JP2009299719A - Construction machine - Google Patents

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Tadao Osuga
忠男 大須賀
Hiroshi Ishiyama
寛 石山
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Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a construction machine for efficiently regenerating potential energy of an arm body, when lowering the arm body by dead weight. <P>SOLUTION: This construction machine 1 is provided for operating the arm body 4 while operating a hydraulic actuator 7 by pressure oil delivered by a hydraulic pump 10R variable in a delivery quantity, and has a regenerative motor 55 rotated by the pressure oil flowing out of the hydraulic actuator 7 in response to operation in the dead weight direction of the arm body 4, and pressure oil regenerating parts 54, 70 and 71 for returning the pressure oil worked for rotating the regenerative motor 55 to the hydraulic actuator 7. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、吐出量可変の油圧ポンプが吐出する圧油により油圧アクチュエータを作動させながらブーム、アーム、バケット等の腕体を動作させる建設機械に関し、特に、腕体の自重によりその腕体を降下(以下、「自重降下」とする。)させる際にその腕体自身が有する位置エネルギーを効率的に回生する建設機械に関する。   The present invention relates to a construction machine that operates an arm body such as a boom, an arm, and a bucket while operating a hydraulic actuator by pressure oil discharged from a variable discharge hydraulic pump, and particularly lowers the arm body by its own weight. (Hereinafter referred to as “self-weight drop”) The present invention relates to a construction machine that efficiently regenerates the potential energy of the arm itself.

従来、ブームシリンダから排出される戻り流体により回転駆動される油圧モータ(以下、回生モータとする。)と、この回生モータにより駆動されて発電を行う発電機と、発電機により発電された電力を蓄積する蓄電器とを備えた、いわゆるハイブリッド式油圧ショベルが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a hydraulic motor (hereinafter referred to as a regenerative motor) that is rotationally driven by a return fluid discharged from a boom cylinder, a generator that is driven by the regenerative motor to generate electric power, and electric power generated by the generator A so-called hybrid hydraulic excavator including an accumulator that accumulates is known (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に記載の流体圧回路は、メインポンプから切り離した状態でブームシリンダにおける圧油の循環を制御可能なブーム用制御回路を備え、そのブーム用制御回路は、回生モータ、ブームの自重による予期しない降下を防止するための落下防止弁(保持弁)、及び、ブームを自重降下させる際にヘッド側チャンバ(収縮する側のチャンバである。)から流出する圧油の一部をロッド側チャンバ(伸張する側のチャンバである。)に戻す(以下、「再生」とする。)ための再生回路を備える。   The fluid pressure circuit described in Patent Document 1 includes a boom control circuit capable of controlling the circulation of pressure oil in the boom cylinder in a state disconnected from the main pump, and the boom control circuit is based on the regenerative motor and the boom's own weight. A drop prevention valve (holding valve) for preventing an unexpected descent, and a part of the pressure oil flowing out from the head side chamber (shrinking side chamber) when the boom is lowered by its own weight. A regeneration circuit is provided for returning (hereinafter referred to as “regeneration”) to the chamber (the chamber on the side of expansion).

この構成により、特許文献1に記載の流体圧回路は、ブームを自重降下させる際にブームシリンダから流出する圧油で回生モータを回転させてブームが有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生し、回生で得た電気エネルギーによりアシストポンプを駆動しながらそのアシストポンプが吐出する圧油で各種油圧アクチュエータを作動させることでその位置エネルギーを有効に利用できるようにする。
特開2006−336848号公報
With this configuration, the fluid pressure circuit described in Patent Document 1 regenerates the potential energy of the boom as electric energy by rotating the regenerative motor with the pressure oil flowing out from the boom cylinder when the boom is lowered by its own weight. While driving the assist pump with the obtained electrical energy, various hydraulic actuators are operated with the pressure oil discharged from the assist pump, so that the potential energy can be used effectively.
JP 2006-336848 A

しかしながら、特許文献1に記載の流体圧回路は、ブームシリンダのヘッド側から続く管路を、圧油タンクに接続される管路と回生モータに接続される管路とに分岐させ、それぞれの管路に設置された電磁弁を利用してそれぞれの管路を流れる圧油の流量比を制御しながら回生モータの回転速度を制御する(回生モータに流入する圧油の流量を制限する。なお、「流量」とは、単位時間当たりに流れる圧油の量を意味する。)ので、高圧(高エネルギー)の圧油の一部を圧油タンクにそのまま排出してしまうこととなり、ブームを自重降下させるときのそのブームの位置エネルギーを回生モータで十分に回生していない。   However, the fluid pressure circuit described in Patent Document 1 branches the pipe line continuing from the head side of the boom cylinder into a pipe line connected to the pressure oil tank and a pipe line connected to the regenerative motor. The rotational speed of the regenerative motor is controlled while controlling the flow rate ratio of the pressure oil flowing through each pipe using the solenoid valve installed in the path (the flow rate of the pressure oil flowing into the regenerative motor is limited. “Flow rate” means the amount of pressurized oil that flows per unit time.) Therefore, part of the pressurized oil (high energy) is discharged into the pressurized oil tank as it is, and the boom is lowered by its own weight. The regenerative motor does not sufficiently regenerate the potential energy of the boom when

また、特許文献1に記載の流体圧回路は、ブームを自重降下させるときにブームシリンダのヘッド側から流出する圧油で回生モータを回転させる前に、その高圧(高エネルギー)の圧油をブームシリンダのロッド側に戻す(再生する)ので、この点においても、そのブームの位置エネルギーを回生モータで十分に回生していないこととなる。   Further, the fluid pressure circuit described in Patent Document 1 uses the high pressure (high energy) pressure oil before the boom is rotated by the pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder when the boom is lowered by its own weight. Since the cylinder is returned (regenerated) to the rod side of the cylinder, the boom potential energy is not sufficiently regenerated by the regenerative motor.

上述の点に鑑み、本発明は、腕体を自重降下させる際にその腕体の位置エネルギーをより効率的に回生する建設機械を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a construction machine that regenerates the potential energy of the arm body more efficiently when the arm body is lowered by its own weight.

上述の課題を解決するために、第一の発明に係る建設機械は、吐出量可変の油圧ポンプが吐出する圧油により油圧アクチュエータを作動させながら腕体を動作させる建設機械であって、前記腕体の自重方向への動作に応じて前記腕体を動作させるための油圧アクチュエータから流出する圧油によって回転させられる回生モータと、前記回生モータを回転させた圧油を前記油圧アクチュエータに戻す圧油再生部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a construction machine according to a first aspect of the present invention is a construction machine that operates an arm body while operating a hydraulic actuator by pressure oil discharged from a hydraulic pump having a variable discharge amount. A regenerative motor rotated by pressure oil flowing out from a hydraulic actuator for operating the arm body in accordance with the movement of the body in its own weight direction, and a pressure oil that returns pressure oil that has rotated the regenerative motor to the hydraulic actuator And a reproducing unit.

また、第二の発明は、第一の発明に係る建設機械であって、前記腕体を自重方向に動作させる操作が行われたことを検出する操作検出手段と、前記腕体を自重方向に動作させる操作が行われたことを検出した場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を低減させる吐出流量制御手段とを備えることを特徴とする。   Further, the second invention is a construction machine according to the first invention, wherein operation detecting means for detecting that an operation for operating the arm body in its own weight direction and the arm body in its own weight direction are performed. And a discharge flow rate control means for reducing the discharge flow rate of the hydraulic pump when it is detected that an operation to be operated is performed.

