JP2005315312A - Hydraulic cylinder drive device for construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は建設機械の油圧シリンダ駆動装置に関するものであり、特に、電動機で油圧ポンプを駆動し、該油圧ポンプにより伸縮駆動される建設機械の油圧シリンダ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a hydraulic cylinder drive device for a construction machine, and more particularly to a hydraulic cylinder drive device for a construction machine that is driven by an electric motor and is driven to extend and contract by the hydraulic pump.
従来、電動機により油圧ポンプを駆動し、該油圧ポンプの吐出油を方向制御弁を介して片ロッド式の油圧シリンダのヘッド側油室またはロッド側油室に供給するように構成し、前記油圧シリンダに作用する外力の方向を検出し、前記油圧シリンダをこの外力と同方向に作動させるときに、外力が作用する側のシリンダ油室の油を前記油圧ポンプに流入させてエネルギー回生を行うようにし、一方、前記油圧シリンダをこの外力と反対方向に作動させるときに、通常運転モードとして前記油圧ポンプを電動機で駆動して、外力による圧力が作用する側のシリンダ油室に油を供給するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a hydraulic pump is driven by an electric motor, and discharge oil of the hydraulic pump is supplied to a head side oil chamber or a rod side oil chamber of a single rod type hydraulic cylinder via a direction control valve, and the hydraulic cylinder The direction of the external force acting on the engine is detected, and when the hydraulic cylinder is operated in the same direction as this external force, the oil in the cylinder oil chamber on the side where the external force acts is caused to flow into the hydraulic pump for energy regeneration. On the other hand, when the hydraulic cylinder is operated in a direction opposite to the external force, the hydraulic pump is driven by an electric motor as a normal operation mode so that oil is supplied to the cylinder oil chamber on the side where the pressure by the external force acts. Is known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1記載の油圧シリンダ回路は、通常作業時に於けるブームシリンダにはブームをはじめとするアタッチメント重量と負荷の合計重量による外力がシリンダ収縮方向の力として作用し、ヘッド側油室に保持圧が発生している。シリンダを伸縮させるときはコントローラからの制御信号により方向制御弁が第1の位置に切り換わり、電磁弁も通電されてオン位置に切り換わる。これによって、ブームシリンダのヘッド側油室が油圧ポンプに接続され、ロッド側油室がタンクに接続される。そして、ブームシリンダの収縮動作時には、電動機が逆転して油圧ポンプがヘッド側油室の作動油を吸い込んでモータ作用を行う方向に回転する。このとき、ロッド側油室にはタンクラインを通じてタンクの作動油が吸い上げられ、ブームシリンダの収縮時にエネルギー回生が行われる。
特許文献1記載の発明は、油圧ポンプと油圧シリンダとの間に方向制御弁が介在しているため、作動油が該方向制御弁を通過する際の圧力損失や、ブーム上げ動作時のブリードオフが多い。
In the invention described in
そこで、電動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプの吐出油を油圧シリンダのヘッド側に供給するとともに、前記油圧シリンダのヘッド側から排出される作動油を前記油圧ポンプに吸収させてエネルギー回生を行うように構成された建設機械の油圧シリンダ駆動装置に於いて、エネルギー回生を効率よく行えるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, the hydraulic pump is driven by an electric motor, and the oil discharged from the hydraulic pump is supplied to the head side of the hydraulic cylinder, and the hydraulic oil discharged from the head side of the hydraulic cylinder is absorbed by the hydraulic pump to regenerate energy. In a hydraulic cylinder drive device for a construction machine configured to perform, a technical problem to be solved in order to efficiently perform energy regeneration occurs, and the present invention solves this problem. With the goal.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、電動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプの吐出油を油圧シリンダのヘッド側油室に供給するとともに、該ヘッド側油室から排出される作動油を前記油圧ポンプに吸収させてエネルギー回生を行うように構成された建設機械の油圧シリンダ駆動装置に於いて、
前記油圧シリンダのロッド側油室は切換弁を介して油圧源とタンクの何れかに切り換え可能に接続した建設機械の油圧シリンダ駆動装置を提供する。
The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 drives a hydraulic pump by an electric motor and supplies the oil discharged from the hydraulic pump to the head side oil chamber of the hydraulic cylinder. In addition, in the hydraulic cylinder drive device of the construction machine configured to absorb the hydraulic oil discharged from the head side oil chamber to the hydraulic pump and perform energy regeneration,
A hydraulic cylinder driving device for a construction machine is provided in which a rod side oil chamber of the hydraulic cylinder is connected to either a hydraulic power source or a tank via a switching valve so as to be switchable.
