JP7236596B2 - 建設機械 - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関する。
特許文献1は、ブームシリンダの戻り油のエネルギーを有効利用することを目的とし、ブームシリンダの戻り油の一部を他の油圧アクチュエータに再供給(再生)すると共に、残りの一部を回収部(回生装置)で回収(回生)することができる油圧回路を開示している。
しかしながら、特許文献1には、ブームシリンダの戻り油の流量のうちどの程度の流量を再生し、どの程度の流量を回生するかについて具体的に記載されていない。例えば回生装置としてアキュムレータ(蓄圧装置)を備えた油圧回路において、ブームシリンダの戻り油の流量のうち他の油圧アクチュエータに再生する流量を小さく設定し、アキュムレータで回生する流量を大きく設定した場合、アキュムレータの放熱やバルブのリークなどによるエネルギー損失が大きくなり、戻り油のエネルギーを有効に利用できない懸念がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧アクチュエータの戻り油を有効に利用することが可能な建設機械を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、第1油圧アクチュエータと、前記第1油圧アクチュエータからの戻り油を蓄える蓄圧装置と、前記第1油圧アクチュエータと前記蓄圧装置とを接続する第1油路に配置された第1制御弁と、第2油圧アクチュエータと、前記第2油圧アクチュエータと前記第1油路とを接続する第2油路に配置された第2制御弁と、前記第1油圧アクチュエータの操作信号を出力する第1操作装置と、前記第2油圧アクチュエータの操作信号を出力する第2操作装置と、前記第1操作装置および前記第2操作装置から操作信号が入力され、前記第1制御弁および前記第2制御弁に制御信号を出力するコントローラとを備えた建設機械において、前記コントローラは、前記第1操作装置からの操作信号に基づいて前記第1油圧アクチュエータからの戻り流量を算出し、前記第2操作装置からの操作信号に基づいて前記第2油圧アクチュエータへの供給流量を算出し、前記戻り流量および前記供給流量の小さい方を前記第2油圧アクチュエータへの再生流量に設定し、前記戻り流量から前記再生流量を引いた流量を前記蓄圧装置への回生流量に設定し、前記第1油圧アクチュエータから前記蓄圧装置へ供給される流量が前記回生流量と一致するように前記第1制御弁の開度を調整し、前記第1油圧アクチュエータから前記第2油圧アクチュエータへ供給される流量が前記再生流量と一致するように前記第2制御弁の開度を調整するものとする。
以上のように構成した本発明によれば、第1油圧アクチュエータ1からの戻り流量のうち第2油圧アクチュエータへの再生流量を最大化すると共に、第1油圧アクチュエータからの戻り流量のうち蓄圧装置への回生流量を最小化して蓄圧装置に圧油を蓄える際の放熱やリークによるエネルギー損失を抑えることにより、第1油圧アクチュエータの戻り油を有効に利用することが可能となる。
本発明に係る建設機械によれば、油圧アクチュエータの戻り油を有効に利用することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
図1は、本実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。
図1に示すように、油圧ショベル200は、走行体201と、走行体201上に旋回可能に配置され、車体を構成する旋回体202と、旋回体202に上下方向に回動可能に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置203とを備えている。旋回体202は、旋回モータ204によって駆動される。
作業装置203は、旋回体202に上下方向に回動可能に取り付けられるブーム205と、ブーム205の先端に上下方向に回動可能に取り付けられるアーム206と、アーム206の先端に上下方向に回動可能に取り付けられるバケット207とを含んでいる。ブーム205はブームシリンダ1によって駆動され、アーム206はアームシリンダ26によって駆動され、バケット207はバケットシリンダ209によって駆動される。
旋回体202上の前側位置には運転室210を設けてあり、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウエイト211を設けてある。運転室210とカウンタウエイト211の間には機械室212を設けてある。機械室212には、エンジン、油圧ポンプ、コントロールバルブ213等が収容される。コントロールバルブ213は、油圧ポンプから各アクチュエータへ供給される作動油の流れを制御する。
