JP2012237339A - Hydraulic system of hydraulic working machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic system of a hydraulic working machine, capable of minimizing influences of degraded responsiveness of an actuator with respect to a speed control and maintaining good operability comparable to a spool type flow volume control valve.SOLUTION: The system includes: a motor capacity control means, which decreases a capacity of a variable capacity motor 23 when the pressure detected by a pressure gauge 27 is larger than the pressure detected by a pressure gauge 28, increases the capacity of the variable capacity motor 23 when the pressure detected by the pressure gauge 27 is smaller than the pressure detected by the pressure gauge 28, and fixes the capacity of the variable capacity motor 23 when the pressure detected by the pressure gauge 27 is equal to the pressure detected by the pressure gauge 28; a power regenerative detour oil path 30 branched from a power regenerative oil path 22; and a recovery regulation control means including a controller 25 and a recovery regulation valve 31, for performing control to guide a part of a flow volume in the power regenerative oil path 22 to the power regenerative detour oil path 30 when the flow volume of the power regenerative oil path 22 is equal to or larger than a predetermined flow volume.

Description

本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機に備えられ、油圧回路における余剰エネルギーを動力として回生する機能を有する油圧作業機の油圧システムに関する。   The present invention relates to a hydraulic system for a hydraulic working machine that is provided in a hydraulic working machine such as a hydraulic excavator and has a function of regenerating excess energy in a hydraulic circuit as power.

油圧作業機の油圧システムの効率を向上するために動力回生技術が用いられている。このような油圧作業機の油圧システムについて、特許文献1に開示されている油圧ショベルの例を用いて説明する。   Power regeneration technology is used to improve the efficiency of the hydraulic system of hydraulic working machines. A hydraulic system of such a hydraulic working machine will be described using an example of a hydraulic excavator disclosed in Patent Document 1.

特許文献1においては、電動機にて駆動される2つの油圧ポンプモータを、複動式油圧シリンダの2つのポートにそれぞれ接続する構成をとっている。複動式油圧シリンダは片側ロッド式であり、伸び側と縮み側のピストン受圧面積が異なるため、2つの油圧ポンプモータの容量はピストン受圧面積に応じた比率となっている。また、油圧シリンダの速度および方向の制御は、操作レバーの操作量に基づき、コントローラが油圧ポンプモータを駆動する電動機の回転速度と回転方向を制御することで行う。さらに、油圧シリンダのボトム側と油圧ポンプモータを接続する油路の間には、コントローラによって制御されるスプール式の流量制御弁を通過する油路が並列に設けられている。そして、操作レバーの操作量が所定値よりも小さい微操作領域の場合、油圧シリンダから排出される作動油がこの流量制御弁を通過するように制御され、操作レバーの操作量が上記所定値を超える場合、油圧シリンダから排出される作動油が流量制御弁を通過せずに、直接油圧ポンプモータに流入するように制御される。このように構成することで、微操作領域では流量制御弁によって油圧シリンダの良好な速度制御性を確保し、微操作領域を超える場合には、直接油圧ポンプモータに接続することで良好な動力回生効率を確保するようにしている。   In Patent Document 1, two hydraulic pump motors driven by an electric motor are connected to two ports of a double-acting hydraulic cylinder, respectively. The double-acting hydraulic cylinder is a single-sided rod type, and the piston pressure receiving areas on the expansion side and the contraction side are different, so the capacity of the two hydraulic pump motors is a ratio corresponding to the piston pressure receiving area. The speed and direction of the hydraulic cylinder are controlled by the controller controlling the rotational speed and direction of the electric motor that drives the hydraulic pump motor based on the operation amount of the operation lever. Furthermore, an oil passage that passes through a spool-type flow control valve controlled by a controller is provided in parallel between the oil passage connecting the bottom side of the hydraulic cylinder and the hydraulic pump motor. When the operation amount of the operation lever is smaller than the predetermined value, the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder is controlled to pass through the flow control valve, and the operation amount of the operation lever exceeds the predetermined value. When exceeding, the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder is controlled so as to flow directly into the hydraulic pump motor without passing through the flow control valve. With this configuration, good speed controllability of the hydraulic cylinder is ensured by the flow control valve in the fine operation region, and when the fine operation region is exceeded, direct connection to the hydraulic pump motor provides good power regeneration. We are trying to ensure efficiency.

特開2002−349505号公報JP 2002-349505 A

上述した特許文献1に示される従来技術では、微操作領域を超える場合、油圧ポンプモータの回転数制御のみで油圧シリンダの速度を制御するため、良好な回生効率を確保できるものの、レバー操作に対する応答性を確保するのが難しいといった課題がある。   In the prior art disclosed in Patent Document 1 described above, when the fine operation region is exceeded, the speed of the hydraulic cylinder is controlled only by the rotational speed control of the hydraulic pump motor, so that good regeneration efficiency can be ensured, but response to lever operation. There is a problem that it is difficult to secure the sex.