また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る建設機械であって、前記回生モータは、回転負荷が調節される発電機と共に回転し、前記油圧アクチュエータから流出する圧油の流量を制御することを特徴とする。   The third invention is a construction machine according to the first or second invention, wherein the regenerative motor rotates together with a generator whose rotational load is adjusted, and the flow rate of pressure oil flowing out from the hydraulic actuator. It is characterized by controlling.

また、第四の発明は、第一乃至第三の発明に係る建設機械であって、前記圧油再生部は、前記回生モータを回転させた圧油が流れる管路を前記油圧アクチュエータに接続される管路と圧油タンクに接続される管路とに分岐する分岐点、及び、前記分岐点と前記圧油タンクとの間に配置され前記圧油タンクに向かって流れる圧油の流量を制御する流量制御部を有し、前記流量制御部は、前記回生モータから前記圧油タンクに向かって流れる圧油の流量を減少させることで、前記回生モータから前記油圧アクチュエータに向かって流れる圧油の流量を増大させることを特徴とする。   The fourth invention is a construction machine according to the first to third inventions, wherein the pressure oil regeneration unit is connected to the hydraulic actuator through a conduit through which pressure oil obtained by rotating the regenerative motor flows. A branch point that branches into a pipeline connected to the pressure oil tank and a flow rate of the pressure oil that is disposed between the branch point and the pressure oil tank and flows toward the pressure oil tank The flow rate control unit reduces the flow rate of the pressure oil flowing from the regenerative motor toward the pressure oil tank, thereby reducing the pressure oil flowing from the regenerative motor toward the hydraulic actuator. It is characterized by increasing the flow rate.

また、第五の発明は、第一乃至第四の発明に係る建設機械であって、前記油圧アクチュエータは、ピストンにより画成される第一油室と第二油室とを有し、前記回生モータは、前記腕体の自重方向への動作に応じて前記第一油室から流出する圧油により回転し、前記圧油再生部は、前記回生モータを回転させた後に前記回生モータから流出する圧油を前記第二油室に戻すことを特徴とする。   A fifth invention is a construction machine according to the first to fourth inventions, wherein the hydraulic actuator has a first oil chamber and a second oil chamber defined by a piston, and the regeneration The motor is rotated by the pressure oil flowing out of the first oil chamber in accordance with the operation of the arm body in the direction of its own weight, and the pressure oil regeneration unit flows out of the regeneration motor after rotating the regeneration motor. The pressure oil is returned to the second oil chamber.

上述の手段により、本発明は、腕体を自重降下させる際にその腕体の位置エネルギーを効率的に回生する建設機械を提供することができる。   By the means described above, the present invention can provide a construction machine that efficiently regenerates the potential energy of the arm body when the arm body is lowered by its own weight.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は、本発明に係る建設機械用油圧ポンプ制御装置が搭載される油圧ショベルの構成例を示す図である。図1において、油圧ショベル1は、クローラ式の下部走行体2の上に、旋回機構を介して、上部旋回体3をX軸周りに旋回自在に搭載している。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a hydraulic excavator on which a construction machine hydraulic pump control device according to the present invention is mounted. In FIG. 1, an excavator 1 has an upper swing body 3 mounted on a crawler-type lower traveling body 2 via a swing mechanism so as to be rotatable around the X axis.

また、上部旋回体3は、前方中央部に、ブーム4、アーム5及びバケット6、並びに、これらをそれぞれ駆動するアクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9から構成される掘削アタッチメントを備える。   Further, the upper swing body 3 has a excavation attachment composed of a boom 4, an arm 5 and a bucket 6, and a boom cylinder 7, an arm cylinder 8 and a bucket cylinder 9 as actuators for driving the boom 4, the arm 5 and the bucket 6, respectively. Prepare.

図2〜図5は、本発明に係る建設機械用油圧ポンプ制御装置の油圧回路図であり、ポンプ制御装置200は、エンジンによって駆動される、一回転当たりの吐出量(cc/rev)が可変である二つの油圧ポンプ10L、10Rから、切換弁12L、16及び17を連通するセンターバイパス管路30L、又は、切換弁11、12R、13、14及び15を連通するセンターバイパス管路30Rを経て圧油タンク22まで圧油を循環させる。   2 to 5 are hydraulic circuit diagrams of a hydraulic pump control device for construction machinery according to the present invention. The pump control device 200 is driven by an engine and the discharge amount (cc / rev) per rotation is variable. From the two hydraulic pumps 10L and 10R, the center bypass pipe line 30L which communicates the switching valves 12L, 16 and 17 or the center bypass pipe line 30R which communicates the switching valves 11, 12R, 13, 14 and 15. Pressure oil is circulated to the pressure oil tank 22.

切換弁11は、走行直進弁であり、下部走行体2を駆動する走行用油圧モータ42L、42Rと、上部旋回体3の何れかの油圧アクチュエータ(例えば、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9等である。)とが同時に操作された場合に、下部走行体2の直進性を高めるために一方の油圧ポンプ10Lから左右双方の走行用油圧モータ42L、42Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。   The switching valve 11 is a traveling straight valve, and is a traveling hydraulic motor 42L, 42R that drives the lower traveling body 2 and any hydraulic actuator of the upper swing body 3 (for example, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder). In order to circulate the pressure oil from one hydraulic pump 10L to both the left and right traveling hydraulic motors 42L and 42R in order to improve the straightness of the lower traveling body 2. It is a spool valve that switches the flow of pressure oil.

また、切換弁12L、12Rは、それぞれ、油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ42L、42Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁13は、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油のバケットシリンダ9への給排状態を切り換えるスプール弁である。   The switching valves 12L and 12R are spool valves that switch the flow of pressure oil so that the hydraulic oil discharged from the hydraulic pumps 10L and 10R is circulated by the traveling hydraulic motors 42L and 42R, respectively. This is a spool valve for switching the supply / discharge state of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R to the bucket cylinder 9.

また、切換弁14は、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油のブームシリンダ7への給排状態を切り換えるスプール弁であり、切換弁15は、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油の旋回用油圧モータ(図示せず。)への給排状態を切り換えるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。   Further, the switching valve 14 is a spool valve that switches the supply / discharge state of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R to the boom cylinder 7, and the switching valve 15 is a hydraulic motor for turning the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10R ( This is a spool valve that switches the flow of pressure oil in order to switch the supply / discharge state to (not shown).

更に、切換弁16は、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油の切換弁14によるブームシリンダ7への給排に加え、油圧ポンプ10Lが吐出する圧油のブームシリンダ7への給排状態を切り換えるための追加的なスプール弁であり、切換弁17は、油圧ポンプ10Lが吐出する圧油のアームシリンダ8(図示せず。)への給排状態を切り換えるスプール弁である。   Further, the switching valve 16 switches the supply / discharge state of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10L to the boom cylinder 7 in addition to the supply / discharge of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R to the boom cylinder 7. The switching valve 17 is a spool valve that switches the supply / discharge state of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10L to the arm cylinder 8 (not shown).

