JP2009275774A - Fluid pressure control circuit - Google Patents

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篤志 和田
Keisuke Shironi
啓介 白仁
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid pressure control circuit securely providing a reuse flow rate from an accumulator when needed. <P>SOLUTION: The head side of a potential energy recovery cylinder Cy1 is provided in communication with the accumulator Acc through one recovery control valve 1. A discharge passage of a main pump Pp1 is provided in communication with an accumulator Acc through the other recovery control valve 2. A suction port of a dedicated pump Pp2 is provided in communication with the accumulator Acc. The discharge port of the dedicated pump Pp2 is provided in communication with a reuse passage between the head and rod through one regeneration control valve 3, and provided in communication with the discharge passage of the main pump Pp1 through the other reuse control valve 4. A control device 8 provides a function of setting a necessary reuse desired value and a recovery desired value according to an operation command L of a main circuit 9, calculating a final calculated value by a reuse correction value and regeneration correction value set according to an accumulator charge ratio, and also calculating a control command from the final calculated value. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、位置エネルギ回収用のアキュムレータを備えた流体圧制御回路に関する。   The present invention relates to a fluid pressure control circuit including an accumulator for recovering potential energy.

ブームシリンダにより作業機を上下動する油圧式掘削機において、ブームシリンダのヘッド側を蓄圧器操作弁を介して蓄圧器(アキュムレータ)に接続するとともに、可変リリーフ弁を介してタンクに接続し、作業機の位置に応じて、蓄圧器操作弁および可変リリーフ弁を制御して、作業機の重量とバランスする油圧を蓄圧器内に発生させる油圧式掘削機の位置エネルギ回収活用装置がある(例えば、特許文献1参照)。
特開平01−199001号公報(第2−3頁、第1図)
In a hydraulic excavator that moves a work machine up and down by a boom cylinder, the head side of the boom cylinder is connected to an accumulator via an accumulator operation valve, and connected to a tank via a variable relief valve. According to the position of the machine, there is a position energy recovery and utilization device for a hydraulic excavator that controls the accumulator operation valve and the variable relief valve to generate hydraulic pressure in the accumulator that balances the weight of the work machine (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 01-199001 (page 2-3, FIG. 1)

この従来のものは、ブームシリンダのヘッド側から流出した戻り油の一部を蓄圧器操作弁を経て蓄圧器に蓄えるが、この蓄圧器に作動流体が蓄積された状態と蓄圧器から作動流体が再利用される状態とをバランスよく制御することができないため、必要なときにもアキュムレータからの再利用流量が得られないことがある。   In this conventional system, a part of the return oil flowing out from the head side of the boom cylinder is stored in the accumulator through the accumulator operation valve. The working fluid is accumulated in the accumulator and the working fluid is accumulated from the accumulator. Since the state of being reused cannot be controlled in a balanced manner, the reuse flow rate from the accumulator may not be obtained even when necessary.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、必要なときにアキュムレータからの再利用流量が確実に得られる流体圧制御回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a fluid pressure control circuit that can reliably obtain a reuse flow rate from an accumulator when necessary.

請求項1に記載された発明は、メインポンプから吐出された作動流体を操作指令に応じて流体圧アクチュエータに供給するメイン回路と、流体圧アクチュエータから排出された作動流体を蓄積するアキュムレータと、アキュムレータに蓄積される作動流体の流れを制御する回収制御弁と、回収制御弁を経て回収された作動流体をメイン回路に再利用する際の流れを制御する再利用制御弁と、メイン回路の操作指令に応じて必要な再利用要求値および回収要求値を設定し、アキュムレータの蓄積状態に応じて設定された再利用補正値および回収補正値により再利用要求値および回収要求値を補正して最終計算値を演算し、最終計算値から回収制御弁および再利用制御弁を制御する制御指令を演算する制御装置とを具備した流体圧制御回路である。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a main circuit for supplying a working fluid discharged from a main pump to a fluid pressure actuator according to an operation command, an accumulator for accumulating the working fluid discharged from the fluid pressure actuator, and an accumulator. Control valve for controlling the flow of the working fluid accumulated in the control circuit, a reuse control valve for controlling the flow when the working fluid recovered through the recovery control valve is reused in the main circuit, and an operation command for the main circuit The required reuse value and collection request value are set according to the final value, and the reuse request value and collection request value are corrected by the reuse correction value and collection correction value set according to the accumulator accumulation state. A fluid pressure control circuit including a control device that calculates a value and calculates a control command for controlling a recovery control valve and a reuse control valve from a final calculated value

請求項2に記載された発明は、請求項1記載の流体圧制御回路において、アキュムレータから放出された作動流体を吸込んでメイン回路に供給する容量可変型の専用ポンプを備え、制御装置は、制御指令に応じて容量可変型の専用ポンプを流量制御するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the fluid pressure control circuit according to the first aspect of the present invention, the fluid pressure control circuit includes a variable capacity type dedicated pump that sucks the working fluid discharged from the accumulator and supplies the working fluid to the main circuit. In accordance with the command, the flow rate of the variable capacity type exclusive pump is controlled.

請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の流体圧制御回路における制御装置が、最終計算値に上限を設定するものである。   In a third aspect of the present invention, the control device in the fluid pressure control circuit according to the first or second aspect sets an upper limit for the final calculated value.

請求項4に記載された発明は、請求項1乃至3のいずれか記載の流体圧制御回路における流体圧アクチュエータを、油圧ショベルの作業装置を上下方向に回動するブームシリンダとしたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the fluid pressure actuator in the fluid pressure control circuit according to any one of the first to third aspects is a boom cylinder that rotates the working device of the hydraulic excavator in the vertical direction.

請求項1に記載された発明によれば、メイン回路の操作指令に応じて必要な再利用要求値および回収要求値を設定し、アキュムレータの蓄積状態に応じて設定された再利用補正値および回収補正値により再利用要求値および回収要求値を補正して最終計算値を設定し、最終計算値から回収制御弁および再利用制御弁を制御する制御指令を演算する制御装置により、メイン回路の流量状態とアキュムレータの蓄積状態の両方を満足する最適な再利用量または回収量を決定でき、必要なときにアキュムレータからの再利用流量が確実に得られる。   According to the first aspect of the present invention, the required reuse request value and the recovery request value are set according to the operation command of the main circuit, and the reuse correction value and the recovery set according to the accumulation state of the accumulator are set. The flow rate of the main circuit is controlled by a control unit that corrects the reuse request value and the collection request value with the correction value, sets the final calculation value, and calculates a control command for controlling the collection control valve and the reuse control valve from the final calculation value. The optimum reuse amount or recovery amount that satisfies both the state and the accumulation state of the accumulator can be determined, and the reuse flow rate from the accumulator can be reliably obtained when necessary.

請求項2に記載された発明によれば、専用ポンプによりアキュムレータ圧の低圧化が可能であることから、アキュムレータのパワーアシストできる機会を増やすことができるので、必要なときにアキュムレータからの再利用流量が一層確実に得られる。   According to the second aspect of the present invention, since the accumulator pressure can be reduced by the dedicated pump, it is possible to increase the opportunity for the power assist of the accumulator, so that the reuse flow rate from the accumulator when necessary. Is more reliably obtained.

請求項3に記載された発明によれば、最終計算値に上限を設定することで、最大流量を制限して平準化を図ることができるので、必要なときにアキュムレータからの再利用流量が確実に得られる。   According to the third aspect of the present invention, by setting an upper limit to the final calculated value, the maximum flow rate can be limited and leveling can be achieved, so that the recycle flow rate from the accumulator is ensured when necessary. Is obtained.

