KR101948322B1

KR101948322B1 - 작업 기계의 동력 회생 장치

Info

Publication number: KR101948322B1
Application number: KR1020127033979A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 후지시마; 미츠오 소노다; 세이지 히지카타
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2019-02-14
Also published as: CN102971542A; US8659177B2; US20130300128A1; EP2672127A4; JPWO2012105345A1; WO2012105345A1; KR20130143481A; JP5681732B2; EP2672127A1; CN102971542B

Abstract

붐 내림 조작 시에 붐 실린더(3A)의 복귀유가 유통하는 유로(51)에 접속되어, 발전기(25)가 접속된 유압 모터(24)를 갖는 회생 회로(53)와, 유로(51)에 접속되어, 컨트롤 밸브(5A)를 갖는 유량 조정 회로(54)와, 조작 장치(4A)의 조작량마다 정해진 제1 설정 유량(Q2)을 기초로 하여 회생 회로(53)의 유량을 제어하는 인버터(26)와, 조작 장치(4A)의 조작량마다 정해진 제2 설정 유량(Q1)을 기초로 하여 유량 조정 회로(54)의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브(5A) 및 비례 밸브(27)를 구비한다. 이에 의해 오퍼레이터의 조작감을 양호하게 유지할 수 있다.

Description

작업 기계의 동력 회생 장치{POWER REGENERATION DEVICE FOR WORK MACHINE}

본 발명은 건설 기계 등의 작업 기계의 에너지 회생 장치에 관한 것이다.

최근, 유압 셔블을 비롯한 유압 작업 기계에 대하여 연료 소비율(연비)의 향상에 관한 요구가 높아지고 있다.

예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2003-329012호 공보에는, 붐 실린더(유압 실린더)의 보톰측 유압실에 접속되어 붐 인하 시의 복귀유(returning oil)가 유통하는 유로(복귀유 유로)에 전환 밸브를 설치하고, 유압 모터 및 이것에 연결된 발전기를 구비하는 회생 회로를 당해 전환 밸브의 하류측에 접속한 유압 셔블이 개시되어 있다. 당해 유압 셔블에서는, 모니터 패널에 의해 선택된 작업 모드에 따라서 당해 전환 밸브의 전환 위치가 전환되도록 되어 있고, 작업 모드에 따라서 당해 회생 회로와 보톰측 유압실과의 연통 상태가 선택적으로 전환되도록 되어 있다(예를 들어, 굴삭 작업에서는 보톰측 유압실과 회생 회로가 연통되고, 미세 조작 작업에서는 보톰측 유압실과 회생 회로는 차단됨). 따라서, 예를 들어 붐 인하 시에 보톰측 유압실과 회생 회로가 연통하는 작업 모드가 선택되어 있을 경우에는, 붐을 내리면 보톰측 유압실로부터 배출되는 복귀유에 의해 당해 유압 모터 및 당해 발전기가 구동되어서 회생 전류가 발생한다. 그러나 이 유압 셔블에서는 오퍼레이터에 의해 작업 모드가 전환되지 않으면 회생되지 않으므로, 작업 모드의 변경 작업이 번잡해서 회생해야 할 때에 회생되지 않을 우려가 있었다.

이 점을 감안한 유압 셔블로서, 복귀유 유로를 2개 이상의 유로로 분류하는 분기부와, 당해 분기부에서 분류된 압유의 일부를 발전기가 접속된 유압 모터를 거쳐 탱크로 유도하는 회생 회로와, 조작 레버의 조작량에 따라서 통과 유량이 변경되는 오리피스(유량 조정 수단)를 거쳐 당해 분기부에서 분류된 압유의 나머지를 탱크로 유도하는 유량 조정 회로를 구비한 것이 있다(일본 특허 출원 공개 제2007-107616호 공보). 즉, 이 유압 셔블에서는 붐 인하 시의 조작 레버의 조작량에 따라서 당해 회생 회로와 당해 유량 조정 회로에 유출하는 복귀유의 유량을 제어함으로써, 조작성의 급변을 초래하는 일 없이 회생량과 조작성의 양립을 도모하려고 하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2003-329012호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-107616호 공보

그런데 특허 문헌 2에는, 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 레버의 조작량에 따라서 회생 회로에 유출시키는 복귀유의 양을 변화시키는 취지의 기재가 있지만, 붐 내림 조작 시에 있어서의 레버 조작량에 대하여 붐 실린더의 보톰측 유압실로부터 어느 정도의 양의 복귀유를 유출시킨다고 하는 점에 대해서는 구체적으로 개시되어 있지 않다. 즉, 상기와 같이 회생 회로를 구비하는 유압 셔블을 실제로 사용할 때에, 레버 조작량에 대한 붐 인하 시의 미터 아웃 유량(이하, 붐 인하 미터 아웃 유량이라고 칭하는 경우가 있음)의 관계를 통상의 유압 셔블(회생 회로를 구비하지 않고 동력원이 엔진뿐인 유압 셔블)의 것과 동등하게 설정하지 않으면, 붐 인하 시의 조작감에 오퍼레이터가 위화감을 느끼는 결과가 되어 버린다.

본 발명의 목적은, 유압 작동기로부터의 복귀유에 의한 회생 유무에 관계없이, 오퍼레이터의 조작감을 양호하게 유지할 수 있는 작업 기계의 동력 회생 장치를 제공하는 데 있다.

(1) 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 조작량에 따른 조작 신호를 출력하는 조작 장치와, 이 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를 기초로 하여 신축하는 유압 실린더와, 엔진에 의해 구동되어 상기 유압 실린더에 압유를 공급하는 유압 펌프를 구비하는 작업 기계의 동력 회생 장치에 있어서, 상기 유압 실린더의 보톰측 유압실에 접속되어, 당해 유압실로부터의 복귀유의 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 회생 수단을 거쳐 당해 복귀유를 탱크로 유도하는 회생 회로와, 상기 유압실에 접속되어, 당해 유압실로부터의 복귀유를 유량 조정 수단을 거쳐 탱크로 유도하는 유량 조정 회로와, 상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 검출 수단과, 상기 조작 장치의 조작량마다 정해진 제1 설정 유량 및 상기 검출 수단으로 검출되는 조작량을 기초로 하여 상기 회생 회로의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 수단과, 상기 조작 장치의 조작량마다 정해진 제2 설정 유량 및 상기 검출 수단으로 검출되는 조작량을 기초로 하여 상기 유량 조정 회로의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 수단을 구비하고, 상기 조작 장치의 조작량에는, 조작량의 증가 방향에 따라 미세 조작 영역인 제1 영역, 중간 영역인 제2 영역 및 풀 회생 영역인 제3 영역이 이 순서로 나란히 설정되어 있고, 상기 유압실로부터 복귀유의 유량은, 상기 조작 장치의 조작량이 미세 조작 영역인 상기 제1 영역에 있는 경우에는, 상기 제2 유량 제어 수단에 의해 상기 유량 조정 회로로만 흐르도록 제어되고, 상기 조작 장치의 조작량이 중간 영역인 상기 제2 영역에 있는 경우에는, 상기 제1 유량 제어 수단 및 상기 제2 유량 제어 수단에 의해 상기 유량 조정 회로 및 상기 회생 회로로 흐르도록 제어되고, 상기 조작 장치의 조작량이 풀 회생 영역인 상기 제3 영역에 있는 경우에는, 상기 제1 유량 제어 수단에 의해 상기 회생 회로로만 흐르도록 제어되는 것으로 한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 제1 설정 유량과 상기 제2 설정 유량의 합계치는, 상기 조작 장치의 조작량의 증가와 함께 증가하는 것으로 한다.