なお、各種切換弁と各種油圧アクチュエータとの間の接続、及び、各種切換弁のパイロットバルブと各種操作レバー(図示せず。)との間の接続は、図の明瞭化のために省略されているが、従来の油圧制御又は電気制御を適宜採用するものとする。   The connection between the various switching valves and the various hydraulic actuators and the connection between the pilot valves of the various switching valves and the various operation levers (not shown) are omitted for the sake of clarity. However, conventional hydraulic control or electric control is appropriately adopted.

センターバイパス管路30L、30Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁15L、15Rと圧油タンク22との間にネガティブコントロール絞り20L、20Rを備え、油圧ポンプ10L、10Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガティブコントロール絞り20L、20Rの上流において、油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rを制御するための制御圧を発生させる。   The center bypass pipes 30L and 30R are respectively provided with negative control throttles 20L and 20R between the switching valves 15L and 15R on the most downstream side and the pressure oil tank 22, and the flow of the pressure oil discharged by the hydraulic pumps 10L and 10R. By controlling the above, the control pressure for controlling the hydraulic pump regulators 40L, 40R is generated upstream of the negative control throttles 20L, 20R.

破線で示される制御圧管路32L、32Rは、ネガティブコントロール絞り20L、20Rの上流で発生させた制御圧を油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rに伝達するための制御圧管路である。   The control pressure lines 32L and 32R indicated by broken lines are control pressure lines for transmitting the control pressure generated upstream of the negative control throttles 20L and 20R to the hydraulic pump regulators 40L and 40R.

油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rはそれぞれ、油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を制御すべく、油圧ポンプ10L、10Rのポンプ容量を変化させるための斜板(ヨーク)を傾転駆動する圧油の流れを変化させるためのシリンダとこのシリンダ内を摺動可能に設けられシリンダを二つの室に画成するピストンとからなる駆動機構である。ピストンにはシリンダ軸線に沿って外部に突出するロッドが設けられ、ピストンの変位がこのロッドを介して油圧ポンプ10L、10Rの斜板を傾転駆動する。シリンダの一方の室にはピストンを常時付勢するスプリングが設けられており、他方の室に導入される制御圧とこのスプリングの付勢力とのバランスによりピストンの位置が決定される。   The hydraulic pump regulators 40L and 40R flow pressure oil that tilts and drives a swash plate (yoke) for changing the pump capacity of the hydraulic pumps 10L and 10R to control the discharge amounts of the hydraulic pumps 10L and 10R, respectively. And a piston that is slidable in the cylinder and that defines the cylinder in two chambers. The piston is provided with a rod protruding outward along the cylinder axis, and displacement of the piston tilts and drives the swash plates of the hydraulic pumps 10L and 10R via the rod. A spring that constantly biases the piston is provided in one chamber of the cylinder, and the position of the piston is determined by the balance between the control pressure introduced into the other chamber and the biasing force of the spring.

油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rは、導入される制御圧が大きいほど油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を低減させ、導入される制御圧が小さいほど油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を増大させるようにする。   The hydraulic pump regulators 40L and 40R decrease the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R as the introduced control pressure increases, and increase the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R as the introduced control pressure decreases. To do.

油圧ショベル1における何れの油圧アクチュエータもが利用されていない場合(以下、「待機モード」とする。)、油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路30L、30Rを通ってネガティブコントロール絞り20L、20Rに至り、ネガティブコントロール絞り20L、20Rの上流で発生する制御圧を上昇させる。   When any hydraulic actuator in the excavator 1 is not used (hereinafter referred to as “standby mode”), the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L, 10R is negative through the center bypass pipes 30L, 30R. The control throttles 20L and 20R are reached, and the control pressure generated upstream of the negative control throttles 20L and 20R is increased.

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rは、油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を低減させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路30L、30Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を低減させるようにする。   As a result, the hydraulic pump regulators 40L and 40R reduce the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R, and reduce the pressure loss (pumping loss) when the discharged pressure oil passes through the center bypass pipelines 30L and 30R. Like that.

一方、油圧ショベル1における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガティブコントロール絞り20L、20Rに至る量を低減或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り20L、20Rの上流で発生する制御圧を低下させる。   On the other hand, when any hydraulic actuator in the hydraulic excavator 1 is used, the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L and 10R flows into the hydraulic actuator via the switching valve corresponding to the hydraulic actuator, and the negative control throttle 20L. , 20R is reduced or eliminated, and the control pressure generated upstream of the negative control throttles 20L and 20R is reduced.

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rは、油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータで十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。   As a result, the hydraulic pump regulators 40L and 40R increase the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R, circulate sufficient pressure oil in each hydraulic actuator, and ensure the driving of each actuator.

上述のような構成により、建設機械用ポンプ制御装置200は、待機モードにおいては、油圧ポンプ10L、10Rにおける無駄なエネルギー消費(油圧ポンプ10L、10Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路30L、30Rで発生させるポンピングロス)を低減させながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ10L、10Rから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。   With the configuration as described above, the construction machine pump control apparatus 200, in the standby mode, wastes energy consumption in the hydraulic pumps 10L and 10R (the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L and 10R is center bypass pipe lines 30L and 30R). In the case where various hydraulic actuators are operated while reducing the pumping loss generated in step 1), necessary and sufficient pressure oil can be supplied to the various hydraulic actuators from the hydraulic pumps 10L and 10R.

なお、ブームシリンダ7のヘッド側と保持弁43とを結ぶ管路は途中で分岐しており、分岐した管路は保持弁44を介して回生ポンプモータ55に接続されている。   A pipe connecting the head side of the boom cylinder 7 and the holding valve 43 branches in the middle, and the branched pipe is connected to the regenerative pump motor 55 via the holding valve 44.

保持弁43は、ブームシリンダ7の予期せぬ降下を防止すべく、ブームシリンダ7のヘッド側から切換弁14に向かって流出する圧油の流れを止めるためのバルブである。   The holding valve 43 is a valve for stopping the flow of pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7 toward the switching valve 14 in order to prevent the boom cylinder 7 from being unexpectedly lowered.

保持弁44は、保持弁43と同様、ブームシリンダ7の予期せぬ降下を防止すべく、ブームシリンダ7のヘッド側から回生ポンプモータ55に向かって流出する圧油の流れを止めるためのバルブである。   The holding valve 44 is a valve for stopping the flow of pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7 toward the regenerative pump motor 55 in order to prevent an unexpected lowering of the boom cylinder 7, similarly to the holding valve 43. is there.

コントロールポンプ50は、制御圧管路35L、35R、38を流れる制御用圧油を吐出するための油圧ポンプであり、所定の吐出圧(例えば、4MPaである。)で制御用圧油を継続的に吐出する固定容量型の油圧ポンプである。   The control pump 50 is a hydraulic pump for discharging the control pressure oil flowing through the control pressure lines 35L, 35R, and 38, and continuously supplies the control pressure oil at a predetermined discharge pressure (for example, 4 MPa). This is a fixed displacement hydraulic pump that discharges.

電磁弁51L、51R、53は、それぞれ、制御圧管路35L、35R、38上に配置される電磁比例減圧弁であり、メインコントローラ60から供給される電流の大きさに応じて制御圧管路36L、36R、39内に制御用圧油を流出入させながらそれら制御圧管路内の制御圧を調節する。   The electromagnetic valves 51L, 51R, 53 are electromagnetic proportional pressure reducing valves disposed on the control pressure lines 35L, 35R, 38, respectively, and the control pressure lines 36L, The control pressure in these control pressure lines is adjusted while flowing control oil into and out of 36R and 39.