本実施の形態に係る油圧ショベル200には、以下の各実施例で説明する油圧駆動装置が搭載される。
図2は、本発明の第1の実施例における油圧駆動装置の回路図である。
(構成)
図2を参照し、油圧駆動装置300の構成について説明する。
(構成)
図2を参照し、油圧駆動装置300の構成について説明する。
ブームシリンダ1は、方向制御弁28を介して油圧ポンプ32およびタンク40に接続される。方向制御弁28は、コントローラ6からの制御信号を受けて中立位置28aから左右いずれかの位置に切り換わる。ブーム操作レバー5は、ブーム205の動作を指示するための操作装置であり、オペレータの操作に応じた操作信号をコントローラ6に出力する。ブーム操作レバー5は、ブーム上げ方向に操作されたときはブーム上げ操作信号を出力し、ブーム下げ方向に操作されたときはブーム下げ操作信号を出力する。コントローラ6は、ブーム操作レバー5からブーム上げ操作信号が入力されたときは方向制御弁28を右側位置28cに切り換え、ブーム下げ操作信号が入力されたときは方向制御弁28を左側位置28bに切り換える。
方向制御弁28が右側位置28cに切り換わると、油圧ポンプ32の吐出ポートが油路41(ボトム側油路)を介してブームシリンダ1のボトム側油室1aに接続され、ロッド側油室1bが油路42(ロッド側油路)を介してタンク40に接続される。これにより、油圧ポンプ32の吐出油がボトム側油室1aに流入し、ロッド側油室1bの作動油がタンク40に排出され、ブームシリンダ1が伸長動作する。一方、方向制御弁28が左側位置28bに切り換わると、油圧ポンプ32の吐出ポートがロッド側油路42を介してロッド側油室1bに接続される。この時、ボトム側油室1aは後述するアキュムレータ4およびアームシリンダ26のロッド側油室26bの少なくとも一方に連通する。これにより、油圧ポンプ32の吐出油がロッド側油室1bに流入し、ボトム側油室1aの作動油がアキュムレータ4およびアームシリンダ26のロッド側油室26bの少なくとも一方に排出され、ブームシリンダ1が収縮動作する。
アームシリンダ26は、方向制御弁14を介して油圧ポンプ32およびタンク40に接続される。方向制御弁14は、コントローラ6からの制御信号を受けて中立位置14aから左右いずれかの位置に切り換わる。アーム操作レバー18は、アーム206の動作を指示するための操作装置であり、オペレータの操作に応じた操作信号をコントローラ6に出力する。アーム操作レバー18は、アームクラウド方向に操作されたときはアームクラウド操作信号を出力し、アームダンプ方向に操作されたときはアームダンプ操作信号を出力する。コントローラ6は、アーム操作レバー18からアームクラウド操作信号が入力されたときは方向制御弁14を右側位置14cに切り換え、アームダンプ操作信号が入力されたときは方向制御弁14を左側位置14bに切り換える。
方向制御弁14が右側位置14cに切り換わると、油圧ポンプ13の吐出ポートが油路43(ボトム側油路)を介してアームシリンダ26のボトム側油室26aに接続され、ロッド側油室26bが油路44(ロッド側油路)を介してタンク40に接続される。これにより、油圧ポンプ13の吐出油がボトム側油室26aに流入し、ロッド側油室26bの作動油がタンク40に排出され、アームシリンダ26が伸長動作する。一方、方向制御弁14が左側位置14bに切り換わると、油圧ポンプ13の吐出ポートがロッド側油路44を介してロッド側油室26bに接続され、ボトム側油室26aがボトム側油路43を介してタンク40に接続される。これにより、油圧ポンプ13の吐出油がロッド側油室26bに流入し、ボトム側油室26aの作動油がタンク40に排出され、アームシリンダ26が収縮動作する。
アキュムレータ4は、ブームシリンダ1の収縮時にボトム側油室1aからの戻り油を蓄え、ブームシリンダ1の伸長時にボトム側油室1aに圧油を供給する油圧機器(蓄圧装置)である。アキュムレータ4とボトム側油路41とは油路45(回生油路)を介して接続されており、回生油路45には制御弁2が配置されている。制御弁2は、コントローラ6からの制御信号を応じて開度を変化させ、ブームシリンダ1のボトム側油室1aからアキュムレータ4へ回生される流量(回生流量)を調整する。
ブームシリンダ1のボトム側油路41とアームシリンダ26のロッド側油路44とは油路46(再生油路)を介して接続されており、再生油路46には制御弁27が配置されている。制御弁27は、コントローラ6からの制御信号を応じて開度を変化させ、ブームシリンダ1のボトム側油室1aからアームシリンダ26のロッド側油室26bへ再生される流量(再生流量)を調整する。
