【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば昇降、荷役、掘削機械等において上下方向に駆動される作業機の位置エネルギを回収するとともに、この回収した位置エネルギを再生する作業機の位置エネルギ回収・再生装置に関し、より詳しくはオペレータが再生動作を認識し得るように構成される、再生情報表示機能を備える作業機の位置エネルギ回収・再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、起伏可能に設けられる作業機の位置エネルギを回収するとともに、この回収した位置エネルギを再生する作業機の位置エネルギ回収・再生装置を備える油圧式掘削機が例えば本出願人の先願に係る特許文献１〜３にて開示されている。これら特許文献１〜３に係る油圧式掘削機はいずれのものも、作業機を構成するブームを上下方向に回動駆動する一対のブームシリンダと、蓄圧手段のアキュムレータに接続されるアシストシリンダを備えている。そして、ブームの伏臥動作時にそのブームによりアシストシリンダが収縮され、この際そのアシストシリンダから送出される圧油をアキュムレータに蓄えるようにされるとともに、ブームの起立動作時にその蓄えられた圧油によりアシストシリンダを伸長させるようにされている。こうして、作業機が持つ位置エネルギを油圧エネルギに変換して回収するとともに、この回収したエネルギを利用してブームの起立動作を補助するようにされ、省エネルギ運転が行われるようにされている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平８−２６５５５号公報
【特許文献２】
特許第２５６２６４５号公報
【特許文献３】
特許第２５８２３１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記各油圧式掘削機では、エネルギ再生動作の実施状況や度合を認識する手段が何ら設けられていないために、オペレータが省エネルギ効果を実感できず、満足感を得ることができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、オペレータが省エネルギ効果を実感できて満足感を得ることができる、再生情報表示機能を備える作業機の位置エネルギ回収・再生装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による再生情報表示機能を備える作業機の位置エネルギ回収・再生装置は、
荷役作業に供する作業機の位置エネルギを回収するとともに、この回収した位置エネルギを再生するエネルギ回収・再生手段と、その再生動作に関する情報を表示する表示手段を備えることを特徴とするものである（第１発明）。
【０００７】
本発明によれば、回収した位置エネルギを再生する際にその再生動作に関する情報が表示手段によって表示されるので、この作業機を操作するオペレータはエネルギ再生動作の実施状況や度合を認識することができる。したがって、オペレータは省エネルギ効果を実感でき、満足感を得ることができる。また、機器の故障判定を容易に行うことができる。
【０００８】
本発明の作用効果を奏するより具体的な態様として、前記作業機は、昇降用油圧シリンダの作動により上下方向に回動駆動されるブームを有してなり、前記エネルギ回収・再生手段は、前記昇降用油圧シリンダに並設される補助油圧シリンダと、この補助油圧シリンダに接続される蓄圧手段を有し、前記ブームの下げ動作に伴いその補助油圧シリンダから送出される圧油をその蓄圧手段にて蓄積するとともに、この蓄積された圧油によりその補助油圧シリンダを作動させて前記ブームの上げ動作を補助するように構成され、前記表示手段は、前記昇降用油圧シリンダおよび補助油圧シリンダの作動圧を検出する圧力検出手段、並びに前記ブームの傾斜角を検出する角度検出手段によって検出された各検出値に基づき演算手段にて算出された前記再生動作の度合を示す情報を表示する構成であるものが挙げられる（第２発明）。
【０００９】
ここで、前記情報は、前記ブームの上げ動作に必要な仕事量に対する前記補助油圧シリンダの仕事量の割合の百分率で定義されるアシスト率、もしくは前記再生動作を伴うときの前記昇降用油圧シリンダの作動圧値とその再生動作が無い場合の前記昇降用油圧シリンダの作動圧値とを対比したもののいずれかであるのが好ましい（第３発明）。こうすれば、エネルギ再生動作の度合を正確に認識できるという効果を奏する。なお、前記情報としてその他には、例えば省エネ率が挙げられる。この省エネ率は、前記アシスト率と等価のものであって、前記再生動作によって前記ブームの上げ動作に必要な仕事量が削減された割合の百分率で定義されるものである。
【００１０】
また、前記アシスト率の表示形式は、バーグラフ表示、もしくは指針によるアナログ表示であっても良い（第４発明）。こうすれば、視覚効果により、エネルギ再生動作の度合を瞬時に把握することができるという効果を奏する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による再生情報表示機能を備える作業機の位置エネルギ回収・再生装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１には、本発明の一実施形態に係る作業機械の作業状態を表す側面図が示されている。また、図２には、モニタパネルの正面図が示されている。
【００１３】
本実施形態に係る作業機械（以下、「車両」という。）１は、例えば港湾荷役作業等に使用されるそれ自体自走により移動可能なものであり、装軌式の下部走行体２と、この下部走行体２における車体２ａのフレーム上面中央部に立設される所要高さのコラム３と、このコラム３の上部に設けられる旋回装置４を介して取着される上部旋回体５を備えて構成されている。
【００１４】
前記上部旋回体５には、その前部に長尺の作業機６や移動式のキャブ７等が設けられ、その後部に駆動用のエンジンや、油圧ユニット、カウンタウエイト、その他の機器等が配設されている。なお、図１において、符号８，１０，１２は踊り場を、８ａ，１２ａは手摺を、９，９’はタラップをそれぞれ表わしている。
【００１５】
前記キャブ７は、運転室を構成するものであり、ダブル平行リンク機構２０を介して上部旋回体５に取り付けられている。ここで、ダブル平行リンク機構２０は、詳細図示による説明は省略するが、第１平行リンクと第２平行リンクとが中継ブラケットによってシリーズに連結されてなり、各平行リンクを回動操作することにより、キャブ７を広い範囲で上下・前後とその複合で移動させることができるようになっている。なお、本実施形態においてキャブ７は、従来周知の構造のものが用いられており、キャブ支持フレームの上面に、緩衝機構（例えば、ゴムマウント、ビスカスマウント等：図示省略）を介して定着されている。
【００１６】
前記運転室におけるオペレータの右側前方には、オペレータが視覚的に車両状況を把握できる表示装置として図２に示されるようなモニタパネル２５が設けられている。このモニタパネル２５は主に、作業モード選択スイッチを始めとする機能選択部２６と、この機能選択部２６の上方に設けられる液晶表示部２７とから構成されており、この液晶表示部２７には各種メータ類やゲージ類、警告機能等が集中配置で表示されるようになっている。なお、本実施形態では、この液晶表示部２７において、その中央位置には荷重計が、その左右両側位置には水温計および燃料計が、その他の所定位置には警告用のシンボルマークがそれぞれ表示される。
【００１７】