シャトル弁52Lは、制御圧管路32L内の制御用圧油及び制御圧管路36L内の制御用圧油のうち圧力が高い方の制御用圧油を油圧ポンプ用レギュレータ40L内に流入させるバルブであり、シャトル弁52Rは、制御圧管路32R内の制御用圧油及び制御圧管路36R内の制御用圧油のうち圧力が高い方の制御用圧油を油圧ポンプ用レギュレータ40R内に流入させるバルブである。   The shuttle valve 52L is a valve that causes the control pressure oil having a higher pressure out of the control pressure oil in the control pressure line 32L and the control pressure oil in the control pressure line 36L to flow into the hydraulic pump regulator 40L. The shuttle valve 52R is a valve that allows the control pressure oil having the higher pressure out of the control pressure oil in the control pressure line 32R and the control pressure oil in the control pressure line 36R to flow into the hydraulic pump regulator 40R. is there.

比例絞り弁54は、回生ポンプモータ55と圧油タンク22とを接続する圧油管路70内を流れる圧油の流量を調節するためのバルブであり、制御圧管路39内の制御圧をパイロットポートで受けて絞りを調節しながら圧油管路70内を流れる圧油の流量を無段階に調節する。   The proportional throttle valve 54 is a valve for adjusting the flow rate of the pressure oil flowing in the pressure oil conduit 70 connecting the regenerative pump motor 55 and the pressure oil tank 22, and the control pressure in the control pressure conduit 39 is changed to the pilot port. Then, the flow rate of the pressure oil flowing in the pressure oil conduit 70 is adjusted steplessly while adjusting the throttle.

回生ポンプモータ55は、油圧ポンプ又は油圧モータとして機能する装置であり、その回転軸が発電電動機56の回転軸に連結されている。   The regenerative pump motor 55 is a device that functions as a hydraulic pump or a hydraulic motor, and its rotating shaft is connected to the rotating shaft of the generator motor 56.

回生ポンプモータ55は、例えば、ブーム4の自重降下の際にブームシリンダ7から流出する圧油によって回転させられ油圧モータとして機能し、同時に、発電電動機56の回転軸を回転させ発電電動機56を発電機として機能させながら、発電させた電気エネルギーをインバータ経由で蓄電器(図示せず。)に蓄電させるようにする。   For example, the regenerative pump motor 55 is rotated by pressure oil flowing out of the boom cylinder 7 when the boom 4 is lowered by its own weight, and functions as a hydraulic motor. At the same time, the rotating shaft of the generator motor 56 is rotated to generate the generator motor 56. The electric energy generated is stored in a battery (not shown) via an inverter while functioning as a machine.

また、回生ポンプモータ55は、電動機として機能する発電電動機56の回転によって回転させられることで油圧ポンプとして機能しながら、圧油タンク22の圧油を汲み上げてブームシリンダ7にその圧油を流入させるようにしてもよい。   Further, the regenerative pump motor 55 is rotated by the rotation of the generator motor 56 that functions as an electric motor, thereby pumping up the pressure oil in the pressure oil tank 22 and flowing the pressure oil into the boom cylinder 7 while functioning as a hydraulic pump. You may do it.

なお、回生ポンプモータ55は、油圧モータとしての機能のみを備える装置であってもよく、固定容量モータ又は可変容量モータの何れであってもよい。   The regenerative pump motor 55 may be a device having only a function as a hydraulic motor, and may be either a fixed capacity motor or a variable capacity motor.

発電電動機56は、発電機又は電動機として機能する装置であり、発電した電気エネルギーをインバータ経由で蓄電器に蓄電し、また、蓄電器に蓄電された電気エネルギーを利用して回転する。   The generator motor 56 is a device that functions as a generator or an electric motor. The generator motor 56 stores the generated electric energy in a capacitor via an inverter, and rotates using the electric energy stored in the capacitor.

また、発電電動機56は、ブーム4の降下速度が後述するブーム操作レバーの操作量に応じた降下速度となるようにメインコントローラ60が出力する制御電流に応じて発電機として機能する際の回転数が制御される。   The generator motor 56 also has a rotational speed when functioning as a generator in accordance with a control current output by the main controller 60 so that the lowering speed of the boom 4 becomes a lowering speed corresponding to an operation amount of a boom operation lever described later. Is controlled.

逆止弁57は、ブームシリンダ7から圧油管路71へ圧油が流れるのを防止するためのバルブである。   The check valve 57 is a valve for preventing pressure oil from flowing from the boom cylinder 7 to the pressure oil pipeline 71.

圧力センサ58、59はそれぞれ、ブームシリンダ7のヘッド側又はロッド側のシリンダ圧を測定するためのセンサであり、測定結果をメインコントローラ60に対して出力する。   Each of the pressure sensors 58 and 59 is a sensor for measuring the cylinder pressure on the head side or the rod side of the boom cylinder 7, and outputs the measurement result to the main controller 60.

メインコントローラ60は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を備えたコンピュータを含み、操作検出手段、流量制御手段及び吐出流量制御手段のそれぞれに対応するプログラムをROMに記憶しながら、各手段に対応する処理をCPUに実行させる。   The main controller 60 includes a computer having a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), etc., and corresponds to each of the operation detection means, the flow rate control means, and the discharge flow rate control means. While storing the program in the ROM, the CPU executes processing corresponding to each means.

操作検出手段は、圧力センサ58、59の出力、及び、ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行操作レバー等の各種操作レバー(リモコン弁)の出力を受信しながら、腕体の操作内容を検出するための手段である。   The operation detection means receives the outputs of the pressure sensors 58 and 59 and the outputs of various operation levers (remote control valves) such as a boom operation lever, an arm operation lever, a bucket operation lever, a turning operation lever, and a traveling operation lever. This is means for detecting the operation content of the arm body.

また、流量制御手段は、操作検出手段の検出結果に基づいて、保持弁43、44、電磁弁53、発電電動機56、及び、各種切換弁に供給する制御電流を制御しながらポンプ制御回路200の各圧油管路を流れる圧油の流量を制御し、操作検出手段の検出結果に応じた建設機械の動作を実現するための手段である。   Further, the flow rate control means controls the control current supplied to the holding valves 43 and 44, the electromagnetic valve 53, the generator motor 56, and the various switching valves based on the detection result of the operation detection means, while It is means for controlling the flow rate of the pressure oil flowing through each pressure oil pipe line and realizing the operation of the construction machine according to the detection result of the operation detection means.

また、吐出流量制御手段は、操作検出手段の検出結果に基づいて、電磁弁51L、51Rに供給する制御電流を制御しながら油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油の流量を制御し、操作検出手段の検出結果に応じた建設機械の動作を実現するための手段である。   The discharge flow rate control unit controls the flow rate of the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L and 10R while controlling the control current supplied to the solenoid valves 51L and 51R based on the detection result of the operation detection unit, thereby detecting the operation. It is means for realizing the operation of the construction machine according to the detection result of the means.

図2は、待機モードにおけるポンプ制御回路200の状態を示し、油圧ポンプ10L、10Rは、ネガティブコントロール絞り20L、20Rの上流で制御圧を発生させ、矢印Aで示されるように、制御圧管路32L、32Rを介してその制御圧で油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rに制御用圧油を流入させる。なお、圧油管路における圧油の流れを示す黒色の太線は、その流量が比較的大きいことを表す。   FIG. 2 shows the state of the pump control circuit 200 in the standby mode. The hydraulic pumps 10L and 10R generate a control pressure upstream of the negative control throttles 20L and 20R, and as indicated by an arrow A, the control pressure line 32L. The control pressure oil is caused to flow into the hydraulic pump regulators 40L and 40R with the control pressure through the 32R. In addition, the black thick line which shows the flow of the pressure oil in a pressure oil pipe line represents that the flow volume is comparatively large.