次に、コントローラ6の処理内容について図3を用いて説明する。
レバー操作信号105は、ブーム操作レバー5のブーム下げ方向の操作量に応じて、ブーム操作レバー5からコントローラ6に入力される信号である。レバー操作信号118は、アーム操作レバー18のアームダンプ方向の操作量に応じて、アーム操作レバー18からコントローラ6に入力される信号である。
関数発生部103は、ブーム操作レバー5のブーム下げ方向の操作量とブームシリンダ1のボトム側油室1aからのメータアウト流量(戻り流量)との対応情報を記憶している。関数発生部103は、レバー操作信号105に応じたレバー操作量をブームシリンダ1のメータアウト流量に変換し、最小値選択部106および減算部107に出力する。
関数発生部104は、アーム操作レバー18のアームダンプ方向の操作量とアームシリンダ26のロッド側油室26bへのメータイン流量(供給流量)との対応情報を記憶している。関数発生部104は、レバー操作信号118に応じたレバー操作量をアームシリンダ26のメータイン流量に変換し、最小値選択部106および減算部108に出力する。
最小値選択部106は、関数発生部103からのブームシリンダ1のメータアウト流量および関数発生部104からのアームシリンダ26のメータイン流量のうち、小さい方を再生流量(ブームシリンダ1からアームシリンダ26に供給される流量)に設定し、減算部107,108および出力変換部109に出力する。
減算部107は、関数発生部103からのブームシリンダ1のメータアウト流量から最小値選択部106からの再生流量を引いた値を回生流量(ブームシリンダ1からアキュムレータ4に供給される流量)に設定し、出力変換部109に出力する。
上記のように再生流量および回生流量を算出することにより、ブームシリンダ1の戻り油は最大限アームシリンダ26に再生され、残りの戻り油がアキュムレータ4に蓄えられる。これにより、アキュムレータ4に蓄えられる圧油の量が最小限に抑えられるため、アキュムレータ4に圧油を蓄える際の放熱やリークによるエネルギー損失を小さくことができる。
減算部108は、関数発生部104からのアームシリンダ26のメータイン流量から最小値選択部106からの再生流量を引いた値をポンプ流量(油圧ポンプ13からアームシリンダ26に供給される流量)に設定し、出力変換部109に出力する。
上記のように再生流量およびポンプ流量を算出することにより、アームシリンダ26にオペレータの所望する流量を供給すると共に、油圧ポンプ13の吐出流量が再生流量分だけ低減することで燃費を向上させることができる。
出力変換部109は、制御弁27の通過流量を最小値選択部106からの再生流量と一致させるための制御弁制御信号127を制御弁27に出力し、制御弁2の通過流量を減算部107からの回生流量と一致させるための制御弁制御信号102を制御弁2に出力し、油圧ポンプ13の吐出流量を減算部108からのポンプ流量と一致させるためのレギュレータ制御信号115をレギュレータ15に出力する。
(動作)
図2を参照し、油圧駆動装置300の動作について説明する。
(動作)
図2を参照し、油圧駆動装置300の動作について説明する。
まず、ブームシリンダ1の伸長動作(ブーム205の上げ動作)について説明する。
ブーム操作レバー5がブーム上げ方向に操作されると、ブーム上げ操作信号がコントローラ6に入力される。コントローラ6は、ブーム上げ操作信号を受けて方向制御弁28を右側位置28cに切り換える。これにより、油圧ポンプ32の吐出油がボトム側油室1aに流入し、ロッド側油室1bから排出される作動油がタンク40に戻され、ブームシリンダ1が伸長動作する。
次に、ブームシリンダ1の収縮動作(ブーム205の下げ動作)について説明する。
ブーム操作レバー5がブーム下げ方向に操作されると、ブーム下げ操作信号がコントローラ6に入力される。コントローラ6は、ブーム下げ操作信号を受けて方向制御弁28を左側位置28bに切り換えると共に、レバー操作量に応じて制御弁2を開く。これにより、ボトム側油室1aから排出される圧油が全てアキュムレータ4に流入し、ブームシリンダ1が収縮動作する。この時、油圧ポンプ32からロッド側油室1bに圧油が供給されるため、ブームシリンダ1のロッド側が負圧になることを防止することができる。
次に、アームシリンダ26の伸長動作(アーム206のクラウド動作)について説明する。
