydraulic actuator to a pressure accumulator and regenerate it.
本技術分野の従来技術として、油圧ショベル等に代表される作業機械のフロント作業機の位置エネルギを回収する際に、ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）のボトム側とロッド側の油室を連通させ、ブームシリンダのボトム側から流出する圧油をロッド側へ再生することでブームシリンダのボトム圧を昇圧しながらアキュムレータ（蓄圧器）にエネルギを蓄圧するエネルギ回収・回生装置が公知である（例えば特許文献１、特許文献２）。 As a prior art in this technical field, when recovering the potential energy of a front work machine of a work machine represented by a hydraulic excavator or the like, the boom chamber (hydraulic actuator) is connected to the bottom oil chamber and the rod side oil chamber to establish a boom. An energy recovery / regeneration device that accumulates energy in an accumulator (pressure accumulator) while increasing the bottom pressure of the boom cylinder by regenerating pressure oil flowing out from the bottom side of the cylinder to the rod side is known (for example, Patent Document 1). Patent Document 2).
特許文献１は、ブームシリンダのボトム側からアキュムレータに繋がる経路上に回収用圧力補償バルブ、および回収流量制御バルブを備えている。回収用圧力補償バルブは回収流量制御バルブの前後差圧を一定に保つように制御する。回収流量制御バルブの前後差圧が小さいときは、回収流量制御バルブより上流側にある回収用圧力補償バルブの開口が大きくなり、回収流量制御バルブの前後差圧が大きいときは、回収用圧力補償バルブの開口が小さくなる。 Patent Document 1 includes a recovery pressure compensation valve and a recovery flow rate control valve on a path connected to the accumulator from the bottom side of the boom cylinder. The recovery pressure compensating valve is controlled so as to keep the differential pressure across the recovery flow rate control valve constant. When the differential pressure across the recovery flow control valve is small, the opening of the recovery pressure compensation valve upstream of the recovery flow control valve is large. When the differential pressure across the recovery flow control valve is large, the recovery pressure compensation The valve opening becomes smaller.
このように、特許文献１では、回収用圧力補償バルブが回収流量制御バルブの前後差圧を一定に保つことで、回収流量制御バルブの通過流量を回収流量制御バルブの開口面積に応じた目標流量に制御することができる。すなわち、ブームシリンダの縮み速度が目標速度に制御される。 Thus, in Patent Document 1, the recovery pressure compensation valve keeps the differential pressure across the recovery flow rate control valve constant so that the flow rate passing through the recovery flow rate control valve is the target flow rate corresponding to the opening area of the recovery flow rate control valve. Can be controlled. That is, the contraction speed of the boom cylinder is controlled to the target speed.
また、特許文献２は、ブームシリンダのボトム側からロッド側へ再生する経路に再生制御弁を備えている。特許文献２では、再生制御弁を開いてブームシリンダを目標速度まで迅速に加速させ、ブームシリンダが目標速度に到達後、再生制御弁を絞ることでブームシリンダのボトム圧を昇圧し、アキュムレータへ蓄圧させる蓄圧優先制御を行うことができる。 Further, Patent Document 2 includes a regeneration control valve in a path for regeneration from the bottom side of the boom cylinder to the rod side. In Patent Document 2, the regeneration control valve is opened to quickly accelerate the boom cylinder to the target speed. After the boom cylinder reaches the target speed, the regeneration control valve is throttled to increase the bottom pressure of the boom cylinder and accumulate in the accumulator. It is possible to perform pressure accumulation priority control.
特許文献１では、アキュムレータが十分に蓄圧され、かつ、シリンダ荷重が小さい場合（例えば、ブームが自重で下がる場合）、回収流量制御バルブの下流圧は大きいが、回収流量制御バルブの上流圧は小さくなるため、回収流量制御バルブの前後差圧が小さくなる。そこで、回収流量制御バルブの前後差圧を所定圧に保つために、回収用圧力補償バルブの開口が大きくなる。 In Patent Document 1, when the accumulator is sufficiently accumulated and the cylinder load is small (for example, when the boom is lowered by its own weight), the downstream pressure of the recovery flow control valve is large, but the upstream pressure of the recovery flow control valve is small. Therefore, the differential pressure across the recovery flow rate control valve is reduced. Therefore, in order to maintain the differential pressure across the recovery flow rate control valve at a predetermined pressure, the opening of the recovery pressure compensation valve becomes large.
しかし、回収流量制御バルブの下流圧はアキュムレータの圧力によって決まるため、回収用圧力補償バルブの開口が最大になっても、回収流量制御バルブの前後差圧を所定圧に保つことができず、回収流量制御バルブに目標流量を流すことができなくなる。そのため、ブームシリンダの縮み速度が低下し、操作性が低下するという課題がある。 However, since the downstream pressure of the recovery flow control valve is determined by the pressure of the accumulator, the differential pressure across the recovery flow control valve cannot be maintained at the specified pressure even when the recovery pressure compensation valve opening is maximized. The target flow rate cannot flow through the flow control valve. Therefore, there is a problem that the boom cylinder contraction speed is lowered and the operability is lowered.
また、特許文献２においても、蓄圧優先制御においてアキュムレータが十分蓄圧されている場合には、特許文献１と同様にシリンダ荷重が小さいときにブームシリンダの縮み速度が低下し、操作性が低下するという課題が残る。 Also in Patent Document 2, when the accumulator is sufficiently accumulated in the pressure accumulation priority control, similarly to Patent Document 1, when the cylinder load is small, the contraction speed of the boom cylinder decreases, and the operability decreases. Issues remain.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、蓄圧器が十分蓄圧されている状態においても、油圧アクチュエータの操作性を良好に保つことのできる作業機械の油圧駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a hydraulic drive device for a work machine that can maintain good operability of the hydraulic actuator even when the pressure accumulator is sufficiently accumulated. For the purpose.
上記目的を達成するために、代表的な本発明は、供給される圧油で作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータからの戻り油を貯留するタンクと、前記油圧アクチュエータへ供給する圧油の流量を制御すると共に前記油圧アクチュエータから排出された圧油を前記タンクに向けて流すための流量制御弁と、前記流量制御弁から前記タンクに向かって流れる圧油を蓄圧する蓄圧器と、を有する作業機械の油圧駆動装置において、前記流量制御弁と前記蓄圧器との間に設けられ、前記流量制御弁の上流圧および前記流量制御弁の下流圧が信号圧として導かれることにより、前記流量制御弁の通過流量を一定に制御する回生制御用弁装置を備え、前記回生制御用弁装置は、前記蓄圧器が蓄圧可能な場合に、前記油圧アクチュエータから排出された排出油を前記流量制御弁を介して前記蓄圧器に導き、前記蓄圧器に流れる油路の開口を制御することで前記流量制御弁の前後差圧を一定にする第一の制御状態と、前記蓄圧器への蓄圧が満たされている場合に、前記油圧アクチュエータから排出された排出油を前記流量制御弁を介して前記タンクに導き、前記タンクに流れる油路の開口を制御することで前記蓄圧器の圧力に依らずに前記流量制御弁の前後差圧を一定にする第二の制御状態と、を有し、前記第二の制御状態において前記蓄圧器が蓄圧可能となって前記油圧アクチュエータから排出された排出油が前記流量制御弁を介して前記タンクおよび前記蓄圧器のそれぞれに分岐して流れる場合であっても、前記タンクに流れる油路の開口を制御することで前記蓄圧器の圧力に依らずに前記流量制御弁の前後差圧を一定にすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a representative present invention includes a hydraulic actuator that operates with supplied pressure oil, a tank that stores return oil from the hydraulic actuator, and a flow rate of pressure oil that is supplied to the hydraulic actuator. And a pressure accumulator for accumulating pressure oil flowing from the flow rate control valve toward the tank, and a pressure accumulator for accumulating the pressure oil flowing from the flow rate control valve toward the tank. In the hydraulic drive device of the machine, the flow control valve is provided between the flow control valve and the pressure accumulator, and the upstream pressure of the flow control valve and the downstream pressure of the flow control valve are led as signal pressures, thereby comprising a to that regenerative control valve device controlling a constant flow rate through the regeneration control valve apparatus, when the accumulator is capable accumulator from the hydraulic actuator -Out guide to the issued discharge oil into the accumulator through the flow control valve, a first control for the differential pressure across the flow control valve constant by controlling the opening of the oil passage flowing into the accumulator and state, if the accumulator to the accumulator is filled, the discharge oil discharged from the hydraulic actuator-out guide to the tank through the flow control valve, controls the opening of the oil passage flowing into the tank and a second control state to constant differential pressure across the pressure accumulator the flow control valve regardless of the pressure by, have a, the accumulator in the second control state is made possible accumulator Even when the discharged oil discharged from the hydraulic actuator branches and flows to each of the tank and the accumulator via the flow control valve, the opening of the oil passage flowing to the tank is controlled. Depends on the pressure of the accumulator Characterized by a differential pressure across the flow control valve constant regardless.