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ40L、40Rは、制御用圧油に応じて自身のピストンを移動させ、油圧ポンプ10L、10Rの斜板を傾転駆動し、油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を最少レベルまで低減させるようにする(油圧ポンプ10Lの吐出量が低減した状態を図3に示す。)。   As a result, the hydraulic pump regulators 40L and 40R move their pistons according to the control pressure oil, and tilt drive the swash plates of the hydraulic pumps 10L and 10R, thereby minimizing the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R. The level is reduced to the level (a state in which the discharge amount of the hydraulic pump 10L is reduced is shown in FIG. 3).

図3は、ブーム4を自重降下させる場合におけるポンプ制御回路200の状態を示し、メインコントローラ60は、例えば、操作検出手段によりブーム操作レバーが降下側に操作されたことを検出した場合に、流量制御手段及び吐出流量制御手段により、電磁弁53に制御電流を供給しないようにすると共に保持弁43にブーム操作レバーの操作に応じて生成される開放用の信号圧を供給しないようにし(関連する電力線を灰色で表す。)、一方で、電磁弁51Rに制御電流を供給すると共に保持弁44にその開放用の信号圧を供給するようにし、かつ、発電電動機56にブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流を供給することで(関連する電力線を黒色で表す。)、油圧ポンプ10Rのポンピングロスを低減させながら、ブーム4が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生できるようにする。なお、圧油管路における圧油の流れを示す灰色の点線は、その流量が比較的小さいことを表す。   FIG. 3 shows the state of the pump control circuit 200 when the boom 4 is lowered by its own weight. For example, when the main controller 60 detects that the boom operation lever has been operated to the lowering side by the operation detection means, The control means and the discharge flow rate control means are configured not to supply a control current to the electromagnetic valve 53 and to prevent the holding valve 43 from being supplied with a signal pressure for opening generated in response to the operation of the boom operation lever (related). On the other hand, a control current is supplied to the electromagnetic valve 51R and a signal pressure for opening it is supplied to the holding valve 44, and the operation amount of the boom operation lever is supplied to the generator motor 56. By supplying a corresponding control current (relevant power line is shown in black), the boom 4 is provided while reducing the pumping loss of the hydraulic pump 10R. To be regenerated potential energy as electrical energy that. In addition, the gray dotted line which shows the flow of the pressure oil in a pressure oil pipe line represents that the flow volume is comparatively small.

また、図3〜図5は、簡略化のため、制御圧管路35L、36L、電磁弁51L、シャトル弁52L及び関連する電力線を省略することとする。   3 to 5 omit the control pressure pipes 35L and 36L, the electromagnetic valve 51L, the shuttle valve 52L, and the related power lines for the sake of simplification.

開放用の信号圧が供給されない保持弁43は、ブームシリンダ7のヘッド側から切換弁14に向う圧油の流れを遮断し、ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ55に向かうようにする。   The holding valve 43 to which no signal pressure for release is supplied blocks the flow of pressure oil from the head side of the boom cylinder 7 toward the switching valve 14, and the pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7 is supplied to the regenerative pump motor 55. Try to head.

一方、開放用の信号圧が供給されている保持弁44は、ブームシリンダ7のヘッド側から回生ポンプモータ55に向う圧油の流れを開放し、ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ55に向かうようにする。   On the other hand, the holding valve 44 to which the signal pressure for release is supplied releases the flow of pressure oil from the head side of the boom cylinder 7 toward the regenerative pump motor 55, and the pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7 is released. It goes to the regenerative pump motor 55.

また、制御電流の供給を受けない電磁弁53は、制御圧管路39内の制御圧を所定レベル未満に維持し、比例絞り弁54の絞りを最大(最も流れやすい状態である。)のまま維持させる。   Further, the solenoid valve 53 that is not supplied with the control current maintains the control pressure in the control pressure line 39 below a predetermined level, and maintains the throttle of the proportional throttle valve 54 at the maximum (the most easily flowable state). Let

また、制御電流の供給を受けた電磁弁51Rは、制御圧管路36R内の制御圧を所定レベル以上に維持し、油圧ポンプ10Rの吐出量が最小となるように油圧ポンプ用レギュレータ40Rを制御する(図中の矢印B参照。)。油圧ポンプ10Rのポンピングロスを低減させるためである。   In addition, the solenoid valve 51R that has received the supply of the control current maintains the control pressure in the control pressure line 36R at a predetermined level or higher, and controls the hydraulic pump regulator 40R so that the discharge amount of the hydraulic pump 10R is minimized. (See arrow B in the figure.) This is to reduce the pumping loss of the hydraulic pump 10R.

また、ブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流の供給を受けた発電電動機56は、発電電動機56の回転負荷を、ブーム操作レバーの操作量に応じたレベルに調節しながら、ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油を回生ポンプモータ55に流入させ、かつ、その流量(ブーム4の降下速度に相当する。)をブーム操作レバーの操作量に応じたレベルに調節する。   In addition, the generator motor 56 that has been supplied with the control current corresponding to the operation amount of the boom operation lever adjusts the rotational load of the generator motor 56 to a level corresponding to the operation amount of the boom operation lever, while Pressure oil flowing out from the head side is caused to flow into the regenerative pump motor 55, and the flow rate (corresponding to the lowering speed of the boom 4) is adjusted to a level corresponding to the operation amount of the boom operation lever.

ブーム操作レバーに応じたブーム4の降下速度を維持するためであり、ブーム4が有する位置エネルギーを最大限電気エネルギーとして回生できるようにするためである。   This is to maintain the lowering speed of the boom 4 according to the boom operation lever, so that the potential energy of the boom 4 can be regenerated as electric energy as much as possible.

その結果、ポンプ制御回路200は、回生ポンプモータ55から流出した圧油の一部をブームシリンダ7のロッド側に戻す(再生させる)ので、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油を低流量に維持させながらもブーム操作レバーの操作量に応じたブーム4の自重降下を実現でき、油圧ポンプ10Rのポンピングロスを低減させながらもブーム4が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生することができる。   As a result, the pump control circuit 200 returns (regenerates) a part of the pressure oil that flows out from the regenerative pump motor 55 to the rod side of the boom cylinder 7, so that the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R is maintained at a low flow rate. However, the lowering of the weight of the boom 4 according to the operation amount of the boom operation lever can be realized, and the potential energy of the boom 4 can be regenerated as electric energy while reducing the pumping loss of the hydraulic pump 10R.

このようにして、ポンプ制御回路200は、回生ポンプモータ55から流出した圧油の一部と油圧ポンプ10Rが吐出する低流量の圧油とをブームシリンダ7のロッド側に流入させブーム操作レバーの操作量に応じたブーム4の自重降下を実現させるようにする。   In this way, the pump control circuit 200 causes a part of the pressure oil flowing out from the regenerative pump motor 55 and the low-flow pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R to flow into the rod side of the boom cylinder 7 and the boom operation lever. The lowering of the weight of the boom 4 according to the operation amount is realized.