前記作業機６は、上部旋回体５の骨組みを構成する旋回フレーム（詳細図示省略）に基端部を枢着されるブーム１３と、このブーム１３の先端に基端部を枢着されるアーム１４と、このアーム１４の先端にて吊下げられる油圧操作式のクラムシェルバケット１５を有し、ブーム１３およびアーム１４がそれぞれ２本のブームシリンダ（昇降用油圧シリンダ）１６，１６およびアームシリンダ１７の作動により回動操作され、この回動操作による当該作業機６の屈曲起伏動作にてクラムシェルバケット１５を広範囲に移動させて荷役作業を行うことができるように構成されている。
【００１８】
このように構成される車両１において、オペレータは、キャブ７内の作業機操作レバー３３（図３参照）を操作することにより、図１に示されるようにブーム１３およびアーム１４を作動させて作業機６の屈曲起伏動作を行い、またクラムシェルバケット１５を作動させて貨物船Ｓにおける船倉Ｓ’内の積荷を掴み上げ、また上部旋回体５による旋回運動にて当該車両１の側方位置にある図示されないホッパまで積荷を搬出して投入するといった陸揚げ作業を実施する。また、オペレータは、船倉Ｓ’内部を見渡すために、キャブ７を適宜移動させる。
【００１９】
本実施形態の車両１には、前記陸揚げ作業の際に、作業機６の位置エネルギを回収するとともに、この回収した位置エネルギを再生する位置エネルギ回収・再生装置（エネルギ回収・再生手段）が装備されている（図３参照）。この位置エネルギ回収・再生装置は、ブーム１３の上げ動作を補助するアシストシリンダ（補助油圧シリンダ）１８と、蓄圧手段としてのアキュムレータ１９を備えている。ここで、前記アシストシリンダ１８は、前記２本のブームシリンダ１６，１６の中間位置に配設され、そのボトム部およびロッド先端部がそれぞれ旋回フレームおよびブーム１３に枢着されている。また、前記アキュムレータ１９は、ピストン形の蓄圧器であり、その出入ポートがアシストシリンダ１８のボトム側油室に接続されている。そして、ブーム１３の伏臥動作時にそのブーム１３によりアシストシリンダ１８が収縮され、この際そのアシストシリンダ１８のボトム側油室から送出される圧油をアキュムレータ１９に蓄えるようにされるとともに、ブーム１３の起立動作時にその蓄えられた圧油によりアシストシリンダ１８を伸長させるようにされている。こうして、作業機６の位置エネルギを油圧エネルギに変換して回収するとともに、この回収したエネルギを利用してブーム１３の起立動作を補助するようにされ、省エネルギ運転が行われるようにされている。
【００２０】
本実施形態においては、前述のエネルギ再生動作に関する情報を表示するシステム（表示手段）が構築されており、このシステムについて図３のエネルギ再生動作情報表示システムの概略構成図を参照しつつ以下に詳述する。
【００２１】
図３において、エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプ３１は、パイロット圧操作形のブーム用切換弁３２を介してブームシリンダ１６，１６と接続されている。また、そのブーム用切換弁３２の各操作部３２ａ，３２ｂは、作業機操作レバー３３に付設されてその作業機操作レバー３３の傾動変位に比例したパイロット圧油を出力する減圧弁３４の所定のポートと接続されている。そして、ブーム１３の上げ動作に対応する作業機操作レバー３３の傾動操作にて減圧弁３４から出力されるパイロット圧油がブーム用切換弁３２の一方の操作部３２ａに入力されたときには、そのブーム用切換弁３２が図においてＡ位置に切り換えられ、これによりブームシリンダ１６，１６が伸長するようにされるとともに、ブーム１３の下げ動作に対応する作業機操作レバー３３の傾動操作にて減圧弁３４から出力されるパイロット圧油がブーム用切換弁３２の他方の操作部３２ｂに入力されたときには、そのブーム用切換弁３２が図においてＢ位置に切り換えられ、これによりブームシリンダ１６，１６が収縮するようにされている。こうして、ブームシリンダ１６，１６の伸縮動作により、ブーム１３の起伏動作が行なわれるようにされる。
【００２２】
また、ブーム用切換弁３２の一方の操作部３２ａとその操作部３２ａに対応する減圧弁３４のポートとを接続するパイロット圧管路３５には圧力スイッチ４５が、ブームシリンダ１６のボトム側油室とその油室に対応するブーム用切換弁３２のシリンダポートとを接続する管路３６には圧力センサ（圧力検出手段）４６が、アシストシリンダ１８のボトム側油室とアキュムレータ１９の出入ポートとを接続する管路３７には圧力センサ（圧力検出手段）４７が、ブーム１３の所定部位にはブーム角度センサ（角度検出手段）４８がそれぞれ装着され、圧力スイッチ４５からのＯＮ信号、各圧力センサ４６，４７からの圧力検出信号およびブーム角度センサ４８からの角度検出信号がそれぞれコントローラ３８の演算処理部に入力されるようになっている。そして、コントローラ３８においては、圧力スイッチ４５のＯＮ信号の入力にてブーム１３の上げ動作が行なわれていることが判断され、また圧力センサ４６および圧力センサ４７からの角度検出信号の入力にてそれぞれブームシリンダ１６，１６の伸長時の作動圧およびアシストシリンダ１８に対するアキュムレータ１９の作動圧が検知され、またブーム角度センサ４８からの角度検出信号の入力にてブーム１３の傾斜角が検知されるようにされている。なお、符号３９にて示されるのは、アシストシリンダ１８のドレン管路と前記管路３７との間に介挿される吸込み機能付安全弁である。
【００２３】
本実施形態では、コントローラ３８の演算処理部が前記各センサ４６，４７，４８からの検出信号と予め記憶されているデータとを比較演算してアシスト率を算出し、この算出されたアシスト率を前記液晶表示部２７に表示させる表示信号を前記モニタパネル２５に送信できるように、コントローラ３８と前記モニタパネル２５とが電気的に接続されている。ここで、アシスト率α〔％〕は、次に示される式（１）にて算出される。
α＝Ｗａ／（Ｗａ＋Ｗｂ）×１００・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここにＷａおよびＷｂは、それぞれアシストシリンダ１８による仕事量およびブームシリンダ１６，１６による仕事量であって、
Ｗａ＝（π／４×Ｄａ２）×ＰＡ×Ｌａ×Ｎａ
Ｗｂ＝（π／４×Ｄｂ２）×ＰＢ×Ｌｂ×Ｎｂ
であり、これら式中において、
Ｄａ：アシストシリンダ１８におけるシリンダチューブのボア径
Ｄｂ：ブームシリンダ１６におけるシリンダチューブのボア径
ＰＡ：アシストシリンダ１８に対するアキュムレータ１９の作動圧
ＰＢ：ブームシリンダ１６の伸長時の作動圧
Ｌａ：アシストシリンダ１８に係るモーメントアーム長さ（アシストシリンダ１８の軸心（作用線）とブーム１３の回動支点との距離）
Ｌｂ：ブームシリンダ１６に係るモーメントアーム長さ（ブームシリンダ１６の軸心（作用線）とブーム１３の回動支点との距離）
Ｎａ：アシストシリンダ１８の本数（本実施形態ではＮａ＝１）
Ｎｂ：ブームシリンダ１６の本数（本実施形態ではＮｂ＝２）
である。
【００２４】
なおここで、Ｄａ，Ｄｂ，Ｎａ，Ｎｂは、それぞれコントローラ３８の記憶部に予め記憶されている定数データであり、ＰＡ，ＰＢは、それぞれ圧力センサ４７および圧力センサ４６からの圧力検出信号に基づくデータである。また、Ｌａ，Ｌｂは、それぞれコントローラ３８の記憶部に予め記憶されているブーム傾斜角−各モーメントアーム長さの関数データと、ブーム角度センサ４８にて検出される傾斜角との比較演算により算出されるデータである。
【００２５】
このように構成される表示システムにおいて、コントローラ３８は、ブーム１３の起立動作が行なわれているか否か、つまり圧力スイッチ４５がＯＮである否かを判断する。圧力スイッチ４５がＯＮであると判断した場合には、前記各センサ４６，４７，４８による検出データおよび予め記憶されているデータに基づいて前記式（１）によりアシスト率αを演算し、その結果算出されたアシスト率αを前記液晶表示部２７に表示させる表示信号を前記モニタパネル２５に送信する。これにより、例えば図２に示されるように、液晶表示部２７の画面中央上部において、”アシスト７％”といった具合に演算結果がデジタル表示され、エネルギ再生動作の度合が百分率の数字で示される。