請求項4に記載された発明によれば、油圧ショベルの作業装置をブームシリンダにより上下動する際の、必要なときにアキュムレータからの再利用流量が確実に得られる。   According to the fourth aspect of the present invention, when the working device of the excavator is moved up and down by the boom cylinder, a recycle flow rate from the accumulator can be reliably obtained when necessary.

以下、本発明を、図1乃至図11に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to one embodiment shown in FIGS.

図11に示されるように、作業機械としての油圧ショベル10は、機体11に対し荷重体としての作業装置12が可動的に設けられ、この作業装置12は、機体11と、この機体11に対し上下方向回動自在に軸支されたブーム13とに、流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ14の基端部およびロッド先端部が回動自在に連結され、さらに、ブーム13と、このブーム13の先端部に回動自在に軸支されたアーム15とに、アームシリンダ16の基端部およびロッド先端部が回動自在に連結され、さらに、アーム15と、このアーム15の先端部に回動自在に軸支されたバケット17とに、バケットシリンダ18の基端部およびロッド先端部のリンケージ19が回動自在に連結されている。   As shown in FIG. 11, a hydraulic excavator 10 as a work machine is provided with a work device 12 as a load body movably with respect to a machine body 11, and the work device 12 is connected to the machine body 11 and the machine body 11. A boom cylinder 14 as a fluid pressure actuator is pivotally connected to a boom 13 that is pivotally supported so as to be pivotable in the vertical direction. Further, the boom 13 and the tip of the boom 13 are further coupled. The base end of the arm cylinder 16 and the tip of the rod are pivotally connected to the arm 15 pivotally supported by the arm, and further pivotable to the arm 15 and the tip of the arm 15 A linkage 17 at the base end of the bucket cylinder 18 and the tip end of the rod is rotatably connected to the bucket 17 pivotally supported by the shaft.

ブームシリンダ14は、作業装置12を上下方向に回動する流体圧アクチュエータであって、作業装置12の全体の荷重Wを受けて縮小動作が可能な位置エネルギ回収シリンダであり、以下、位置エネルギ回収シリンダCy1という。また、位置エネルギ回収シリンダCy1以外の他の流体圧アクチュエータ(油圧シリンダまたは油圧モータ)を他回路シリンダCy2という。   The boom cylinder 14 is a fluid pressure actuator that rotates the working device 12 in the vertical direction. The boom cylinder 14 is a potential energy recovery cylinder that can perform a reduction operation in response to the entire load W of the working device 12. It is called cylinder Cy1. Further, other fluid pressure actuators (hydraulic cylinder or hydraulic motor) other than the potential energy recovery cylinder Cy1 are referred to as other circuit cylinder Cy2.

図1は、具体的なシステム構成例を示し、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側は、一方の回収制御弁1を経てアキュムレータAccに連通可能に設けられ、また、エンジンEにより駆動される可変容量型のメインポンプPp1の吐出通路は、他方の回収制御弁2を経てアキュムレータAccに連通可能に設けられている。位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側から排出された流体またはメインポンプPp1から吐出された流体の一部は、このアキュムレータAccに蓄積される。   FIG. 1 shows a specific system configuration example. The head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 is provided so as to be able to communicate with an accumulator Acc via one recovery control valve 1, and is also a variable capacity driven by an engine E. The discharge passage of the main pump Pp1 is provided so as to be able to communicate with the accumulator Acc via the other recovery control valve 2. A part of the fluid discharged from the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 or the fluid discharged from the main pump Pp1 is accumulated in the accumulator Acc.

アキュムレータAccには、エンジンEによりメインポンプPp1と共に駆動される可変容量型の専用ポンプPp2の吸込口が接続され、この専用ポンプPp2の吐出口は、一方の再利用制御弁3を経て位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド・ロッド間再生通路に連通可能に設けられるとともに、他方の再利用制御弁4を経てメインポンプPp1の吐出通路に連通可能に設けられている。   The accumulator Acc is connected to a suction port of a variable capacity type dedicated pump Pp2 driven by the engine E together with the main pump Pp1. The discharge port of the dedicated pump Pp2 is connected to one of the recycle control valves 3 to recover potential energy. The cylinder Cy1 is provided so as to be able to communicate with the head-rod regeneration passage, and is provided so as to be able to communicate with the discharge passage of the main pump Pp1 via the other reuse control valve 4.

また、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側をロッド側に連通可能な再生通路中には再生制御弁5が設けられ、その再生通路とメインポンプPp1との間には、閉止制御弁6およびポンプ流量制御弁7が設けられている。メインポンプPp1の吐出通路は、ポンプ流量制御弁7の供給ポートに接続されている。   In addition, a regeneration control valve 5 is provided in a regeneration passage that allows the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 to communicate with the rod side. Between the regeneration passage and the main pump Pp1, a closing control valve 6 and a pump flow rate are provided. A control valve 7 is provided. The discharge passage of the main pump Pp1 is connected to the supply port of the pump flow rate control valve 7.

回収制御弁1は、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側から排出された作動流体をアキュムレータAccに回収する際の流量を制御する位置エネルギ回収制御用である。   The recovery control valve 1 is for positional energy recovery control for controlling the flow rate when recovering the working fluid discharged from the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 to the accumulator Acc.

回収制御弁2は、メインポンプPp1からの余剰流量をアキュムレータAccへ回収する流れを制御するものである。   The recovery control valve 2 controls the flow of recovering the excess flow rate from the main pump Pp1 to the accumulator Acc.

再利用制御弁3は、専用ポンプPp2から吐出された位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側の作動流体を位置エネルギ回収シリンダCy1のロッド側へ再利用する際の再生流量を制御するものである。   The reuse control valve 3 controls the regeneration flow rate when the working fluid on the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 discharged from the dedicated pump Pp2 is reused on the rod side of the potential energy recovery cylinder Cy1.

再利用制御弁4は、アキュムレータAccの蓄積エネルギを専用ポンプPp2を経由して再利用する流れを制御するもので、メインポンプPp1の吐出ラインに接続する。   The reuse control valve 4 controls the flow of reusing the accumulated energy of the accumulator Acc via the dedicated pump Pp2, and is connected to the discharge line of the main pump Pp1.

再生制御弁5は、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側からロッド側へ流体を直接再生する場合に制御するものであるが、必須のものではなく、再生通路とともに削除しても良い。   The regeneration control valve 5 controls when the fluid is directly regenerated from the head side to the rod side of the potential energy recovery cylinder Cy1, but is not essential and may be deleted together with the regeneration passage.

閉止制御弁6は、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側からロッド側への再生時にポンプ流量制御弁7でタンクT側への流路を閉にできないときに必要とするものであり、必須のものではない。   The closing control valve 6 is necessary and essential when the pump flow rate control valve 7 cannot close the flow path to the tank T side during regeneration from the head side to the rod side of the potential energy recovery cylinder Cy1. is not.

ポンプ流量制御弁7は、各荷重体駆動装置(ブームシリンダ14、アームシリンダ16、バケットシリンダ18等)に注入されるポンプ注入流量および各荷重体駆動装置からタンクTへ戻される戻り流量を方向制御および流量制御するコントロール弁であり、注入流量と戻り流量との関係が固定されるスプール弁でもよいが、注入流量と戻り流量との関係を複数のロジック弁で別々に制御できるようにすることが望ましい。   The pump flow rate control valve 7 controls the direction of the pump injection flow rate injected into each load body drive device (boom cylinder 14, arm cylinder 16, bucket cylinder 18, etc.) and the return flow rate returned from each load body drive device to the tank T. The control valve for controlling the flow rate may be a spool valve in which the relationship between the injection flow rate and the return flow rate is fixed, but the relationship between the injection flow rate and the return flow rate can be controlled separately by a plurality of logic valves. desirable.