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、アクチュエータの速度制御に対する応答性悪化の影響を最小限に抑え、スプール式流量制御弁に準ずる良好な操作性を確保できる油圧作業機の油圧システムを提供することにある。   The present invention has been made from the actual situation in the above-described prior art, and its purpose is to minimize the influence of responsiveness deterioration on the speed control of the actuator, and to ensure good operability equivalent to the spool type flow control valve. It is to provide a hydraulic system for a hydraulic working machine.

この目的を達成するために、本発明は、回転動力生成手段と、この回転動力生成手段から油圧ポンプに回転動力を投入して油圧動力を生成し、その油圧動力によってアクチュエータを動作させる油圧作業機の油圧システムにおいて、上記アクチュエータからの作動油排出油路を、レバー操作によって制御される流量制御弁のスプールに接続する油路である流量制御油路と、上記作動油排出油路からの排出作動油の油圧動力を再利用可能なエネルギーに変換する可変容量モータに接続する油路である動力回生油路に分岐させ、上記流量制御油路に設けた第1圧力検出手段と上記動力回生油路に設けた第2圧力検出手段と、上記第1圧力検出手段の圧力が上記第2圧力検出手段の圧力よりも大きいときに上記可変容量モータの容量を小さくし、上記第1圧力検出手段の圧力が上記第2圧力検出手段の圧力よりも小さいときに上記可変容量モータの容量を大きくし、上記第1圧力検出手段と上記第2圧力検出手段の圧力が同じときに上記可変容量モータの容量を固定するモータ容量制御手段と、上記動力回生油路から分岐させた動力回生迂回油路と、上記動力回生油路の流量が所定流量以上のときに上記動力回生油路の流量の一部を動力回生迂回油路へ導くように制御する回生制限制御手段とを設けたことを特徴としている。   In order to achieve this object, the present invention relates to a rotational power generating means, and a hydraulic working machine that generates rotational power by supplying rotational power from the rotational power generating means to a hydraulic pump and operates an actuator by the hydraulic power. In the hydraulic system, the hydraulic oil discharge oil path from the actuator is connected to the spool of the flow control valve controlled by lever operation, and the discharge operation from the hydraulic oil discharge oil path First power detection means provided in the flow control oil passage and the power regeneration oil passage are branched into a power regeneration oil passage that is an oil passage connected to a variable capacity motor that converts hydraulic power of oil into reusable energy. And when the pressure of the second pressure detecting means and the pressure of the first pressure detecting means is larger than the pressure of the second pressure detecting means, When the pressure of the first pressure detection means is smaller than the pressure of the second pressure detection means, the capacity of the variable displacement motor is increased, and when the pressures of the first pressure detection means and the second pressure detection means are the same. Motor capacity control means for fixing the capacity of the variable capacity motor, a power regeneration detour oil path branched from the power regeneration oil path, and the power regeneration oil path when the flow rate of the power regeneration oil path is equal to or higher than a predetermined flow rate And regenerative restriction control means for controlling so as to guide a part of the flow rate to the power regeneration detour oil passage.