図4は、図3の場合よりも速くブーム4を自重降下させる場合におけるポンプ制御回路200の状態を示し、メインコントローラ60は、例えば、操作検出手段により、ブーム操作レバーが降下側に大きく操作されたことを検出した場合にも、流量制御手段及び吐出流量制御手段により、保持弁43にブーム操作レバーの操作に応じて生成される開放用の信号圧を供給しないようにし(関連する電力線を灰色で表す。)、一方で、保持弁44にこの開放用の信号圧を供給するようにし、電磁弁51Rに制御電流を供給し、かつ、電磁弁53及び発電電動機56にブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流を供給することで(関連する電力線を黒色で表す。)、油圧ポンプ10Rのポンピングロスを低減させながら、ブーム4が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生できるようにする。   FIG. 4 shows a state of the pump control circuit 200 when the boom 4 is lowered by its own speed faster than the case of FIG. 3. The main controller 60 is operated, for example, by the operation detecting means so that the boom operation lever is largely operated to the lowering side. Even when this is detected, the flow control means and the discharge flow control means do not supply the holding valve 43 with the signal pressure for opening generated in response to the operation of the boom operation lever (the related power line is grayed out). On the other hand, the opening signal pressure is supplied to the holding valve 44, the control current is supplied to the electromagnetic valve 51R, and the operation amount of the boom operation lever is supplied to the electromagnetic valve 53 and the generator motor 56. By supplying a control current in accordance with (the related power line is shown in black), the position error of the boom 4 is reduced while reducing the pumping loss of the hydraulic pump 10R. To be able to regenerate Energy as electric energy.

開放用の信号圧が供給されない保持弁43は、ブームシリンダ7のヘッド側から切換弁14に向う圧油の流れを遮断し、ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ55に向かうようにする。   The holding valve 43 to which no signal pressure for release is supplied blocks the flow of pressure oil from the head side of the boom cylinder 7 toward the switching valve 14, and the pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7 is supplied to the regenerative pump motor 55. Try to head.

一方、開放用の信号圧が供給されている保持弁44は、ブームシリンダ7のヘッド側から回生ポンプモータ55に向う圧油の流れを開放し、ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ55に向かうようにする。   On the other hand, the holding valve 44 to which the signal pressure for release is supplied releases the flow of pressure oil from the head side of the boom cylinder 7 toward the regenerative pump motor 55, and the pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7 is released. It goes to the regenerative pump motor 55.

また、制御電流の供給を受けた電磁弁51Rは、制御圧管路36R内の制御圧を所定レベル以上に維持し、油圧ポンプ10Rの吐出量が最小となるように油圧ポンプ用レギュレータ40Rを制御する(図中の矢印B参照。)。油圧ポンプのポンピングロスを低減させるためである。   In addition, the solenoid valve 51R that has received the supply of the control current maintains the control pressure in the control pressure line 36R at a predetermined level or higher, and controls the hydraulic pump regulator 40R so that the discharge amount of the hydraulic pump 10R is minimized. (See arrow B in the figure.) This is to reduce the pumping loss of the hydraulic pump.

また、ブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流の供給を受けた電磁弁53は、制御圧管路39内の制御圧をブーム操作レバーの操作量に応じたレベルに無段階で調節し、比例絞り弁54の絞りを低減させる(図3の状態に比べてより流れ難い状態にする。図中の矢印C参照。)。   In addition, the solenoid valve 53 that has been supplied with the control current according to the operation amount of the boom operation lever continuously adjusts the control pressure in the control pressure line 39 to the level according to the operation amount of the boom operation lever, and is proportional. The throttle of the throttle valve 54 is reduced (a state in which it is more difficult to flow compared to the state of FIG. 3; see arrow C in the figure).

また、ブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流の供給を受けた発電電動機56は、発電電動機56の回転負荷をブーム操作レバーの操作量に応じたレベルに調節しながら、ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油を、図3の状態より多く回生ポンプモータ55に流入させる。   Further, the generator motor 56 that has been supplied with the control current according to the operation amount of the boom operation lever adjusts the rotational load of the generator motor 56 to a level according to the operation amount of the boom operation lever, and the head of the boom cylinder 7. The pressure oil flowing out from the side is caused to flow into the regenerative pump motor 55 more than in the state of FIG.

ブーム操作レバーに応じたブーム4の降下速度を図3の状態より大きくするためであり、ブーム4が有する位置エネルギーを最大限電気エネルギーとして回生できるようにするためである。   This is because the lowering speed of the boom 4 corresponding to the boom operating lever is made larger than the state shown in FIG. 3, so that the potential energy of the boom 4 can be regenerated as electric energy as much as possible.

その結果、ポンプ制御回路200は、圧油管路70内の圧油の圧力を増大させ、回生ポンプモータ55から流出した圧油のほとんどをブームシリンダ7のロッド側に高流量で戻す(再生させる)ので、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油を低流量に維持しながらもブーム4のより高速な自重降下を実現でき、油圧ポンプ10Rのポンピングロスを低減させることができる。   As a result, the pump control circuit 200 increases the pressure oil pressure in the pressure oil conduit 70 and returns (regenerates) most of the pressure oil flowing out from the regenerative pump motor 55 to the rod side of the boom cylinder 7 at a high flow rate. Therefore, while maintaining the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R at a low flow rate, the boom 4 can be lowered at a higher speed and the pumping loss of the hydraulic pump 10R can be reduced.

このようにして、ポンプ制御回路200は、回生ポンプモータ55から流出した高流量の圧油と油圧ポンプ10Rが吐出する低流量の圧油とをブームシリンダ7のロッド側に流入させブーム操作レバーの操作量に応じたブーム4のより高速な自重降下を実現させるようにする。   In this manner, the pump control circuit 200 causes the high flow pressure oil flowing out from the regenerative pump motor 55 and the low flow pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R to flow into the rod side of the boom cylinder 7 and the boom operation lever. A faster descent of the boom 4 according to the operation amount is realized.

図5は、掘削アタッチメントを地面に接触させブーム4を降下させながら掘削を行う場合におけるポンプ制御回路200の状態を示し、メインコントローラ60は、例えば、操作検出手段によりブーム操作レバーが降下側に操作されたことを検出して図3で説明する制御を行った後、圧力センサ58が出力するブームシリンダ7のヘッド側の圧力の値が所定レベル未満となり、地面に掘削アタッチメントを接触させながらブーム4を降下させようとしている状態を検知した場合、流量制御手段及び吐出流量制御手段により、電磁弁51R、53に制御電流を供給しないようにすると共に発電電動機56を無負荷状態(フリーラン状態)にし(関連する電力線を灰色で表す。)、一方で、保持弁43及び保持弁44に開放用の信号圧を供給することで(関連する電力線を黒色で表す。)、ブーム4の降下を妨げない(降下に対して負荷抵抗にならない)ようにする。   FIG. 5 shows a state of the pump control circuit 200 when excavation is performed while the excavation attachment is brought into contact with the ground and the boom 4 is lowered, and the main controller 60 operates the boom operation lever to the lower side by the operation detection means, for example. 3 is performed and the control described in FIG. 3 is performed, the pressure value output from the pressure sensor 58 on the head side of the boom cylinder 7 becomes less than a predetermined level, and the boom 4 is brought into contact with the excavation attachment on the ground. Is detected, the flow rate control means and the discharge flow rate control means do not supply the control current to the solenoid valves 51R and 53, and the generator motor 56 is set to a no-load state (free run state). (Related power lines are shown in gray.) On the other hand, a signal pressure for opening is supplied to the holding valve 43 and the holding valve 44. In (representing the associated power line in black.), (Do not load resistance to drop) does not interfere with the lowering of the boom 4 so.