この構成によれば、上記切換弁をタンク側に切り換えることにより、油圧シリンダをロッド側へ駆動する際は、ロッド側油室の圧力が開放されて油圧シリンダがロッド側へ作動する。また、油圧シリンダをヘッド側へ駆動する際も、前記切換弁をタンク側に切り換えたままの状態で油圧シリンダがヘッド側へ作動する。これに対して、油圧シリンダをヘッド側へ駆動する際に、前記切換弁を油圧源側に切り換えることにより、油圧源の作動油が油圧シリンダのロッド側油室に導入して、該ロッド側油室の圧力が上昇し、ブーム下げ動作での掘削及び本体ジャッキアップが可能となる。 According to this configuration, when the hydraulic cylinder is driven to the rod side by switching the switching valve to the tank side, the pressure in the rod-side oil chamber is released and the hydraulic cylinder operates to the rod side. Also, when the hydraulic cylinder is driven to the head side, the hydraulic cylinder operates to the head side with the switching valve being switched to the tank side. On the other hand, when the hydraulic cylinder is driven to the head side, by switching the switching valve to the hydraulic source side, hydraulic oil from the hydraulic source is introduced into the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder, and the rod side oil is The pressure in the chamber rises, and excavation and body jack-up can be performed in the boom lowering operation.
請求項2記載の発明は、上記油圧シリンダのヘッド側油室に圧力検出器を設け、該圧力検出器が検出する油圧シリンダの保持圧が所定圧以下のときは、上記切換弁を油圧源側に切り換えて油圧シリンダのロッド側油室に作動油を供給するように構成した建設機械の油圧シリンダ駆動装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, when a pressure detector is provided in the head side oil chamber of the hydraulic cylinder and the holding pressure of the hydraulic cylinder detected by the pressure detector is equal to or lower than a predetermined pressure, the switching valve is connected to the hydraulic source side. There is provided a hydraulic cylinder drive device for a construction machine configured to supply hydraulic oil to a rod-side oil chamber of a hydraulic cylinder.
この構成に寄れば、上記油圧シリンダのヘッド側油室に設けた圧力検出器が油圧シリンダの保持圧を検出し、この保持圧の大きさによって上記切換弁の制御を行う。該保持圧が所定圧以下のときは、前記切換弁を油圧源側に切り換えて油圧源の作動油を油圧シリンダのロッド側油室に導入し、ブーム下げによる掘削を行う。このとき、前記油圧ポンプの電動機は無負荷回転により作動油の排出を容易にする。 According to this configuration, the pressure detector provided in the head side oil chamber of the hydraulic cylinder detects the holding pressure of the hydraulic cylinder, and controls the switching valve according to the magnitude of the holding pressure. When the holding pressure is equal to or lower than a predetermined pressure, the switching valve is switched to the hydraulic source side to introduce hydraulic oil from the hydraulic source into the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder, and excavation is performed by lowering the boom. At this time, the electric motor of the hydraulic pump facilitates the discharge of hydraulic oil by no-load rotation.
請求項1記載の発明は、油圧シリンダのロッド側油室に切換弁を設けて油圧源とタンクの何れかに切り換え可能にしたことにより、通常時はロッド側油室をタンクに連通させ、必要時は前記切換弁を油圧源側に切り換えて油圧源の作動油をロッド側油室に導入し、ブーム下げによる掘削を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, a switching valve is provided in the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder so that it can be switched to either a hydraulic pressure source or a tank. In some cases, the switching valve is switched to the hydraulic pressure source side, and hydraulic oil from the hydraulic pressure source is introduced into the rod side oil chamber to perform excavation by lowering the boom.
請求項2記載の発明は、圧力検出器が検出する油圧シリンダの保持圧が所定圧以下のときは、切換弁を油圧源側に切り換えて油圧シリンダのロッド側油室に作動油を供給するので、作業条件、例えば掘削可否、ジャッキアップ可否の判断ができる。 According to the second aspect of the present invention, when the holding pressure of the hydraulic cylinder detected by the pressure detector is equal to or lower than the predetermined pressure, the switching valve is switched to the hydraulic power source side and hydraulic oil is supplied to the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder. In addition, it is possible to determine work conditions, for example, whether excavation is possible or jack-up is possible.
