JPH0336333A - 油圧式掘削機の位置エネルギー回収再生装置 - Google Patents

油圧式掘削機の位置エネルギー回収再生装置

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JPH0336333A
JPH0336333A JP17041289A JP17041289A JPH0336333A JP H0336333 A JPH0336333 A JP H0336333A JP 17041289 A JP17041289 A JP 17041289A JP 17041289 A JP17041289 A JP 17041289A JP H0336333 A JPH0336333 A JP H0336333A
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JP
Japan
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cylinder
hydraulic
accumulator
boom
pressure
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Pending
Application number
JP17041289A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenzo Kimoto
木元 建蔵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
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Publication of JPH0336333A publication Critical patent/JPH0336333A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧式掘割機の作業機が上昇したときに有する
位置エネルギーの回収再生装置に係り、詳しくはブーム
昇降用油圧シリンダ−(以下単にブームシリンダーと略
称する)のロンド内に、アシストシリンダーロンドを内
蔵させたラム構造のブームシリンダーにより、ブーム下
げ時、アシストシリンダー内より排出する油をアキュム
レータ内に蓄圧し、ブーム上げ時にこれを放出利用する
位置エネルギー回収再生装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に油圧式掘割機の作業機では、土砂の積込み時、作
業機の自重をも必要高さまで持ち上げなければならない
ことから、積込み能力以上に大型のブームシリンダーを
装着せねばならず作業機の自重を所定の高さにまで持上
げるための仕事量は無駄に消費されることになる。この
ため従来から作業機下げ時に発生する作業機の位置エネ
ルギーをアキュムレータに蓄圧して常時、ブーム上げ力
をブームシリンダー内に与えておき、作業機上げ時、こ
れを利用することで作業機上げ時の作動油圧を下げ、省
エネを図ることが可能な作業機位置エネルギー回収再生
装置が提案されており、それによれば、第5図に示すご
とくブーム110にブームシリンダー lOlと共にア
シストシリンダー115が併設され、作業機下げ時、ア
シストシリンダーヘッド側室105aの油をアキュムレ
ータ105に流入させ、作業機の位置エネルギーを圧力
として蓄圧回収するようにしである。そして作業機上げ
時には、作業機自体はアシストシリンダー115に支え
られているので、作業機の自重をもブームシリンダー1
01により持上げるタイプのものに比べ、仕事量が少な
くてすむため、ブームシリンダー101も小型のものと
なっている。
また第6図に示すのは、アシストシリンダーは特別に設
置せず、作業機下げ時、ブームシリンダーボトム側室1
01aの油は、アキュムレータ105に流入し、作業機
の位置エネルギーは圧力となって蓄圧回収し、作業機上
げて主操作弁116を操作すると、油圧回路117と油
圧回路11Bとがつながり、アキュムレータ105に蓄
圧されていた油圧でブーム110を押上げるが、圧力制
御切換弁119に作用するアキュムレータ105内の油
圧が設定圧以下に低下すると、圧力制御切換弁119が
切換り油圧ポンプ112よりの圧油が引続きブームシリ
ンダーボトム側室101aに流入して、作業機を上昇さ
せる構造となっている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、第5図に示す従来の位置エネルギー回収再生装
置では、作業機の位置エネルギー回収再生のため、ブー
ムシリンダーとは別に、アシストシリンダーを必要とし
、これを取付けるため本体側にブラケットも設けねばな
らないなど製造コストを高くしている。また第6図に示
す従来のものでは作業機上げの時、ブームシリンダーボ
トム側室には、最初アキュムレータに蓄圧しておいた油