本発明によれば、蓄圧器が十分蓄圧されている状態においても、油圧アクチュエータの操作性を良好に保つことができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the operability of the hydraulic actuator can be kept good even when the pressure accumulator is sufficiently accumulated. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る作業機械の油圧駆動装置が適用される油圧ショベルの側面図である。図１に示すように、作業機械の代表例である油圧ショベルは、走行体４０１と、走行体４０１上に旋回可能に配置されている旋回体４０２と、旋回体４０２の前部に設けられた運転室４０３と、旋回体４０２に俯仰動可能に連結されるフロント作業機４０４を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator to which a hydraulic drive device for a work machine according to the present invention is applied. As shown in FIG. 1, a hydraulic excavator, which is a typical example of a work machine, is provided at a traveling body 401, a revolving body 402 that is turnably disposed on the traveling body 401, and a front portion of the revolving body 402. A driver's cab 403 and a front work machine 404 connected to the swivel body 402 so as to be able to move up and down are provided.
フロント作業機４０４は、旋回体４０２に連結されるブーム４０５と、ブーム４０５を駆動するブームシリンダ３と、ブーム４０５の先端に連結されるアーム４０６と、アーム４０６を駆動するアームシリンダ４０８と、アーム４０６の先端に連結されるバケット４０７と、バケット４０７を駆動するバケットシリンダ４０９とを含んでいる。なお、ブームシリンダ３、アームシリンダ４０８、およびバケットシリンダ４０９は何れもメインポンプ１０１（図２参照）から供給される圧油で作動する油圧アクチュエータである。 The front work machine 404 includes a boom 405 connected to the revolving structure 402, a boom cylinder 3 that drives the boom 405, an arm 406 that is connected to the tip of the boom 405, an arm cylinder 408 that drives the arm 406, and an arm A bucket 407 connected to the tip of 406 and a bucket cylinder 409 that drives the bucket 407 are included. The boom cylinder 3, the arm cylinder 408, and the bucket cylinder 409 are all hydraulic actuators that are operated by pressure oil supplied from the main pump 101 (see FIG. 2).
「第一実施形態」
次に、本発明の第一実施形態に係る作業機械の油圧駆動装置について説明する。図２は、第一実施形態に係る作業機械の油圧駆動装置の構成図である。第一実施形態に係る作業機械の油圧駆動装置（以下、油圧駆動装置という）は、原動機（例えばエンジン）１と、その原動機１によって駆動され、圧油供給路１０５に圧油を吐出する吐出ポート１０１ａを有する可変容量型のメインポンプ（油圧ポンプ）１０１と、固定容量型のポンプ（パイロットポンプ）３０と、メインポンプ１０１の吐出流量を制御するためのレギュレータ１１１と、メインポンプ１０１から吐出された圧油によって駆動されるブームシリンダ３と、メインポンプ１０１からブームシリンダ３に供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブユニット４と、を備えている。
"First embodiment"
Next, a hydraulic drive device for a work machine according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a configuration diagram of the hydraulic drive device for the work machine according to the first embodiment. A hydraulic drive device (hereinafter referred to as a hydraulic drive device) of a work machine according to the first embodiment is a prime mover (for example, an engine) 1 and a discharge port that is driven by the prime mover 1 and discharges pressure oil to a pressure oil supply path 105. A variable displacement main pump (hydraulic pump) 101 having 101a, a fixed displacement pump (pilot pump) 30, a regulator 111 for controlling the discharge flow rate of the main pump 101, and the main pump 101 A boom cylinder 3 driven by pressure oil and a control valve unit 4 for controlling the flow rate of the pressure oil supplied from the main pump 101 to the boom cylinder 3 are provided.
コントロールバルブユニット４は、圧油供給路１０５に接続され、メインポンプ１０１からブームシリンダ３に供給される圧油の流量および圧油の流れ方向を制御する流量制御弁６と、流量制御弁６の前後差圧がバネで決まる目標差圧に等しくなるように流量制御弁６の前後差圧を制御する圧力補償弁７と、圧油供給路１０５にブームシリンダ３の圧油が逆流することを防止する逆止弁１１と、圧油供給路１０５に接続され、圧油供給路１０５の圧力を設定圧力以上にならないように制御するメインリリーフ弁１１４と、圧油供給路１０５の圧力が吐出ポート１０１ａから吐出される圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータの最高負荷圧にバネの設定圧力を加算した圧力（アンロード弁セット圧）よりも高くなると開状態になって圧油供給路１０５の圧油をタンク２０に戻すアンロード弁１１５とを備えている。 The control valve unit 4 is connected to the pressure oil supply path 105, and includes a flow rate control valve 6 that controls the flow rate and flow direction of pressure oil supplied from the main pump 101 to the boom cylinder 3, and the flow rate control valve 6. The pressure compensation valve 7 that controls the differential pressure across the flow rate control valve 6 so that the differential pressure across the front and rear is equal to the target differential pressure determined by the spring, and the pressure oil in the boom cylinder 3 from flowing back to the pressure oil supply path 105 are prevented. The main relief valve 114 is connected to the check valve 11 and the pressure oil supply path 105, and is controlled so that the pressure of the pressure oil supply path 105 does not exceed the set pressure, and the pressure of the pressure oil supply path 105 is the discharge port 101a. When the pressure becomes higher than the pressure (unload valve set pressure) that is the sum of the maximum load pressure of the multiple hydraulic actuators driven by the pressure oil discharged from The pressure oil in the oil supply passage 105 and an unload valve 115 back to tank 20.
コントロールバルブユニット４は、圧油供給路１０５に接続される流量制御弁６の負荷ポートに接続され、ブームシリンダ３の負荷圧Ｐｌを検出する負荷検出回路１３１を備えている。前述したアンロード弁１１５には、負荷検出回路１３１によって検出された負荷圧Ｐｌが導かれる。コントロールバルブユニット４は、ブームシリンダ３のシリンダボトム側から排出された圧油が流量制御弁６を介して逆止弁１１の下流に接続される再生油路１０６と、再生油路１０６上に設けられ、ブームシリンダ３のシリンダボトム側からの排出油が逆止弁１１の下流に流れることを許容し、その逆流を防止する逆止弁１２を備えている。 The control valve unit 4 includes a load detection circuit 131 that is connected to a load port of the flow control valve 6 connected to the pressure oil supply path 105 and detects the load pressure Pl of the boom cylinder 3. The load pressure Pl detected by the load detection circuit 131 is guided to the unload valve 115 described above. The control valve unit 4 is provided on the regeneration oil passage 106 and the regeneration oil passage 106 in which the pressure oil discharged from the cylinder bottom side of the boom cylinder 3 is connected to the downstream of the check valve 11 via the flow control valve 6. In addition, a check valve 12 that allows the oil discharged from the cylinder bottom side of the boom cylinder 3 to flow downstream of the check valve 11 and prevents the reverse flow is provided.
コントロールバルブユニット４は、さらに切換弁４０および切換弁４１を備えている。切換弁４０は、ブームシリンダ３のシリンダボトム圧に応じて切り換わる。切換弁４０は、ブームシリンダ３のシリンダボトム圧が設定された閾値よりも大きい場合は、ブーム下げ指令圧ａを信号油路１０７を介して圧力補償弁７に導き、圧力補償弁７の開口を閉じるように作用させる。これにより、圧油供給路１０５の圧油がブームシリンダ３へ流入することを防止する。一方、ブームシリンダ３のシリンダボトム圧が設定された閾値よりも小さい場合は、切換弁４０は、信号油路１０７の圧油をタンク２０に排出するように切り換わる。 The control valve unit 4 further includes a switching valve 40 and a switching valve 41. The switching valve 40 switches according to the cylinder bottom pressure of the boom cylinder 3. When the cylinder bottom pressure of the boom cylinder 3 is larger than the set threshold value, the switching valve 40 guides the boom lowering command pressure a to the pressure compensation valve 7 via the signal oil passage 107 and opens the opening of the pressure compensation valve 7. Acts to close. Thereby, the pressure oil in the pressure oil supply path 105 is prevented from flowing into the boom cylinder 3. On the other hand, when the cylinder bottom pressure of the boom cylinder 3 is smaller than the set threshold value, the switching valve 40 is switched so as to discharge the pressure oil in the signal oil passage 107 to the tank 20.