このポンプ流量制御弁7の一方の出力ポートは、通路Mを経て位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側に連通され、他方のポートは、閉止制御弁6を経て位置エネルギ回収シリンダCy1のロッド側に接続されている。このポンプ流量制御弁7の接続制御対象は、位置エネルギを回収するブームシリンダ等の位置エネルギ回収シリンダCy1だけでなく、バケットシリンダ等の他回路シリンダCy2も含み、複数回路をそれぞれ流量制御および方向制御するものである。   One output port of the pump flow control valve 7 is connected to the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 via the passage M, and the other port is connected to the rod side of the potential energy recovery cylinder Cy1 via the closing control valve 6. Has been. The connection control object of this pump flow rate control valve 7 includes not only the position energy recovery cylinder Cy1 such as a boom cylinder for recovering potential energy but also other circuit cylinders Cy2 such as a bucket cylinder, and each of the plural circuits has flow control and direction control. To do.

図1では、再利用制御弁4は、ポンプ流量制御弁7の上流側に接続されているが、再利用するサブシステム(ブームシリンダ等の回路)を限定する場合は、ポンプ流量制御弁7の下流側に接続してもよい。このとき、回収制御弁1の流れを両方向にして、回収制御弁1をヘッド側への注入にも用いる場合はこの再利用制御弁4は不要となる。   In FIG. 1, the reuse control valve 4 is connected to the upstream side of the pump flow control valve 7, but when limiting the subsystem (circuit such as a boom cylinder) to be reused, It may be connected downstream. At this time, when the flow of the recovery control valve 1 is set in both directions and the recovery control valve 1 is also used for injection to the head side, the reuse control valve 4 is not necessary.

専用ポンプPp2は、アキュムレータAccの蓄積エネルギを再利用するときの高圧流体を流す時(再利用モード時)、アキュムレータAccから放出された作動流体を吸込んで、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側またはメインポンプPp1の吐出通路に供給するものであり、さらに、位置エネルギ回収モード時に位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側流体を再利用制御弁3経由で位置エネルギ回収シリンダCy1のロッド側への再生流量として流す機能を持ち、斜板などの容量可変手段による流量調整機能付きとする。   The dedicated pump Pp2 sucks the working fluid released from the accumulator Acc when flowing high-pressure fluid when reusing the accumulated energy of the accumulator Acc (in the reuse mode), and the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 or the main Further, the fluid is supplied to the discharge passage of the pump Pp1, and the fluid on the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 is supplied as a regeneration flow rate to the rod side of the potential energy recovery cylinder Cy1 via the reuse control valve 3 in the potential energy recovery mode. It has a function and has a flow rate adjustment function by means of variable capacity such as a swash plate.

なお、図1では、流体ポンプおよび各回路を構成するシリンダ(ブームシリンダ等)は1セットのみを例示しているが、複数セットを設置しても良い。   In FIG. 1, only one set of the fluid pump and the cylinders (boom cylinders, etc.) constituting each circuit is illustrated, but a plurality of sets may be installed.

位置エネルギ回収シリンダCy1などの作動方向および作動指令速度を操作指令Lとして入力する操作レバー(電気ジョイスティック)、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド圧Phおよびロッド圧Prをそれぞれ検出する圧力センサSph,Spr、アキュムレータAccに蓄えられたアキュムレータ圧Paを検出する圧力センサSac、ブーム13などの荷重体の角度θを検出する角度センサSan、メインポンプPp1の吐出圧Ppoを検出する圧力センサSpp、専用ポンプPp2の吐出圧Ppp2を検出する圧力センサSpp2、ポンプ流量制御弁7のセンタバイパスラインで発生するネガティブ・フロー・コントロール圧Pnfcを検出する圧力センサSnfc、アキュムレータAccの封入ガス温度(以下、アキュムレータ温度という)Taを検出する温度センサStaが、制御装置8の入力部に接続されている。   An operation lever (electric joystick) that inputs the operation direction and operation command speed of the potential energy recovery cylinder Cy1, etc. as an operation command L, and pressure sensors Sph, Spr that detect the head pressure Ph and rod pressure Pr of the potential energy recovery cylinder Cy1, respectively. Pressure sensor Sac for detecting accumulator pressure Pa stored in accumulator Acc, angle sensor San for detecting angle θ of load body such as boom 13, pressure sensor Spp for detecting discharge pressure Ppo of main pump Pp1, dedicated pump Pp2 Pressure sensor Spp2 for detecting the discharge pressure Ppp2, pressure sensor Snfc for detecting the negative flow control pressure Pnfc generated in the center bypass line of the pump flow control valve 7, and the gas temperature enclosed in the accumulator Acc (hereinafter referred to as accumulator temperature) Ta A temperature sensor Sta for detecting is connected to the input unit of the control device 8.

この制御装置8は、内部に演算処理装置および記憶装置などを内蔵し、この制御装置8の出力部は、各制御弁1〜7の可動制御部(ソレノイドなど)およびメインポンプPp1の容量可変制御部(斜板レギュレータなど)および専用ポンプPp2の容量可変制御部(斜板レギュレータなど)に接続され、これらを電気信号により制御する。図1中の一点鎖線は制御信号ラインを表わすとともに、実線は油圧ラインを表わす。   This control device 8 incorporates an arithmetic processing device, a storage device, etc., and the output unit of this control device 8 is a movable control unit (such as a solenoid) of each control valve 1-7 and variable capacity control of the main pump Pp1. Connected to the control unit (swash plate regulator, etc.) and the capacity variable control unit (swash plate regulator, etc.) of the dedicated pump Pp2, and these are controlled by electric signals. A one-dot chain line in FIG. 1 represents a control signal line, and a solid line represents a hydraulic line.

メインポンプPp1から吐出された作動流体を操作指令Lに応じて制御して位置エネルギ回収シリンダCy1または他回路シリンダCy2に供給する流体圧回路を、アキュムレータ回路に対するメイン回路9とする。操作指令Lは、1つのみを図示しているが、シリンダごとに制御装置8に入力され、シリンダごとにポンプ流量制御弁7内のスプール(またはステム)の変位量および変位方向の目標値となる。   A fluid pressure circuit that controls the working fluid discharged from the main pump Pp1 according to the operation command L and supplies the working fluid to the potential energy recovery cylinder Cy1 or the other circuit cylinder Cy2 is referred to as a main circuit 9 for the accumulator circuit. Although only one operation command L is shown, it is input to the control device 8 for each cylinder, and the displacement amount of the spool (or stem) in the pump flow rate control valve 7 and the target value in the displacement direction for each cylinder. Become.

制御装置8は、圧力センサSacによって検出されたアキュムレータ圧Paと、温度センサStaによって検出されたアキュムレータAccの封入ガス温度Taとを計算することで、アキュムレータAccの蓄積状態(アキュムレータ充填率)を把握できるので、この蓄積状態、操作レバーから入力された操作指令Lによる流量要求状態などから、各制御弁1〜7、メインポンプPp1および専用ポンプPp2を制御する。   The control device 8 grasps the accumulation state (accumulator filling rate) of the accumulator Acc by calculating the accumulator pressure Pa detected by the pressure sensor Sac and the enclosed gas temperature Ta of the accumulator Acc detected by the temperature sensor Sta. Therefore, the control valves 1 to 7, the main pump Pp1 and the dedicated pump Pp2 are controlled based on the accumulation state and the flow rate request state based on the operation command L input from the operation lever.