このように構成した本発明では、第1圧力検出手段の圧力と第2圧力検出手段の圧力が同じ圧力になるように制御される。第1圧力検出手段の圧力と第2圧力検出手段の圧力が同じ圧力に制御されることは、流量制御油路と動力回生油路の分岐部から、第1圧力検出手段の圧力検出部と第2圧力検出手段の圧力検出部の間に発生するそれぞれの油路区間の圧力損失が同一であることと同じことである。ここで、2つの油路区間の管路抵抗をオリフィス絞りと考え、オリフィスを流れる油量がオリフィスの開口面積と圧力損失の平方根の積に比例する一般的な関係式を適用すると、2つの油路区間の圧力損失が同一である場合、2つの油路を流れる流量は常に一定の比率になると言うことができる。つまり、第1圧力検出手段の圧力と第2圧力検出手段の圧力が同じ圧力になるように制御されることは、流量制御油路と動力回生油路の流量が固定比率に制御されることを意味する。このように、流量制御油路と動力再生油路の流量を固定比率にすることにより、アクチュエータが動作しているときには流量制御油路に必ず流量が発生している。したがって、レバー操作によって流量制御弁を調整して流量制御油路の流量変化を変化させた場合、その流量の変化が必ずアクチュエータの速度に影響するので、スプール式流量制御弁の応答性の良さが反映される。 さらに、流量制御油路と動力回生油路の流量比が常に一定であるため、レバー操作による流量制御油路の流量変化量に対してアクチュエータの速度変化量が常に一定となり、良好な操作性を得ることができる。また、動力回生油路の流量が所定流量以上になった場合、一部の流量を動力回生迂回油路に分岐させるため、可変容量モータに許容流量以上の流量を流すことがなく、上記の制御を安定して実施することができる。また、動力回生油路の最大流量を大きく設定することができるため、一部の流量を動力回生迂回油路に分岐させたとしても、可変容量モータへの平均流入流量が大きくなり、大きな回生効率を得ることができる。   In the present invention configured as described above, the pressure of the first pressure detection means and the pressure of the second pressure detection means are controlled to be the same pressure. The fact that the pressure of the first pressure detection means and the pressure of the second pressure detection means are controlled to the same pressure means that the pressure detection section of the first pressure detection means and the pressure detection section It is the same as that the pressure loss of each oil passage section which generate | occur | produces between the pressure detection parts of 2 pressure detection means is the same. Here, assuming that the pipe resistance of the two oil passage sections is an orifice restrictor, and applying a general relational expression in which the amount of oil flowing through the orifice is proportional to the product of the opening area of the orifice and the square root of the pressure loss, If the pressure loss in the passage section is the same, it can be said that the flow rates flowing through the two oil passages are always at a constant ratio. That is, controlling the pressure of the first pressure detection means and the pressure of the second pressure detection means to be the same pressure means that the flow rates of the flow control oil passage and the power regeneration oil passage are controlled to a fixed ratio. means. Thus, by setting the flow rates of the flow control oil passage and the power regeneration oil passage to a fixed ratio, a flow rate is always generated in the flow control oil passage when the actuator is operating. Therefore, when the flow rate control valve is adjusted by lever operation to change the flow rate change of the flow rate control oil passage, the change in the flow rate necessarily affects the speed of the actuator. Reflected. Furthermore, since the flow rate ratio between the flow control oil passage and the power regeneration oil passage is always constant, the speed change amount of the actuator is always constant with respect to the flow change amount of the flow control oil passage due to lever operation, and good operability is achieved. Can be obtained. In addition, when the flow rate of the power regeneration oil passage exceeds the predetermined flow rate, a part of the flow rate is branched to the power regeneration bypass oil passage. Can be carried out stably. In addition, since the maximum flow rate of the power regeneration oil passage can be set large, even if a part of the flow rate is branched to the power regeneration bypass oil passage, the average inflow flow rate to the variable capacity motor increases, resulting in a large regeneration efficiency. Can be obtained.

また本発明は、上記発明において、 上記動力回生油路の流量が上記可変容量モータの許容流量を超えたときに、この許容流量を超えた流量を、上記可変容量モータに導くことなく上記動力回生迂回油路を介してタンクに導くことを特徴としている。   Further, the present invention is the above invention, wherein when the flow rate of the power regeneration oil passage exceeds the allowable flow rate of the variable displacement motor, the flow rate exceeding the allowable flow rate is not guided to the variable displacement motor, and the power regeneration is performed. It is characterized by being guided to the tank through a bypass oil passage.

このように構成した本発明にあっては、モータ容量制御手段は、流量制御油路と動力回生油路の流量比を一定に保つ制御のみを行い、回生制限制御手段は、可変容量モータの許容流量を超えた流量を動力回生迂回油路を介してタンクに流す制御のみを行うため、両方の制御が互いに干渉しない。もし可変容量モータの許容流量を超えた流量を流量制御油路に戻す構成とした場合は、流量制御油路と動力回生油路の流量比や流量制御弁のスプール開口面積の制御がさらに必要となる。したがって、このような構成に比べて本発明はシンプルなシステム構成とすることができる。   In the present invention configured as described above, the motor capacity control means only performs control to maintain a constant flow rate ratio between the flow control oil path and the power regeneration oil path, and the regenerative restriction control means does not allow the variable capacity motor. Since only the control of flowing the flow rate exceeding the flow rate to the tank through the power regeneration bypass oil passage is performed, both controls do not interfere with each other. If it is configured to return the flow rate that exceeds the allowable flow rate of the variable capacity motor to the flow control oil passage, it is necessary to further control the flow rate ratio between the flow control oil passage and the power regenerative oil passage and the spool opening area of the flow control valve. Become. Therefore, compared with such a configuration, the present invention can have a simple system configuration.