切換弁４１は、負荷検出回路１３１上に設けられ、信号油路１０７の圧力が定められた閾値よりも小さいときは、ブームシリンダ３の負荷圧をアンロード弁１１５とレギュレータ１１１へ導くように構成され、信号油路１０７の圧力が閾値よりも大きいときは、タンク圧をアンロード弁１１５とレギュレータ１１１へ導くように構成される。 The switching valve 41 is provided on the load detection circuit 131 and is configured to guide the load pressure of the boom cylinder 3 to the unload valve 115 and the regulator 111 when the pressure of the signal oil passage 107 is smaller than a predetermined threshold value. When the pressure in the signal oil passage 107 is larger than the threshold value, the tank pressure is guided to the unload valve 115 and the regulator 111.
ここで、ブームシリンダ３は、流量制御弁６、圧力補償弁７および逆止弁１１と圧油供給路１０５を介してメインポンプ１０１の吐出ポート１０１ａに接続されている。 Here, the boom cylinder 3 is connected to the discharge port 101 a of the main pump 101 via the flow rate control valve 6, the pressure compensation valve 7, the check valve 11, and the pressure oil supply path 105.
回生制御用弁装置としての回生制御弁２００は、その入力ポート２００ａが流量制御弁６と接続されており、ブームシリンダ３のシリンダボトム側から排出された圧油は流量制御弁６を介して回生制御弁２００に流入する。 The regenerative control valve 200 as a regenerative control valve device has an input port 200 a connected to the flow control valve 6, and the pressure oil discharged from the cylinder bottom side of the boom cylinder 3 is regenerated via the flow control valve 6. It flows into the control valve 200.
回生制御弁２００の第一の出力ポート２００ｂは逆止弁１０を介してアキュムレータ（蓄圧器）３００に接続され、第二の出力ポート２００ｃはタンク２０に接続される。ブームシリンダ３のシリンダボトム側から排出された圧油は、タンク２０に向かう途中で回生制御弁２００の第一の出力ポート２００ｂからアキュムレータ３００へと導かれ、アキュムレータ３００に蓄圧される。なお、逆止弁１０により、第一の出力ポート２００ｂからアキュムレータ３００への圧油の流れのみが許容される。 The first output port 200 b of the regenerative control valve 200 is connected to the accumulator (pressure accumulator) 300 via the check valve 10, and the second output port 200 c is connected to the tank 20. The pressure oil discharged from the cylinder bottom side of the boom cylinder 3 is guided to the accumulator 300 from the first output port 200b of the regenerative control valve 200 on the way to the tank 20, and is accumulated in the accumulator 300. The check valve 10 allows only the flow of pressure oil from the first output port 200b to the accumulator 300.
回生制御弁２００は、ブームシリンダ３のシリンダボトム圧と入力ポート２００ａの圧力が信号圧として導かれ、流量制御弁６の前後差圧がバネで決まる目標差圧になるように制御する。 The regenerative control valve 200 controls the cylinder bottom pressure of the boom cylinder 3 and the pressure of the input port 200a as signal pressures, and controls the differential pressure across the flow control valve 6 to be a target differential pressure determined by a spring.
メインポンプ１０１は、負荷検出回路１３１の圧力（負荷圧）Ｐｌと、メインポンプ１０１の吐出圧Ｐｐが導かれ、ＰｐとＰｌの差Ｐｌｓと目標差圧Ｐｒｅｆを比較し、Ｐｌｓ＞Ｐｒｅｆの場合はメインポンプ１０１の傾転（容量）を減少させ、Ｐｌｓ＜Ｐｒｅｆの場合はメインポンプ１０１の傾転（容量）を増加させる流量制御、いわゆるロードセンシング制御と、メインポンプ１０１の吐出圧Ｐｐの上昇によってメインポンプ１０１の傾転（容量）を減少させる馬力制御とにより作動するレギュレータ１１１を備える。 The main pump 101 receives the pressure (load pressure) Pl of the load detection circuit 131 and the discharge pressure Pp of the main pump 101, compares the difference Pls between Pp and Pl, and the target differential pressure Pref. If Pls> Pref, Flow control that reduces the tilt (capacity) of the main pump 101 and increases the tilt (capacity) of the main pump 101 when Pls <Pref, and so-called load sensing control, and increase of the discharge pressure Pp of the main pump 101 A regulator 111 is provided that operates by horsepower control that reduces the tilt (capacity) of the main pump 101.
また、本実施形態における油圧駆動装置は、原動機１によって駆動される固定容量型のポンプ３０と、ポンプ３０のパイロット圧油供給路３１ａに接続され、パイロット圧油供給路３１ａに一定のパイロット圧を生成するパイロットリリーフバルブ３２と、パイロット圧油供給路３１ａに接続され、ゲートロックレバー２４により下流側のパイロット圧油供給路３１ｂをパイロット圧油供給路３１ａに接続するかタンク２０に接続するかを切り換えるゲートロック弁１００と、ゲートロック弁１００の下流側のパイロット圧油供給路３１ｂに接続され、流量制御弁６を制御するための操作パイロット圧を生成するパイロットバルブ（減圧弁）を有する操作装置１２２と、を備えている。なお、操作装置１２２は、運転室４０３内に設けられている。 The hydraulic drive apparatus according to the present embodiment is connected to a fixed displacement pump 30 driven by the prime mover 1 and a pilot pressure oil supply passage 31a of the pump 30, and a constant pilot pressure is applied to the pilot pressure oil supply passage 31a. It is connected to the generated pilot relief valve 32 and the pilot pressure oil supply path 31a, and the gate lock lever 24 determines whether the downstream pilot pressure oil supply path 31b is connected to the pilot pressure oil supply path 31a or the tank 20. An operating device having a gate lock valve 100 to be switched and a pilot valve (pressure reducing valve) that is connected to a pilot pressure oil supply passage 31b on the downstream side of the gate lock valve 100 and generates an operation pilot pressure for controlling the flow control valve 6. 122. The operating device 122 is provided in the cab 403.
次に、回生制御弁２００の制御特性について説明する。図３は回生制御弁２００の開口面積線図である。図３に示すように、回生制御弁２００がストロークしていないとき、第一の出力ポート２００ｂと第二の出力ポート２００ｃの開口は閉じている。回生制御弁２００のストローク位置が領域Ａの範囲で、第一の出力ポート２００ｂのみがストローク位置に比例して徐々に開口する。回生制御弁２００のストローク位置が領域Ｂの範囲で、第二の出力ポート２００ｃがストローク位置に比例して徐々に開口する。 Next, control characteristics of the regenerative control valve 200 will be described. FIG. 3 is an opening area diagram of the regeneration control valve 200. As shown in FIG. 3, when the regenerative control valve 200 is not in a stroke, the openings of the first output port 200b and the second output port 200c are closed. When the stroke position of the regenerative control valve 200 is within the range of the region A, only the first output port 200b is gradually opened in proportion to the stroke position. When the stroke position of the regenerative control valve 200 is in the range of the region B, the second output port 200c is gradually opened in proportion to the stroke position.
すなわち、ストローク位置が領域Ａの範囲では、アキュムレータ３００に流れる油路の開口を制御することで、流量制御弁６の前後差圧を一定に保つように制御し、ストローク位置が領域Ｂの範囲では、タンク２０に流れる油路の開口を制御することで、流量制御弁６の前後差圧を一定に保つように制御する。 In other words, when the stroke position is in the range of the region A, the opening of the oil passage flowing through the accumulator 300 is controlled so that the differential pressure across the flow control valve 6 is kept constant. By controlling the opening of the oil passage flowing through the tank 20, the differential pressure across the flow control valve 6 is controlled to be kept constant.
回生制御弁２００には、ブームシリンダ３のシリンダボトム側圧油の排出時、流量制御弁６の上流圧と下流圧が導かれており、流量制御弁６の前後差圧がバネで定まる目標差圧よりも大きいときは、閉口する方向にストロークし、流量制御弁６の前後差圧がバネで定まる目標差圧よりも小さいときは、開口する方向にストロークする。 When the cylinder bottom side pressure oil of the boom cylinder 3 is discharged to the regenerative control valve 200, the upstream pressure and the downstream pressure of the flow control valve 6 are guided, and the target differential pressure in which the differential pressure across the flow control valve 6 is determined by a spring. When the pressure difference is larger than the target pressure difference, the stroke is made in the closing direction. When the pressure difference across the flow control valve 6 is smaller than the target pressure difference determined by the spring, the stroke is made in the opening direction.