(3) 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 제1 설정 유량은 상기 조작 장치의 조작량이 상기 제1 영역일 때는 제로로 유지되어 있고, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역일 때는 상기 조작 장치의 조작량 증가와 함께 증가하도록 정해져 있고, 상기 제2 설정 유량은 상기 조작 장치의 조작량이 상기 제1 영역일 때는 상기 조작 장치의 조작량 증가와 함께 증가하도록 정해져 있고, 상기 제2 영역일 때에는 상기 조작 장치의 조작량 증가와 함께 감소하도록 정해져 있고, 상기 제3 영역일 때는 제로로 유지되어 있는 것으로 한다.

(4) 상기 (3)에 있어서, 바람직하게는 상기 제1 설정치 및 상기 제2 설정치 중 적어도 한쪽을 다른 값으로 변경하는 설정치 변경 수단을 더 구비하는 것으로 한다.

(5) 상기 (3)에 있어서, 바람직하게는 상기 기억 수단에는, 또한 상기 제1 설정치 및 상기 제2 설정치 중 적어도 한쪽을 다른 값으로 전환하는 설정치 전환 수단을 더 구비하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 복귀유에 의한 회생 유무에 관계없이 오퍼레이터의 조작감을 양호하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드식 유압 셔블의 외관도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구동 제어 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 차체 컨트롤러(11)의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 기억부(105)에 기억된 미터링선도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)를 새로운 설정치(L1', L2')로 변경했을 때의 미터링선도.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드식 유압 셔블의 외관도다. 이 도면에 도시하는 유압 셔블은 붐(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)을 갖는 다관절형의 작업 장치(1A)와, 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)를 갖는 차체(1B)를 구비하고 있다. 붐(1a)은 상부 선회체(1d)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 붐 실린더(유압 실린더)(3a)에 의해 구동된다.

아암(1b)은 붐(1a)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 아암 실린더(유압 실린더)(3b)에 의해 구동된다. 버킷(1c)은 아암(1b)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 버킷 실린더(유압 실린더)(3c)에 의해 구동된다. 상부 선회체(1d)는 선회 모터(전동기)(16)(도 2 참조)에 의해 선회 구동되고, 하부 주행체(1e)는 좌우의 주행 모터(유압 모터)(3e, 3f)(도 2 참조)에 의해 구동된다. 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c) 및 선회 모터(16)의 구동은, 상부 선회체(1d)의 운전실(캡) 내에 설치되어 유압 신호를 출력하는 조작 장치(4A, 4B)(도 2 참조)에 의해 제어된다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구동 제어 시스템의 개략도다. 또, 앞의 도면과 같은 부분에는 동일한 부호를 부여해서 설명은 생략한다(이후의 도면도 마찬가지로 함). 이 도면에 도시하는 구동 제어 시스템은, 동력 회생 장치(70)와, 조작 장치(4A, 4B)와, 컨트롤 밸브(스풀형 방향 전환 밸브)(5A, 5B, 5C)와, 유압 신호를 전기 신호로 변환하는 압력 센서(17, 18)와, 인버터(13)와, 초퍼(14)와, 배터리(15)와, 인버터(12)를 구비하고 있고, 제어 장치로서 차체 컨트롤러(MCU)(11), 배터리 컨트롤러(BCU)(22) 및 엔진 컨트롤러(ECU)(21)를 구비하고 있다.

도 2에 있어서, 동력 회생 장치(70)는 유로(51)와, 분기부(52)와, 회생 회로(53)와, 유량 조정 회로(54)와, 압력 센서(20)와, 차체 컨트롤러(MCU)(11)와, 인버터(26)를 구비하고 있다.

유로(51)는 붐 실린더(3a)의 축단(縮短) 시에 탱크(9)로 돌아오는 오일(복귀유)이 유통하는 복귀유 유로이며, 붐 실린더(3a)의 보톰측 유압실(55)에 접속되어 있다. 유로(51)에는 당해 유로(51)를 복수의 유로로 분류하는 분기부(52)가 설치되어 있다. 분기부(52)에는 회생 회로(53)와, 유량 조정 회로(54)가 접속되어 있다.

회생 회로(53)는 체크 밸브(28)와, 당해 체크 밸브(28)의 하류측에 설치되어 발전기(25)가 접속된 유압 모터(24)를 구비하고 있고, 당해 유압 모터(24)를 거쳐 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유를 탱크(9)로 유도하고 있다. 붐 인하 시에 있어서의 복귀유를 회생 회로(53)에 도입해서 유압 모터(24)를 회전시키면 발전기(25)가 회전해서 회생 전력을 발생시킬 수 있다.

체크 밸브(28)에는 오퍼레이터에 의해 붐 내림 조작이 행해졌을 때에 조작 장치(4A)로부터 출력되는 조작 신호(유압 신호)가 유도되고 있다. 체크 밸브(28)는 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1)(후술)에 도달했을 때에 출력되는 조작 신호[압력(P1)의 유압 신호(도 4 참조)]에 의해 개방하도록 설정되어 있고, 이에 의해 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1) 이상이 되었을 때에 유압 모터(24)에 복귀유가 공급되도록 되어 있다.

또한, 붐 내림 조작 시에 있어서의 유압 모터(24) 및 발전기(25)의 회전수는 인버터(26)에 의해 제어되고 있다. 이와 같이 유압 모터(24)의 회전수를 인버터(26)로 제어하면 유압 모터(24)를 통과하는 오일의 유량을 조정할 수 있으므로, 보톰측 유압실(55)로부터 회생 회로(53)로 흐르는 복귀유의 유량을 조정할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 인버터(26)는 회생 회로(53)의 유량을 제어하는 유량 제어 수단으로서 기능을 하고 있다.

유량 조정 회로(54)는 유량 조정 수단인 컨트롤 밸브(스풀형 방향 전환 밸브)(5A)를 거쳐 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유를 탱크(9)로 유도하고 있다. 컨트롤 밸브(5A)에 있어서의 한쪽 수압부(도 2 중의 우측 수압부)에는 붐 내림 조작 시에 조작 장치(4A)로부터 비례 밸브(27)를 거쳐 출력되는 조작 신호(유압 신호)가 입력되어 있고, 또한 다른 쪽 수압부(도 2 중의 좌측 수압부)에는 붐 올림 조작 시에 조작 장치(4A)로부터 출력되는 조작 신호(유압 신호)가 입력되어 있다. 컨트롤 밸브(5A)의 스풀은, 이들 2개의 수압부에 입력되는 조작 신호에 따라서 이동하고, 유압 펌프(6)로부터 붐 실린더(3a)에 공급되는 압유의 방향 및 유량을 전환한다.