また、制御装置8は、図2に示されるようにメイン回路9の操作指令Lに応じて必要な再利用要求値および回収要求値を設定し、図3に示されるようにアキュムレータAccの蓄積状態(充填率)に応じて設定された再利用補正値および回収補正値により、図4に示されるように再利用要求値および回収要求値を補正して最終計算値を演算し、最終計算値から回収制御弁および再利用制御弁を制御する制御指令を演算する機能を備えている。さらに、図4に示されるように最終計算値に上限を設定する機能を備えている。   Further, the control device 8 sets the required reuse request value and the collection request value according to the operation command L of the main circuit 9 as shown in FIG. 2, and the accumulation state of the accumulator Acc as shown in FIG. Based on the reuse correction value and the collection correction value set according to (filling rate), the reuse request value and the collection request value are corrected as shown in FIG. 4 to calculate the final calculation value. A function of calculating a control command for controlling the recovery control valve and the reuse control valve is provided. Further, as shown in FIG. 4, a function for setting an upper limit to the final calculated value is provided.

このような位置エネルギ回収・再利用システムにおいて、摩擦力を無視すると、力の平衡式は以下のようになる。   In such a potential energy recovery / reuse system, if the frictional force is ignored, the force balance equation is as follows.

圧力センサSphにより検出された位置エネルギ回収シリンダCy1のピストンよりヘッド側の圧力をヘッド圧Phとし、そのピストンのヘッド側の面積をヘッダ面積Ahとし、圧力センサSprにより検出された位置エネルギ回収シリンダCy1のピストンよりロッド側の圧力をロッド圧Prとし、そのピストンのロッド側の面積をロッド面積Arとし、荷重体質量をm、シリンダ位置Xの2階微分すなわち加速度をαとし、摩擦力を無視すると、力の平衡式は、次のようになる。   The pressure on the head side from the piston of the potential energy recovery cylinder Cy1 detected by the pressure sensor Sph is the head pressure Ph, the area on the head side of the piston is the header area Ah, and the potential energy recovery cylinder Cy1 detected by the pressure sensor Spr If the pressure on the rod side of the piston is the rod pressure Pr, the area on the rod side of the piston is the rod area Ar, the load body mass is m, the second derivative of the cylinder position X, that is, the acceleration is α, and the friction force is ignored The force balance equation is as follows.

m・α=W+(Pr・Ar−Ph・Ah)……(1)   m ・ α = W + (Pr ・ Ar−Ph ・ Ah) …… (1)

シリンダ速度一定の平衡状態では、(1)式の両辺は0となる。   In an equilibrium state where the cylinder speed is constant, both sides of equation (1) are zero.

アキュムレータAccに蓄えられたアキュムレータ圧はPa、アキュムレータAccの初期圧(封入ガス圧より若干高め)はPaOとする。   The accumulator pressure stored in the accumulator Acc is Pa, and the initial pressure of the accumulator Acc (slightly higher than the enclosed gas pressure) is PaO.

図1に示された矢印Nは、既存系から位置エネルギ回収シリンダCy1のロッド側への流路であり、位置エネルギ回収モード以外のとき利用する。   An arrow N shown in FIG. 1 is a flow path from the existing system to the rod side of the potential energy recovery cylinder Cy1, and is used in a mode other than the potential energy recovery mode.

位置エネルギ回収モードとは、メインポンプPp1から吐出される流量を原則0とし、作業装置12の荷重Wにより位置エネルギ回収シリンダCy1を下降動作させながら、位置エネルギ回収シリンダCy1から排出された作動流体をアキュムレータAccに蓄積する制御モードであり、回収制御弁2、再利用制御弁4およびポンプ流量制御弁7は閉じ、回収制御弁1、再利用制御弁3および再生制御弁5を開き、専用ポンプPp2の流量を制御する。   In the potential energy recovery mode, the flow rate discharged from the main pump Pp1 is set to 0 in principle, and the working fluid discharged from the potential energy recovery cylinder Cy1 is lowered while the potential energy recovery cylinder Cy1 is lowered by the load W of the working device 12. This is a control mode that accumulates in the accumulator Acc. The recovery control valve 2, the reuse control valve 4 and the pump flow rate control valve 7 are closed, the recovery control valve 1, the reuse control valve 3 and the regeneration control valve 5 are opened, and the dedicated pump Pp2 To control the flow rate.

なお、制御装置8は、必要なら、位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側流体の一部を専用ポンプPp2および再利用制御弁3を経由させて位置エネルギ回収シリンダCy1のロッド側に流すことで、ロッド圧Prを高め、(1)式の右辺をより大きくして、下降加速度αをより大きくすることができる。   If necessary, the control device 8 allows a part of the head side fluid of the potential energy recovery cylinder Cy1 to flow to the rod side of the potential energy recovery cylinder Cy1 via the dedicated pump Pp2 and the reuse control valve 3. The pressure Pr can be increased, the right side of the equation (1) can be increased, and the downward acceleration α can be increased.

このとき、アキュムレータAccへの蓄積流量Q1と、ロッド側への流量Q2は、
Q1=Cd・A・√(Ph−Pa)、ただしCdは定数
Q2=専用ポンプPp2の容積×回転数
であり、Aは回収制御弁1の開度で自由に制御でき、専用ポンプPp2の容積は斜板により自由に制御できるので、これらの流量Q1,Q2の比率も、自由に設定できる。
At this time, the accumulated flow rate Q1 to the accumulator Acc and the flow rate Q2 to the rod side are:
Q1 = Cd · A · √ (Ph-Pa), where Cd is a constant Q2 = volume of the dedicated pump Pp2 × number of revolutions, A can be freely controlled by the opening of the recovery control valve 1, the volume of the dedicated pump Pp2 Can be freely controlled by the swash plate, the ratio of these flow rates Q1 and Q2 can also be set freely.

位置エネルギ回収モードの一例として、制御装置8は、最初は再生制御弁5を全開に開くことにより位置エネルギ回収シリンダCy1のヘッド側から流出した流体をロッド側に再生させると、(1)式右辺の値がプラスとなり、荷重Wを受けた位置エネルギ回収シリンダCy1は下降方向への加速度を生じ、そのシリンダ速度の増加によりヘッド圧Phおよびロッド圧Prが上昇して、ヘッド圧Phがアキュムレータ初期圧PaOを超えると、再生制御弁5を絞るとともに、回収制御弁1を開くことによりアキュムレータAccにヘッド側からの流量を供給して蓄積させる機能を備えている。   As an example of the potential energy recovery mode, the control device 8 first opens the regeneration control valve 5 so that the fluid flowing out from the head side of the potential energy recovery cylinder Cy1 is regenerated to the rod side. The potential energy recovery cylinder Cy1 that receives the load W generates acceleration in the downward direction, the head speed Ph and the rod pressure Pr increase as the cylinder speed increases, and the head pressure Ph becomes the accumulator initial pressure. When PaO is exceeded, the regeneration control valve 5 is throttled and the collection control valve 1 is opened to supply and accumulate the flow rate from the head side to the accumulator Acc.

要するに、必要時にアキュムレータAccから確実に再利用流を供給できるシステムを、機器の過大化でなく、構成と制御の工夫で実現するために、システム状態とアキュムレータAccの蓄積状態(充填率)の両方から、回収と再利用を自動決定する以下の方式とする。   In short, both the system state and the accumulation state (filling rate) of the accumulator Acc are required to realize a system that can reliably supply the re-use flow from the accumulator Acc when necessary, not by over-extending the equipment, but by contriving the configuration and control. Therefore, the following method is adopted to automatically determine collection and reuse.

図2に示されるように、操作指令Lに応じて必要な1つの再利用要求値または回収要求値を設定する。   As shown in FIG. 2, one required reuse value or collection request value is set according to the operation command L.

図3に示されるようにアキュムレータAccの蓄積状態により再利用要求値および回収要求値を補正する補正量を求め、図4に示されるように補正後の最終計算値を設定する。A,Bは補正値の例であり、アキュムレータAccの充填率に応じて1つの補正値が定まる。   As shown in FIG. 3, a correction amount for correcting the reuse request value and the collection request value is obtained according to the accumulation state of the accumulator Acc, and the final calculated value after correction is set as shown in FIG. A and B are examples of correction values, and one correction value is determined according to the filling rate of the accumulator Acc.