ブームシリンダ３のシリンダ速度が小さいとき、すなわち、流量制御弁６の前後差圧が小さいとき、回生制御弁２００は開口する方向にストロークし、まずストローク位置が領域Ａの範囲で制御を行う（第一の制御状態）。このとき、入力ポート２００ａと第一の出力ポート２００ｂが連通するように絞り２００ｄが開口し、ブームシリンダ３の排出油はアキュムレータ３００に流入するので、ブームシリンダ３の持つエネルギをアキュムレータ３００に蓄えることができ、かつ、回生制御弁２００は流量制御弁６の前後差圧が目標差圧になるように制御するので、ブームシリンダ３のシリンダ速度を流量制御弁６の開口面積で決まる目標速度に保つことができる。 When the cylinder speed of the boom cylinder 3 is small, that is, when the differential pressure across the flow rate control valve 6 is small, the regenerative control valve 200 strokes in the opening direction, and the stroke position is first controlled within the range of the region A (first One control state). At this time, the throttle 200d opens so that the input port 200a and the first output port 200b communicate with each other, and the oil discharged from the boom cylinder 3 flows into the accumulator 300. Therefore, the energy of the boom cylinder 3 can be stored in the accumulator 300. And the regenerative control valve 200 controls the differential pressure across the flow rate control valve 6 so that it becomes the target differential pressure, so that the cylinder speed of the boom cylinder 3 is maintained at the target speed determined by the opening area of the flow rate control valve 6. be able to.
徐々にアキュムレータ３００が蓄圧され、アキュムレータ３００が十分に蓄圧された時、ブームシリンダ３のシリンダ速度が低下するので、流量制御弁６の前後差圧は小さくなり、回生制御弁２００はさらに開口する方向にストロークし、ストローク位置が領域Ｂの範囲で制御を行うようになる（第二の制御状態）。これによって、入力ポート２００ａと第二の出力ポート２００ｃが連通するように絞り２００ｅが開口し、ブームシリンダ３のシリンダボトムがタンクに接続された状態で流量制御弁６の前後差圧が一定になるように制御するので、アキュムレータ３００の蓄圧状況に依らず、ブームシリンダ３のシリンダ速度を目標速度に保つことができる。 When accumulator 300 is gradually accumulated and accumulator 300 is sufficiently accumulated, the cylinder speed of boom cylinder 3 decreases, so that the differential pressure across flow control valve 6 decreases and regenerative control valve 200 opens further. The stroke position is controlled within the range of the region B (second control state). As a result, the throttle 200e is opened so that the input port 200a and the second output port 200c communicate with each other, and the differential pressure across the flow rate control valve 6 becomes constant with the cylinder bottom of the boom cylinder 3 connected to the tank. Thus, the cylinder speed of the boom cylinder 3 can be maintained at the target speed regardless of the pressure accumulation state of the accumulator 300.
次に油圧駆動装置の動作について説明する。まず、（ａ）アキュムレータ３００が蓄圧可能な状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合について、図４、５に示す油圧駆動装置の動作図を用いて説明する。 Next, the operation of the hydraulic drive device will be described. First, (a) the case where the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 is capable of accumulating pressure will be described with reference to the operation diagrams of the hydraulic drive device shown in FIGS.
図４に示すように、ブーム下げ動作を行う時、操作装置１２２を操作することで、ブーム下げ指令圧ａが生成される。ブーム下げ動作を空中で行う時、ブームボトム圧は切換弁４０の切り換わる閾値よりも大きいので、切換弁４０はブーム下げ指令圧ａを信号油路１０７に導くように切り換わる。ブーム下げ指令圧ａが圧力補償弁７に作用されることで、圧油供給路１０５の圧油がブームシリンダ３に流れることを防止する。 As shown in FIG. 4, when performing the boom lowering operation, the boom lowering command pressure a is generated by operating the operation device 122. When the boom lowering operation is performed in the air, the boom bottom pressure is larger than the switching threshold value of the switching valve 40, so that the switching valve 40 is switched so as to guide the boom lowering command pressure a to the signal oil passage 107. The boom lowering command pressure a is applied to the pressure compensation valve 7, thereby preventing the pressure oil in the pressure oil supply path 105 from flowing into the boom cylinder 3.
また、信号油路１０７の圧力によって切換弁４１が切り換わり、負荷圧としてタンク圧（ほぼ０ＭＰａ）がアンロード弁１１５とレギュレータ１１１に導かれる。これによって、メインポンプ１０１の吐出圧Ｐｐはタンク圧にアンロード弁１１５のバネの設定圧力Ｐｕｎ０を加算した圧力（アンロード弁セット圧）に保たれる。 Further, the switching valve 41 is switched by the pressure of the signal oil passage 107, and the tank pressure (approximately 0 MPa) is led to the unload valve 115 and the regulator 111 as the load pressure. Thereby, the discharge pressure Pp of the main pump 101 is maintained at a pressure (unload valve set pressure) obtained by adding the set pressure Pun0 of the spring of the unload valve 115 to the tank pressure.
Ｐｕｎ０は通常、目標差圧Ｐｒｅｆよりも若干高く設定される（Ｐｕｎ０＞Ｐｒｅｆ）。ここで、メインポンプ１０１の吐出圧Ｐｐと負荷圧との差Ｐｌｓは、Ｐｌｓ＝Ｐｐ−０＝Ｐｕｎ０＞Ｐｒｅｆとなるので、レギュレータ１１１はメインポンプ１０１の傾転が小さくなるように制御を行い、メインポンプ１０１の容量は最小に保たれる。 Pun0 is usually set slightly higher than the target differential pressure Pref (Pun0> Pref). Here, since the difference Pls between the discharge pressure Pp and the load pressure of the main pump 101 is Pls = Pp-0 = Pun0> Pref, the regulator 111 performs control so that the tilt of the main pump 101 is reduced, The capacity of the main pump 101 is kept to a minimum.
ブーム下げ指令圧ａにより、流量制御弁６がストロークし、ブームシリンダ３はシリンダが縮む方向に駆動される。これにより、シリンダボトム排出油の一部は流量制御弁６のメータアウト絞り、再生油路１０６、逆止弁１２および流量制御弁６のメータイン絞りを介してブームシリンダ３のシリンダロッド側へ流入し、シリンダボトム排出油の残りは、回生制御弁２００に流入する。 The flow rate control valve 6 is stroked by the boom lowering command pressure a, and the boom cylinder 3 is driven in the direction in which the cylinder contracts. Thereby, a part of the cylinder bottom discharged oil flows into the cylinder rod side of the boom cylinder 3 through the meter-out throttle of the flow control valve 6, the regeneration oil passage 106, the check valve 12 and the meter-in throttle of the flow control valve 6. The remaining cylinder bottom discharged oil flows into the regeneration control valve 200.
回生制御弁２００は、はじめシリンダ保持圧によりストローク位置ゼロの状態（図４）にあり、シリンダボトム圧が入力ポート２００ａに導かれることでストロークし始める（図５）。この時、アキュムレータ３００は蓄圧可能状態なので、領域Ａ（図２参照）の範囲で回生制御弁２００のストローク位置が制御され、流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆとなるように作動し、シリンダ速度がメータアウト絞りの開口面積に応じた目標速度に保たれる。領域Ａでは、絞り２００ｄは開口し、絞り２００ｅは開口していないため、図５に示すようにブームシリンダ３のシリンダボトム排出油は全てアキュムレータ３００へ蓄圧される。 The regenerative control valve 200 is initially in a state where the stroke position is zero due to the cylinder holding pressure (FIG. 4), and starts to stroke when the cylinder bottom pressure is guided to the input port 200a (FIG. 5). At this time, since the accumulator 300 is in a state capable of accumulating pressure, the stroke position of the regenerative control valve 200 is controlled within the range of the region A (see FIG. 2), and the differential pressure before and after the meter-out throttle of the flow control valve 6 becomes the target differential pressure Pref. The cylinder speed is maintained at a target speed corresponding to the opening area of the meter-out stop. In the region A, since the throttle 200d is open and the throttle 200e is not open, all the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 is accumulated in the accumulator 300 as shown in FIG.
以上のように、アキュムレータ３００が蓄圧可能な状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合、ブーム下げ動作の操作性を確保した上で、アキュムレータ３００へエネルギを蓄えることが可能となる。 As described above, when the boom lowering operation is performed in the air with the accumulator 300 capable of accumulating pressure, energy can be stored in the accumulator 300 while ensuring the operability of the boom lowering operation.