アーム操作レバー18がアームクラウド方向に操作されると、アームクラウド操作信号がコントローラ6に入力される。コントローラ6は、アームクラウド操作信号を受けて方向制御弁14を右側位置14cに切り換える。これにより、油圧ポンプ13の吐出油がアームシリンダ26のボトム側油室26aに流入し、ロッド側油室26bから排出される作動油がタンク40に戻され、アームシリンダ26が伸長動作する。
次に、アームシリンダ26の収縮動作(アーム206のダンプ動作)について説明する。
アーム操作レバー18がアームダンプ方向に操作されると、アームダンプ操作信号がコントローラ6に入力される。コントローラ6は、アームダンプ操作信号を受けて方向制御弁14を左側位置14bに切り換える。これにより、油圧ポンプ13の吐出油がアームシリンダ26のロッド側油室26bに流入し、ボトム側油室26aから排出される作動油がタンク40に戻され、アームシリンダ26が収縮動作する。
最後に、ブームシリンダ1の収縮動作(ブーム205の下げ動作)とアームシリンダ26の収縮動作(アーム206のダンプ動作)との複合動作について説明する。
ブーム操作レバー5がブーム下げ方向に操作され、かつアーム操作レバー18がアームダンプ方向に操作されると、ブーム下げ操作信号およびアームダンプ操作信号がコントローラ6に入力される。コントローラ6は、ブーム下げ操作信号を受けて方向制御弁28を左側位置28bに切り換え、アームダンプ操作信号を受けて方向制御弁14を左側位置14bに切り換え、操作レバー5,18の操作量に応じて制御弁2,27の開度を調整する。これにより、ブームシリンダ1が収縮動作すると共にアームシリンダ26が収縮動作する。このとき、ブームシリンダ1のボトム側油室1aからの戻り油の一部がアームシリンダ26のロッド側油室に再生され、残りの一部がアキュムレータ4に蓄えられる。
(効果)
本実施例では、第1油圧アクチュエータ1と、第1油圧アクチュエータ1からの戻り油を蓄える蓄圧装置4と、第1油圧アクチュエータ1と蓄圧装置4とを接続する第1油路45に配置された第1制御弁2と、第2油圧アクチュエータ26と、第2油圧アクチュエータ26と第1油路45とを接続する第2油路46に配置された第2制御弁27と、第1油圧アクチュエータ1の操作信号を出力する第1操作装置5と、第2油圧アクチュエータ26の操作信号を出力する第2操作装置18と、第1操作装置5および第2操作装置18から操作信号が入力され、第1制御弁2および第2制御弁27に制御信号を出力するコントローラ6とを備えた建設機械100において、コントローラ6は、第1操作装置5からの操作信号に基づいて第1油圧アクチュエータ1からの戻り流量を算出し、第2操作装置18からの操作信号に基づいて第2油圧アクチュエータ26への供給流量を算出し、前記戻り流量および前記供給流量の小さい方を第2油圧アクチュエータ26への再生流量に設定し、前記戻り流量から前記再生流量を引いた流量を蓄圧装置4への回生流量に設定し、第1油圧アクチュエータから第2油圧アクチュエータ26へ供給される流量が前記回生流量と一致するように第1制御弁2の開度を調整し、第1油圧アクチュエータ1から第2油圧アクチュエータ26へ供給される流量が前記再生流量と一致するように第2制御弁27の開度を調整する。
(効果)
本実施例では、第1油圧アクチュエータ1と、第1油圧アクチュエータ1からの戻り油を蓄える蓄圧装置4と、第1油圧アクチュエータ1と蓄圧装置4とを接続する第1油路45に配置された第1制御弁2と、第2油圧アクチュエータ26と、第2油圧アクチュエータ26と第1油路45とを接続する第2油路46に配置された第2制御弁27と、第1油圧アクチュエータ1の操作信号を出力する第1操作装置5と、第2油圧アクチュエータ26の操作信号を出力する第2操作装置18と、第1操作装置5および第2操作装置18から操作信号が入力され、第1制御弁2および第2制御弁27に制御信号を出力するコントローラ6とを備えた建設機械100において、コントローラ6は、第1操作装置5からの操作信号に基づいて第1油圧アクチュエータ1からの戻り流量を算出し、第2操作装置18からの操作信号に基づいて第2油圧アクチュエータ26への供給流量を算出し、前記戻り流量および前記供給流量の小さい方を第2油圧アクチュエータ26への再生流量に設定し、前記戻り流量から前記再生流量を引いた流量を蓄圧装置4への回生流量に設定し、第1油圧アクチュエータから第2油圧アクチュエータ26へ供給される流量が前記回生流量と一致するように第1制御弁2の開度を調整し、第1油圧アクチュエータ1から第2油圧アクチュエータ26へ供給される流量が前記再生流量と一致するように第2制御弁27の開度を調整する。