【００２６】
本実施形態によれば、オペレータはエネルギ再生動作の度合を液晶表示部２７の画面に表示されたアシスト率によって認識できるので、省エネルギ効果を実感でき、満足感を得ることができる。また、エネルギ再生動作の具合も液晶表示部２７の画面に表示されたアシスト率の変化状態を監視することにより把握できるので、故障による異常を感知することができ、故障に対して早期対応が可能になる。また、経時変化によるアキュムレータ１９の封入ガス圧の低下も液晶表示部２７の画面に表示されたアシスト率の水準推移を監視することにより感知することができるので、ガス補充のメンテナンス時期を無駄なく決定することができる。
【００２７】
なお、本実施形態における液晶表示部２７の”アシスト７％”のデジタル表示に代えて、図４（ａ）に示されるバーグラフ表示や、同図（ｂ）の指針によるアナログ表示のような表示形式のものであっても良い。いずれの表示形式であっても、オペレータはエネルギ再生動作の度合を視覚的、直感的に認識できるので、省エネルギ効果を実感でき、満足感を得ることができる。
【００２８】
ところで、本実施形態において油圧ポンプ３１、ブーム用切換弁３２、ブームシリンダ１６，１６およびそれら三者間を接続する管路を構成要素とするブームシリンダ作動回路４０、並びにアシストシリンダ１８、アキュムレータ１９およびその両者を接続する管路３７を構成要素とするエネルギ回収・再生回路４１が共に正常に作動している場合には、前記アシスト率αは通常０％〜１５％の間で推移する。しかしながら、例えば、（ａ）エネルギ回収・再生回路４１で油漏れが生じた場合には前記ＰＡが極めて低い値（極端な場合にはゼロ）となり、よって前記式（１）よりアシスト率αは０％近傍の極めて低い水準値で推移することになる。また、（ｂ）ブームシリンダ作動回路４０で油漏れが生じた場合には前記ＰＢが極めて低い値（極端な場合にはゼロ）となり、よって前記式（１）よりアシスト率αは１００％近傍の極めて高い水準値で推移することになる。そこで、ＰＡおよびＰＢの下限値ＰＡｍｉｎおよびＰＢｍｉｎをそれぞれ適宜設定し、前記（ａ）のことを受けて、（Ａ）ＰＡ≦ＰＡｍｉｎである場合には故障であると判断し、その後故障コードとして例えば”Ｅ０００”を点灯または点滅表示させる表示信号をコントローラ３８がモニタパネル２５に送信する、また前記（ｂ）のことを受けて、（Ｂ）ＰＢ≦ＰＢｍｉｎである場合には故障であると判断し、その後故障コードとして例えば”Ｅ１００”を点灯または点滅表示させる表示信号をコントローラ３８がモニタパネル２５に送信する、もしくは（Ｃ）それら（Ａ）（Ｂ）における故障コードの点灯または点滅表示に代えて（または加えて）警告用のシンボルを点灯または点滅表示させる表示信号をコントローラ３８がモニタパネル２５に送信する、といったようなそれら（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のロジックをコントローラ３８の演算処理部で実行させる構成とすることで自己診断機能を付加すれば、より確実に故障による異常を感知することが可能となる。また、アキュムレータ１９の封入ガス補充の問題に対しては、例えばＰＡが必要保持圧以下である場合にガス補充時期であると判断し、その後ガス補充の必要性を知らせるシンボル等を点灯または点滅表示させる表示信号をコントローラ３８がモニタパネル２５に送信するように構成することで、ガス補充のメンテナンス時期をより無駄なく確実に決定することが可能となる。
【００２９】
なお、本実施形態ではアシスト率を表示する例を示したが、その他の例として、アシスト率と等価である省エネ率を表示するようにしても良い。ここで、省エネ率β〔％〕は、次式（３）にて示されるように、再生動作によってブーム１３の上げ動作に必要な仕事量が削減された割合の百分率で定義されるものである。
β＝（１−ＰＢ／ＰＢ’）×１００・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
である。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、先の実施形態に対して、エネルギ再生動作の度合の表現手法が異なるのと、その表現手法の違いに伴い前記コントローラ３８の演算処理部における処理内容が異なること以外は、その基本のシステム構成は先の実施形態のものと同様である。したがって、以下、本実施形態に特有の部分のみについて説明する。
【００３１】
本実施形態では、先の実施形態における”アシスト７％”の表示に代えて、例えば”１５０／２３０ｋｇ／ｃｍ２”（または”１４．７／２２．５ＭＰａ”）のように、エネルギ再生動作を伴うときのブームシリンダ１６の作動圧ＰＢと、エネルギ再生動作が無いと仮定したときのブームシリンダ１６の作動圧ＰＢ’とを対比表示するようにされている。ここで、エネルギ再生動作が無いと仮定したときのブームシリンダ１６の作動圧ＰＢ’〔ｋｇ／ｃｍ２（またはＭＰａ）〕は、次に示される式（２）にて算出される。
ＰＢ’＝（Ｗａ＋Ｗｂ）／Ｌｂ・Ｎｂ／（π／４×Ｄｂ２）・・・・・（２）
このような対比表示によっても、オペレータはエネルギ再生動作の度合を認識することができるので、省エネルギ効果を実感でき、満足感を得ることができる。
【００３２】
次に、本発明の更に他の実施形態について説明する。前記各実施形態は、エネルギ再生動作の度合をオペレータに認識させ得る情報をデジタルまたはアナログ形式等で表示する例であるのに対して、本実施形態は、エネルギ再生動作が実施されているか否かのみをオペレータに認識させるように構成された例である。本実施形態の表示システムにおいては、圧力スイッチ４５からコントローラ３８へのＯＮ信号の入力により、前記各実施形態におけるエネルギ再生動作の度合を認識させる表示に代えて、図５（ａ）（ａ’）に示されるような文字表示を点灯または点滅させるようにされている。このような本実施形態の表示システムでは、前記各圧力センサ４６，４７やブーム角度センサ４８を特に必要としないので構成の簡素化を図ることが可能であるとともに、省エネルギ効果に対する一応の満足感をオペレータに付与することが可能である。なおここで、文字表示を点灯または点滅させる表示手法に代えて、図５（ｂ）（ｂ’）に示されるようなシンボル表示を点灯または点滅させる表示手法、もしくは同図（ｃ）に示されるような、モニタパネル２５における機能選択部２６の所定領域（例えば図２において記号Ｅで示される一点鎖線で囲まれる領域）に”エネルギ再生”の文字表記に対応するように発光ダイオード（ＬＥＤ）５１を設けてその発光ダイオード５１を点灯または点滅させる表示手法であっても良い。
【００３３】
なお、前記各実施形態では、エネルギ再生動作情報およびその他の車両情報を１つのモニタに集約して表示させる構成とされているが、これに限られず、通常タイプの油圧ショベルで採用されるスタンダードのモニタとそのモニタとは別体にモニタを設け、この別体に設けられるモニタには前述列挙の表示システムの適用によりエネルギ再生動作に関する情報を表示させ、スタンダードのモニタにはその他の車両情報を表示させる構成であっても良い。このような構成は、位置エネルギ回収・再生装置を備える既存の車両に対して適用して好適である。なお、別体に設けられるモニタとしては、例えばクレーン仕様の油圧ショベルで採用される過負荷防止用モニタを一部仕様変更したものなどが挙げられる。
【００３４】