次に、（ｂ）アキュムレータ３００が十分に蓄圧されている状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合について、図６に示す油圧駆動装置の動作図を用いて説明する。（ｂ）の場合の油圧駆動装置の動作は、（ａ）の場合と比べて、主に回生制御弁２００のストローク位置が相違する。そこで、この相違点を中心に説明する。 Next, (b) the case where the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 is sufficiently accumulated will be described with reference to the operation diagram of the hydraulic drive device shown in FIG. The operation of the hydraulic drive apparatus in the case of (b) mainly differs from the case of (a) in the stroke position of the regenerative control valve 200. Therefore, this difference will be mainly described.
アキュムレータ３００が十分蓄圧されている状態では、ブームシリンダ３から排出された圧油が回生制御弁２００を介してアキュムレータ３００に流出しないので、流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧は目標差圧Ｐｒｅｆよりも小さくなる。このため、図６に示すように、回生制御弁２００はさらにストロークしてストローク位置が領域Ｂの範囲で制御され、ブームシリンダ３のシリンダボトムから排出された圧油（シリンダボトム排出油）は絞り２００ｅを介してタンク２０へ流出する。よって、流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆとなるように作動し、ブームシリンダ３のストローク速度を確実に制御できるようになる。 In the state where the accumulator 300 is sufficiently accumulated, the pressure oil discharged from the boom cylinder 3 does not flow out to the accumulator 300 via the regenerative control valve 200, so the differential pressure before and after the meter-out throttle of the flow control valve 6 is the target difference. It becomes smaller than the pressure Pref. For this reason, as shown in FIG. 6, the regenerative control valve 200 is further stroked and the stroke position is controlled within the range of the region B, and the pressure oil (cylinder bottom discharge oil) discharged from the cylinder bottom of the boom cylinder 3 is throttled. It flows out into the tank 20 through 200e. Therefore, it operates so that the differential pressure before and after the meter-out throttle of the flow control valve 6 becomes the target differential pressure Pref, and the stroke speed of the boom cylinder 3 can be reliably controlled.
以上のように、アキュムレータ３００が十分蓄圧されている状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合であっても、ブームシリンダ３からのシリンダボトム排出油を回生制御弁２００からタンク２０へ流すことができるため、ブーム下げ動作の操作性を確保できる。なお、回生制御弁２００のストローク位置が領域Ｂの範囲にある場合において、アキュムレータ３００が蓄圧可能な状態となったときには、ブームシリンダ３からのシリンダボトム排出油はアキュムレータ３００とタンク２０とに分岐して流れることがある。 As described above, even when the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 is sufficiently accumulated, the cylinder bottom discharged oil from the boom cylinder 3 can flow from the regenerative control valve 200 to the tank 20. Therefore, the operability of the boom lowering operation can be secured. When the stroke position of the regenerative control valve 200 is in the range of the region B, when the accumulator 300 is in a state where pressure can be accumulated, the cylinder bottom discharged oil from the boom cylinder 3 branches to the accumulator 300 and the tank 20. May flow.
次に、（ｃ）ブーム下げ動作時に負荷が生じる場合（機体持ち上げ動作）について、図７に示す油圧駆動装置の動作図を用いて説明する。図７に示すように、ブーム下げ動作を行う時、操作装置１２２を操作することで、ブーム下げ指令圧ａが生成される。ブーム下げ動作時に負荷が生じる時、ブームボトム圧は切換弁４０の切り換わる閾値よりも小さくなるので信号油路１０７の圧油はタンクへ導かれる。信号油路１０７の圧力がタンク圧（ほぼ０ＭＰａ）となるので、圧力補償弁７は、流量制御弁６のメータイン絞りの前後差圧が一定になるように圧力補償制御を行い、切換弁４１は負荷検出回路１３１の圧力をアンロード弁１１５とレギュレータ１１１へ導く。 Next, (c) a case where a load is generated during the boom lowering operation (airframe lifting operation) will be described with reference to an operation diagram of the hydraulic drive device shown in FIG. As shown in FIG. 7, when performing the boom lowering operation, the boom lowering command pressure a is generated by operating the operation device 122. When a load is generated during the boom lowering operation, the boom bottom pressure becomes smaller than the switching threshold of the switching valve 40, so that the pressure oil in the signal oil passage 107 is guided to the tank. Since the pressure in the signal oil passage 107 becomes the tank pressure (approximately 0 MPa), the pressure compensation valve 7 performs pressure compensation control so that the differential pressure before and after the meter-in throttle of the flow control valve 6 is constant, and the switching valve 41 is The pressure of the load detection circuit 131 is guided to the unload valve 115 and the regulator 111.
ブーム下げ指令圧ａによって流量制御弁６がストロークし、ブームシリンダ３はシリンダが縮む方向に駆動される。このとき、負荷検出回路１３１は負荷圧としてＰｌを検出し、アンロード弁１１５とレギュレータ１１１に導かれる。これによって、レギュレータ１１１により、メインポンプ１０１の吐出圧ＰｐはＰｌにＰｒｅｆを加算した圧力になるように上昇し、アンロード弁１１５のアンロード弁セット圧はＰｌにアンロード弁１１５のバネの設定圧力Ｐｕｎ０を加算した圧力に上昇し、圧油供給路１０５の圧油をタンク２０に排出する油路を遮断する。 The flow control valve 6 is stroked by the boom lowering command pressure a, and the boom cylinder 3 is driven in the direction in which the cylinder contracts. At this time, the load detection circuit 131 detects Pl as a load pressure, and is led to the unload valve 115 and the regulator 111. As a result, the regulator 111 increases the discharge pressure Pp of the main pump 101 to a pressure obtained by adding Pref to Pl, and the unload valve set pressure of the unload valve 115 is set to Pl. The pressure is increased to the pressure Pun0 added, and the oil passage for discharging the pressure oil in the pressure oil supply passage 105 to the tank 20 is shut off.
ブーム下げ動作時に負荷が生じている場合、ブームシリンダ３のシリンダボトム圧は負荷圧Ｐｌに比べ小さいので、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油は逆止弁１２を通過することができず、全ての流量が回生制御弁２００に導かれる。シリンダ速度はシリンダロッド側に流入する流量、すなわち、流量制御弁６のメータイン絞りの通過流量で決定し、流量制御弁６のメータイン絞りの通過流量は、ロードセンシング制御によりメータイン絞りの開口面積Ａｉで決定され、一方で、シリンダボトム排出流量は、シリンダのボトム側受圧面積とロッド側受圧面積の面積比ｎによって決定される。 When a load is generated during the boom lowering operation, the cylinder bottom pressure of the boom cylinder 3 is smaller than the load pressure Pl. Therefore, the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 cannot pass through the check valve 12, and all The flow rate is guided to the regeneration control valve 200. The cylinder speed is determined by the flow rate flowing into the cylinder rod side, that is, the flow rate passing through the meter-in throttle of the flow rate control valve 6, and the flow rate passing through the meter-in throttle of the flow rate control valve 6 is the opening area Ai of the meter-in throttle by load sensing control. On the other hand, the cylinder bottom discharge flow rate is determined by the area ratio n of the cylinder bottom side pressure receiving area and the rod side pressure receiving area.
ここで、流量制御弁６のメータアウト絞りの開口面積ＡｏをＡｏ＞ｎ×Ａｉとすることで、ロードセンシング制御が行われている間は、メータアウト絞りの前後差圧が常に目標差圧Ｐｒｅｆよりも小さくなる。これにより、回生制御弁２００のストローク位置は最大となり、絞り２００ｅが開口するので、シリンダボトム排出油をタンク２０へ排出するようになる。 Here, by setting the opening area Ao of the meter-out throttle of the flow control valve 6 to Ao> n × Ai, the differential pressure before and after the meter-out throttle is always the target differential pressure Pref during the load sensing control. Smaller than. As a result, the stroke position of the regenerative control valve 200 is maximized and the throttle 200e opens, so that the cylinder bottom discharged oil is discharged to the tank 20.
以上のように、機体持ち上げ動作のようなブーム下げ動作時に負荷が生じる場合であっても、回生制御弁２００はブームシリンダ３のシリンダボトム排出油をタンク２０へ排出するように作動するので、所望の動作を行うことができる。 As described above, the regenerative control valve 200 operates to discharge the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 to the tank 20 even when a load is generated during the boom lowering operation such as the airframe lifting operation. Can be performed.