以上のように構成した本実施例によれば、第1油圧アクチュエータ1からの戻り流量のうち第2油圧アクチュエータ26への再生流量を最大化すると共に、第1油圧アクチュエータ1からの戻り流量のうち蓄圧装置4への回生流量を最小化して蓄圧装置4に圧油を蓄える際の放熱やリークによるエネルギー損失を抑えることにより、第1油圧アクチュエータ1の戻り油を有効に利用することが可能となる。
また、本実施例では、第2制御弁27の一方のポートは第2油圧アクチュエータ26に接続され、第2制御弁27の他方のポートは第1制御弁2と第1油圧アクチュエータ1とに接続されている。これにより、第1油圧アクチュエータ1と第2油圧アクチュエータ26とが第2制御弁27のみを介して接続されるため、第1油圧アクチュエータ1の戻り油を第2油圧アクチュエータ26に再生する際の圧力損失を抑えることが可能となる。
また、本実施例に係る建設機械200は、第2油圧アクチュエータ26に圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプ13と、コントローラ6からの制御信号に応じて油圧ポンプ13の容量を調整するレギュレータ15とを備え、コントローラ6は、第2油圧アクチュエータ26への供給流量から蓄圧装置4への再生流量を引いた流量をポンプ流量に設定し、油圧ポンプ13の吐出流量が前記ポンプ流量と一致するようにレギュレータ15を制御する。これにより、第2油圧アクチュエータ26に目標通りの流量を供給すると共に、油圧ポンプ13の吐出流量を再生流量分だけ低減することで燃費を向上させることが可能となる。
本発明の第2の実施例について図4および図5を用いて説明する。図4は本実施例における油圧駆動装置300の回路図であり、図5は本実施例におけるコントローラ6の処理内容を示す図である。
図4において、第1の実施例における油圧駆動装置300(図2に示す)との相違点を説明する。
再生油路46のうちアームシリンダ26のロッド側油路44と制御弁27とを接続する油路部分には、アームシリンダ26のロッド圧を検出する圧力センサ29が配置されている。再生油路46のうちブームシリンダ1のボトム側油路41と制御弁27とを接続する油路部分には、ブームシリンダ1のボトム圧を検出する圧力センサ30が配置されている。回生油路45のうちアキュムレータ4と制御弁2とを接続する油路部分には、アキュムレータ4の圧力を検出する圧力センサ31が配置されている。圧力センサ29~31から出力される圧力信号はコントローラ6に入力される。このように構成することにより、ブームシリンダ1のボトム圧、アームシリンダ26のロッド圧、およびアキュムレータ4の圧力に応じて制御弁2,27の開度を精度よく調整することが可能となる。
図5において、第1の実施例におけるコントローラ6の処理内容(図3に示す)との相違点を説明する。
圧力センサ信号129は、圧力センサ29からコントローラ6に入力される信号であり、アームシリンダ26のロッド圧に対応している。圧力センサ信号130は、圧力センサ30からコントローラ6に入力される信号であり、ブームシリンダ1のボトム圧に対応している。圧力センサ信号131は、圧力センサ31からコントローラ6に入力される信号であり、アキュムレータ4の圧力に対応している。
減算部132は、圧力センサ信号130に対応するブームシリンダ1のボトム圧から圧力センサ信号129に対応するアームシリンダ26のロッド圧を引いた差圧(制御弁27の前後差圧)を関数発生部134に出力する。減算部133は、圧力センサ信号130に対応するブームシリンダ1のボトム圧から圧力センサ信号131に対応するアキュムレータ4の圧力を引いた差圧(制御弁2の前後差圧)を関数発生部135に出力する。
関数発生部134には、減算部132から出力される差圧の他、最小値選択部106から出力される再生流量が入力される。関数発生部134は、ブームシリンダ1のボトム側からアームシリンダ26のロッド側への再生流量と制御弁27の開度との対応情報を記憶している。関数発生部134は、最小値選択部106からの再生流量を制御弁27の開度に変換し、出力変換部109に出力する。関数発生部134は、再生流量の増加に応じて制御弁27の開度を拡大側へ調整すると共に、減算部132からの差圧の増加に応じて制御弁27の開度を縮小側へ調整する。一般的にブームシリンダ1およびアームシリンダ26の圧力は変動し、ブームシリンダ1のボトム圧とアームシリンダ26のロッド圧との差圧が大きくなると再生流量が増加し、差圧が小さくなると再生流量が減少する。そこで上記のように差圧に応じて制御弁27の開度を調整することにより、差圧が変動しても目標通りの流量を再生することができる。