また本発明は、上記発明において、上記可変容量モータの容量を調整する電子制御レギュレータと、上記動力回生迂回油路に設けた電磁比例弁から成る回生制限弁と、上記電子制御レギュレータの指令容量が所定の値よりも大きいときに、上記動力回生迂回油路を開くように上記回生制限弁を制御するコントローラとを備え、上記モータ容量制御手段は、上記コントローラと上記電子制御レギュレータとを含み、上記回生制限制御手段は、上記コントローラと上記回生制限弁とを含むことを特徴としている。   Further, according to the present invention, in the above invention, an electronic control regulator that adjusts the capacity of the variable displacement motor, a regenerative restriction valve that includes an electromagnetic proportional valve provided in the power regeneration bypass oil passage, and a command capacity of the electronic control regulator A controller that controls the regenerative restriction valve so as to open the power regenerative detour oil passage when larger than a predetermined value, and the motor capacity control means includes the controller and the electronic control regulator, The regeneration restriction control means includes the controller and the regeneration restriction valve.

このように構成した本発明は、電子制御レギュレータの指令容量からコントローラにて動力回生油路の流量を推定することで、動力回生油路の流量を検出する流量計等の別の手段を別途設けることなくシンプルな構成とすることができる。   In the present invention configured as described above, another means such as a flow meter for detecting the flow rate of the power regeneration oil passage is separately provided by estimating the flow rate of the power regeneration oil passage by the controller from the command capacity of the electronic control regulator. A simple configuration can be achieved without any problem.

また本発明は、上記発明において、上記第1圧力検出手段が上記流量制御油路から分岐する第1圧力検出油路から成り、上記第2圧力検出手段が上記動力回生油路から分岐する第2圧力検出油路から成り、上記モータ容量制御手段が、上記可変容量モータの容量を調整するモータ容量制御シリンダと、このモータ容量制御シリンダの圧油の給排を切り換えるモータ容量制御スプールとを含み、上記モータ容量制御スプール両端に設けた同じ面積をもつ受圧部に、上記第1圧力検出油路と上記第2圧力検出油路を対抗させて接続し、上記回生制限制御手段は、上記動力回生迂回油路に設けた油圧パイロット流量制御弁から成る回生制限弁と、上記モータ容量制御シリンダが所定ストロークよりもモータ容量を大きくする側に位置するときに、上記動力回生油路の流量の一部を上記動力回生迂回油路に導くように回生制限弁の指令パイロット圧を制御する回生制限弁パイロット圧制御手段とを含むことを特徴としている。   According to the present invention, in the above invention, the first pressure detection means comprises a first pressure detection oil passage that branches from the flow control oil passage, and the second pressure detection means branches from the power regeneration oil passage. The motor capacity control means includes a motor capacity control cylinder that adjusts the capacity of the variable capacity motor, and a motor capacity control spool that switches between supply and discharge of pressure oil in the motor capacity control cylinder. The first pressure detection oil passage and the second pressure detection oil passage are opposed to and connected to pressure receiving portions having the same area provided at both ends of the motor capacity control spool, and the regenerative restriction control means includes the power regeneration bypass When the regenerative restriction valve comprising a hydraulic pilot flow control valve provided in the oil passage and the motor capacity control cylinder are positioned on the side where the motor capacity is larger than the predetermined stroke, Some of the flow rate of the power regenerative oil passage is characterized by comprising a regenerative limiting valve pilot pressure control means for controlling a command pilot pressure for the regeneration limiting valve to direct to the power regenerative bypass oil passage.

このように構成した本発明は、モータ容量制御シリンダのストロークから機械的に動力回生油路の流量を推定することで、動力回生油路の流量を検出する流量計等の別の手段を別途設けることなくシンプルな構成とすることができる。   According to the present invention configured as described above, another means such as a flow meter for detecting the flow rate of the power regenerative oil passage is separately provided by mechanically estimating the flow rate of the power regenerative oil passage from the stroke of the motor capacity control cylinder. A simple configuration can be achieved without any problem.

また本発明は、上記発明において、上記回生制限弁パイロット圧制御手段は、パイロットポンプと、上記モータ容量制御シリンダのスプール弁部と、このスプール弁部を介して上記回生制限弁に上記パイロットポンプのパイロット圧を導く回生制限弁制御油路とを含み、この回生制限弁パイロット圧制御手段は、上記第1圧力検出油路が検出する圧力より上記第2圧力検出油路が検出する圧力の方が高いときに、上記モータ容量制御シリンダの上記スプール弁部と上記パイロットポンプを接続させ、上記モータ容量制御シリンダの上記スプール弁部が、所定ストロークよりもモータ容量を大きくする側に位置するときに、上記回生制限弁制御油路と上記回生制限弁を接続させることを特徴としている。   Further, the present invention is the above invention, wherein the regenerative restriction valve pilot pressure control means includes a pilot pump, a spool valve portion of the motor displacement control cylinder, and the regenerative restriction valve via the spool valve portion. A regenerative restriction valve control oil passage for guiding the pilot pressure, and the regenerative restriction valve pilot pressure control means detects the pressure detected by the second pressure detection oil passage more than the pressure detected by the first pressure detection oil passage. When high, when the spool valve portion of the motor capacity control cylinder and the pilot pump are connected, and the spool valve portion of the motor capacity control cylinder is located on the side where the motor capacity is larger than a predetermined stroke, The regenerative restriction valve control oil passage and the regenerative restriction valve are connected.