図4に示されるように、補正後の再利用計算値または回収計算値は、それぞれAまたはBだけ補正する。図3に示された再利用禁止域では再利用計算値は0である。回収禁止域では回収計算値は0である。これらの禁止域以外での補正係数は1であり、この補正係数を各計算値に乗ずる。図4に示された各上限値で計算値をカットして最終計算値を求める。位置エネルギ回収モードでは補正値の加算は行わない。   As shown in FIG. 4, the reuse calculation value or the recovery calculation value after correction is corrected by A or B, respectively. In the reuse prohibited area shown in FIG. 3, the reuse calculation value is zero. The recovery calculation value is 0 in the recovery prohibited area. The correction coefficient outside these prohibited areas is 1, and this correction coefficient is multiplied by each calculated value. The final calculated value is obtained by cutting the calculated value at each upper limit value shown in FIG. In the potential energy recovery mode, no correction value is added.

最終計算値の値から制御指令を計算する。   The control command is calculated from the final calculated value.

同時に、最終計算値の値からアキュムレータ系制御モードを求め、モードに応じて、回収・再利用等の制御を実施する。   At the same time, an accumulator system control mode is obtained from the value of the final calculation value, and control such as collection / reuse is performed according to the mode.

さらに、平準化のために最大流量を制限し、必要時の確実な再利用を実現きるように工夫している。   In addition, the maximum flow rate is limited for leveling, and it is devised to realize reliable reuse when necessary.

次に、図5は、制御装置8が有する機能をフローチャートで示す。この図中の丸数字は、ステップ番号を示す。   Next, FIG. 5 is a flowchart showing functions of the control device 8. The circled numbers in this figure indicate step numbers.

(ステップ1)
操作レバー(電気ジョイスティック)から入力されたメイン回路9の操作指令Lに応じて、記憶装置内にある図2の特性テーブルより、必要な再利用要求値および回収要求値を設定する(要求値設定)。
(Step 1)
In accordance with the operation command L of the main circuit 9 input from the operation lever (electric joystick), the required reuse request value and the collection request value are set from the characteristic table in FIG. ).

(ステップ2)
圧力センサSacで検出されたアキュムレータ圧Paと温度センサStaで検出されたアキュムレータ封入ガス温度Taとから求められたアキュムレータAccの蓄積状態(アキュムレータ充填率)と、記憶装置内にある図3の特性テーブルとにより、アキュムレータ充填率に応じた再利用補正値および回収補正値を設定する(補正値設定)。
(Step 2)
The accumulation state (accumulator filling rate) of the accumulator Acc obtained from the accumulator pressure Pa detected by the pressure sensor Sac and the accumulator gas temperature Ta detected by the temperature sensor Sta, and the characteristic table of FIG. 3 in the storage device Thus, the reuse correction value and the recovery correction value corresponding to the accumulator filling rate are set (correction value setting).

(ステップ3)
ステップ1で求めた再利用要求値および回収要求値を、ステップ2で求めた再利用補正値および回収補正値により補正して、図4の特性テーブルを設定し、最終計算値を演算する(最終計算値演算)。
(Step 3)
The reuse request value and the collection request value obtained in step 1 are corrected by the reuse correction value and the collection correction value obtained in step 2, the characteristic table of FIG. 4 is set, and the final calculation value is calculated (final calculation value) Calculated value calculation).

(ステップ4)
最終計算値から回収制御弁1,2および再利用制御弁3,4を制御する制御指令を演算する(制御指令演算)。
(Step 4)
A control command for controlling the collection control valves 1 and 2 and the reuse control valves 3 and 4 is calculated from the final calculated value (control command calculation).

(ステップ5)
最終計算値からアキュムレータ系制御モードを求め、各モードに応じて、回収または再利用などの制御を実施する(モード対応制御)。
(Step 5)
The accumulator system control mode is obtained from the final calculated value, and control such as collection or reuse is performed according to each mode (mode-corresponding control).

次に、図6乃至図10に示されたフローチャートにより、図5に示された概略フローの詳細を説明する。なお、考え方は同じでも、細かなバリエーションは多数ありうるが、典型例として以下を記述する。   Next, details of the schematic flow shown in FIG. 5 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. Although the concept is the same, there may be many small variations, but the following is described as a typical example.

先ず、図6に示されたフローチャートにより、ステップ1の要求値設定に関するフローを説明する。このフローは、各回路の操作指令Lに応じて、アキュムレータAccへの回収またはアキュムレータAccからの再利用の程度を設定できるようにしたものである。   First, referring to the flowchart shown in FIG. 6, the flow relating to the required value setting in step 1 will be described. In this flow, the degree of recovery to the accumulator Acc or reuse from the accumulator Acc can be set according to the operation command L of each circuit.

(ステップ11)
図2に示された操作レバーによる操作指令Lに応じたアキュムレータ回収域、アキュムレータ再利用域およびアキュムレータ0利用域の3エリアの中から、アキュムレータ回収域またはアキュムレータ再利用域であるか否かを判断する。
(Step 11)
It is determined whether the accumulator collection area or the accumulator reuse area is selected from the three areas of the accumulator collection area, the accumulator reuse area, and the accumulator 0 utilization area according to the operation command L shown in FIG. To do.

(ステップ12)
アキュムレータ回収域またはアキュムレータ再利用域では、図2に示されるように回収要求値または再利用要求値を操作指令Lに応じて増減できるように決められているので、操作指令Lに応じた回収要求値または再利用要求値を設定する。複数の流体圧アクチュエータを同時操作する複合操作の場合は、要求値が最大となる回路のものを選定する。
(Step 12)
In the accumulator collection area or the accumulator reuse area, the collection request value or the reuse request value is determined so as to be increased or decreased according to the operation command L as shown in FIG. Value or reuse request value is set. In the case of a complex operation in which a plurality of fluid pressure actuators are operated simultaneously, a circuit having the maximum required value is selected.

(ステップ13)
アキュムレータ0利用域では、図2に示されるように回収要求値および再利用要求値を0とする。
(Step 13)
In the accumulator 0 usage area, the collection request value and the reuse request value are set to 0 as shown in FIG.

なお、上記の設定は、操作回路(および操作方向)毎に、個別に設定できるようにする。操作モード(掘削モード等)によっては、3エリアのうち、1つまたは2つのみしか必要としないこともあるので、それに対応できるようにする。   The above settings can be individually set for each operation circuit (and operation direction). Depending on the operation mode (such as excavation mode), only one or two of the three areas may be required, so that it can be accommodated.

(ステップ14)
位置エネルギ回収シリンダCy1(ブームシリンダ等)の下降操作指令が、ある設定値を超えたか否かを判断する。
(Step 14)
It is determined whether or not the descent operation command of the potential energy recovery cylinder Cy1 (boom cylinder or the like) exceeds a certain set value.

(ステップ15)
上記の下降操作指令が、ある設定値を超えたら、他の回路の操作指令の有無に拘わらず、位置エネルギ回収モードをセットする。
(Step 15)
When the descending operation command exceeds a certain set value, the potential energy recovery mode is set regardless of the presence or absence of an operation command for another circuit.

次に、図7に示されたフローチャートにより、ステップ2の補正値設定に関するフローを説明する。   Next, the flow relating to the correction value setting in step 2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

このフローは、アキュムレータAccの蓄積状態に応じて、再利用禁止域および回収禁止域を設け、これらの禁止域以外では、アキュムレータAccの蓄積状態に応じて再利用・回収の程度を増減できるようにしたものである。   In this flow, a reuse prohibited area and a collection prohibited area are provided according to the accumulation state of the accumulator Acc, and outside of these prohibited areas, the degree of reuse / recovery can be increased or decreased according to the accumulation state of the accumulator Acc. It is a thing.