関数発生部135には、減算部133から出力される差圧の他、減算部107から出力される回生流量が入力される。関数発生部135は、ブームシリンダ1のボトム側からアキュムレータ4への回生流量と制御弁2の開度との対応情報を記憶している。関数発生部135は、減算部107からの回生流量を制御弁2の開度に変換し、出力変換部109に出力する。関数発生部135は、回生流量の増加に応じて制御弁2の開度を拡大側へ調整すると共に、減算部133からの差圧の増加に応じて制御弁2の開度を縮小側へ調整する。一般的にブームシリンダ1の圧力は変動し、ブームシリンダ1のボトム圧とアキュムレータ4の圧力との差圧が大きくなると回生流量が増加し、差圧が小さくなると回生流量が減少する。そこで上記のように差圧に応じて制御弁2の開度を調整することにより、差圧が変動しても目標通りの流量を回生することができる。
(効果)
本実施例に係る建設機械200は、第1油圧アクチュエータ1の圧力を検出する第1圧力センサ30と、第2油圧アクチュエータ26の圧力を検出する第2圧力センサ29とを備え、コントローラ6は、第1圧力センサ30および第2圧力センサ29からの圧力信号に応じて第2制御弁27の開度を調整する。
(効果)
本実施例に係る建設機械200は、第1油圧アクチュエータ1の圧力を検出する第1圧力センサ30と、第2油圧アクチュエータ26の圧力を検出する第2圧力センサ29とを備え、コントローラ6は、第1圧力センサ30および第2圧力センサ29からの圧力信号に応じて第2制御弁27の開度を調整する。
以上のように構成した本実施例においても、第1の実施例と同様の効果が得られる。また、第1圧力センサ30および第2圧力センサ29からの圧力信号に応じて第2制御弁27の開度を調整することにより、第2制御弁27の通過流量(第1油圧アクチュエータ1から第2油圧アクチュエータ26への再生流量)を精度よく調整することが可能となる。
また、本実施例では、コントローラ6は、第1油圧アクチュエータ1の圧力から第2油圧アクチュエータ26の圧力を引いた差圧を算出し、前記差圧の増加に応じて第2制御弁27の開度を減少させ、前記差圧の減少に応じて第2制御弁27の開度を増加させる。これにより、第1油圧アクチュエータ1および第2油圧アクチュエータ26の圧力が変動しても、第1油圧アクチュエータ1から第2油圧アクチュエータへ目標通りの流量を再生することが可能となる。
また、本実施例に係る建設機械200は、第1油圧アクチュエータ1の圧力を検出する第1圧力センサ30と、蓄圧装置4の圧力を検出する第3圧力センサ31とを備え、コントローラ6は、第1圧力センサ30および第3圧力センサ31からの圧力信号に応じて第1制御弁2の開度を調整する。これにより、第1制御弁2の通過流量(第1油圧アクチュエータ1から蓄圧装置4への回生流量)を精度良く調整することが可能となる。
また、本実施例では、コントローラ6は、第1油圧アクチュエータ1の圧力から蓄圧装置4の圧力を引いた差圧を算出し、前記差圧の増加に応じて第1制御弁2の開度を減少させ、前記差圧の減少に応じて第1制御弁2の開度を増加させる。これにより、第1油圧アクチュエータ1および蓄圧装置4の圧力が変動しても、第1油圧アクチュエータから蓄圧装置4へ目標通りの流量を回生することが可能となる。
本発明の第3の実施例について図6を用いて説明する。図6は本実施例における油圧駆動装置300の回路図である。以下、第1の実施例における油圧駆動装置300(図2に示す)との相違点を説明する。
第1の実施例における再生油路46の上流側は、ブームシリンダ1のボトム側油路41に接続されているが、本実施例における再生油路46の上流側は、回生油路45のうちアキュムレータ4と制御弁2とを接続する油路部分に接続されている。
(効果)
本実施例では、第2制御弁27の一方のポートは第2油圧アクチュエータ26に接続され、第2制御弁27の他方のポートは第1制御弁2と蓄圧装置4とに接続されている。
(効果)
本実施例では、第2制御弁27の一方のポートは第2油圧アクチュエータ26に接続され、第2制御弁27の他方のポートは第1制御弁2と蓄圧装置4とに接続されている。
以上のように構成した本実施例によれば、第1の実施例の効果に加えて以下の効果が得られる。
アキュムレータ4の圧力はブームシリンダ1のボトム圧よりも変動が小さい。そのため、再生油路46の上流側をアキュムレータ4に変更したことにより、制御弁27の前後差圧を第1の実施例よりも安定させることができる。これにより、制御弁27を開いたときの流量が安定するため、第1の実施例よりも良好な操作性を実現することが可能となる。