また、前記各実施形態において、エネルギ再生動作に関する情報の表示を行うとともに、ブザー、チャイム等の音や、音楽を鳴らすようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る作業機の作業状態を表わす側面図である。
【図２】図２は、モニタパネルの正面図である。
【図３】図３は、エネルギ再生動作情報表示システムの概略構成図である。
【図４】図４は、アシスト率の表示形式を例示する図である。
【図５】図５は、エネルギ再生動作が実施されていることを認識させる表示形式を例示する図である。
【符号の説明】
１ 作業機械
６ 作業機
１３ ブーム
１６ ブームシリンダ
１８ アシストシリンダ
１９ アキュムレータ
２５ モニタパネル
２７ 液晶表示部
３８ コントローラ
４５ 圧力スイッチ
４６ 圧力センサ（ブームシリンダ作動圧検出用）
４７ 圧力センサ（アシストシリンダ作動圧検出用）
４８ ブーム角度センサ
５１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a potential energy recovery / reproduction device for a working machine that recovers potential energy of a working machine driven in a vertical direction in, for example, a lifting machine, a cargo handling machine, an excavating machine, and reproduces the collected potential energy. The present invention relates to a potential energy recovery / reproduction device for a working machine having a reproduction information display function, which is configured so that an operator can recognize a reproduction operation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a hydraulic excavator having a potential energy recovery / regeneration device for a working machine that recovers the potential energy of a working machine that is provided to be able to undulate and recovers the recovered potential energy is disclosed in, for example, the applicant's prior application. It is disclosed in Patent Documents 1 to 3. Each of these hydraulic excavators according to Patent Literatures 1 to 3 includes a pair of boom cylinders that vertically rotate a boom that constitutes a working machine and an assist cylinder that is connected to an accumulator of a pressure accumulating unit. ing. Then, the assist cylinder is contracted by the boom when the boom is lying down, and the pressure oil sent from the assist cylinder is stored in the accumulator at this time, and assisted by the stored pressure oil when the boom is standing up. The cylinder is adapted to extend. In this way, the potential energy of the working machine is converted into hydraulic energy and collected, and the recovered energy is used to assist the boom standing-up operation, so that energy saving operation is performed.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. Hei 8-26555 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 25626245 [Patent Document 3]
Japanese Patent No. 2,582,310
[Problems to be solved by the invention]
However, in each of the above-mentioned hydraulic excavators, since there is no means for recognizing the implementation status and the degree of the energy regeneration operation, the operator cannot realize the energy saving effect and cannot obtain satisfaction. There are points.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a potential energy recovery / reproduction of a working machine having a reproduction information display function, which enables an operator to realize an energy saving effect and obtain satisfaction. It is intended to provide a device.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
In order to achieve the above object, a potential energy recovery / reproduction device for a working machine having a reproduction information display function according to the present invention comprises:
It is characterized in that it comprises an energy recovery / regeneration means for recovering the potential energy of the working machine to be used for the cargo handling operation and recovering the recovered potential energy, and a display means for displaying information on the regeneration operation ( 1st invention).