を流入させ、引続きポンプからの圧油を流入させる構成
のため、複雑な構造となる4位置操作弁と圧力制御切換
弁が必要となり、製造コストが高くなり、又ブーム上げ
時の作動圧は通常回路のリリーフ設定圧の70〜80%
にしであるため、アキュムレータに蓄圧した油を全量使
用しないため、ポンプの応援となる位置エネルギーの回
収率をあまり高くできないと1)う欠点があった0本発
明は上記問題を解消するために、ブームシリンダー10
1の内部をブームシリンダーボトム底壁に固定したアシ
ストシリンダーロンドが摺動するラム構造のブームシリ
ンダーとすることで、別設置のアシストシリンダーを必
要とせず、操作弁も簡単な形状のもので可能な位置エネ
ルギーの回収再生装置の提供を目的としている。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、油圧式掘割機のブームを昇降
動させる油圧シリンダーのロンドをアシストシリンダー
とし、該アシストシリンダー内を進退動自在に挿入され
たアシストシリンダーロンドの基端を前記油圧シリンダ
ーのボトム側底壁に固定したラム構造に構成したうえ、
アシストシリンダー油室を油圧回路でアキュムレータに
連通して、前記油圧シリンダーの伸縮時に油圧を該アキ
ュムレータに蓄圧するようにして、作業機が有する位置
エネルギーの回収再生を可能とし、更に前記油圧回路と
ブームシリンダー上げ用油圧回路を連結する油圧回路に
アキュムレータの蓄圧により作動するスイッチバルブを
設け、アキュムレータの蓄圧ガス放出時、前記油圧回路
が連通状態にするようにして既述の目的を達成したもの
である。
〔作  用〕
上記のような構成としたので、作業機下げ時には、アシ
ストシリンダー油圧の油はアキュムレータに流入し、蓄
圧される0作業機上げ時には、アキュムレータ蓄圧分の
吐出が終ると、スイッチバルブを直通状態にして、ポン
プよりの圧油をアシストシリンダー油室にも流入させて
、ブーム上げ力の低下を防止することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
第1図は、本発明実施例にもとづく油圧式掘割機であっ
て、2本−のブームシリンダー1が本体3aとブーム1
0との間に装着され、ブームシリンダー1の伸縮により
、作業機2が上下動するようになっている。かかる油圧
式掘割機において、ブームシリンダー1は第2図に示す
ようにシリンダーロッド1aの内部をブームシリンダー
ボトム側底壁16に固着されたアシストシリンダーロッ
ドICが摺動するラム構造に作られておりシリンダーロ
ッド1aの内部には、アシストシリンダー油室1dが形
成されている。ブームシリンダー1のボトム側室1e及
びヘッド側室ifには油圧回路7.11により油圧ポン
プ12よりの圧油が期待弁13を経て導入される。アシ
ストシリンダー油室1dとアキュムレータ5との間は油
圧回路4で連結され、この油圧回路4には、リリーフ弁
6が設置しである。油圧回路4と油圧回路7とを連結す
る油圧回路8には、アキュムレータ5の蓄圧により作動
するスイッチバルブ9が設置されており、アキュムレー
タ5が作業機2の位置エネルギーを回収する過程におい
ては、スイッチバルブ9は“閉”の状態に保持される構
造にしである。
次に作動について説明する。(1)ブーム下げ時、この
時、作業機2は自重落下方向にあるため、ブームシリン
ダーボトム側室1eの油は、ボートAから操作弁13で
絞られながらタンク14へ排出される。尚ブームシリン
ダーヘッド側、ボートBには油圧ポンプ12より油が流
入するが、作動圧は非常に低い、この場合、アシストシ
リンダーにおいては、ブームシリンダー1が縮む方向に
動くため、アシストシリンダー油室1dの油はボートC
よりアキュムレータに送られ、蓄圧されるアキュムレー
タ5の初期封入圧Pa+ と、アシストシリンダー油室
1dのシリンダー内油圧とは同一でシリンダーストロー
クが増加するにつれて、第3図に示すように、アキュム
レータ5内の圧力は上昇しシリンダーストロークStだ
けブームが下がった時には、アキュムレータ5内の油圧
はPa、となり、作業機2の位置エネルギーの回収は斜
線部分Elに相当する。油圧式掘割機の作業では、ブー
ムシリンダーのストロークはフルに使用されることは殆
んどないため、フルに使用した時の油量を全量アキュム
レータに蓄圧できる大型アキ、エムレータを装着するこ
とは不経済で高価なものとなるので通常作業時のストロ
ーク量に応じて蓄圧できるアキュムレータを準備し、ス
トロークが増え、シリンダー油圧(アキュムレータ内油
圧)が設定圧以上になるとリリーフ弁6より、油を逃が
すようにして、アキュムレータの小型化をはかっである
。(2)ブーム上げ時、ブームシリンダー1による上げ
力は第4図に示すように、油圧ポンプ12からの圧油が
、シリンダーボトム側室1eに流入して伸ばす力flと
アキュムレータ5からの蓄圧油がアシストシリンダー油
室1dに流入して伸ばす力f8の合力であり、斜線部分