비례 밸브(27)는 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량에 따른 조작 신호를 컨트롤 밸브(5A)의 수압부에 출력하는 것이며, 이에 의해 보톰측 유압실(55)로부터 컨트롤 밸브(5A)를 통과하는 복귀유의 유량[즉, 유량 조정 회로(54)를 흐르는 복귀유의 유량]을 조정하고 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 비례 밸브(27)는 유량 조정 회로(54)의 유량을 제어하는 유량 제어 수단으로서 기능을 하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 비례 밸브(27)에는, 붐 내림 조작 시에 조작 장치(4A)로부터 출력되는 유압 신호가 입력되어 있다. 그리고 본 실시 형태의 비례 밸브(27)에서는, 차체 컨트롤러(11)에 있어서의 비례 밸브 출력치 연산부(103)(후술)로부터 입력되는 출력치에 따라서 조작 장치(4A)로부터의 유압 신호의 압력을 적절하게 조정하고, 그 조정 후의 유압 신호를 컨트롤 밸브(5A)의 수압부에 출력하는 구성을 취하고 있다. 구체적으로는, 붐 내림 조작 시에 있어서의 비례 밸브(27)는, (1) 조작 장치(4A)의 조작량이 후술하는 제1 설정치(L1) 미만인 경우에는, 도 2에 도시하는 위치(완전 개방 위치)에 유지되어 조작 장치(4A)로부터의 유압 신호를 그대로 출력한다. 또한, (2) 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1) 이상 또한 제2 설정치(L2) 미만[제2 설정치(L2)는 제1 설정치(L1)보다도 큰 값]인 경우에는, 컨트롤 밸브(5A)를 통과하는 복귀유의 유량이 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 후술하는 미터링선도(도 4 참조)와 같이 변화되도록(즉, 파일럿압이 저감하도록) 유압 신호를 조정한다. 또한, (3) 조작 장치(4A)의 조작량이 제2 설정치(L2) 이상인 경우에는, 복귀유의 컨트롤 밸브(5A)의 통과를 차단하기 위해서, 조작 장치(4A)로부터의 컨트롤 밸브(5A)로의 유압 신호의 입력을 차단한다[즉, 비례 밸브(27)는 완전 폐쇄되어, 컨트롤 밸브(5A)는 도 2의 중립 위치에 유지됨].

압력 센서(20)는 붐 내림 조작 시에 조작 장치(4A)로부터 컨트롤 밸브(5A)에 출력되는 유압 신호의 압력(파일럿압)을 검출하기 위한 것으로, 조작 장치(4A)와 컨트롤 밸브(5A)의 수압부를 접속하는 파일럿 관로(유로)에 부착되어 있다. 압력 센서(20)는 차체 컨트롤러(11)와 접속되어 있고, 유압 신호의 압력 검출치를 전기 신호로 변환해서 차체 컨트롤러(11)에 출력하고 있다. 그런데, 조작 장치(4A)로부터 출력되는 유압 신호의 압력은 조작 장치(4A)의 조작량에 비례하고 있으므로, 압력 센서(20)로 검출한 유압 신호의 압력으로부터 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량을 산출할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 압력 센서(20)는 조작 장치(4A)의 조작량을 검출하는 수단(조작량 검출 수단)으로서 기능을 하고 있다. 또, 조작 장치(4A)의 조작량을 검출하는 다른 수단으로서는, 조작 장치(4A)에 있어서의 조작 레버의 위치를 검출하는 포지션 센서도 이용할 수 있다.

조작 장치(4A, 4B)는 엔진(7)에 접속된 파일럿 펌프(41)로부터 공급되는 작동유를 2차압으로 감압해서 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c) 및 선회 모터(16)를 제어하기 위한 유압 신호를 발생한다.

조작 장치(4A)는 붐 실린더(3a)의 구동을 제어하는 컨트롤 밸브(5A)의 수압부와, 아암 실린더(3b)의 구동을 제어하는 컨트롤 밸브(5B)의 수압부에 파일럿 관로를 거쳐 접속되어 있고, 조작 레버의 옆으로 넘어짐 방향에 따라서 각 컨트롤 밸브(5A, 5B)의 수압부에 유압 신호를 출력한다. 컨트롤 밸브(5A, 5B)는 조작 장치(4A)로부터 입력되는 유압 신호에 따라서 위치를 전환하게 되어, 유압 펌프(6)로부터 토출되는 압유의 흐름을 그 전환 위치에 따라서 제어함으로써 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b)의 구동을 제어한다.

조작 장치(4B)는 버킷 실린더(3c)의 구동을 제어하는 컨트롤 밸브(5C)의 수압부와 2개의 파일럿 관로를 거쳐 접속되어 있고, 조작 레버의 옆으로 넘어짐 방향에 따라서 컨트롤 밸브(5C)의 수압부에 유압 신호를 출력한다. 컨트롤 밸브(5C)는 조작 장치(4B)로부터 입력되는 유압 신호에 따라서 위치를 전환하게 되어, 유압 펌프(6)로부터 토출되는 압유의 흐름을 그 전환 위치에 따라서 제어함으로써 버킷 실린더(3c)의 구동을 제어한다.

또한, 조작 장치(4B)는 컨트롤 밸브(5C)의 수압부에 접속하는 상기 2개의 파일럿 관로에다가, 다른 2개의 파일럿 관로에 접속되어 있다. 또한, 당해 다른 2개의 파일럿 관로 중, 상부 선회체(1d)가 좌측으로 선회하도록 선회 모터(16)를 구동하는 유압 신호가 통과하는 것에는 압력 센서(17)가 부착되어 있고, 상부 선회체(1d)가 우측으로 선회하도록 선회 모터(16)를 구동하는 유압 신호(압유)가 통과하는 것에는 압력 센서(18)가 부착되어 있다. 압력 센서(17, 18)는 조작 장치(4B)로부터 출력되는 유압 신호의 압력을 검출해서 그 압력에 대응하는 전기 신호로 변환하는 신호 변환 수단으로서 기능을 하는 것으로, 변환된 전기 신호를 차체 컨트롤러(11)에 출력 가능하게 구성되어 있다. 압력 센서(17, 18)로부터 차체 컨트롤러(11)에 출력된 전기 신호는, 인버터(13)를 거쳐 선회 모터(16)(전동 작동기)의 구동을 제어하는 조작 신호로서 이용된다.