[0007]
According to the present invention, when the recovered potential energy is regenerated, the information on the regenerating operation is displayed by the display means, so that the operator operating this work machine can recognize the implementation status and degree of the energy regenerating operation. it can. Therefore, the operator can feel the energy saving effect and can obtain the satisfaction. Further, it is possible to easily determine the failure of the device.
[0008]
As a more specific embodiment having the operational effects of the present invention, the working machine has a boom that is driven to rotate up and down by the operation of a hydraulic cylinder for lifting and lowering, and the energy recovery / regeneration means includes: It has an auxiliary hydraulic cylinder arranged in parallel with the lifting hydraulic cylinder, and a pressure accumulator connected to this auxiliary hydraulic cylinder, and pressurized oil sent from the auxiliary hydraulic cylinder in accordance with the lowering operation of the boom is supplied to the accumulator. The stored hydraulic oil is configured to operate the auxiliary hydraulic cylinder to assist the raising operation of the boom, and the display means displays the operating pressure of the lifting hydraulic cylinder and the auxiliary hydraulic cylinder. Pressure detection means for detecting the boom angle, and a value calculated by the calculation means based on each detection value detected by the angle detection means for detecting the inclination angle of the boom. What it is configured to display information indicating the degree of reproducing operation and the like (second invention).
[0009]
Here, the information is an assist rate defined as a percentage of a ratio of a work amount of the auxiliary hydraulic cylinder to a work amount required for the boom raising operation, or an assist ratio defined by the lifting hydraulic cylinder when the regeneration operation is performed. It is preferable that the value is one of a comparison between the operating pressure value and the operating pressure value of the hydraulic cylinder for raising and lowering when there is no regeneration operation (third invention). This produces an effect that the degree of the energy regeneration operation can be accurately recognized. In addition, other examples of the information include an energy saving rate. This energy saving rate is equivalent to the assist rate, and is defined as a percentage of the rate at which the amount of work required for the boom raising operation is reduced by the reproduction operation.
[0010]
The display format of the assist rate may be a bar graph display or an analog display using a pointer (a fourth invention). This provides an effect that the degree of the energy regeneration operation can be instantaneously grasped by the visual effect.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a specific embodiment of a potential energy recovery / reproduction device for a working machine having a reproduction information display function according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a side view showing a working state of a working machine according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the monitor panel.