このように構成した本発明は、モータ容量制御シリンダのストロークから、機械的に、すなわち油圧回路にて、回生制限弁の指令パイロット圧を制御することで、電子制御を用いないシステム構成が可能となり、電波ノイズの多い環境において、電子制御を使用する場合と比較してより安定な制御を実現することができる。   The present invention configured as described above enables a system configuration that does not use electronic control by controlling the command pilot pressure of the regenerative restriction valve mechanically, that is, by a hydraulic circuit, from the stroke of the motor displacement control cylinder. In an environment with a lot of radio noise, more stable control can be realized as compared with the case where electronic control is used.

本発明にあっては、第1圧力検出手段の圧力と第2圧力検出手段の圧力を同じ圧力に制御し、流量制御油路と動力回生油路の流量を固定比率にすることにより、アクチュエータが動作しているときには流量制御油路に必ず流量が発生している。したがって、レバー操作によって流量制御弁を調整して流量制御油路の流量変化を変化させた場合、その流量の変化が必ずアクチュエータの速度に影響するので、スプール式流量制御弁の応答性の良さが反映される。 さらに、流量制御油路と動力回生油路の流量比が常に一定であるため、レバー操作による流量制御油路の流量変化量に対してアクチュエータの速度変化量が常に一定となり、良好な操作性を得ることができる。また、動力回生油路の流量が所定流量以上になった場合、一部の流量を動力回生迂回油路に分岐させるため、可変容量モータに許容流量以上の流量を流すことがなく、上記の制御を安定して実施することができる。すなわち本発明は、アクチュエータの速度制御に対する応答性悪化の影響を最小限に抑え、スプール式流量制御弁に準ずる良好な操作性を確保でき、従来よりも精度の高い作業性を得ることができる。また本発明は、動力回生油路の最大流量を大きく設定することができるため、一部の流量を動力回生迂回油路に分岐させたとしても、可変容量モータへの平均流入流量が大きくなり、大きな回生効率を得ることができる。   In the present invention, the pressure of the first pressure detection means and the pressure of the second pressure detection means are controlled to the same pressure, and the flow rate of the flow control oil passage and the power regeneration oil passage is set to a fixed ratio, so that the actuator When operating, a flow rate is always generated in the flow control oil passage. Therefore, when the flow rate control valve is adjusted by lever operation to change the flow rate change of the flow rate control oil passage, the change in the flow rate necessarily affects the speed of the actuator. Reflected. Furthermore, since the flow rate ratio between the flow control oil passage and the power regeneration oil passage is always constant, the speed change amount of the actuator is always constant with respect to the flow change amount of the flow control oil passage due to lever operation, and good operability is achieved. Can be obtained. In addition, when the flow rate of the power regeneration oil passage exceeds the predetermined flow rate, a part of the flow rate is branched to the power regeneration bypass oil passage. Can be carried out stably. That is, the present invention can minimize the influence of the deterioration of the responsiveness to the speed control of the actuator, can ensure good operability in accordance with the spool type flow control valve, and can obtain workability with higher accuracy than before. In addition, since the maximum flow rate of the power regeneration oil passage can be set large in the present invention, even if a part of the flow rate is branched to the power regeneration bypass oil passage, the average inflow rate to the variable capacity motor is increased, A large regeneration efficiency can be obtained.

本発明に係る油圧システムが備えられる油圧作業機の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。It is a side view which shows the hydraulic excavator mentioned as an example of the hydraulic working machine with which the hydraulic system which concerns on this invention is provided. 図1に示す油圧ショベルに備えられる本発明に係る油圧システムの第1実施形態を示す電気・油圧回路図である。FIG. 2 is an electric / hydraulic circuit diagram showing a first embodiment of a hydraulic system according to the present invention provided in the hydraulic excavator shown in FIG. 1. 第1実施形態に備えられるコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in the controller with which 1st Embodiment is equipped. 図2の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2. 本発明の第2実施形態を示す油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram which shows 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of 2nd Embodiment. 第1実施形態における時間に対する、作動油排出油路と動力回生油路の流量変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flow volume change of a hydraulic-oil discharge oil path and a power regeneration oil path with respect to time in 1st Embodiment.

以下、本発明に係る油圧作業機の油圧システムの実施の形態を図に基づいて説明する。   Embodiments of a hydraulic system for a hydraulic working machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明に係る油圧システムが備えられる油圧作業機の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。   FIG. 1 is a side view showing a hydraulic excavator exemplified as an example of a hydraulic working machine provided with a hydraulic system according to the present invention.