アキュムレータAccの蓄積状態として、アキュムレータAccの空または満杯の程度を表すアキュムレータ充填率を用いる。   As the accumulation state of the accumulator Acc, an accumulator filling rate indicating the degree of empty or full of the accumulator Acc is used.

禁止域以外は、0補正域と補正域とに分ける。0補正域では、アキュムレータAccからの要求はなく操作上の要求値のままとし、補正域では充填率に応じて、再利用・回収の程度(これを、再利用補正値または回収補正値と呼ぶ)を増減する。   The area other than the prohibited area is divided into a zero correction area and a correction area. In the 0 correction area, there is no request from the accumulator Acc, and the operation required value remains unchanged. In the correction area, the degree of reuse / recovery (this is referred to as a reuse correction value or a collection correction value) according to the filling rate. )

(ステップ21)
圧力センサSacによってアキュムレータ圧Paを検出するとともに、温度センサStaによってアキュムレータAccの封入ガス温度Taを検出する。
(Step 21)
The accumulator pressure Pa is detected by the pressure sensor Sac, and the sealed gas temperature Ta of the accumulator Acc is detected by the temperature sensor Sta.

(ステップ22)
アキュムレータ充填率は、アキュムレータ圧Paおよび封入ガス温度Taから求める。アキュムレータAccの蓄積量が増えると、アキュムレータ圧Paは増加し、温度が上昇すると、同じ蓄積量でも圧力は上昇するので、アキュムレータ圧Paおよび封入ガス温度Taから、アキュムレータ充填率を計算する。具体的には、封入ガスの圧力と温度と容積の関係を示す「ファンデルワールスの方程式」をベースに計算する。
(Step 22)
The accumulator filling rate is obtained from the accumulator pressure Pa and the enclosed gas temperature Ta. When the accumulation amount of the accumulator Acc increases, the accumulator pressure Pa increases. When the temperature rises, the pressure increases even with the same accumulation amount. Therefore, the accumulator filling rate is calculated from the accumulator pressure Pa and the enclosed gas temperature Ta. Specifically, the calculation is based on the “Van der Waals equation” indicating the relationship between the pressure, temperature, and volume of the sealed gas.

(ステップ23)
アキュムレータ充填率に応じて、図3に示された特性より、再利用補正値Aまたは回収補正値Bを求める。
(Step 23)
The reuse correction value A or the recovery correction value B is obtained from the characteristics shown in FIG. 3 according to the accumulator filling rate.

次に、図8に示されたフローチャートにより、ステップ3の最終計算値演算に関するフローを説明する。これは、操作指令上の要求とアキュムレータAccの蓄積状態からの要求のマッチングを図るために、操作指令上の要求をアキュムレータAccの蓄積状態からの要求で補正するものである。   Next, the flow relating to the final calculation value calculation in step 3 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This is to correct the request on the operation command with the request from the accumulation state of the accumulator Acc in order to match the request on the operation command and the request from the accumulation state of the accumulator Acc.

(ステップ30)
操作指令Lが、回収域−0利用域か、再利用域−0利用域かを判断する。
(Step 30)
It is determined whether the operation command L is a collection area-0 use area or a reuse area-0 use area.

(ステップ31)
回収域−0利用域では、回収要求値に回収補正値Bを加算する。
(Step 31)
In the collection area-0 use area, the collection correction value B is added to the collection request value.

(ステップ32)
アキュムレータAcc側が回収禁止域にあるか否かを判断する。
(Step 32)
It is determined whether or not the accumulator Acc side is in the collection prohibited area.

(ステップ33)
回収禁止域では回収要求値を0とする。
(Step 33)
The collection request value is set to 0 in the collection prohibited area.

(ステップ34)
ステップ15の位置エネルギ回収モードがセットされているか否かを判断する。
(Step 34)
It is determined whether or not the potential energy recovery mode in step 15 is set.

(ステップ35)
位置エネルギ回収モードがセットされている場合は、回収補正域−回収0補正域では、回収補正値の加算は行わない。
(Step 35)
When the potential energy recovery mode is set, no recovery correction value is added in the recovery correction area-recovery 0 correction area.

(ステップ36)
位置エネルギ回収モードがセットされていても、回収禁止域では回収要求値が0になるので、このときは位置エネルギ回収モードをリセットする。
(Step 36)
Even if the potential energy recovery mode is set, the recovery request value becomes 0 in the recovery prohibition area. At this time, the potential energy recovery mode is reset.

(ステップ37)
ステップ30の判断で、操作指令Lが再利用域−0利用域の場合は、再利用要求値に再利用補正値Aを加算する。
(Step 37)
If it is determined in step 30 that the operation command L is the reuse area-0 use area, the reuse correction value A is added to the reuse request value.

(ステップ38)
アキュムレータAcc側が再利用禁止域にあるか否かを判断する。
(Step 38)
It is determined whether or not the accumulator Acc side is in a reuse prohibited area.

(ステップ39)
再利用禁止域では再利用要求値を0とする。図4は、補正の具体的な関係を示す。
(Step 39)
The reuse request value is set to 0 in the reuse prohibited area. FIG. 4 shows a specific relationship of correction.

(ステップ40)
この図4の上下部に点線で例示するように、補正後の再利用計算値および回収計算値に再利用上限値および回収上限値を個別に設定し、サイクルを通してアキュムレータAccが利用できるようにする。
(Step 40)
As illustrated by dotted lines in the upper and lower parts of FIG. 4, the reuse upper limit value and the recovery upper limit value are individually set for the reuse calculation value and the recovery calculation value after correction so that the accumulator Acc can be used throughout the cycle. .

再利用時の上限は、必要時に確実にアキュムレータAccをアシストできるようにするために重要である。特に、小型化した場合は重要である。ただし、位置エネルギ回収モードのときは上限値を設けない。   The upper limit at the time of reuse is important to ensure that the accumulator Acc can be assisted when necessary. This is especially important when downsizing. However, no upper limit is set in the potential energy recovery mode.

上限値でカットされた図4実線部分から最終計算値Kを求める。   A final calculated value K is obtained from the solid line portion of FIG. 4 cut by the upper limit value.

次に、図9に示されたフローチャートにより、ステップ4の制御指令演算に関するフローを説明する。このフローでは、最終計算値Kの値によりアキュムレータ系の制御モードを決定する。ただし、位置エネルギ回収モードの場合は、図10に示す。   Next, the flow relating to the control command calculation in step 4 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In this flow, the control mode of the accumulator system is determined based on the final calculated value K. However, the potential energy recovery mode is shown in FIG.

位置エネルギ回収モード以外の場合、最終計算値Kが正の値か否かを判断し(ステップ41)、最終計算値Kが正のときは再利用モードとし(ステップ42)、最終計算値Kが負の値か否かを判断し(ステップ43)、最終計算値Kが負の値のときは回収モードとし(ステップ44)、最終計算値Kが0のときは切離しモードとする(ステップ45)。   In a case other than the potential energy recovery mode, it is determined whether or not the final calculated value K is a positive value (step 41). When the final calculated value K is positive, the recycle mode is set (step 42). It is determined whether or not the value is negative (step 43). When the final calculated value K is negative, the recovery mode is set (step 44), and when the final calculated value K is 0, the separation mode is set (step 45). .

再利用モードでは、最終計算値Kと再利用時流量制約値Qa2・C2(一定係数)とを比較し(ステップ46)、最終計算値KがQa2・C2の値以下であることを確認したら、最終計算値Kを流量制御値とする(ステップ47)。最終計算値KがQa2・C2の値を超えていたら、最終計算値KをQa2・C2に変更して流量制御値とする(ステップ48)。 In the reuse mode, the final calculated value K is compared with the reuse flow rate restriction value Qa2 · C2 (constant coefficient) (step 46). After confirming that the final calculated value K is less than the value of Qa2 · C2, The final calculated value K is set as a flow control value (step 47). If the final calculated value K exceeds the value of Qa2 · C2, the final calculated value K is changed to Qa2 · C2 to obtain a flow control value (step 48).