[0013]
A work machine (hereinafter, referred to as a “vehicle”) 1 according to the present embodiment is a mobile machine that can move by itself, for example, used in harbor unloading work, and includes a tracked lower traveling body 2, The lower traveling unit 2 includes a column 3 having a required height, which is erected at the center of the upper surface of the frame of the vehicle body 2a, and an upper revolving unit 5 attached via a revolving device 4 provided above the column 3. It is configured.
[0014]
The upper revolving superstructure 5 is provided with a long working machine 6 and a movable cab 7 at the front thereof, and a driving engine, a hydraulic unit, a counterweight, and other devices are arranged at the rear thereof. Is established. In FIG. 1, reference numerals 8, 10, and 12 represent landings, 8a and 12a represent handrails, and 9, 9 'represent ramps.
[0015]
The cab 7 constitutes a cab, and is attached to the upper swing body 5 through a double parallel link mechanism 20. Here, the double parallel link mechanism 20 is not described in detail, but a first parallel link and a second parallel link are connected in series by a relay bracket, and each parallel link is rotated to operate. The cab 7 can be moved in a wide range in a combination of up and down, front and rear, and a combination thereof. In the present embodiment, the cab 7 has a conventionally well-known structure, and is fixed on the upper surface of the cab support frame via a buffer mechanism (for example, a rubber mount, a viscous mount, etc .: not shown). I have.
[0016]
A monitor panel 25 as shown in FIG. 2 is provided on the front right side of the operator in the operator cab as a display device that allows the operator to visually grasp the vehicle status. The monitor panel 25 mainly includes a function selection unit 26 including a work mode selection switch, and a liquid crystal display unit 27 provided above the function selection unit 26. The liquid crystal display unit 27 Various meters, gauges, warning functions, and the like are displayed in a centralized arrangement. In the present embodiment, a load meter is displayed at the center of the liquid crystal display unit 27, a water temperature gauge and a fuel gauge are displayed at both left and right positions, and a warning symbol is displayed at other predetermined positions. Is done.
[0017]
The working machine 6 includes a boom 13 having a base end pivotally attached to a revolving frame (not shown in detail) forming a framework of the upper revolving structure 5, and an arm having a base end pivotally attached to a distal end of the boom 13. 14 and a hydraulically operated clamshell bucket 15 suspended at the tip of the arm 14, and the boom 13 and the arm 14 are each provided with two boom cylinders (lift hydraulic cylinders) 16, 16 and an arm cylinder 17. The operation is performed by turning the clamshell bucket 15 in a wide range by the bending operation of the working machine 6 by the turning operation to perform the cargo handling operation.
[0018]
In the vehicle 1 configured as described above, the operator operates the boom 13 and the arm 14 as shown in FIG. 1 by operating the work implement operation lever 33 (see FIG. 3) in the cab 7. The lifting and lowering operation of the machine 6 is performed, and the clamshell bucket 15 is operated to pick up the cargo in the hold S ′ of the cargo ship S. Landing work such as unloading and loading cargo to a certain hopper (not shown) is performed. Further, the operator appropriately moves the cab 7 in order to look inside the hold S ′.
[0019]
The vehicle 1 of the present embodiment is provided with a potential energy recovery / regeneration device (energy recovery / regeneration means) that recovers the potential energy of the work implement 6 and regenerates the recovered potential energy during the landing operation. (See FIG. 3). This potential energy recovery / regeneration device includes an assist cylinder (auxiliary hydraulic cylinder) 18 for assisting the raising operation of the boom 13 and an accumulator 19 as a pressure accumulating means. Here, the assist cylinder 18 is provided at an intermediate position between the two boom cylinders 16, 16, and a bottom portion and a rod tip portion are pivotally attached to the turning frame and the boom 13, respectively. The accumulator 19 is a piston type pressure accumulator, and its inlet / outlet port is connected to the bottom oil chamber of the assist cylinder 18. The assist cylinder 18 is contracted by the boom 13 during the prone operation of the boom 13, and at this time, pressure oil delivered from the bottom side oil chamber of the assist cylinder 18 is stored in the accumulator 19, and At the time of the erecting operation, the assist cylinder 18 is extended by the stored pressure oil. In this way, the potential energy of the work machine 6 is converted into hydraulic energy and collected, and the recovered energy is used to assist the standing-up operation of the boom 13 so that the energy-saving operation is performed. .
[0020]
In the present embodiment, a system (display means) for displaying information related to the energy regeneration operation described above is constructed. This system will be described in detail below with reference to the schematic configuration diagram of the energy regeneration operation information display system in FIG. Will be described.
[0021]
In FIG. 3, a variable displacement hydraulic pump 31 driven by an engine is connected to boom cylinders 16, 16 via a pilot pressure operated boom switching valve 32. Each of the operating portions 32a and 32b of the boom switching valve 32 has a predetermined pressure reducing valve 34 attached to the work implement operating lever 33 and outputting pilot pressure oil proportional to the tilt displacement of the work implement operating lever 33. Connected to port. When the pilot pressure oil output from the pressure reducing valve 34 is input to one operating portion 32 a of the boom switching valve 32 by the tilting operation of the work implement operating lever 33 corresponding to the raising operation of the boom 13, the boom is operated. The switching valve 32 is switched to the position A in the figure, whereby the boom cylinders 16 and 16 are extended, and the pressure reducing valve 34 is operated by tilting the work implement operation lever 33 corresponding to the lowering operation of the boom 13. Is output to the other operation portion 32b of the boom switching valve 32, the boom switching valve 32 is switched to the position B in the figure, whereby the boom cylinders 16, 16 contract. It has been like that. Thus, the boom 13 is raised and lowered by the expansion and contraction of the boom cylinders 16 and 16.