컨트롤 밸브(5E, 5F)의 수압부는 파일럿 관로를 거쳐 운전실 내에 설치된 주행 조작 장치(도시하지 않음)와 접속되어 있다. 컨트롤 밸브(5E, 5F)는, 당해 주행 조작 장치로부터 입력되는 유압 신호에 따라서 위치를 전환하게 되어, 유압 펌프(6)로부터 토출되는 압유의 흐름을 그 전환 위치에 따라서 제어함으로써 주행 모터(3e, 3f)의 구동을 제어한다.

차체 컨트롤러(MCU)(11)는 붐 실린더(3a)에 있어서의 보톰측 유압실(55)로부터 회생 회로(53)로 분류하는 복귀유의 유량과, 당해 보톰측 유압실(55)로부터 유량 조정 회로(54)로 분류하는 복귀유의 유량을 산출하고, 당해 산출한 유량의 복귀유가 2개의 회로(53, 54)에 흐르도록 인버터(13) 및 컨트롤 밸브(5A)를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 차체 컨트롤러(11)는 인버터(13) 및 비례 밸브(27)와 접속되어 있고, 이들에 대하여 조작 신호를 출력하고 있다. 또한, 차체 컨트롤러(11)는 압력 센서(20)와 접속되어 있고, 압력 센서(20)의 검출치를 입력하고 있다.

또한, 차체 컨트롤러(11)는 압력 센서(17, 18)로부터 입력되는 전기 신호를 기초로 하여 인버터(13)를 거쳐 선회 모터(16)의 구동을 제어하는 역할을 갖는다. 구체적으로는, 압력 센서(17)로부터 전기 신호가 입력되었을 때에는 그 전기 신호에 대응한 속도로 상부 선회체(1d)를 좌측으로 선회시키고, 압력 센서(18)로부터 전기 신호가 입력되었을 때에는 그 전기 신호에 대응한 속도로 상부 선회체(1d)를 우측으로 선회시킨다. 또한, 차체 컨트롤러(11)는 상부 선회체(1d)의 선회 제동 시에는 선회 모터(16)로부터 전기 에너지를 회수하는 동력 회생 제어도 행한다. 또한, 그 동력 회생 제어 시에 발생한 회생 전력이나, 동력 변환기(발전 전동기)(10)에 의해 발생된 전력의 잉여 전력[예를 들어, 유압 펌프(6)의 부하가 가벼울 경우 등]을 배터리(15)에 충전하는 제어도 행한다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 차체 컨트롤러(11)가 구비하는 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유의 유량 조정 기능에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 차체 컨트롤러(11)의 구성도다. 이 도면에 도시하는 차체 컨트롤러(11)는, ROM이나 RAM 등으로 구성되는 기억부(기억 수단)(105)와, 제1 유량 연산부(101) 및 제2 유량 연산부(100)(유량 연산 수단)와, 모터 지령치 연산부(102)와, 비례 밸브 출력치 연산부(103)를 구비하고 있다.

기억부(105)에는, 붐 내림 조작 시[붐 실린더(3a)가 축단되는 경우]에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량에 대한 보톰측 유압실(55)로부터의 미터 아웃 유량의 관계와, 붐 내림 조작 시의 복귀유를 흐르게 하는 회로를 선택하는 기준으로서 조작 장치(4A)의 조작량의 설정치[제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)]가 기억되어 있다. 도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 기억부(105)에 기억된 미터링선도다. 본 실시 형태에서는, 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량과 보톰측 유압실(55)로부터의 미터 아웃 유량과의 관계는, 이 도면에 도시한 바와 같이 미터링선도의 형식으로 기억되어 있다.

도 4에 있어서, 가는 실선으로 나타낸 미터링선도는 조작 장치(4A)의 조작량과 유량 조정 회로(54)측을 흐르는 복귀유의 유량[유량 조정 회로 유량(Q1)]과의 관계를 나타낸 것이며, 파선으로 나타낸 미터링선도는 조작 장치(4A)의 조작량과 회생 회로(53)측을 흐르는 복귀유의 유량[회생 회로 유량(Q2)]과의 관계를 나타낸 것이다. 또한, 굵은 실선으로 나타낸 미터링선도는, 앞의 2개의 미터링선도를 합성한 것을 나타내고, 유량 조정 회로 유량(Q1)과 회생 회로 유량(Q2)의 합계 유량을 나타내고 있다. 이 미터링선도는 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유 전부를 유량 조정 회로(54)로만 흐르게 한 경우에 얻을 수 있는 미터링선도[즉, 회생 회로(53)를 구비하지 않고 동력원이 엔진뿐인 유압 셔블(이하에 있어서「통상의 유압 셔블」이라 칭하는 경우가 있음)에 있어서의 미터링선도]와 동일하게 설정되어 있다.

이들의 미터링선도가 나타낸 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1) 미만인 경우(이하에 있어서「미세 조작 영역」이라 칭하는 경우가 있음)에는, 합계 유량은 유량 조정 회로 유량(Q1)과 일치하고 있다. 즉, 이때, 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유는 전부 유량 조정 회로(54)로 흐르게 되도록 되어 있고, 회생 회로(53)는 체크 밸브(28)에 의해 폐쇄되어 있다. 이와 같이 본 실시 형태에 있어서 미세 조작 영역에서 유량 조정 회로(54)로만 복귀유를 흐르게 하는 구성으로 한 이유는, 미세 조작 영역에서는 붐 실린더(3a)의 미세 조작성(인칭 성능)이 중요시되므로, 유압 모터(24)와 비교해서 유량의 제어성이 우수한 컨트롤 밸브(5A)만으로 유량 제어하는 것이 인칭 성능 확보의 관점에서 바람직하기 때문이다.

또한, 조작 장치(4A)의 조작량이 제2 설정치(L2)[제1 설정치(L1)보다도 큰 값] 이상인 경우(이하에 있어서「풀 회생 영역」이라고 칭하는 경우가 있음)에는, 합계 유량은 회생 회로 유량(Q2)과 일치하고 있다. 즉, 이때, 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유는 전부 회생 회로(53)로 흐르게 되도록 있고, 유량 조정 회로(54)는 컨트롤 밸브(5A)에 의해 폐쇄되어 있다. 이와 같이 본 실시 형태에 있어서 풀 회생 영역에서 회생 회로(53)로만 복귀유를 흐르게 하는 구성으로 한 이유는, 조작 장치(4A)의 조작량이 큰 풀 회생 영역에서는 대량의 복귀유가 발생하기 때문에, 당해 복귀유를 이용해서 회생량을 크게 하는 것이 연비 성능을 향상시키는 관점에서 바람직하기 때문이다.