回収モードでは、最終計算値K(絶対値)と回収時流量制約値Qa1・C1(一定係数)と比較し(ステップ49)、最終計算値KがQa1・C1の値以下であることを確認したら、最終計算値Kを流量制御値とする(ステップ47)。最終計算値KがQa1・C1の値を超えていたら、最終計算値KをQa1・C1に変更して流量制御値とする(ステップ50)。 In recovery mode, compare the final calculated value K (absolute value) with the flow rate restriction value Qa1 · C1 (constant coefficient) during recovery (step 49) and confirm that the final calculated value K is less than or equal to Qa1 · C1. The final calculated value K is set as a flow control value (step 47). If the final calculated value K exceeds the value of Qa1 · C1, the final calculated value K is changed to Qa1 · C1 to be a flow control value (step 50).

一定係数C1,C2は、1以下の正数とし、平準化運転を確保する観点から値を個別に設定し、これにより、必要時に確実に再利用可能な流量以下に抑えるようにする。   The constant coefficients C1 and C2 are positive numbers of 1 or less, and values are set individually from the viewpoint of ensuring leveling operation, thereby ensuring that the flow rate is less than or equal to the reusable flow when necessary.

次に、図10に示されたフローチャートにより、ステップ5のモード対応制御に関するフローを説明する。このフローでは、アキュムレータ系制御モードに応じて、各制御弁およびポンプを制御する。   Next, the flow relating to the mode-corresponding control in step 5 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In this flow, each control valve and pump are controlled according to the accumulator system control mode.

(ステップ51)
位置エネルギ回収モードであるか否かを判断する。
(Step 51)
It is determined whether or not the potential energy recovery mode is set.

(ステップ52)
位置エネルギ回収モードである場合は、最終計算値Kに応じて、回収制御弁1の制御値を決定し、再利用制御弁3および再生制御弁5を開き、回収制御弁2および再利用制御弁4を閉じる。専用ポンプPp2は、最終計算値Kに応じて流量制御値を決定する。メインポンプPp1から吐出される流量は原則0とし、閉止制御弁6はバイパス状態にし、ポンプ流量制御弁7は閉じる。ただし、専用ポンプPp2の最大流量の制約から、再生流量が不足する場合は、メインポンプPp1から補填する必要がある。
(Step 52)
In the potential energy recovery mode, the control value of the recovery control valve 1 is determined according to the final calculated value K, the reuse control valve 3 and the regeneration control valve 5 are opened, and the recovery control valve 2 and the reuse control valve are opened. 4 is closed. The dedicated pump Pp2 determines the flow control value according to the final calculated value K. The flow rate discharged from the main pump Pp1 is set to 0 in principle, the closing control valve 6 is in a bypass state, and the pump flow rate control valve 7 is closed. However, if the regeneration flow rate is insufficient due to the restriction on the maximum flow rate of the dedicated pump Pp2, it is necessary to compensate from the main pump Pp1.

(ステップ53)
再利用モードであるか否かを判断する。
(Step 53)
It is determined whether or not it is a reuse mode.

(ステップ54)
再利用モードである場合は、ステップ47または48の流量制御値に応じて、専用ポンプPp2の制御指令値を決定する。再利用制御弁4を開き、ポンプ流量制御弁7経由でシリンダCy1,Cy2への該当回路の流量アシストを行う。メインポンプPp1からの流量は流量アシスト分だけ絞る。制御弁1〜3および再生制御弁5は閉じ、閉止制御弁6は位置エネルギ回収シリンダCy1へ供給するときのみ開き、それ以外は閉じる。
(Step 54)
In the case of the reuse mode, the control command value for the dedicated pump Pp2 is determined according to the flow rate control value in step 47 or 48. The reuse control valve 4 is opened, and the flow rate assist of the corresponding circuit to the cylinders Cy1 and Cy2 is performed via the pump flow rate control valve 7. The flow rate from the main pump Pp1 is reduced by the flow rate assist. The control valves 1 to 3 and the regeneration control valve 5 are closed, and the closing control valve 6 is opened only when supplied to the potential energy recovery cylinder Cy1, and is closed otherwise.

(ステップ55)
回収モードであるか否かを判断する。
(Step 55)
It is determined whether or not the collection mode is set.

(ステップ56)
回収モードである場合は、ステップ47または50の流量制御値に応じて、回収制御弁2の開口面積を計算して制御指令を決定する。専用ポンプPp2は停止または容積0にし、制御弁1,3〜5は閉じる。メインポンプPp1からの流量は、回収流量分だけ増加させる。ポンプ流量制御弁7の制御は該当回路の制御指令に応じて制御し、変更しない。閉止制御弁6は位置エネルギ回収シリンダCy1へ供給するときのみ開で、それ以外は閉じる。
(Step 56)
In the recovery mode, the control command is determined by calculating the opening area of the recovery control valve 2 in accordance with the flow control value in step 47 or 50. The dedicated pump Pp2 is stopped or brought to zero volume, and the control valves 1, 3 to 5 are closed. The flow rate from the main pump Pp1 is increased by the recovered flow rate. The control of the pump flow rate control valve 7 is controlled according to the control command of the corresponding circuit and is not changed. The closing control valve 6 is opened only when supplied to the potential energy recovery cylinder Cy1, and is closed otherwise.

ここで、アキュムレータ圧Pa≧メインポンプ吐出圧Ppoのときは、回収できないが、逆流の恐れがなければ回収制御弁2は開のままとする。また、回収制御弁2の開口面積が最大でも差圧の減少で上記回収流量を流せなくなるときは、最大開口面積での流量値(負の値のときは0値)でメインポンプ流量を増加させる。   Here, when the accumulator pressure Pa ≧ the main pump discharge pressure Ppo cannot be recovered, the recovery control valve 2 is left open if there is no fear of backflow. Further, when the recovery control valve 2 has a maximum opening area and the recovered flow rate cannot be flowed due to a decrease in the differential pressure, the main pump flow rate is increased by the flow rate value at the maximum opening area (0 value when the value is negative). .

(ステップ57)
位置エネルギ回収モード、再利用モードおよび回収モードのいずれでもない場合は、切離しモードとして、制御弁1〜5を閉じ、専用ポンプPp2は0出力とする。回収・再利用がないので、メインポンプPp1から出力される流量は、特に増減しない。
(Step 57)
When none of the potential energy recovery mode, the reuse mode and the recovery mode is selected, the control valves 1 to 5 are closed as the disconnect mode, and the dedicated pump Pp2 is set to zero output. Since there is no collection / reuse, the flow rate output from the main pump Pp1 does not increase or decrease.

次に、この実施の形態の作用効果を説明する。   Next, the function and effect of this embodiment will be described.

制御装置8は、メイン回路9の操作指令に応じて必要な再利用要求値および回収要求値を設定し、アキュムレータAccの蓄積状態に応じて設定された再利用補正値および回収補正値により再利用要求値および回収要求値を補正して最終計算値を設定し、最終計算値から回収制御弁および再利用制御弁を制御する制御指令を演算するので、メイン回路9の流量状態とアキュムレータAccの蓄積状態の両方を満足する最適な再利用量または回収量を決定でき、必要なときにアキュムレータAccからの再利用流量が確実に得られる。   The control device 8 sets the required reuse request value and the collection request value according to the operation command of the main circuit 9, and reuses the reuse correction value and the collection correction value set according to the accumulation state of the accumulator Acc. The final calculation value is set by correcting the request value and the recovery request value, and the control command for controlling the recovery control valve and the reuse control valve is calculated from the final calculation value. Therefore, the flow state of the main circuit 9 and the accumulation of the accumulator Acc are calculated. The optimum reuse amount or recovery amount that satisfies both conditions can be determined, and the reuse flow rate from the accumulator Acc can be reliably obtained when necessary.