[0022]
In addition, a pressure switch 45 is provided in a pilot pressure line 35 that connects one operating portion 32a of the boom switching valve 32 and a port of a pressure reducing valve 34 corresponding to the operating portion 32a. A pressure sensor (pressure detecting means) 46 connects a pipe 36 connecting a cylinder port of the boom switching valve 32 corresponding to the oil chamber to a bottom-side oil chamber of the assist cylinder 18 and an access port of the accumulator 19. A pressure sensor (pressure detecting means) 47 is mounted on the pipe 37 to be connected, and a boom angle sensor (angle detecting means) 48 is mounted on a predetermined portion of the boom 13, and an ON signal from a pressure switch 45 is provided. The pressure detection signal from the controller 47 and the angle detection signal from the boom angle sensor 48 are input to the arithmetic processing unit of the controller 38, respectively. You have me. Then, the controller 38 determines that the raising operation of the boom 13 is performed by the input of the ON signal of the pressure switch 45, and the controller 38 receives the angle detection signals from the pressure sensor 46 and the pressure sensor 47 respectively. The operating pressure when the boom cylinders 16 and 16 extend and the operating pressure of the accumulator 19 with respect to the assist cylinder 18 are detected, and the inclination angle of the boom 13 is detected by inputting an angle detection signal from a boom angle sensor 48. Have been. Reference numeral 39 denotes a safety valve with a suction function inserted between the drain pipe of the assist cylinder 18 and the pipe 37.
[0023]
In the present embodiment, the arithmetic processing unit of the controller 38 compares the detection signals from the sensors 46, 47, and 48 with data stored in advance to calculate an assist rate, and calculates the assist rate. The controller 38 and the monitor panel 25 are electrically connected so that a display signal to be displayed on the liquid crystal display unit 27 can be transmitted to the monitor panel 25. Here, the assist rate α [%] is calculated by the following equation (1).
α = Wa / (Wa + Wb) × 100 (1)
Here, Wa and Wb are the amount of work by the assist cylinder 18 and the amount of work by the boom cylinders 16, 16, respectively.
Wa = (π / 4 × Da 2 ) × PA × La × Na
Wb = (π / 4 × Db 2 ) × PB × Lb × Nb
In these equations,
Da: bore diameter of the cylinder tube in the assist cylinder 18 Db: bore diameter of the cylinder tube in the boom cylinder 16 PA: operating pressure of the accumulator 19 with respect to the assist cylinder PB: operating pressure when the boom cylinder 16 is extended La: to the assist cylinder 18 The length of the moment arm (the distance between the axis (action line) of the assist cylinder 18 and the pivot point of the boom 13)
Lb: Moment arm length related to the boom cylinder 16 (distance between the axis (action line) of the boom cylinder 16 and the pivot point of the boom 13)
Na: Number of assist cylinders 18 (Na = 1 in this embodiment)
Nb: Number of boom cylinders 16 (Nb = 2 in this embodiment)
It is.
[0024]
Here, Da, Db, Na, and Nb are constant data stored in advance in the storage unit of the controller 38, and PA and PB are based on pressure detection signals from the pressure sensor 47 and the pressure sensor 46, respectively. Data. La and Lb are calculated by a comparison operation between function data of boom tilt angle−moment arm length previously stored in the storage unit of the controller 38 and the tilt angle detected by the boom angle sensor 48. Is the data to be processed.
[0025]
In the display system configured as described above, the controller 38 determines whether or not the boom 13 is standing up, that is, whether or not the pressure switch 45 is ON. If it is determined that the pressure switch 45 is ON, the assist rate α is calculated by the equation (1) based on the data detected by the sensors 46, 47, and 48 and the data stored in advance. A display signal for displaying the calculated assist rate α on the liquid crystal display unit 27 is transmitted to the monitor panel 25. As a result, for example, as shown in FIG. 2, the calculation result is digitally displayed in the upper center of the screen of the liquid crystal display unit 27, such as "Assist 7%", and the degree of the energy regeneration operation is indicated by a percentage number.
[0026]
According to the present embodiment, the operator can recognize the degree of the energy regeneration operation based on the assist rate displayed on the screen of the liquid crystal display unit 27, so that the operator can realize the energy saving effect and can obtain the satisfaction. In addition, since the state of the energy regeneration operation can be grasped by monitoring the state of change of the assist rate displayed on the screen of the liquid crystal display unit 27, abnormality due to a failure can be sensed, and early response to the failure is possible. become. Further, a decrease in the gas pressure of the accumulator 19 due to a change with time can be sensed by monitoring the change in the level of the assist rate displayed on the screen of the liquid crystal display unit 27, so that the maintenance time for gas replenishment can be determined without waste. can do.
[0027]
Note that, instead of the digital display of "assist 7%" of the liquid crystal display unit 27 in the present embodiment, a display such as a bar graph display shown in FIG. 4A or an analog display based on the pointer shown in FIG. It may be of the form. Regardless of the display format, the operator can visually and intuitively recognize the degree of the energy regenerating operation, so that the operator can feel the energy saving effect and can obtain satisfaction.