以下、本発明に係る建設機械の油圧シリンダ駆動装置について、好適な実施例をあげて説明する。電動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプの吐出油を油圧シリンダのヘッド側油室に供給するとともに、前記油圧シリンダのヘッド側油室から排出される作動油を前記油圧ポンプに吸収させてエネルギー回生を効率よく行えるようにするという目的を、前記油圧シリンダのロッド側油室は切換弁を介して油圧源とタンクの何れかに切り換え可能に接続し、更に、油圧シリンダのヘッド側油室に圧力検出器を設け、該圧力検出器が検出する油圧シリンダの保持圧が所定圧以下のときは、上記切換弁を油圧源側に切り換えて油圧シリンダのロッド側油室に作動油を供給するように構成したことにより実現した。 Hereinafter, a hydraulic cylinder drive device for a construction machine according to the present invention will be described with reference to preferred embodiments. The hydraulic pump is driven by an electric motor, and the discharge oil of the hydraulic pump is supplied to the head side oil chamber of the hydraulic cylinder, and the hydraulic oil discharged from the head side oil chamber of the hydraulic cylinder is absorbed by the hydraulic pump to generate energy. For the purpose of enabling efficient regeneration, the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder is connected to either a hydraulic source or a tank via a switching valve so as to be switchable, and further to the head side oil chamber of the hydraulic cylinder. A pressure detector is provided, and when the holding pressure of the hydraulic cylinder detected by the pressure detector is equal to or lower than a predetermined pressure, the switching valve is switched to the hydraulic power source side to supply hydraulic oil to the rod side oil chamber of the hydraulic cylinder. Realized by configuring.
図1は建設機械の一例として油圧ショベル10を示し、下部走行体11の上に旋回機構12を介して上部旋回体13が旋回自在に載置されている。上部旋回体13にはその前方一側部にキャブ14が設けられ、且つ、前方中央部にブーム15が俯仰可能に取り付けられている。更に、ブーム15の先端にアーム16が上下回動自在に取り付けられ、該アーム16の先端にバケット17が取り付けられている。前記ブーム15はブームシリンダ18の伸縮駆動により回動し、アーム16はアームシリンダ19の伸縮駆動により回動する。また、バケット17はバケットシリンダ20の伸縮駆動により回動する。
FIG. 1 shows a
図2は油圧シリンダ駆動装置の一例として、ブームシリンダ18の駆動回路を示し、電動機21によって両方向形の油圧ポンプ22を駆動し、この油圧ポンプ22の吐出油をブームシリンダ18のヘッド側油室18aに供給する。前記ブームシリンダ18のロッド側油室18bは切換弁23を介して油圧源24とタンク25の何れかに切り換え可能に接続されている。この切換弁23は、ノーマル位置(イ)ではブームシリンダ18のロッド側油室18bとタンク25とを接続し、コントローラ30の制御信号によりソレノイド26が励磁されてオフセット位置(ロ)に切り換わったときは、ブームシリンダ18のロッド側油室18bと油圧源24とを接続するように形成されている。
FIG. 2 shows a drive circuit of a
更に、前記ブームシリンダ18のヘッド側油室18aに圧力検出器27を設け、該圧力検出器27にて前記ヘッド側油室18aの圧力即ちブームシリンダ18の保持圧を検出する。該圧力検出器27が検出した保持圧はコントローラ30に入力される。ブームシリンダ18の保持圧が予め設定された所定圧よりも高いときは、コントローラ30から前記切換弁23のソレノイド26へ制御信号は出力されず、該保持圧が所定圧以下のときは、コントローラ30から前記切換弁23のソレノイド26へ制御信号が出力される。
Further, a
また、前記電動機21はインバータ31を介してコントローラ30に接続されており、インバータ31にはバッテリ32が接続されている。操作部33を操作すれば操作信号が前記コントローラ30に入力され、この操作信号に応じてコントローラ30からインバータ31に制御信号が送られて、前記電動機21の回転・停止や回転数等が制御される。尚、後述するように、前記電動機21が油圧ポンプ22により逆回転駆動されたときは、該電動機21が発電機として作動し、エネルギー回生による電力がバッテリ32に蓄電される。
The
図2に示したように、前記操作部33が操作されない状態では、コントローラ30から前記切換弁23のソレノイド26に制御信号が出力されず、前記切換弁23はノーマル位置(イ)を保持してブームシリンダ18のロッド側油室18bとタンク25とを接続する。また、コントローラ30からインバータ31に制御信号が送られないため、前記電動機21に電力が印加されずに油圧ポンプ22は駆動されない。従って、ブームシリンダ18には作動油が供給されず、ブームシリンダ18は伸縮作動しない。