「第二実施形態」
次に、本発明の第二実施形態に係る油圧駆動装置について説明する。図８は、第二実施形態に係る油圧駆動装置の構成図である。図８に示すように、第二実施形態に係る油圧駆動装置は、第一実施形態の回生制御弁２００に代えて、回生制御用弁装置として第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２を備えている点が相違する。以下、この相違を中心に説明し、第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
"Second embodiment"
Next, a hydraulic drive device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a configuration diagram of the hydraulic drive device according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, the hydraulic drive device according to the second embodiment replaces the regenerative control valve 200 of the first embodiment with a first pressure compensation valve 201 and a second pressure compensation as a regeneration control valve device. The difference is that a valve 202 is provided. Hereinafter, this difference will be mainly described, and the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
第二実施形態におけるコントロールバルブユニット４は、第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２を備えている。第一の圧力補償弁２０１は、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油が流量制御弁６を介してアキュムレータ３００に接続される油路上に設けられ、第二の圧力補償弁２０２は、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油が流量制御弁６を介してタンク２０に接続される油路上に設けられる。 The control valve unit 4 in the second embodiment includes a first pressure compensation valve 201 and a second pressure compensation valve 202. The first pressure compensation valve 201 is provided on an oil passage through which the cylinder bottom discharge oil of the boom cylinder 3 is connected to the accumulator 300 via the flow control valve 6, and the second pressure compensation valve 202 is connected to the boom cylinder 3. Cylinder bottom discharge oil is provided on an oil passage connected to the tank 20 via the flow control valve 6.
ブームシリンダ３のシリンダボトム圧と、シリンダボトムから排出された圧油が流量制御弁６を通過するときの流量制御弁６の下流圧とが第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２にそれぞれ信号圧として導かれ、流量制御弁６の前後差圧がバネで決まる目標差圧Ｐｒｅｆになるように制御される。なお、第一の圧力補償弁２０１の開口面積線図は図３のアキュムレータ側の絞り２００ｄと同等であり、第二の圧力補償弁２０２の開口面積線図は図３のタンク側の絞り２００ｅと同等である。 The cylinder bottom pressure of the boom cylinder 3 and the downstream pressure of the flow control valve 6 when the pressure oil discharged from the cylinder bottom passes through the flow control valve 6 are the first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve. Each is guided as a signal pressure to 202, and is controlled so that the differential pressure across the flow control valve 6 becomes a target differential pressure Pref determined by a spring. The opening area diagram of the first pressure compensation valve 201 is equivalent to the accumulator side throttle 200d in FIG. 3, and the opening area diagram of the second pressure compensation valve 202 is the tank side throttle 200e in FIG. It is equivalent.
次に油圧駆動装置の動作について説明する。まず、（ａ）アキュムレータ３００が蓄圧可能な状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合について説明する。 Next, the operation of the hydraulic drive device will be described. First, (a) a case where the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 can accumulate pressure will be described.
第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２は、はじめシリンダ保持圧によりストローク位置ゼロの状態にあり、シリンダボトムから排出された圧油が流量制御弁６を通過し、流量制御弁６の下流圧が信号圧として第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２に導かれることでストロークし始める。この時、第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２に導かれる信号圧は、両方ともシリンダボトム圧と流量制御弁６の下流圧で同じ信号圧が導かれており、かつ、両方ともバネの設定圧は同じ目標差圧Ｐｒｅｆであるため、第一の圧力補償弁２０１と第二の圧力補償弁２０２は同じようにストロークする。 The first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve 202 are initially in a state where the stroke position is zero due to the cylinder holding pressure, and the pressure oil discharged from the cylinder bottom passes through the flow control valve 6, and the flow control valve The downstream pressure of 6 is introduced as a signal pressure to the first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve 202, and the stroke starts. At this time, the signal pressure guided to the first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve 202 is both the same signal pressure as the cylinder bottom pressure and the downstream pressure of the flow control valve 6, and In both cases, since the set pressure of the spring is the same target differential pressure Pref, the first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve 202 stroke in the same manner.
アキュムレータ３００は蓄圧可能状態なので、第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２は図３の領域Ａの範囲でストローク位置が制御され、第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２は、流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆとなるように作動し、シリンダ速度がメータアウト絞りの開口面積に応じた目標速度に保たれる。ストローク位置が領域Ａの範囲にある状態では、第一の圧力補償弁２０１は開口し、第二の圧力補償弁２０２は開口していないため、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油はアキュムレータ３００へ蓄圧される。 Since the accumulator 300 is capable of accumulating pressure, the stroke positions of the first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve 202 are controlled within the range of region A in FIG. The compensation valve 202 operates so that the differential pressure before and after the meter-out throttle of the flow control valve 6 becomes the target differential pressure Pref, and the cylinder speed is maintained at the target speed corresponding to the opening area of the meter-out throttle. In the state where the stroke position is in the range of the region A, the first pressure compensation valve 201 is opened and the second pressure compensation valve 202 is not opened, so that the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 is accumulated in the accumulator 300. Is done.
以上のように、アキュムレータ３００が蓄圧可能な状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合、ブーム下げ動作の操作性を確保した上で、アキュムレータ３００へエネルギを蓄えることが可能となる。 As described above, when the boom lowering operation is performed in the air with the accumulator 300 capable of accumulating pressure, energy can be stored in the accumulator 300 while ensuring the operability of the boom lowering operation.
次に、（ｂ）アキュムレータ３００が十分に蓄圧されている状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合について説明する。 Next, (b) the case where the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 is sufficiently accumulated will be described.
この場合、アキュムレータ３００は十分に蓄圧されているので、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油がアキュムレータ３００に流入されず、流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧は目標差圧Ｐｒｅｆよりも小さくなる。このため、第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２はさらにストロークし、ストローク位置が領域Ｂの範囲で制御が行われる。流量制御弁６は、メータアウト絞りの前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆとなるように作動する。ストローク位置が領域Ｂの範囲においては、第二の圧力補償弁２０２が開口しており、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油はタンク２０へ流出できるようになるため、ブームシリンダ３のストローク速度を確実に制御できるようになる。 In this case, since the accumulator 300 is sufficiently accumulated, the cylinder bottom discharge oil of the boom cylinder 3 does not flow into the accumulator 300, and the differential pressure across the meter-out throttle of the flow control valve 6 is smaller than the target differential pressure Pref. Become. For this reason, the first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve 202 are further stroked, and the stroke position is controlled in the region B. The flow control valve 6 operates so that the differential pressure before and after the meter-out throttle becomes the target differential pressure Pref. When the stroke position is in the region B, the second pressure compensation valve 202 is open, and the cylinder bottom discharge oil of the boom cylinder 3 can flow out to the tank 20, so that the stroke speed of the boom cylinder 3 can be ensured. Will be able to control.
以上のように、アキュムレータ３００が十分蓄圧されている状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合であっても、ブームシリンダ３からのシリンダボトム排出油をタンク２０に流すことによって流量制御弁６の前後差圧を目標差圧Ｐｒｅｆに制御できるため、ブーム下げ動作の操作性を確保できる。 As described above, even when the boom lowering operation is performed in the air in a state where the accumulator 300 is sufficiently accumulated, the cylinder bottom discharge oil from the boom cylinder 3 is caused to flow into the tank 20 to flow the flow control valve 6. Since the front-rear differential pressure can be controlled to the target differential pressure Pref, the operability of the boom lowering operation can be ensured.
次に、（ｃ）ブーム下げ動作時に負荷が生じる場合（機体持ち上げ動作）について説明する。この場合は、第一実施形態と同様に第一の圧力補償弁２０１および第二の圧力補償弁２０２のストローク位置は最大となり、第二の圧力補償弁２０２が開口するので、機体持ち上げ動作のようなブーム下げ動作時に負荷が生じる場合であっても、回生制御弁はブームシリンダ３のシリンダボトム排出油をタンクへ排出するように作動するので、所望の動作を行うことができる。 Next, (c) a case where a load is generated during the boom lowering operation (airframe lifting operation) will be described. In this case, as in the first embodiment, the stroke positions of the first pressure compensation valve 201 and the second pressure compensation valve 202 are maximized and the second pressure compensation valve 202 is opened. Even when a load is generated during a boom lowering operation, the regenerative control valve operates so as to discharge the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 to the tank, so that a desired operation can be performed.