한편, 조작량이 제1 설정치(L1) 이상 또한 제2 설정치(L2) 미만인 경우(이하에 있어서「중간 영역」이라고 칭하는 경우가 있음)에는, 회생 회로(53)와 유량 조정 회로(54)의 양쪽으로 복귀유가 흐르게 되어 있다. 구체적으로는, 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1)로부터 제2 설정치(L2)까지 증가하는 동안에, 유량 조정 회로 유량(Q1)은 제1 설정치(L1)일 때의 합계 유량(Q1)으로부터 제로를 향해 점감하면서, 회생 회로 유량(Q2)은 제로로부터 제2 설정치(L2)일 때의 합계 유량(Q2)을 향해 점증하도록 설정되어 있다. 이와 같이 중간 영역에서 유량 조정 회로 유량(Q1)을 점감시키면서 회생 회로 유량(Q2)을 점증시키면, 미세 조작 영역으로부터 풀 회생 영역으로 원활하게 천이시킬 수 있다. 또한, 풀 회생 영역으로부터 미세 조작 영역으로도 원활하게 천이시킬 수 있다. 또, 상술한 바와 같이, 이때의 유량 조정 회로 유량(Q1)과 회생 회로 유량(Q2)의 합계 유량은, 통상의 유압 셔블의 것과 동일해지도록 설정되어 있다.

도 3으로 돌아와, 제1 유량 연산부(101)는 기억부(105)에 기억된 미터링선도와 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량을 기초로 하여 유량 조정 회로(54)측으로 흐르는 복귀유의 유량(Q1)을 연산하는 부분이며, 제2 유량 연산부(100)는 기억부(105)에 기억된 미터링선도와 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량을 기초로 하여 회생 회로(53)측을 흐르는 복귀유의 유량(Q2)을 연산하는 부분이다.

제1 유량 연산부(101) 및 제2 유량 연산부(100)에는 압력 센서(20)의 검출치가 입력되어 있고, 제1 유량 연산부(101) 및 제2 유량 연산부(100)는 당해 검출치를 기초로 하여 조작 장치(4A)의 조작량을 산출한다. 여기에서는, 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1)에 도달할 때의 유압 신호의 압력을 P1로 하는 동시에, 당해 조작량이 제2 설정치(L2)에 도달할 때의 유압 신호의 압력을 P2로 한다[도 4에는 조작량의 설정치(L1, L2)와 압력의 설정치(P1, P2)를 병기하고 있음]. 압력 센서(20)의 검출치를 기초로 하여 조작 장치(4A)의 조작량을 산출하면, 당해 산출한 조작량에 대응하는 유량(Q1, Q2)을 기억부(105)의 미터링선도를 기초로 하여 산출하고, 각 회로(53, 54)의 목표 유량으로서 설정한다. 제1 유량 연산부(101)는 산출한 유량 조정 회로 유량(Q1)을 비례 밸브 출력치 연산부(103)에 출력하고, 제2 유량 연산부(100)는 산출한 회생 회로 유량(Q2)을 모터 지령치 연산부(102)에 출력한다.

모터 지령치 연산부(102)는 제2 유량 연산부(100)에서 연산된 회생 회로 유량(Q2)을 회생 회로(53)의 유압 모터(24)로 흡입하기 위해서 필요한 유압 모터(24)의 회전수를 연산하고, 유압 모터(24)를 당해 연산한 회전수로 회전시키기 위한 회전수 지령치를 인버터(26)에 출력하는 부분이다. 모터 지령치 연산부(102)에서 연산된 회전수 지령치를 입력한 인버터(26)는 당해 회전수 지령치를 기초로 하여 유압 모터(24) 및 발전기(25)를 회전시키고, 이에 의해 회생 회로(53)에는 제2 유량 연산부(100)에서 연산된 유량의 복귀유가 흐른다.

비례 밸브 출력치 연산부(103)는 제1 유량 연산부(101)에서 연산된 유량 조정 회로 유량(Q1)을 유량 조정 회로(54)의 컨트롤 밸브(5A)에 통과시키기 위해서 필요한 비례 밸브(27)의 출력치[즉, 비례 밸브(27)로부터 컨트롤 밸브(5A)의 수압부에 출력되는 유압 신호의 압력(파일럿압)]를 연산하고, 당해 연산한 출력치를 비례 밸브(27)로부터 출력시키기 위한 지령치를 비례 밸브(27)에 출력하는 부분이다. 비례 밸브 출력치 연산부(103)에서 연산된 출력치를 입력한 비례 밸브(27)는 당해 출력치를 기초로 하여 조작 신호를 컨트롤 밸브(5A)에 출력하고, 이에 의해 유량 조정 회로(54)에는 제1 유량 연산부(101)에서 연산된 유량의 복귀유가 흐른다.

도 2로 돌아와, 엔진 컨트롤러(ECU)(21)는 오퍼레이터에 의해 엔진(7)의 목표 회전수가 입력되는 엔진 회전수 입력 장치[예를 들어, 엔진 컨트롤 다이얼(도시하지 않음)] 등으로부터의 지령을 따라, 엔진(7)이 당해 목표 회전수로 회전하도록 연료 분사량과 엔진 회전수를 제어하는 부분이다.

엔진(원동기)(7)의 출력축에는 동력 변환기(발전 전동기)(10)가 연결되어 있고, 동력 변환기(10)의 출력축에는 유압 펌프(6)와 파일럿 펌프(41)가 접속되어 있다.

동력 변환기(10)는 엔진(7)의 구동력 및 배터리(15)에 축적된 전기 에너지 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 의해 유압 작동기(3a, 3b, 3c, 3e, 3f)를 구동하고 있다. 동력 변환기(10)는 인버터(12)를 거쳐 인버터(13) 및 초퍼(14)와 접속되어 있고, 엔진(7)의 동력을 전기 에너지로 변환해서 인버터(12, 13)에 출력하는 발전기로서 기능을 하고, 또한 배터리(15)에 축적된 전기 에너지의 일부를 이용해서 유압 펌프(6)를 어시스트 구동하는 전동기로서 기능을 한다.

유압 펌프(6)는 유압 작동기(3a, 3b, 3c, 3e, 3f)에 압유를 공급하는 메인 펌프이며, 파일럿 펌프(41)는 조작 장치(4A, 4B) 및 주행 조작 장치를 거쳐 컨트롤 밸브(5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F)에 조작 신호로서 출력되는 압유를 공급한다. 또, 유압 펌프(6)에 접속되는 유압 관로에는 릴리프 밸브(8)가 설치되어 있고, 릴리프 밸브(8)는 그 관로 내의 압력이 과도하게 상승한 경우에 탱크(9)로 압유를 릴리프한다.

인버터(12)는 동력 변환기(10)의 회전 속도를 제어하는 것으로, 배터리(15)로부터의 전기 에너지에 의해, 동력 변환기(10)에 전력을 공급해서 유압 펌프(6)를 어시스트 구동한다. 인버터(13)는 선회 모터(16)의 회전 속도를 제어하는 것으로, 동력 변환기(10)로부터 출력되는 전력 또는 배터리(15)의 전기 에너지를 선회 모터(16)에 공급한다.

배터리(15)는 초퍼(14)를 거쳐 전압을 조정하고, 인버터(12, 13)에 전력을 공급하거나, 동력 변환기(10)가 발생한 전기 에너지나 선회 모터(16)로부터의 전기 에너지를 축적하거나 하는 부분이다.