本発明の第4の実施例について図7および図8を用いて説明する。図7は本実施例における油圧駆動装置300の回路図であり、図8は本実施例におけるコントローラ6の処理内容を示す図である。
図7において、第2の実施例における油圧駆動装置300(図4に示す)との相違点を説明する。
第2の実施例における再生油路46の上流側は、ブームシリンダ1のボトム側油路41に接続されているが、本実施例における再生油路46の上流側は、回生油路45のうちアキュムレータ4と制御弁2とを接続する油路部分に接続されている。
図8において、第2の実施例におけるコントローラ6の処理内容(図5に示す)との相違点を説明する。
第2の実施例における減算部132は、圧力センサ信号130に対応するブームシリンダ1のボトム圧から圧力センサ信号129に対応するアームシリンダ26のロッド圧を引いた差圧を制御弁27の前後差圧として算出するが、本実施例における減算部132は、圧力センサ信号131に対応するアキュムレータ4の圧力から圧力センサ信号129に対応するアームシリンダ26のロッド圧を引いた差圧を制御弁27の前後差圧として算出する。
(効果)
本実施例に係る建設機械200は、第2油圧アクチュエータ26の圧力を検出する第2圧力センサ29と、蓄圧装置4の圧力を検出する第3圧力センサ31とを備え、コントローラ6は、第2圧力センサ29および第3圧力センサ31からの圧力信号に応じて第2制御弁27の開度を調整する。
(効果)
本実施例に係る建設機械200は、第2油圧アクチュエータ26の圧力を検出する第2圧力センサ29と、蓄圧装置4の圧力を検出する第3圧力センサ31とを備え、コントローラ6は、第2圧力センサ29および第3圧力センサ31からの圧力信号に応じて第2制御弁27の開度を調整する。
以上のように構成した本実施例においても、第3の実施例と同様の効果が得られる。また、第2圧力センサ29および第3圧力センサ31からの圧力信号に応じて第2制御弁27の開度を調整することにより、第2制御弁27の通過流量(第1油圧アクチュエータ1から第2油圧アクチュエータ26への再生流量)を細かく調整することが可能となる。
また、本実施例では、前記コントローラは、前記蓄圧装置の圧力から前記第2油圧アクチュエータの圧力を引いた差圧を算出し、前記差圧の増加に応じて前記第2制御弁の開度を減少させ、前記差圧の減少に応じて前記第2制御弁の開度を増加させる。これにより、蓄圧装置4および第1油圧アクチュエータ1の圧力が変動しても、第1油圧アクチュエータ1から第2油圧アクチュエータ26へ目標通りの流量を再生することが可能となる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
1…ブームシリンダ(第1油圧アクチュエータ)、2…制御弁(第1制御弁)、4…アキュムレータ(蓄圧装置)、5…ブーム操作レバー(第1操作装置)、6…コントローラ、13…油圧ポンプ、14…方向制御弁、14a…中立位置、14b…左側位置、14c…右側位置、15…レギュレータ、18…アーム操作レバー(第2操作装置)、26…アームシリンダ(第2油圧アクチュエータ)、27…制御弁(第2制御弁)、28…方向制御弁、28a…中立位置、28b…左側位置、28c…右側位置、29…圧力センサ(第2圧力センサ)、30…圧力センサ(第1圧力センサ)、31…圧力センサ(第3圧力センサ)、32…油圧ポンプ、40…タンク、41…ボトム側油路、42…ロッド側油路、43…ボトム側油路、44…ロッド側油路、45…回生油路(第1油路)、46…再生油路(第2油路)、102…制御弁制御信号、103,104…関数発生部、105…レバー操作信号、106…最小値選択部、107,108…減算部、109…出力変換部、113…傾転制御信号、118…レバー操作信号、127…制御弁制御信号、129~131…圧力センサ信号、132,133…減算部、134,135…関数発生部、200…油圧ショベル(建設機械)、201…走行体、202…旋回体、203…作業装置、204…旋回モータ、205…ブーム、206…アーム、207…バケット、209…バケットシリンダ、210…運転室、211…カウンタウエイト、212…機械室、213…コントロールバルブ、300…油圧駆動装置。
Claims (10)
- 第1油圧アクチュエータと、
前記第1油圧アクチュエータからの戻り油を蓄える蓄圧装置と、
前記第1油圧アクチュエータと前記蓄圧装置とを接続する第1油路に配置された第1制御弁と、
第2油圧アクチュエータと、
前記第2油圧アクチュエータと前記第1油路とを接続する第2油路に配置された第2制御弁と、
前記第1油圧アクチュエータの操作信号を出力する第1操作装置と、
前記第2油圧アクチュエータの操作信号を出力する第2操作装置と、