[0028]
By the way, in this embodiment, the hydraulic pump 31, the boom switching valve 32, the boom cylinders 16, 16 and the boom cylinder operating circuit 40 having the components connecting the three components as components, the assist cylinder 18, the accumulator 19, and the like. When the energy recovery / regeneration circuit 41, which includes the conduit 37 connecting the two as a component, is operating normally, the assist rate α generally varies between 0% and 15%. However, for example, (a) when oil leakage occurs in the energy recovery / regeneration circuit 41, the PA becomes an extremely low value (zero in an extreme case). % Will be at a very low level. (B) When oil leakage occurs in the boom cylinder operation circuit 40, the PB becomes an extremely low value (zero in an extreme case). Therefore, according to the equation (1), the assist rate α is close to 100%. It will be at an extremely high level. Therefore, the lower limit values PA min and PB min of PA and PB are appropriately set, and in view of the above (a), if (A) PA ≦ PA min , it is determined that a failure has occurred, and then failure occurs. The controller 38 transmits a display signal for turning on or blinking, for example, "E000" as a code to the monitor panel 25. In response to the above (b), if (B) PB ≦ PB min , then a failure occurs. Then, the controller 38 transmits a display signal for lighting or blinking, for example, "E100" as a failure code to the monitor panel 25, or (C) lighting or blinking of the failure code in (A) and (B). Instead of (or in addition to) the display, the controller 38 outputs a display signal for lighting or blinking a warning symbol. If the self-diagnosis function is added by executing the logic of (A), (B), and (C) such that the logic of (A), (B), and (C) such as transmission to the Can be sensed. Regarding the problem of refilling the charged gas in the accumulator 19, for example, when PA is below the required holding pressure, it is determined that it is time to replenish the gas, and then a symbol or the like indicating the necessity of replenishing gas is lit or flashed. By configuring the display signal to be transmitted to the monitor panel 25 by the controller 38, the maintenance time for gas replenishment can be more reliably determined without waste.
[0029]
In the present embodiment, an example in which the assist rate is displayed has been described. However, as another example, an energy saving rate equivalent to the assist rate may be displayed. Here, the energy saving rate β [%] is defined as a percentage of the rate at which the amount of work required for the raising operation of the boom 13 is reduced by the reproducing operation, as shown in the following equation (3). .
β = (1−PB / PB ′) × 100 (3)
It is.
[0030]
Next, another embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the previous embodiment in that the method of expressing the degree of the energy regeneration operation is different and the processing contents in the arithmetic processing unit of the controller 38 are different due to the difference in the expression method. The basic system configuration is the same as that of the previous embodiment. Therefore, only the parts unique to the present embodiment will be described below.
[0031]
In the present embodiment, instead of displaying “Assist 7%” in the previous embodiment, the energy regeneration operation is performed, for example, as “150/230 kg / cm 2 ” (or “14.7 / 22.5 MPa”). The operating pressure PB of the boom cylinder 16 at the time of the accompanying operation and the operating pressure PB 'of the boom cylinder 16 at the time of assuming that there is no energy regeneration operation are displayed in comparison. Here, the operating pressure PB ′ [kg / cm 2 (or MPa)] of the boom cylinder 16 assuming that there is no energy regeneration operation is calculated by the following equation (2).
PB ′ = (Wa + Wb) / Lb · Nb / (π / 4 × Db 2 ) (2)
Even by such a comparison display, the operator can recognize the degree of the energy regenerating operation, so that the energy saving effect can be realized and the satisfaction can be obtained.
[0032]
Next, still another embodiment of the present invention will be described. Each of the above embodiments is an example in which information that allows the operator to recognize the degree of the energy regeneration operation is displayed in a digital or analog format or the like, whereas in the present embodiment, whether or not the energy regeneration operation is performed This is an example in which only the operator is recognized. In the display system according to the present embodiment, when an ON signal is input from the pressure switch 45 to the controller 38, the display for recognizing the degree of the energy regeneration operation in each of the above embodiments is replaced with the display shown in FIGS. Is turned on or blinked. In the display system of this embodiment, the pressure sensors 46 and 47 and the boom angle sensor 48 are not particularly required, so that the configuration can be simplified, and the satisfaction of the energy saving effect can be achieved. Can be given to the operator. Here, instead of the display method for lighting or blinking the character display, a display method for lighting or blinking the symbol display as shown in FIGS. 5B and 5B, or as shown in FIG. A light emitting diode (LED) 51 is provided in a predetermined area (for example, an area surrounded by a dashed line indicated by a symbol E in FIG. 2) of the function selecting unit 26 on the monitor panel 25 so as to correspond to the character representation of "energy regeneration". And a display method in which the light emitting diode 51 is turned on or blinks.
[0033]
In each of the above embodiments, the energy regeneration operation information and other vehicle information are collectively displayed on one monitor. However, the present invention is not limited to this. A monitor and a monitor are provided separately from the monitor, and the monitor provided separately displays information on the energy regeneration operation by applying the display system described above, and the standard monitor displays other vehicle information. The configuration may be such that Such a configuration is suitably applied to an existing vehicle provided with a potential energy recovery / regeneration device. In addition, as a monitor provided separately, for example, an overload prevention monitor used in a hydraulic excavator of a crane specification is partially modified.
[0034]
Further, in each of the above-described embodiments, information on the energy regeneration operation may be displayed, and a sound such as a buzzer or a chime or music may be sounded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a working state of a working machine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a monitor panel.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an energy regeneration operation information display system.
FIG. 4 is a diagram illustrating a display format of an assist rate;
FIG. 5 is a diagram illustrating a display format for recognizing that an energy regeneration operation is being performed;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 work machine 6 work machine 13 boom 16 boom cylinder 18 assist cylinder 19 accumulator 25 monitor panel 27 liquid crystal display 38 controller 45 pressure switch 46 pressure sensor (for detecting boom cylinder operating pressure)
47 Pressure sensor (for detecting assist cylinder operating pressure)
48 Boom angle sensor 51 Light emitting diode (LED)