この図1に示すように、油圧ショベルは、走行体1と、この走行体1上に配置される旋回体2と、この旋回体2に回動可能に取り付けられる作業装置3とを備えている。作業装置3は、旋回体2に上下方向の回動可能に接続されるブーム4と、このブーム4の先端に上下方向の回動可能に接続されるアーム5と、このアーム5の先端に上下方向の回動可能に接続されるバケット6とを含んでいる。また、この作業装置3は、ブーム4を作動させるブームシリンダ4aと、アーム5を作動させるアームシリンダ5aと、バケット6を作動させるバケットシリンダ6aとを含んでいる。旋回体2上には運転室7を設けてあり、運転室7の後方には油圧ポンプ等が収容される機械室8を設けてある。   As shown in FIG. 1, the excavator includes a traveling body 1, a revolving body 2 disposed on the traveling body 1, and a work device 3 that is rotatably attached to the revolving body 2. . The working device 3 includes a boom 4 that is connected to the swing body 2 so as to be rotatable in the vertical direction, an arm 5 that is connected to the tip of the boom 4 so as to be rotatable in the vertical direction, and a vertical motion at the tip of the arm 5. And a bucket 6 that is pivotably connected in the direction. The working device 3 includes a boom cylinder 4 a that operates the boom 4, an arm cylinder 5 a that operates the arm 5, and a bucket cylinder 6 a that operates the bucket 6. A cab 7 is provided on the revolving structure 2, and a machine room 8 in which a hydraulic pump or the like is accommodated is provided behind the cab 7.

図2は図1に示す油圧ショベルに備えられる本発明に係る油圧システムの第1実施形態を示す電気・油圧回路図である。   FIG. 2 is an electric / hydraulic circuit diagram showing a first embodiment of a hydraulic system according to the present invention provided in the excavator shown in FIG.

この図2に示す回転動力生成手段11は、電動機、エンジン等の電気や化石燃料のエネルギーを回転動力に変換する装置であり、回転動力生成手段11の出力軸が油圧ポンプ12、パイロットポンプ13の入力軸と機械的に接続され、回転動力生成手段11によって油圧ポンプ12、パイロットポンプ13が駆動される。なお、回転動力生成手段11は出力軸の回転速度をほぼ一定に保持する制御を行っている。   The rotational power generation means 11 shown in FIG. 2 is a device that converts the energy of electricity or fossil fuel such as an electric motor or an engine into rotational power. The output shaft of the rotational power generation means 11 is the hydraulic pump 12 or the pilot pump 13. The hydraulic pump 12 and the pilot pump 13 are driven by the rotational power generation means 11 mechanically connected to the input shaft. The rotational power generation means 11 performs control to keep the rotation speed of the output shaft substantially constant.

油圧ポンプ12は後述するアクチュエータ14を駆動する油圧動力を生成する装置で、1回転当たりに吐出する作動油の流量を調整できるようになっているため、入力軸の回転数が一定でも、作動油の吐出流量を変化させることが可能である。油圧ポンプ12の容量は、後述するレバー15の操作量(後述するパイロット弁16で発生するパイロット圧)や、油圧ポンプ12の吐出圧、回転動力生成手段11の負荷余裕率などから、図示しないレギュレータによって制御される。   The hydraulic pump 12 is a device that generates hydraulic power that drives an actuator 14 to be described later. The hydraulic pump 12 can adjust the flow rate of hydraulic oil discharged per revolution, so that the hydraulic oil can be operated even when the rotational speed of the input shaft is constant. It is possible to change the discharge flow rate. The capacity of the hydraulic pump 12 is a regulator (not shown) based on an operation amount of a lever 15 (pilot pressure generated by a pilot valve 16 described later), a discharge pressure of the hydraulic pump 12, a load margin ratio of the rotating power generation means 11, and the like. Controlled by.

パイロットポンプ13は後述する油圧機器の制御に用いられるパイロット圧を生成する装置であり、1回転当たりに吐出する作動油の流量が固定となっている。パイロットポンプ13が吐出した作動油は、パイロットリリーフ弁17を介して作動油タンク18に戻るようになっており、パイロット回路の圧力はパイロットリリーフ弁17の設定圧に保持されている。   The pilot pump 13 is a device that generates a pilot pressure used for controlling hydraulic equipment, which will be described later, and the flow rate of hydraulic oil discharged per rotation is fixed. The hydraulic oil discharged from the pilot pump 13 returns to the hydraulic oil tank 18 via the pilot relief valve 17, and the pressure in the pilot circuit is held at the set pressure of the pilot relief valve 17.