前記第1操作装置および前記第2操作装置から操作信号が入力され、前記第1制御弁および前記第2制御弁に制御信号を出力するコントローラとを備えた建設機械において、
前記コントローラは、
前記第1操作装置からの操作信号に基づいて前記第1油圧アクチュエータからの戻り流量を算出し、
前記第2操作装置からの操作信号に基づいて前記第2油圧アクチュエータへの供給流量を算出し、
前記戻り流量および前記供給流量の小さい方を前記第2油圧アクチュエータへの再生流量に設定し、
前記戻り流量から前記再生流量を引いた流量を前記蓄圧装置への回生流量に設定し、
前記第1油圧アクチュエータから前記蓄圧装置へ供給される流量が前記回生流量と一致するように前記第1制御弁の開度を調整し、
前記第1油圧アクチュエータから前記第2油圧アクチュエータへ供給される流量が前記再生流量と一致するように前記第2制御弁の開度を調整する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記第2制御弁の一方のポートは前記第2油圧アクチュエータに接続され、
前記第2制御弁の他方のポートは前記第1制御弁と前記第1油圧アクチュエータとに接続されている
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記第1油圧アクチュエータの圧力を検出する第1圧力センサと、
前記第2油圧アクチュエータの圧力を検出する第2圧力センサとを備え、
前記コントローラは、前記第1圧力センサおよび前記第2圧力センサからの圧力信号に応じて前記第2制御弁の開度を調整する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項2に記載の建設機械において、
前記コントローラは、前記第1油圧アクチュエータの圧力から前記第2油圧アクチュエータの圧力を引いた差圧を算出し、前記差圧の増加に応じて前記第2制御弁の開度を減少させ、前記差圧の減少に応じて前記第2制御弁の開度を増加させる
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記第2制御弁の一方のポートは前記第2油圧アクチュエータに接続され、
前記第2制御弁の他方のポートは前記第1制御弁と前記蓄圧装置とに接続されている
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項5に記載の建設機械において、
前記第2油圧アクチュエータの圧力を検出する第2圧力センサと、
前記蓄圧装置の圧力を検出する第3圧力センサとを備え、
前記コントローラは、前記第2圧力センサおよび前記第3圧力センサからの圧力信号に応じて前記第2制御弁の開度を調整する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項6に記載の建設機械において、
前記コントローラは、前記蓄圧装置の圧力から前記第2油圧アクチュエータの圧力を引いた差圧を算出し、前記差圧の増加に応じて前記第2制御弁の開度を減少させ、前記差圧の減少に応じて前記第2制御弁の開度を増加させる
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記第1油圧アクチュエータの圧力を検出する第1圧力センサと、
前記蓄圧装置の圧力を検出する第3圧力センサとを備え、
前記コントローラは、前記第1圧力センサおよび前記第3圧力センサからの圧力信号に応じて前記第1制御弁の開度を調整する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項4に記載の建設機械において、
前記コントローラは、前記第1油圧アクチュエータの圧力から前記蓄圧装置の圧力を引いた差圧を算出し、前記差圧の増加に応じて前記第1制御弁の開度を減少させ、前記差圧の減少に応じて前記第1制御弁の開度を増加させる
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記第2油圧アクチュエータに圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、
前記コントローラからの制御信号に応じて前記油圧ポンプの容量を調整するレギュレータとを備え、
前記コントローラは、前記供給流量から前記再生流量を引いた流量をポンプ流量に設定し、前記油圧ポンプの吐出流量が前記ポンプ流量と一致するように前記レギュレータを制御する
ことを特徴とする建設機械。
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