As shown in FIG. 2, when the
図3に示すように、前記操作部33をブーム上げ側へ操作したときは、この操作信号が前記コントローラ30に入力され、コントローラ30からインバータ31にブーム上げの制御信号が送られて、前記電動機21が正回転方向(図中時計方向)に回転制御される。該電動機21の正回転により油圧ポンプ22が正回転方向(図中時計方向)に駆動して油圧ポンプ22からの吐出油がブームシリンダ18のヘッド側油室18aに供給され、ブームシリンダ18が伸長作動してブーム15が上げ方向へ回動する。
As shown in FIG. 3, when the
ブーム15を所望の高さ位置で停止すべく、前記操作部33を中立位置に戻せば、コントローラ30からインバータ31への制御信号が遮断されて前記電動機21の回転が停止する。従って、前記油圧ポンプ22からブームシリンダ18のヘッド側油室18aへの作動油の供給が止まり、ブームシリンダ18の伸長作動が停止してブーム15が所望の高さ位置に保持される。
If the
この状態では、図1に示したように、ブーム15をはじめとする各アタッチメントの重量と負荷の合計重量による外力がブームシリンダ18に収縮方向の力として作用し、ヘッド側油室18aに保持圧が発生している。この保持圧は前記圧力検出器27により検出されてコントローラ30に入力される。該保持圧が予め設定された所定圧よりも高いときは、コントローラ30から前記切換弁23のソレノイド26に制御信号が出力されず、該切換弁23はノーマル位置(イ)を保持して、ブームシリンダ18のロッド側油室18bとタンク25とを接続する。
In this state, as shown in FIG. 1, the external force due to the total weight of the attachments including the
図4に示すように、前記操作部33をブーム下げ側へ操作したときは、この操作信号が前記コントローラ30に入力され、コントローラ30からインバータ31にブーム下げの制御信号が送られて、前記電動機21が逆回転方向(図中反時計方向)に回転制御される。該電動機21の逆回転により油圧ポンプ22が逆回転方向(図中反時計方向)に駆動してブームシリンダ18のヘッド側油室18aの作動油が油圧ポンプ22に吸い込まれ、ブームシリンダ18が収縮作動してブーム15が下げ方向へ回動する。
As shown in FIG. 4, when the
そして、ブーム15が地面等に接地(接触)し、外力により保持されると、ブームシリンダ18の保持圧が低下し、該保持圧が所定圧以下になったときは、コントローラ30から前記切換弁23のソレノイド26へ制御信号が出力される。然るときは、前記切換弁23がオフセット位置(ロ)に切り換わり、ブームシリンダ18のロッド側油室18bと油圧源24とが接続される。
When the
従って、油圧源24からの作動油が前記ロッド側油室18bに導入してブームシリンダ18により掘削ができる。
Accordingly, hydraulic oil from the
このように、両方向形の油圧ポンプ22を使用してブームシリンダ18を駆動するに際して、ロッド側油室18bに切換弁23を介して油圧源24とタンク25とを切り換え可能に接続したので、ブーム下げ時に前記切換弁23を切り換えて油圧源24からの作動油をロッド側油室18bに導入して掘削を行うことができる。また、油圧ポンプ22とブームシリンダ18との間に方向制御弁を介在させていないため、作動油が方向制御弁を通過する際の圧力損失がなく、ブーム上げ動作時のブリードオフが減少する。更に、ジャッキアップ等の排出側(ロッド側)に圧力を掛ける必要がない機械では、排出側をタンクに接続するだけでよく、より一層簡単な構成となる。
Thus, when the
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
10 油圧ショベル
18 ブームシリンダ
18a ヘッド側油室
18b ロッド側油室
21 電動機
22 油圧ポンプ
23 切換弁
24 油圧源
25 タンク
26 ソレノイド
27 圧力検出器
30 コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記油圧シリンダのロッド側油室は切換弁を介して油圧源とタンクの何れかに切り換え可能に接続したことを特徴とする建設機械の油圧シリンダ駆動装置。 The hydraulic pump is driven by an electric motor, and the oil discharged from the hydraulic pump is supplied to the head side oil chamber of the hydraulic cylinder, and the hydraulic oil discharged from the head side oil chamber is absorbed by the hydraulic pump to perform energy regeneration. In the construction machine hydraulic cylinder drive device configured as follows:
The hydraulic cylinder driving device for a construction machine, wherein the rod-side oil chamber of the hydraulic cylinder is connected to either a hydraulic source or a tank via a switching valve so as to be switchable.
Priority Applications (1)
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JP2004132461A JP2005315312A (en) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Hydraulic cylinder drive device for construction machinery |
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