アクチュエータ14は例えば前述したブームシリンダ4a、すなわち複動片ロッド式の油圧シリンダであり、動力源の油圧ポンプ12とは流量制御弁19を介して接続されている。流量制御弁19は3位置4ポートの油圧パイロット切り換え弁で、パイロット弁16にて調整されたパイロット圧によって動作する。レバー15によってパイロット弁16をA側に操作した時は、本図における流量制御弁19の右側が高圧となり、流量制御弁19のスプールが左側に移動する。すると、油圧ポンプ12とアクチュエータ14のAポートが接続し、アクチュエータ14は収縮動作を行い、アクチュエータ14のBポートから排出された作動油から排出された作動油は作動油排出油路20を通り、流量制御油路21と動力回生油路22に分岐し、流量制御油路21の作動油は流量制御弁19を通過して作動油タンク18に戻り、動力回生油路22の作動油は可変容量モータ23を通過して作動油タンク18に戻る。なお、アクチュエータ14が収縮動作をしているとき(パイロット弁16がA側に操作されている時)は、動力回生油路22に設けられた切換弁24が開位置になっており、アクチュエータ14のBポートから排出された作動油の一部が可変容量モータ23を通過することができるようになっている。   The actuator 14 is, for example, the above-described boom cylinder 4a, that is, a double-acting single rod hydraulic cylinder, and is connected to the hydraulic pump 12 serving as a power source via a flow control valve 19. The flow control valve 19 is a three-position, four-port hydraulic pilot switching valve that operates with a pilot pressure adjusted by the pilot valve 16. When the pilot valve 16 is operated to the A side by the lever 15, the right side of the flow rate control valve 19 in this figure becomes a high pressure, and the spool of the flow rate control valve 19 moves to the left side. Then, the hydraulic pump 12 and the A port of the actuator 14 are connected, the actuator 14 performs a contracting operation, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic oil discharged from the B port of the actuator 14 passes through the hydraulic oil discharge oil passage 20. The flow control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 are branched, the hydraulic oil in the flow control oil passage 21 passes through the flow control valve 19 and returns to the hydraulic oil tank 18, and the hydraulic oil in the power regeneration oil passage 22 has a variable capacity. It passes through the motor 23 and returns to the hydraulic oil tank 18. When the actuator 14 is contracting (when the pilot valve 16 is operated to the A side), the switching valve 24 provided in the power regeneration oil passage 22 is in the open position, and the actuator 14 A part of the hydraulic oil discharged from the B port can pass through the variable displacement motor 23.

反対に、パイロット弁16をB側に操作した時は、同図2における流量制御弁19の左側が高圧となり、流量制御弁19のスプールが右側に移動する。すると、油圧ポンプ12とアクチュエータ14のBポートが接続し、アクチュエータ14は伸長動作を行い、アクチュエータ14のAポートから排出された作動油は流量制御弁19を通過して作動油タンク18に戻る。なお、アクチュエータ14が伸長動作をしているとき(パイロット弁16がB側に操作されている時)は、動力回生油路22に設けられた切換弁24が閉位置になっており、油圧ポンプ12から供給される作動油が可変容量モータ23に流入すること無く、全量がアクチュエータ14に供給される。   On the other hand, when the pilot valve 16 is operated to the B side, the left side of the flow control valve 19 in FIG. 2 becomes high pressure, and the spool of the flow control valve 19 moves to the right side. Then, the hydraulic pump 12 and the B port of the actuator 14 are connected, the actuator 14 performs an extension operation, and the hydraulic oil discharged from the A port of the actuator 14 passes through the flow control valve 19 and returns to the hydraulic oil tank 18. When the actuator 14 is extending (when the pilot valve 16 is operated to the B side), the switching valve 24 provided in the power regeneration oil passage 22 is in the closed position, and the hydraulic pump The hydraulic oil supplied from 12 is supplied to the actuator 14 without flowing into the variable displacement motor 23.