専用ポンプPp2によりアキュムレータ圧Paの低圧化が可能であることから、アキュムレータAccのパワーアシストできる機会を増やすことができるので、必要なときにアキュムレータAccからの再利用流量が一層確実に得られる。   Since the accumulator pressure Pa can be reduced by the dedicated pump Pp2, the opportunity for power assist of the accumulator Acc can be increased, so that the reuse flow rate from the accumulator Acc can be obtained more reliably when necessary.

システム状態とアキュムレータAccの蓄積状態の両方を満足する最適な再利用(回収)量を決定でき、また、係数を乗じたり最終計算値に上限を設定することで、最大流量を制限して平準化を図ることができるので、必要なときにアキュムレータAccからの再利用流量が確実に得られる。   The optimal amount of reuse (recovery) that satisfies both the system state and the accumulator Acc accumulation state can be determined, and the maximum flow rate is limited and leveled by multiplying the coefficient or setting an upper limit on the final calculated value Therefore, the reuse flow rate from the accumulator Acc can be reliably obtained when necessary.

油圧ショベル10の作業装置12をブームシリンダ14により上下動する際の、必要なときにアキュムレータAccからの再利用流量が確実に得られる。   When the working device 12 of the excavator 10 is moved up and down by the boom cylinder 14, a recycle flow rate from the accumulator Acc can be reliably obtained when necessary.

このように、必要時にアキュムレータAccから確実に再利用流を供給できるシステムを、機器の過大化でなく、システム構成と制御の工夫で実現するため、システムの状態とアキュムレータAccの蓄積状態(充填率)の両方から、回収と再利用を自動決定する方式とする。   In this way, in order to realize a system that can reliably supply the recycle flow from the accumulator Acc when necessary, it is possible to realize the system state and accumulator Acc accumulation state (filling rate) by means of system configuration and control rather than excessive equipment. ) From both of the above, the system automatically determines collection and reuse.

すなわち、アキュムレータAccが空に近いときは回収・蓄積を優先し、アキュムレータAccが満杯に近いときは再利用を優先することにより、操作指令上の要求(アキュムレータAccのアシストを使いたいときまたはアキュムレータAccへ回収したいとき)と、アキュムレータAccの蓄積状態による要求(アキュムレータAccのアシストを使いたいときまたはアキュムレータAccへ回収したいとき)とをマッチングさせ、必要時にアシストできる。   That is, when the accumulator Acc is nearly empty, priority is given to collection and storage, and when the accumulator Acc is almost full, priority is given to reuse, so that a request on the operation command (if you want to use the assist of the accumulator Acc or the accumulator Acc And the request based on the accumulation state of the accumulator Acc (when you want to use the assist of the accumulator Acc or when you want to collect to the accumulator Acc), you can assist when necessary.

そして、アキュムレータAccの再利用時が必要なときに連続して用いることができるシステムを、アキュムレータAccの容量を過大にしなくても実現でき、これにより、機器の小型化の実現に寄与できる。   A system that can be used continuously when it is necessary to reuse the accumulator Acc can be realized without increasing the capacity of the accumulator Acc, thereby contributing to the realization of downsizing of the device.

本発明は、油圧ショベル、ローダなどの作業機械に利用可能である。   The present invention is applicable to work machines such as hydraulic excavators and loaders.

本発明に係る流体圧制御回路の一実施の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram showing one embodiment of a fluid pressure control circuit according to the present invention. 同上回路の操作指令−要求値の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the operation command-request value relationship of a circuit same as the above. 同上回路のアキュムレータ充填率‐補正値の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship of the accumulator filling factor-correction value of a circuit same as the above. 同上回路の操作指令−最終計算値との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the operation command-final calculation value of a circuit same as the above. 同上回路の制御装置が有する機能を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the function which the control apparatus of a circuit same as the above has. 同上制御装置の要求値設定フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the request value setting flow of a control apparatus same as the above. 同上制御装置の補正値設定フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction value setting flow of a control apparatus same as the above. 同上制御装置の最終計算値演算フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the last calculation value calculation flow of a control apparatus same as the above. 同上制御装置の制御指令演算フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control command calculation flow of a control apparatus same as the above. 同上制御装置のモード対応制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the mode corresponding | compatible control of a control apparatus same as the above. 同上回路を備えた作業機械を示す側面図である。It is a side view which shows the working machine provided with the circuit same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

Pp1 メインポンプ
Pp2 専用ポンプ
Cy1,Cy2 流体圧アクチュエータ
Acc アキュムレータ
1,2 回収制御弁
3,4 再利用制御弁
8 制御装置
9 メイン回路
10 油圧ショベル
12 作業装置
14 流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
Pp1 main pump
Pp2 dedicated pump
Cy1, Cy2 Fluid pressure actuator
Acc Accumulator 1, 2 Recovery control valve 3, 4 Reuse control valve 8 Controller 9 Main circuit
10 Excavator
12 Working equipment
14 Boom cylinder as a fluid pressure actuator

Claims (4)

メインポンプから吐出された作動流体を操作指令に応じて流体圧アクチュエータに供給するメイン回路と、
流体圧アクチュエータから排出された作動流体を蓄積するアキュムレータと、
アキュムレータに蓄積される作動流体の流れを制御する回収制御弁と、
回収制御弁を経て回収された作動流体をメイン回路に再利用する際の流れを制御する再利用制御弁と、
メイン回路の操作指令に応じて必要な再利用要求値および回収要求値を設定し、アキュムレータの蓄積状態に応じて設定された再利用補正値および回収補正値により再利用要求値および回収要求値を補正して最終計算値を演算し、最終計算値から回収制御弁および再利用制御弁を制御する制御指令を演算する制御装置と
を具備したことを特徴とする流体圧制御回路。
A main circuit for supplying the working fluid discharged from the main pump to the fluid pressure actuator according to the operation command;
An accumulator for accumulating the working fluid discharged from the fluid pressure actuator;
A recovery control valve for controlling the flow of the working fluid accumulated in the accumulator;
A reuse control valve for controlling the flow when the working fluid recovered through the recovery control valve is reused in the main circuit;
The required reuse request value and recovery request value are set according to the operation command of the main circuit, and the reuse request value and recovery request value are set by the reuse correction value and recovery correction value set according to the accumulation state of the accumulator. A fluid pressure control circuit comprising: a control device that calculates a final calculated value after correction, and calculates a control command for controlling the recovery control valve and the reuse control valve from the final calculated value.
アキュムレータから放出された作動流体を吸込んでメイン回路に供給する容量可変型の専用ポンプを備え、
制御装置は、制御指令に応じて容量可変型の専用ポンプを流量制御する
ことを特徴とする請求項1記載の流体圧制御回路。
It is equipped with a variable capacity dedicated pump that sucks the working fluid released from the accumulator and supplies it to the main circuit,
The fluid pressure control circuit according to claim 1, wherein the control device controls the flow rate of the variable capacity type dedicated pump in accordance with a control command.
制御装置は、最終計算値に上限を設定する
ことを特徴とする請求項1または2記載の流体圧制御回路。
The fluid pressure control circuit according to claim 1, wherein the control device sets an upper limit for the final calculated value.
流体圧アクチュエータは、油圧ショベルの作業装置を上下方向に回動するブームシリンダである
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の流体圧制御回路。
The fluid pressure control circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluid pressure actuator is a boom cylinder that rotates a working device of the excavator in a vertical direction.
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