상기와 같이 구성되는 동력 회생 장치에 있어서, 우선, 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1) 미만인 경우에는, 압력 센서(20)의 검출 압력이 P1 미만이 되므로, 보톰측 유압실(55)로부터의 미터 아웃 유량은 도 4의 미세 조작 영역에서 제어되게 된다. 이에 의해, 우선, 차체 컨트롤러(11)에 있어서의 제2 유량 연산부(100)는, 도 4의 미터링선도를 기초로 하여 회생 회로 유량(Q2)으로서 제로를 모터 지령치 연산부(102)에 출력한다. 또한, 제1 유량 연산부(101)는 압력 센서(20)의 검출치로부터 조작 장치(4A)의 조작량을 연산하고, 당해 연산한 조작량과 도 4의 미터링선도를 기초로 하여 유량 조정 회로 유량(Q1)을 연산한다. 그리고 당해 연산한 유량 조정 회로 유량(Q1)을 비례 밸브 출력치 연산부(103)에 출력한다.

모터 지령치 연산부(102)는, 제2 유량 연산부(100)의 연산 결과를 기초로 하여 생성한 회전수 지령치를 인버터(26)에 출력하고, 인버터(26)는 당해 회전수 지령치를 기초로 하여 유압 모터(24) 및 발전기(25)를 정지시킨 상태로 유지한다. 또, 이때 조작 장치(4A)로부터 체크 밸브(28)에 출력되는 유압 신호의 압력은 P1 미만이므로, 체크 밸브(28)는 폐쇄된 채 유지되고 있다. 그로 인해, 모터 지령치 연산부(102)로부터 인버터(26)로의 회전수 지령치에 관계없이, 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유가 회생 회로(53)[유압 모터(24)]로 흐르는 일은 없다.

한편, 비례 밸브 출력치 연산부(103)는 제1 유량 연산부(101)의 연산 결과를 기초로 하여, 비례 밸브(27)를 완전 개방으로 유지하는 지령치를 비례 밸브(27)에 출력한다. 이에 의해, 조작 장치(4A)로부터 출력된 유압 신호가 그대로 컨트롤 밸브(5A)의 수압부에 작용하여, 컨트롤 밸브(5A)의 스풀이 이동한다. 이에 의해, 통상의 유압 셔블과 마찬가지로, 유량 조정 회로(54)에는 조작 장치(4A)의 조작량에 따른 유량의 복귀유가 흐른다.

다음에, 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량이 제1 설정치(L1) 이상 또한 제2 설정치(L2) 미만인 경우에는, 압력 센서(20)의 검출 압력이 P1 이상 또한 P2 미만이 되므로, 보톰측 유압실(55)로부터의 미터 아웃 유량은 도 4의 중간 영역에서 제어되게 된다. 이에 의해, 차체 컨트롤러(11)에 있어서의 제1 유량 연산부(101) 및 제2 유량 연산부(100)는 압력 센서(20)의 검출치로부터 조작 장치(4A)의 조작량을 연산하고, 당해 연산한 조작량과 도 4의 미터링선도를 기초로 하여 회생 회로 유량(Q2) 및 유량 조정 회로 유량(Q1)을 연산한다. 그리고 제1 유량 연산부(101)는, 당해 연산한 유량 조정 회로 유량(Q1)을 비례 밸브 출력치 연산부(103)에 출력하고, 제2 유량 연산부(100)는 당해 연산한 회생 회로 유량(Q2)을 모터 지령치 연산부(102)에 출력한다.

모터 지령치 연산부(102)는 제2 유량 연산부(100)의 연산 결과를 기초로 하여 생성한 회전수 지령치를 인버터(26)에 출력하고, 인버터(26)는 당해 회전 지령치를 기초로 하여 유압 모터(24) 및 발전기(25)의 회전수를 제어한다. 또한, 이때 조작 장치(4A)로부터 체크 밸브(28)에 출력되는 유압 신호의 압력은 P1 이상으로 되어 있으므로, 체크 밸브(28)는 개방된 상태로 유지되어 있고, 보톰측 유압실(55)과 회생 회로(53)는 연통된 상태로 되어 있다. 이에 의해, 보톰측 유압실(55)로부터 회생 회로 유량(Q2)으로 유지된 복귀유가 회생 회로(53)로 유입하고, 모터 지령치 연산부(102)에서 연산한 회전수로 유압 모터(24)가 회전해서 회생 전력이 발생한다.

한편, 비례 밸브 출력치 연산부(103)는 제1 유량 연산부(101)의 연산 결과를 기초로 하여 생성한 지령치를 비례 밸브(27)에 출력하고, 비례 밸브(27)는 비례 밸브 출력치 연산부(103)에서 연산된 출력치(압력)까지 저감한 유압 신호를 컨트롤 밸브(5A)의 수압부에 출력한다. 이에 의해 컨트롤 밸브(5A)의 스풀이 적절하게 이동하여, 유량 조정 회로 유량(Q1)으로 유지된 복귀유가 유량 조정 회로(54)에 흐른다.

또한, 붐 내림 조작 시에 있어서의 조작 장치(4A)의 조작량이 제2 설정치(L2) 이상인 경우에는, 압력 센서(20)의 검출 압력이 P2 이상이 되므로, 보톰측 유압실(55)로부터의 미터 아웃 유량은 도 4의 풀 회생 영역에서 제어되게 된다. 이에 의해, 차체 컨트롤러(11)에 있어서의 제2 유량 연산부(100)는, 압력 센서(20)의 검출치로부터 조작 장치(4A)의 조작량을 연산하고, 당해 연산한 조작량과 도 4의 미터링선도를 기초로 하여 회생 회로 유량(Q2)을 연산한다. 그리고 당해 연산한 회생 회로 유량(Q2)을 모터 지령치 연산부(102)에 출력한다. 또한, 제1 유량 연산부(101)는, 도 4의 미터링선도를 기초로 하여 유량 조정 회로 유량(Q1)으로서 제로를 비례 밸브 출력치 연산부(103)에 출력한다.

모터 지령치 연산부(102)는 제2 유량 연산부(100)의 연산 결과를 기초로 하여 생성한 회전수 지령치를 인버터(26)에 출력하고, 인버터(26)는 당해 회전 지령치를 기초로 하여 유압 모터(24) 및 발전기(25)의 회전수를 제어한다. 또한, 이때도 조작 장치(4A)로부터 체크 밸브(28)에 출력되는 유압 신호의 압력은 P1 이상으로 되어 있으므로, 보톰측 유압실(55)과 회생 회로(53)는 연통한 상태로 되어 있다. 이에 의해, 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유의 전량이 회생 회로(53)로 유입하고, 모터 지령치 연산부(102)에서 연산한 회전수로 유압 모터(24)가 회전해서 회생 전력이 발생한다.