「第三実施形態」
次に、本発明の第三実施形態に係る油圧駆動装置について説明する。図９は、第三実施形態に係る油圧駆動装置の構成図である。図９に示すように、第三実施形態に係る油圧駆動装置は、第一実施形態の回生制御弁２００に代えて、回生制御用弁装置として第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２を備えている点が相違する。以下、この相違を中心に説明し、第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
"Third embodiment"
Next, a hydraulic drive device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a configuration diagram of a hydraulic drive device according to the third embodiment. As shown in FIG. 9, the hydraulic drive device according to the third embodiment replaces the regenerative control valve 200 of the first embodiment with a first electromagnetic proportional valve 211 and a second electromagnetic proportional valve as a regenerative control valve device. The difference is that a valve 212 is provided. Hereinafter, this difference will be mainly described, and the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
第三実施形態におけるコントロールバルブユニット４は、第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２を備えている。第一の電磁比例弁２１１は、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油が流量制御弁６を介してアキュムレータ３００に接続される油路上に設けられ、第二の電磁比例弁２１２は、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油が流量制御弁６を介してタンク２０に接続される油路上に設けられる。 The control valve unit 4 in the third embodiment includes a first electromagnetic proportional valve 211 and a second electromagnetic proportional valve 212. The first electromagnetic proportional valve 211 is provided on an oil passage through which the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 is connected to the accumulator 300 via the flow control valve 6, and the second electromagnetic proportional valve 212 is connected to the boom cylinder 3. Cylinder bottom discharge oil is provided on an oil passage connected to the tank 20 via the flow control valve 6.
また、第三実施形態では、流量制御弁６の上流圧、すなわちブームシリンダ３のシリンダボトム圧（シリンダボトム側の圧力）Ｐ１を検出する第一の圧力検出装置５１と、流量制御弁６の下流圧、すなわち、第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２の上流圧Ｐ２を検出する第二の圧力検出装置５２とが設けられている。 In the third embodiment, the upstream pressure of the flow control valve 6, that is, the first pressure detection device 51 that detects the cylinder bottom pressure (cylinder bottom side pressure) P <b> 1 of the boom cylinder 3, and the downstream of the flow control valve 6. There is provided a second pressure detection device 52 that detects the pressure, that is, the upstream pressure P2 of the first electromagnetic proportional valve 211 and the second electromagnetic proportional valve 212.
コントローラ５０は、入力側に第一の圧力検出装置５１によって検出されるブームシリンダ３のシリンダボトム圧Ｐ１と、第二の圧力検出装置５２によって検出される第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２の上流圧Ｐ２が接続され、出力側に第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２が接続され、第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２の開口面積を制御する。 The controller 50 has a cylinder bottom pressure P1 of the boom cylinder 3 detected by the first pressure detection device 51 on the input side, a first electromagnetic proportional valve 211 and a second pressure detected by the second pressure detection device 52. The upstream pressure P2 of the solenoid proportional valve 212 is connected, the first solenoid proportional valve 211 and the second solenoid proportional valve 212 are connected to the output side, and the first solenoid proportional valve 211 and the second solenoid proportional valve 212 are connected. Control the opening area.
次に、第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２の制御について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。図１０に示すように、コントローラ５０は、第一の圧力検出装置５１により圧力Ｐ１（第一の圧力）を検出し、第二の圧力検出装置５２により圧力Ｐ２（第二の圧力）を検出し、あらかじめ設定された目標差圧Ｐｒｅｆを用いて、目標差圧ＰｒｅｆとＰ１とＰ２の差圧との差Ｐｄ＝Ｐｒｅｆ−（Ｐ１−Ｐ２）を算出する（ステップＳ１）。 Next, control of the first electromagnetic proportional valve 211 and the second electromagnetic proportional valve 212 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 10, the controller 50 detects the pressure P1 (first pressure) by the first pressure detection device 51, and detects the pressure P2 (second pressure) by the second pressure detection device 52. Then, using the preset target differential pressure Pref, the difference Pd = Pref− (P1−P2) between the target differential pressure Pref and the differential pressure between P1 and P2 is calculated (step S1).
次いで、コントローラ５０は、第二の電磁比例弁２１２の開口面積Ａ２が最小値であるかどうかを判定し（ステップＳ２）、ステップＳ２でＹＥＳの場合、Ｐｄに対してあるゲインＫＧを乗算した値だけ第一の電磁比例弁２１１の開口量を増加させ（ステップＳ３Ａ）、ステップＳ２でＮＯの場合、第一の電磁比例弁２１１を全開させる（ステップＳ３Ｂ）。 Next, the controller 50 determines whether or not the opening area A2 of the second electromagnetic proportional valve 212 is the minimum value (step S2). If YES in step S2, a value obtained by multiplying Pd by a certain gain KG. Only the opening amount of the first electromagnetic proportional valve 211 is increased (step S3A). If NO in step S2, the first electromagnetic proportional valve 211 is fully opened (step S3B).
次いで、コントローラ５０は、第一の電磁比例弁２１１の開口面積Ａ１が最大値であるかどうかを判定し（ステップＳ４）、ステップＳ４でＹＥＳの場合、Ｐｄに対してあるゲインＫＧを乗算した値だけ第二の電磁比例弁２１２の開口量を増加させ（ステップＳ５Ａ）、ステップＳ４でＮＯの場合、第二の電磁比例弁２１２を全閉させる。 Next, the controller 50 determines whether or not the opening area A1 of the first electromagnetic proportional valve 211 is the maximum value (step S4). If YES in step S4, a value obtained by multiplying Pd by a gain KG. Only the opening amount of the second electromagnetic proportional valve 212 is increased (step S5A). If NO in step S4, the second electromagnetic proportional valve 212 is fully closed.
この制御により、流量制御弁６の前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆになるように制御され、アキュムレータ３００に蓄圧可能の時は、第一の電磁比例弁２１１によりブームシリンダ３のシリンダボトム側油室がアキュムレータ３００に接続された状態で、流量制御弁６の前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆになるように制御し、アキュムレータ３００が十分蓄圧されている時は、第一の電磁比例弁２１１は全開となり、第二の電磁比例弁２１２によりブームシリンダ３のシリンダボトム側油室がタンク２０に接続された状態で、流量制御弁６の前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆになるように制御する。 By this control, the differential pressure across the flow control valve 6 is controlled to become the target differential pressure Pref, and when the accumulator 300 can accumulate pressure, the first electromagnetic proportional valve 211 causes the cylinder bottom side oil chamber of the boom cylinder 3 to be stored. Is connected to the accumulator 300, the flow rate control valve 6 is controlled so that the differential pressure across the flow rate becomes the target differential pressure Pref. When the accumulator 300 is sufficiently accumulated, the first electromagnetic proportional valve 211 is fully opened. Thus, in the state where the cylinder bottom side oil chamber of the boom cylinder 3 is connected to the tank 20 by the second electromagnetic proportional valve 212, control is performed so that the differential pressure across the flow control valve 6 becomes the target differential pressure Pref.
以下、油圧駆動装置の具体的な動作を説明する。まず、（ａ）アキュムレータ３００が蓄圧可能な状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合について説明する。この場合、アキュムレータ３００が蓄圧可能なので、第一の電磁比例弁２１１により流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆになるように制御され、この時、第一の電磁比例弁２１１の開口面積Ａ１は最大値未満であり、第二の電磁比例弁２１２は開口していないので、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油はアキュムレータ３００へ蓄圧される。 Hereinafter, a specific operation of the hydraulic drive device will be described. First, (a) a case where the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 can accumulate pressure will be described. In this case, since the accumulator 300 can accumulate pressure, the first electromagnetic proportional valve 211 is controlled so that the differential pressure before and after the meter-out throttle of the flow control valve 6 becomes the target differential pressure Pref. At this time, the first electromagnetic proportional valve Since the opening area A1 of the valve 211 is less than the maximum value and the second electromagnetic proportional valve 212 is not opened, the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 is accumulated in the accumulator 300.
以上のように、アキュムレータ３００が蓄圧可能な状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合、ブーム下げ動作の操作性を確保した上で、アキュムレータ３００へエネルギを蓄えることが可能となる。 As described above, when the boom lowering operation is performed in the air with the accumulator 300 capable of accumulating pressure, energy can be stored in the accumulator 300 while ensuring the operability of the boom lowering operation.
次に、（ｂ）アキュムレータ３００が十分に蓄圧されている状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合について説明する。この場合、アキュムレータ３００が十分に蓄圧されているので、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油がアキュムレータ３００に流入されず、流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧は目標差圧Ｐｒｅｆよりも小さくなる。このため、第一の電磁比例弁２１１の開口面積Ａ１は最大値となり、第二の電磁比例弁２１２で制御を行うようになり、流量制御弁６のメータアウト絞りの前後差圧が目標差圧Ｐｒｅｆとなるように作動する。第二の電磁比例弁２１２により、ブームシリンダ３のシリンダボトム排出油はタンク２０へ流出できるようになるため、ブームシリンダ３のストローク速度を確実に制御できるようになる。 Next, (b) the case where the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 is sufficiently accumulated will be described. In this case, since the accumulator 300 is sufficiently accumulated, the cylinder bottom discharge oil of the boom cylinder 3 does not flow into the accumulator 300, and the differential pressure across the meter-out throttle of the flow control valve 6 is smaller than the target differential pressure Pref. Become. For this reason, the opening area A1 of the first electromagnetic proportional valve 211 becomes the maximum value, and the second electromagnetic proportional valve 212 performs control, and the differential pressure before and after the meter-out throttle of the flow control valve 6 becomes the target differential pressure. It operates to become Pref. Since the cylinder bottom discharge oil of the boom cylinder 3 can flow out to the tank 20 by the second electromagnetic proportional valve 212, the stroke speed of the boom cylinder 3 can be reliably controlled.