E2が再生エネルギーとなる0通常作業時でのシリンダ
ーストロークはSLの範囲であるが、更にシリンダーを
伸ばす必要がある場合、即ちアキュムレータ5の蓄圧骨
の吐出が終わると、アキュムレータ5のピストン5aが
スイッチバルブ9を作動させて、スイッチバルブを連通
状態に変えるので、ブームシリンダーボトム側室1eに
作用していた圧油は油圧回路8.4を通って、アシスト
シリンダー油室1dにも流入するようになり、圧油の作
用面積を増加させ、アシストシリンダーICが装着され
ていない従来のブームシリンダーと同じ働き(力)を発
揮することになり、アシストシリンダーロッドICが、
ブームシリンダーボトム側室1eにあるため、作動面積
が減少して持上げ力が低下することを回避できる構造に
しである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、アシストシリン
ダーをブームシリンダーに内蔵した構成としたのでアシ
ストシリンダー取付のため、ブラケットを本体に別個に
設ける必要がなく、ブームシリンダー油圧回路操作弁も
従来通りのものが使用できる。さらに通常作業時におけ
るブームシリンダーの使われ方からリリーフ弁設定圧を
きめることで、最も経済的にアキュムレータ容量を決定
することができ、アシストシリンダーロッドがブームシ
リンダーボトム側室に装着されていても、スイッチバル
ブを設けることで上げ時におけるブームシリンダー作用
面積を従来のものと同じくすることができ、位置エネル
ギーの回収再生機能を低下させることなく、製造コスト
の低減を可能とした。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例にもとづく油圧式掘割機の側面図
、第2図は、本発明実施例にもとづく油圧式掘割機の位
置エネルギー回収再生装置の油圧回路図、第3図はアシ
ストシリンダーストロークと位置エネルギー回収状態を
示す説明図、第4図はアシストシリンダーストロークと
位置エネルギー再生状態を示す説明図、第5図及び第6
図は従来技術にもとづく油圧式掘割機の位置エネルギー
回収再生装置の油圧回路図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)油圧式掘削機のブーム10を昇降動させる油圧シリ
    ンダー1のロッド1aをアシストシリンダーとし、かつ
    、該シリンダー内を進退動自在に挿入されたアシストシ
    リンダーロッド1cの基端を前記油圧シリンダー1のボ
    トム側底壁に固定したラム構造に構成したうえ、アシス
    トシリンダー油室1dを油圧回路4でアキュムレータ5
    に連通して、前記油圧シリンダーの伸縮時に油圧を該ア
    キュムレータに蓄圧するようにして作業機2が有する位
    置エネルギーの回収再生を可能としたことを特徴とする
    油圧式掘削機の位置エネルギー回収再生装置。 2)前記油圧回路4とブームシリンダー上げ用油圧回路
    7を連結する油圧回路8にアキュムレータ5の蓄圧によ
    り作動するスイッチバルブ9を設け、アキュムレータ5
    の蓄圧ガス放出時、前記油圧回路4と油圧回路7とが連
    通状態とする請求項(1)記載の油圧式掘割機の位置エ
    ネルギー回収再生装置。
JP17041289A 1989-06-30 1989-06-30 油圧式掘削機の位置エネルギー回収再生装置 Pending JPH0336333A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000055435A1 (en) * 1999-03-18 2000-09-21 Ossi Kortesalmi Arrangement for lifting or lowering a crane jib or the like in an excavator or similar lifting apparatus
US6516595B2 (en) * 1999-12-03 2003-02-11 Claas Industrietechnik Gmbh Harvesting machine having an obstacle sensing device
EP1614814A2 (de) * 2004-07-07 2006-01-11 Liebherr-Hydraulikbagger GmbH Bagger und Maschine zum Materialumschlag
US9051944B2 (en) 2012-06-15 2015-06-09 Caterpillar Inc. Hydraulic system and control logic for collection and recovery of energy in a double actuator arrangement

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