한편, 비례 밸브 출력치 연산부(103)는 제1 유량 연산부(101)의 연산 결과를 기초로 하여, 비례 밸브(27)를 완전 폐쇄로 유지하는 지령치를 비례 밸브(27)에 출력한다. 이에 의해, 조작 장치(4A)로부터 출력된 유압 신호는 차단되어, 컨트롤 밸브(5A)의 스풀은 중립 위치로 유지된다. 이에 의해, 보톰측 유압실(55)로부터의 복귀유가 컨트롤 밸브(5A)를 통과하는 일은 없다.

상기와 같이 구성한 본 실시 형태에 관한 동력 회생 장치에 따르면, 붐 내림 조작 시에 있어서 보톰측 유압실(55)로부터 배출되는 복귀유의 합계 유량(미터 아웃 유량)은, 항상 도 4에 도시한 미터링선도를 기초로 하여 제어되게 되므로, 오퍼레이터의 조작감을 양호하게 유지할 수 있다. 그때, 복귀유의 유량 제어에 이용하는 미터링선도를 본 실시 형태와 같이 통상의 유압 셔블의 것과 같은 것으로 하면, 복귀유에 의한 회생 유무에 관계없이 오퍼레이터의 조작감을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 통상의 유압 셔블과 같은 미터링선도를 이용하는 데다가, 복귀유를 흐르게 하는 회로와 각 회로의 복귀유의 유량을 조작 장치(4A)의 조작량의 크기에 따라서 변경하고 있다. 이와 같이 회로와 유량을 적절하게 변경하면, (1) 주로 유량 조정 회로(54)에 복귀유를 흐르게 하는 것으로 달성되는 미세 조작성의 향상과, (2) 주로 회생 회로(53)에 복귀유를 흐르게 하는 것으로 달성되는 연비 향상과의 밸런스를 임의로 또한 용이하게 설정할 수 있다.

이 점에 관하여, 상기의 실시 형태에서는, 미세 조작 영역에서는 유량 조정 회로(54)로만 복귀유를 흐르게 하고, 풀 회생 영역에서는 회생 회로(53)로만 복귀유를 흐르게 하고 있다. 이와 같이 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 복귀유를 흐르게 하는 회로를 적절하게 변경하면, 미세 조작성이 중시되는 미세 조작 영역에서는 인칭 성능을 확보할 수 있고, 또한 복귀유의 유량이 많은 회생량의 증대가 기대되는 풀 회생 영역에서는 연비 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 미세 조작 영역과 풀 회생 영역 사이에 위치하는 중간 영역에 있어서, 조작 장치(4A)의 조작량의 증가에 맞추어 유량 조정 회로 유량(Q1)을 점감하면서, 한편 회생 회로 유량(Q2)을 점증시키고 있다. 이와 같이 중간 영역에서의 복귀유의 유량을 제어하면, 미세 조작성을 중시하는 미세 조작 영역과 연비 성능을 중시하는 풀 회생 영역과의 천이를 원활하게 할 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 붐 내림 조작 시의 복귀유를 흐르게 하는 회로를 선택하는 기준이 되는 조작 장치(4A)의 조작량[제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)]을 고정해서 이용하고 있었지만, 이 조작량[제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)]은 오퍼레이터에 의해 변경 가능하게 해도 좋다.

도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)를 새로운 설정치(L1', L2')로 변경했을 때의 미터링선도다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 새로운 설정치(L1', L2')는 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)에 편차(ΔL1, ΔL2)를 가산한 것에 상당하고, 당해 편차(ΔL1, ΔL2) 가산 후의 미터링선도는 도 4에 도시한 것과 비교해서 미세 조작 영역이 확대되고 풀 회생 영역이 축소된 것으로 되어 있다.

본 실시 형태에 있어서의 편차(ΔL1, ΔL2)의 양의 조정은, 차체 컨트롤러(11)에 접속된 설정치 변경 장치(설정치 변경 수단)(29)(도 2 참조)에 의해 행한다. 본 실시 형태에 있어서의 설정치 변경 장치(29)는, 도 2에 도시한 바와 같이 다이얼식이며, 다이얼의 회전량에 따라서 제1 설정치 및 제2 설정치에 편차(ΔL1 및 ΔL2)가 더하여진다. 이에 의해 미세 조작 영역이 종료되는 조작량 및 풀 회생 영역이 개시하는 조작량을 오퍼레이터가 원하는 값으로 적절하게 변경할 수 있다. 설정치의 구체적인 변경 방법으로서는, 예를 들어 기준 위치로부터 다이얼을 우측 방향으로 회전시킨 경우에는 당해 회전량에 비례한 편차를 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)에 가산한 것을 새로운 설정치로 하고, 한편, 당해 기준 위치로부터 다이얼을 좌측 방향으로 회전시킨 경우에는 당해 회전량에 비례한 편차를 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)로부터 감산한 것을 새로운 설정치로 하는 것이 있다.

이와 같이 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)를 변경 가능하게 하면, 오퍼레이터의 기호나 작업 내용에 따라서 미세 조작 영역이 종료되는 조작량과 풀 회생 영역이 개시되는 조작량을 쉽게 변경할 수 있으므로, 오퍼레이터가 원하는 미세 조작성과 에너지 회생의 균형을 잡을 수 있다.

또, 여기에서는, 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)의 양쪽을 한 번의 다이얼 조작으로 변경하는 설정치 변경 장치(29)에 대해서 설명했지만, 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2) 중 적어도 한쪽을 다른 값으로 변경 가능한 다른 설정치 변경 장치를 이용해도 좋고, 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)를 개별로 변경 가능한 것을 이용해도 좋다.

또한, 상기에서는 설정치 변경 장치(29)의 회전량을 조정해서 제1 설정치(L1) 및 제2 설정치(L2)를 적절하게 변경함으로써 미세 조작 영역과 풀 회생 영역을 변경하는 경우에 대해서 설명했지만, 오퍼레이터의 지시를 기초로 하여 각 설정치(L1, L2)를 다른 설정치(L1', L2')로 전환하는 것으로 미세 조작 영역과 풀 회생 영역을 변경 가능하게 구성해도 좋다. 이 경우의 동력 회생 장치의 구체적 구성예로서는, 제1 설정치(L1), 제1 설정치(L1)에 대체하는 제1 대체 설정치(L1'), 제2 설정치(L2) 및 제2 설정치(L2)에 대체하는 제2 대체 설정치(L2')를 차체 컨트롤러(11)의 기억부(105)에 기억해 두고, 조작 장치(4A)의 조작 레버에 부착되어 차체 컨트롤러(11)에 접속한 설정치 전환 장치(30)(도 2 참조)의 전환 위치(ON/OFF)에 따라서, 복귀유의 유량(Q1, Q2)을 연산할 때에 사용하는 설정치를 설정치(L1, L2)와 대체 설정치(L1', L2')와의 사이에서 전환 가능하게 구성한 것이 있다.