以上のように、アキュムレータ３００が十分蓄圧されている状態で、空中でブーム下げ動作を行う場合であっても、ブーム下げ動作の操作性を確保できる。 As described above, even when the boom lowering operation is performed in the air while the accumulator 300 is sufficiently accumulated, the operability of the boom lowering operation can be ensured.
次に、（ｃ）ブーム下げ動作時に負荷が生じる場合（機体持ち上げ動作）について説明する。この場合、第一実施形態と同様に、第一の電磁比例弁２１１および第二の電磁比例弁２１２は開口するので、機体持ち上げ動作のようなブーム下げ動作時に負荷が生じる場合であっても、回生制御弁はブームシリンダ３のシリンダボトム排出油をタンク２０へ排出するように作動するので、所望の動作を行うことができる。 Next, (c) a case where a load is generated during the boom lowering operation (airframe lifting operation) will be described. In this case, as in the first embodiment, the first electromagnetic proportional valve 211 and the second electromagnetic proportional valve 212 open, so even if a load is generated during a boom lowering operation such as a body lifting operation, Since the regenerative control valve operates to discharge the cylinder bottom discharged oil of the boom cylinder 3 to the tank 20, a desired operation can be performed.
以上説明したように、各実施形態によれば、アキュムレータ３００が十分蓄圧されている状態においても、ブームシリンダ３によって駆動するブーム４０５の操作性を良好に保つことができる。 As described above, according to each embodiment, the operability of the boom 405 driven by the boom cylinder 3 can be kept good even when the accumulator 300 is sufficiently accumulated.
なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。本発明は、ブームシリンダ３の油圧駆動装置に限らず、例えば、アームシリンダ、バケットシリンダ、その他の油圧アクチュエータに適用することができる。また、本発明は、油圧ショベル以外の例えばホイールローダ等の作業機械に適用しても良い。 In addition, embodiment mentioned above is an illustration for description of this invention, and is not the meaning which limits the scope of the present invention only to those embodiment. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention. The present invention is not limited to the hydraulic drive device for the boom cylinder 3, and can be applied to, for example, an arm cylinder, a bucket cylinder, and other hydraulic actuators. Further, the present invention may be applied to a work machine such as a wheel loader other than the hydraulic excavator.
３ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
４ コントロールバルブユニット
６ 流量制御弁
２０ タンク
５０ コントローラ
５１ 第一の圧力検出装置
５２ 第二の圧力検出装置
１０１ メインポンプ
２００ 回生制御弁（回生制御用弁装置）
２０１ 第一の圧力補償弁（回生制御用弁装置）
２０２ 第二の圧力補償弁（回生制御用弁装置）
２１１ 第一の電磁比例弁（回生制御用弁装置）
２１２ 第二の電磁比例弁（回生制御用弁装置）
３００ アキュムレータ（蓄圧器）
3 Boom cylinder (hydraulic actuator)
4 Control Valve Unit 6 Flow Control Valve 20 Tank 50 Controller 51 First Pressure Detection Device 52 Second Pressure Detection Device 101 Main Pump 200 Regenerative Control Valve (Regeneration Control Valve Device)
201 First pressure compensation valve (regenerative control valve device)
202 Second pressure compensation valve (regenerative control valve device)
211 First electromagnetic proportional valve (valve device for regenerative control)
212 Second proportional solenoid valve (regenerative control valve device)
300 Accumulator
Claims (4)
前記流量制御弁と前記蓄圧器との間に設けられ、前記流量制御弁の上流圧および前記流量制御弁の下流圧が信号圧として導かれることにより、前記流量制御弁の通過流量を一定に制御する回生制御用弁装置を備え、
前記回生制御用弁装置は、
前記蓄圧器が蓄圧可能な場合に、前記油圧アクチュエータから排出された排出油を前記流量制御弁を介して前記蓄圧器に導き、前記蓄圧器に流れる油路の開口を制御することで前記流量制御弁の前後差圧を一定にする第一の制御状態と、
前記蓄圧器への蓄圧が満たされている場合に、前記油圧アクチュエータから排出された排出油を前記流量制御弁を介して前記タンクに導き、前記タンクに流れる油路の開口を制御することで前記蓄圧器の圧力に依らずに前記流量制御弁の前後差圧を一定にする第二の制御状態と、を有し、
前記第二の制御状態において前記蓄圧器が蓄圧可能となって前記油圧アクチュエータから排出された排出油が前記流量制御弁を介して前記タンクおよび前記蓄圧器のそれぞれに分岐して流れる場合であっても、前記タンクに流れる油路の開口を制御することで前記蓄圧器の圧力に依らずに前記流量制御弁の前後差圧を一定にする
ことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 A hydraulic actuator that operates with the supplied pressure oil, a tank that stores return oil from the hydraulic actuator, a flow rate of the pressure oil supplied to the hydraulic actuator, and the pressure oil discharged from the hydraulic actuator In a hydraulic drive device for a work machine having a flow rate control valve for flowing toward a tank and a pressure accumulator for accumulating pressure oil flowing from the flow rate control valve toward the tank,
Provided between the flow control valve and the pressure accumulator, the upstream pressure of the flow control valve and the downstream pressure of the flow control valve are guided as signal pressures, thereby controlling the flow rate of the flow control valve to be constant. equipped with you that regenerative control valve device,
The regenerative control valve device comprises:
If the accumulator is available accumulator, said-out guide the discharged oil discharged from the hydraulic actuator to the accumulator through the flow control valve, the flow rate by controlling the opening of the oil passage flowing into the accumulator A first control state in which the differential pressure across the control valve is constant;
When the accumulator to the accumulator is filled,-out guide the discharged oil discharged from the hydraulic actuator to the tank through the flow control valve, by controlling the opening of the oil passage flowing into the tank have a, a second control state to constant differential pressure across the flow control valve regardless of the pressure of the accumulator,
In the second control state, the pressure accumulator can accumulate pressure, and the discharged oil discharged from the hydraulic actuator flows in a branched manner to the tank and the pressure accumulator via the flow rate control valve. Also, the hydraulic pressure drive for the work machine is characterized in that the differential pressure across the flow control valve is made constant regardless of the pressure of the pressure accumulator by controlling the opening of the oil passage flowing through the tank. apparatus.
前記回生制御用弁装置は、ストローク位置に応じて前記第一の制御状態と前記第二の制御状態とに切り換わる構成から成る回生制御弁を含む
ことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 The hydraulic drive device for a work machine according to claim 1,
The regenerative control valve device includes a regenerative control valve configured to switch between the first control state and the second control state in accordance with a stroke position.
前記回生制御用弁装置は、
前記第一の制御状態とするための第一の圧力補償弁と、
前記第二の制御状態とするための第二の圧力補償弁と、を含む
ことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 The hydraulic drive device for a work machine according to claim 1,
The regenerative control valve device comprises:
A first pressure compensating valve for achieving the first control state;
A hydraulic drive device for a work machine, comprising: a second pressure compensation valve for setting the second control state.
前記流量制御弁の上流圧を検出する第一の圧力検出装置と、
前記流量制御弁の下流圧を検出する第二の圧力検出装置と、を備え、
前記回生制御用弁装置は、
前記第一の圧力検出装置で検出された第一の圧力と前記第二の圧力検出装置で検出された第二の圧力の差圧が目標差圧になるよう制御される二つの電磁比例弁であって、
前記第一の制御状態とするための第一の電磁比例弁と、
前記第二の制御状態とするための第二の電磁比例弁と、を含む
ことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。 The hydraulic drive device for a work machine according to claim 1,
A first pressure detection device for detecting an upstream pressure of the flow control valve;
A second pressure detection device for detecting the downstream pressure of the flow control valve,
The regenerative control valve device comprises:
Two electromagnetic proportional valves controlled so that the differential pressure between the first pressure detected by the first pressure detection device and the second pressure detected by the second pressure detection device becomes a target differential pressure. There,
A first electromagnetic proportional valve for setting the first control state;
A hydraulic drive device for a work machine, comprising: a second electromagnetic proportional valve for setting the second control state.
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