開放用の信号圧が供給されている保持弁43は、ブームシリンダ7のヘッド側から切換弁14に向う圧油の流れを基本的には妨げない状態となる。   The holding valve 43 to which the signal pressure for opening is supplied is in a state that basically does not hinder the flow of pressure oil from the head side of the boom cylinder 7 toward the switching valve 14.

制御電流の供給を受けない電磁弁51Rは、制御圧管路36R内の制御圧を所定レベル未満(例えば、タンク圧であり、最小レベルとなっている。)に維持し、これにより制御圧管路32R内の制御用圧油が制御圧管路36R内の制御用圧油よりも圧力が高くなるので、シャトル弁52Rにより制御圧管路32R内の制御用圧油が油圧ポンプ用レギュレータ40Rに流入することになり、この制御圧管路32R内の制御用圧油に応じて油圧ポンプ10Rの吐出量が調整される。   The solenoid valve 51R not supplied with the control current maintains the control pressure in the control pressure line 36R below a predetermined level (for example, the tank pressure is at the minimum level), and thereby the control pressure line 32R. The control pressure oil in the control pressure oil in the control pressure line 36R becomes higher in pressure than the control pressure oil in the control pressure line 36R, so that the control pressure oil in the control pressure line 32R flows into the hydraulic pump regulator 40R by the shuttle valve 52R. Thus, the discharge amount of the hydraulic pump 10R is adjusted according to the control pressure oil in the control pressure line 32R.

また、制御電流の供給を受けない電磁弁53は、制御圧管路39内の制御圧を所定レベル未満に維持し、比例絞り弁54の絞りを最大(最も流れやすい状態である。)のまま維持させる。   Further, the solenoid valve 53 that is not supplied with the control current maintains the control pressure in the control pressure line 39 below a predetermined level, and maintains the throttle of the proportional throttle valve 54 at the maximum (the most easily flowable state). Let

また、開放用の信号圧が供給されている保持弁44は、ブームシリンダ7のヘッド側から回生ポンプモータに向う圧油の流れを開放し、ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油が無負荷状態(フリーラン状態)となっている回生ポンプモータ55経由で圧油タンク22に排出されるようにする。   The holding valve 44 to which the signal pressure for release is supplied releases the flow of pressure oil from the head side of the boom cylinder 7 toward the regenerative pump motor, and there is no pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7. The oil is discharged to the pressure oil tank 22 via the regenerative pump motor 55 that is in a loaded state (free-run state).

このようにして、ポンプ制御回路200は、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油をブームシリンダ7のロッド側に流入させブーム4による掘削を実現させるようにする。   In this way, the pump control circuit 200 causes the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10R to flow into the rod side of the boom cylinder 7 to realize excavation by the boom 4.

なお、メインコントローラ60は、操作検出手段によりブーム操作レバーが降下側に操作されたことを検出して図3で説明する制御を行った後、圧力センサ59が出力するブームシリンダ7のロッド側の圧力の値が所定レベル以上で維持される場合に、地面に掘削アタッチメントを接触させながらブーム4を降下させようとしている状態(ブーム4を自重降下させることができない状態)を検知するようにしてもよく、ブームシリンダ7のロッドの変位を変位センサで検出しながらブーム4を自重降下させることができない状態を検知するようにしてもよい。   The main controller 60 detects that the boom operating lever has been operated to the lowering side by the operation detecting means and performs the control described in FIG. 3, and then the rod side of the boom cylinder 7 output by the pressure sensor 59. When the pressure value is maintained at a predetermined level or more, a state where the boom 4 is lowered while the excavation attachment is in contact with the ground (a state where the boom 4 cannot be lowered by its own weight) is detected. It is also possible to detect a state in which the boom 4 cannot be lowered by its own weight while detecting the displacement of the rod of the boom cylinder 7 with a displacement sensor.

以上の構成により、ポンプ制御回路200を搭載した建設機械は、ブーム4が自重降下する際にブームシリンダ7のヘッド側から流出する高圧の圧油で再生を行う前に回生ポンプモータ55を回転させるので、ブーム4が有する位置エネルギー(ブームシリンダ7のヘッド側から流出する圧油の運動エネルギー)をより効率的に電気エネルギーとして回生することができる。   With the above configuration, the construction machine equipped with the pump control circuit 200 rotates the regenerative pump motor 55 before performing regeneration with high-pressure pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7 when the boom 4 is lowered by its own weight. Therefore, the potential energy of the boom 4 (the kinetic energy of the pressure oil flowing out from the head side of the boom cylinder 7) can be regenerated as electric energy more efficiently.

また、ポンプ制御回路200を搭載した建設機械は、界磁電流や電機子電流の大きさを調節しながら発電電動機56の回転数を制御し、ブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるようにブーム4を自重降下させる際にブームシリンダ7から流出する圧油の流量とその発電電動機56の発電量とを制御するので、ブーム4が有する位置エネルギーをより効率的に回生することができる。   The construction machine equipped with the pump control circuit 200 controls the rotation speed of the generator motor 56 while adjusting the magnitudes of the field current and the armature current so that the speed is in accordance with the operation amount of the boom operation lever. When the boom 4 is lowered by its own weight, the flow rate of the pressure oil flowing out from the boom cylinder 7 and the power generation amount of the generator motor 56 are controlled, so that the potential energy of the boom 4 can be regenerated more efficiently.

また、ポンプ制御回路200を搭載した建設機械は、回生ポンプモータ55と圧油タンク22との間の圧油管路70における流量を比例絞り弁54で制限することで、回生ポンプモータ55とブームシリンダ7との間の圧油管路71における流量を調節するので、ブーム4を何れの速度で自重降下させる場合にも必要十分な圧油をブームシリンダ7のロッド側に戻す(再生させる)ことができ、油圧ポンプ10Rの吐出量を低く維持しながら油圧ポンプ10Rのポンピングロスを低減させることができる。   The construction machine equipped with the pump control circuit 200 limits the flow rate in the pressure oil conduit 70 between the regenerative pump motor 55 and the pressure oil tank 22 by the proportional throttle valve 54, so that the regenerative pump motor 55 and the boom cylinder are limited. Since the flow rate in the pressure oil pipeline 71 between the boom 4 and the boom 7 is adjusted, the necessary and sufficient pressure oil can be returned (regenerated) to the rod side of the boom cylinder 7 when the boom 4 is lowered by its own weight. The pumping loss of the hydraulic pump 10R can be reduced while maintaining the discharge amount of the hydraulic pump 10R low.

なお、特許請求の範囲における「圧油再生部」は、上述の実施例における比例絞り弁54、逆止弁57、圧油管路70、71から構成される再生回路を含み、特許請求の範囲における「流量制御部」は、上述の実施例における比例絞り弁54を含むものとする。   The “pressure oil regeneration unit” in the claims includes a regeneration circuit including the proportional throttle valve 54, the check valve 57, and the pressure oil pipes 70 and 71 in the above-described embodiment. The “flow rate control unit” includes the proportional throttle valve 54 in the above-described embodiment.