이와 같이 동력 회생 장치를 구성하면, 예를 들어 주된 작업에서는 설정치(L1, L2)를 이용해서 작업하고, 당해 주된 작업 사이에 일시적으로 행해지는 특정 작업에서는 대체 설정치(L1', L2')를 이용해서 작업하는 것으로 하고, 당해 주된 작업과 당해 특정 작업을 연속해서 행할 경우에는 설정치 전환 장치(30)의 전환 위치를 전환하는 것만으로 각 작업에 적합한 미세 조작 영역 및 풀 회생 영역으로 변경할 수 있으므로, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 여기에서는, 2개의 설정치(L1, L2)를 대체 설정치(L1', L2')로 각각 전환하는 경우에 대해서 설명했지만, 2개의 설정치(L1, L2) 중 한쪽만을 대체 설정치로 전환해도 좋다. 또한, 통상은 도 4에 도시하는 미터링선도를 기초로 하여 제어하고, 설정치 전환 장치(30)를 동작시킨 경우에는, 조작 장치(4A)의 조작량의 전체 영역에 걸쳐 회생 회로(53)에 복귀유를 흐르게 하지 않고 유량 조정 회로(54)로만 복귀유를 흐르게 하는 제어로 일시적으로 전환하도록 구성해도 좋다.

또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 각종 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 각 실시 형태에서는 엔진(7)에 동력 변환기(10)를 연결시키고, 당해 동력 변환기(10)가 엔진(7)의 동력을 전기 에너지로 변환해서 인버터(12, 13) 등에 전기 에너지를 출력하는 발전기로서의 기능과, 그 전기 에너지의 일부를 이용해서 유압 펌프(6)를 어시스트 구동하는 전동기로서의 기능을 발휘하는 구성으로 하고 있지만, 이 동력 변환기(10)를 생략해서 엔진(7)에 유압 펌프(6)를 직결해도 좋다. 마찬가지로, 상부 선회체(1d)의 구동원으로서 전동기(16)를 구비하는 것으로 했지만, 이 대신에 유압 모터를 사용해도 된다.

1a : 붐
3a : 붐 실린더
4A : 조작 장치
5A : 컨트롤 밸브
6 : 유압 펌프
7 : 엔진
9 : 탱크
11 : 차체 컨트롤러
15 : 배터리
20 : 압력 센서
24 : 유압 모터
25 : 발전기
27 : 비례 밸브
28 : 체크 밸브
51 : 유로
52 : 분기부
53 : 회생 회로
54 : 유량 조정 회로
55 : 보톰측 유압실
70 : 동력 회생 장치
101 : 제1 유량 연산부
100 : 제2 유량 연산부
102 : 모터 지령치 연산부
103 : 비례 밸브 출력치 연산부
105 : 기억부
L1 : 제1 설정치
L2 : 제2 설정치
L1' : 제1 대체 설정치
L2' : 제2 대체 설정치
Q1 : 유량 조정 회로 유량
Q2 : 회생 회로 유량

Claims

조작량에 따른 조작 신호를 출력하는 조작 장치와, 이 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를 기초로 하여 신축하는 유압 실린더와, 엔진에 의해 구동되어 상기 유압 실린더에 압유를 공급하는 유압 펌프를 구비하는 작업 기계의 동력 회생 장치에 있어서,
상기 유압 실린더의 보톰측 유압실에 접속되어, 당해 유압실로부터의 복귀유의 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 회생 수단을 거쳐 당해 복귀유를 탱크로 유도하는 회생 회로와,
상기 유압실에 접속되어, 당해 유압실로부터의 복귀유를 유량 조정 수단을 거쳐 탱크로 유도하는 유량 조정 회로와,
상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 검출 수단과,
상기 조작 장치의 조작량마다 정해진 제1 설정 유량 및 상기 검출 수단으로 검출되는 조작량을 기초로 하여 상기 회생 회로의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 수단과,
상기 조작 장치의 조작량마다 정해진 제2 설정 유량 및 상기 검출 수단으로 검출되는 조작량을 기초로 하여 상기 유량 조정 회로의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 수단을 구비하고,
상기 조작 장치의 조작량에는, 조작량의 증가 방향에 따라 미세 조작 영역인 제1 영역, 중간 영역인 제2 영역 및 풀 회생 영역인 제3 영역이 이 순서로 나란히 설정되어 있고,
상기 유압실로부터 복귀유의 유량은,
상기 조작 장치의 조작량이 미세 조작 영역인 상기 제1 영역에 있는 경우에는, 상기 제2 유량 제어 수단에 의해 상기 유량 조정 회로로만 흐르도록 제어되고,
상기 조작 장치의 조작량이 중간 영역인 상기 제2 영역에 있는 경우에는, 상기 제1 유량 제어 수단 및 상기 제2 유량 제어 수단에 의해 상기 유량 조정 회로 및 상기 회생 회로로 흐르고,
상기 유량 조정 회로에 흐르는 유량 조정 회로 유량은 상기 조작 장치의 조작량이 증가하는 것에 따라 감소하고, 상기 회생 회로에 흐르는 회생 회로 유량은 상기 조작 장치의 조작량이 증가하는 것에 따라 증가하도록 제어되고,
상기 조작 장치의 조작량이 풀 회생 영역인 상기 제3 영역에 있는 경우에는, 상기 제1 유량 제어 수단에 의해 상기 회생 회로로만 흐르도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 설정 유량과 상기 제2 설정 유량의 합계치는, 상기 조작 장치의 조작량의 증가와 함께 증가하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 설정 유량은 상기 조작 장치의 조작량이 상기 제1 영역일 때는 제로로 유지되어 있고, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역일 때는 상기 조작 장치의 조작량 증가와 함께 증가하도록 정해져 있고,
상기 제2 설정 유량은 상기 조작 장치의 조작량이 상기 제1 영역일 때는 상기 조작 장치의 조작량 증가와 함께 증가하도록 정해져 있고, 상기 제2 영역일 때에는 상기 조작 장치의 조작량 증가와 함께 감소하도록 정해져 있고, 상기 제3 영역일 때는 제로로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 영역은 상기 조작 장치의 조작량이 제1 설정치 미만일 때로 설정되고, 상기 제2 영역은 상기 조작 장치의 조작량이 제1 설정치 이상 또한 제2 설정치 미만일 때로 설정되고, 상기 제3 영역은 상기 조작 장치의 조작량이 제2 설정치 이상일 때로 설정되고,
상기 제1 설정치 및 상기 제2 설정치 중 적어도 한쪽을 다른 값으로 변경하는 설정치 변경 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 영역은 상기 조작 장치의 조작량이 제1 설정치 미만일 때로 설정되고, 상기 제2 영역은 상기 조작 장치의 조작량이 제1 설정치 이상 또한 제2 설정치 미만일 때로 설정되고, 상기 제3 영역은 상기 조작 장치의 조작량이 제2 설정치 이상일 때로 설정되고,
상기 제1 설정치 및 상기 제2 설정치 중 적어도 한쪽을 다른 값으로 전환하는 설정치 전환 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.