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes are within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

例えば、上述の実施例において、ポンプ制御回路200は、ブーム4を自重降下させる際にブーム4が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生するが、アーム5やバケット6を自重降下させる際にアーム5やバケット6が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生するようにしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the pump control circuit 200 regenerates the potential energy of the boom 4 as electric energy when the boom 4 is lowered by its own weight, but when the arm 5 or the bucket 6 is lowered by its own weight, The potential energy of the bucket 6 may be regenerated as electric energy.

また、上述の実施例において、ポンプ制御回路200は、ブーム4を単独で自重降下させる際に油圧ポンプ10Rの吐出量を低減させそのポンピングロスを低減させるようにするが、アーム5やバケット6を単独で自重降下させる際に油圧ポンプ10Rの吐出量を低減させそのポンピングロスを低減させるようにしてもよく、複数の腕体を同時に自重降下させる際に油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を低減させそのポンピングロスを低減させるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the pump control circuit 200 reduces the discharge amount of the hydraulic pump 10R and lowers the pumping loss when the boom 4 is lowered by its own weight. When the weight is lowered independently, the discharge amount of the hydraulic pump 10R may be reduced to reduce the pumping loss. When the plurality of arms are simultaneously lowered by their own weight, the discharge amounts of the hydraulic pumps 10L and 10R are reduced. The pumping loss may be reduced.

油圧ショベルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a hydraulic shovel. 本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置の油圧回路図である。1 is a hydraulic circuit diagram of a pump control device mounted on a construction machine according to the present invention. ブームを自重降下させる場合におけるポンプ制御回路の状態を示す図(その1)である。It is FIG. (1) which shows the state of the pump control circuit in the case of carrying out the weight drop of a boom. ブームを自重降下させる場合におけるポンプ制御回路の状態を示す図(その2)である。It is FIG. (2) which shows the state of the pump control circuit in the case of carrying out a self-weight fall of a boom. 掘削アタッチメントを地面に接触させながらブームを降下させる場合におけるポンプ制御回路の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of a pump control circuit in the case of lowering | hanging a boom, making an excavation attachment contact the ground.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・油圧ショベル 2・・・下部走行体 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 10L、10R・・・油圧ポンプ 11・・・走行直進弁 12L、12R、13、14、15、16、17・・・切換弁 20L、20R・・・ネガティブコントロール絞り 22・・・圧油タンク 30L、30R・・・センターバイパス管路 32L、32R、36L、36R、38、39・・・制御圧管路 40L、40R・・・油圧ポンプ用レギュレータ 42L、42R・・・走行用油圧モータ 43、44・・・保持弁 50・・・コントロールポンプ 51L、51R、53・・・電磁比例減圧弁 52L、52R・・・シャトル弁 54・・・比例絞り弁 55・・・回生ポンプモータ 56・・・発電機 57・・・逆止弁 58、59・・・圧力センサ 60・・・メインコントローラ 200・・・ポンプ制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydraulic excavator 2 ... Lower traveling body 3 ... Upper turning body 4 ... Boom 5 ... Arm 6 ... Bucket 7 ... Boom cylinder 8 ... Arm cylinder 9 ... Bucket cylinder 10L, 10R ... Hydraulic pump 11 ... Direct running valve 12L, 12R, 13,14,15,16,17 ... Switch valve 20L, 20R ... Negative control throttle 22 ... Pressure Oil tanks 30L, 30R ... Center bypass pipes 32L, 32R, 36L, 36R, 38, 39 ... Control pressure pipes 40L, 40R ... Hydraulic pump regulators 42L, 42R ... Traveling hydraulic motors 43 44 ... Holding valve 50 ... Control pump 51L, 51R, 53 ... Electromagnetic proportional pressure reducing valve 52L, 52R ... Shuttle valve 5 4 ... Proportional throttle valve 55 ... Regenerative pump motor 56 ... Generator 57 ... Check valve 58, 59 ... Pressure sensor 60 ... Main controller 200 ... Pump control device

Claims (5)

吐出量可変の油圧ポンプが吐出する圧油により油圧アクチュエータを作動させながら腕体を動作させる建設機械であって、
前記腕体の自重方向への動作に応じて前記油圧アクチュエータから流出する圧油によって回転させられる回生モータと、
前記回生モータを回転させた圧油を前記油圧アクチュエータに戻す圧油再生部と、
を備えることを特徴とする建設機械。
A construction machine that operates an arm body while operating a hydraulic actuator by pressure oil discharged from a hydraulic pump having a variable discharge amount,
A regenerative motor that is rotated by pressure oil flowing out of the hydraulic actuator in accordance with the operation of the arm body in the direction of its own weight;
A pressure oil regeneration unit that returns the pressure oil that has rotated the regenerative motor to the hydraulic actuator;
A construction machine comprising:
前記腕体を自重方向に動作させる操作が行われたことを検出する操作検出手段と、
前記腕体を自重方向に動作させる操作が行われたことを検出した場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を低減させる吐出流量制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の建設機械。
Operation detecting means for detecting that an operation for moving the arm body in the direction of its own weight has been performed;
A discharge flow rate control means for reducing the discharge flow rate of the hydraulic pump when it is detected that an operation for operating the arm body in the direction of its own weight has been performed;
The construction machine according to claim 1, comprising:
前記回生モータは、回転負荷が調節される発電機と共に回転し、前記油圧アクチュエータから流出する圧油の流量を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の建設機械。
The regenerative motor rotates with a generator whose rotational load is adjusted, and controls the flow rate of the pressure oil flowing out from the hydraulic actuator.
The construction machine according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記圧油再生部は、前記回生モータを回転させた圧油が流れる管路を前記油圧アクチュエータに接続される管路と圧油タンクに接続される管路とに分岐する分岐点、及び、前記分岐点と前記圧油タンクとの間に配置され前記圧油タンクに向かって流れる圧油の流量を制御する流量制御部を有し、
前記流量制御部は、前記回生モータから前記圧油タンクに向かって流れる圧油の流量を減少させることで、前記回生モータから前記油圧アクチュエータに向かって流れる圧油の流量を増大させる、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の建設機械。
The pressure oil regeneration unit is a branch point that branches a pipe line through which pressure oil obtained by rotating the regenerative motor flows into a pipe line connected to the hydraulic actuator and a pipe line connected to a pressure oil tank, and A flow rate controller that controls the flow rate of the pressure oil that is disposed between the branch point and the pressure oil tank and flows toward the pressure oil tank;
The flow rate controller increases the flow rate of pressure oil flowing from the regenerative motor toward the hydraulic actuator by decreasing the flow rate of pressure oil flowing from the regenerative motor toward the pressure oil tank.
The construction machine according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記油圧アクチュエータは、ピストンにより画成される第一油室と第二油室とを有し、
前記回生モータは、前記腕体の自重方向への動作に応じて前記第一油室から流出する圧油により回転し、
前記圧油再生部は、前記回生モータを回転させた後に前記回生モータから流出する圧油を前記第二油室に戻す、
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の建設機械。
The hydraulic actuator has a first oil chamber and a second oil chamber defined by a piston,
The regenerative motor is rotated by pressure oil flowing out of the first oil chamber according to the operation of the arm body in the direction of its own weight,
The pressure oil regeneration unit returns the pressure oil flowing out from the regenerative motor after rotating the regenerative motor to the second oil chamber,
The construction machine according to any one of claims 1 to 4, wherein
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