可変容量モータ23はその出力軸が油圧ポンプ12(回転動力生成手段11とパイロットポンプ13も同様)に機械的に接続されている。可変容量モータ23は1回転当たりの作動油吸入流量を変化させることができるため、出力軸の回転数が一定でも、吸入流量を変化させることができる。なお、可変容量モータ23と油圧ポンプ12は機械的に接続されているため、可変容量モータ23も常に回転している。したがって、可変容量モータ23の入力ポートに圧油が流入している場合にはモータ作用を行い油圧ポンプ12の駆動トルクを発生し、回転動力生成手段11をアシストするが、十分な作動油の流入が無い場合には、メイクアップ油路29から作動油を吸い上げてポンプ作用をするので、逆にトルクを吸収(ロス)することになる。この第1実施形態では、この場合のロスを最低限に抑えるため、可変容量モータ23が最小容量ゼロ(モータが回転しても作動油の吸い込み、吐き出しを行わない)の可変容量モータから成っている。   The output shaft of the variable displacement motor 23 is mechanically connected to the hydraulic pump 12 (the same applies to the rotational power generation means 11 and the pilot pump 13). Since the variable capacity motor 23 can change the hydraulic oil suction flow rate per rotation, the suction flow rate can be changed even if the output shaft rotation speed is constant. Since the variable displacement motor 23 and the hydraulic pump 12 are mechanically connected, the variable displacement motor 23 is always rotating. Therefore, when pressure oil is flowing into the input port of the variable capacity motor 23, the motor acts to generate the driving torque of the hydraulic pump 12 and assist the rotational power generation means 11, but sufficient hydraulic oil flows. When there is no oil, the hydraulic oil is sucked up from the makeup oil passage 29 to act as a pump, so that torque is absorbed (loss). In the first embodiment, in order to minimize the loss in this case, the variable displacement motor 23 is composed of a variable displacement motor having a minimum displacement of zero (no hydraulic oil is sucked or discharged even if the motor rotates). Yes.

また、この第1実施形態は、流量制御油路21に設けた第1圧力検出手段、例えば圧力計27と、動力回生油路2に設けた第2圧力検出手段、例えば圧力計28と、アクチュエータを収縮させる動作を行う場合(パイロット弁16がA側に操作された時)に昇圧されるパイロットラインへの圧力検出手段、例えば圧力計100とを備えている。   The first embodiment also includes first pressure detecting means provided in the flow control oil passage 21, such as a pressure gauge 27, second pressure detecting means provided in the power regeneration oil passage 2, such as a pressure gauge 28, and an actuator. Is provided with a pressure detection means, for example, a pressure gauge 100, to the pilot line that is boosted when the operation of contracting is performed (when the pilot valve 16 is operated to the A side).

また、この第1実施形態は、圧力計27の圧力が圧力計28の圧力よりも大きいときに可変容量モータ23の容量を小さくし、圧力計27の圧力が圧力計28の圧力よりも小さいときに可変容量モータ23の容量を大きくし、圧力計27と圧力計28の圧力が同じときに可変容量モータ23の容量を固定するモータ容量制御手段を備えている。   Further, in the first embodiment, when the pressure of the pressure gauge 27 is larger than the pressure of the pressure gauge 28, the capacity of the variable capacity motor 23 is reduced, and when the pressure of the pressure gauge 27 is smaller than the pressure of the pressure gauge 28. In addition, motor capacity control means is provided for increasing the capacity of the variable capacity motor 23 and fixing the capacity of the variable capacity motor 23 when the pressure gauge 27 and the pressure gauge 28 have the same pressure.

さらに、この第1実施形態は、動力回生油路22から分岐させ、作動油タンク18に連通させた動力回生迂回油路30を備えている。この動力回生迂回油路30は、動力回生油路22とメイクアップ回路29との接続点と切換弁24との間に位置する動力回生油路22部分から分岐させてある。また、この第1実施形態は、動力回生油路22の流量が所定流量以上のときに、動力回生油路22の流量の一部を動力回生迂回油路30へ導くように制御する回生制限制御手段を設けてある。   Further, the first embodiment includes a power regeneration bypass oil passage 30 that is branched from the power regeneration oil passage 22 and communicated with the hydraulic oil tank 18. The power regeneration detour oil passage 30 is branched from a power regeneration oil passage 22 portion located between the connection point between the power regeneration oil passage 22 and the makeup circuit 29 and the switching valve 24. In the first embodiment, regenerative restriction control is performed to control a part of the flow rate of the power regeneration oil path 22 to the power regeneration bypass oil path 30 when the flow rate of the power regeneration oil path 22 is equal to or higher than a predetermined flow rate. Means are provided.

また、この第1実施形態は、可変容量モータ23の容量を調整する電子制御レギュレータ26と、動力回生迂回油路30に設けた電磁比例弁から成る回生制限弁31とを備えている。また、圧力計27,28,100から出力される電気信号を圧力値に変換し、それらの圧力値を基にして電子制御レギュレータ26と、回生制限弁31を制御するコントローラ25を備えている。   In addition, the first embodiment includes an electronic control regulator 26 that adjusts the capacity of the variable capacity motor 23, and a regeneration limiting valve 31 that is an electromagnetic proportional valve provided in the power regeneration bypass oil passage 30. In addition, an electric signal output from the pressure gauges 27, 28, 100 is converted into pressure values, and an electronic control regulator 26 and a controller 25 for controlling the regenerative restriction valve 31 are provided based on these pressure values.

この第1実施形態では、前述したモータ容量制御手段が、コントローラ25と電子制御レギュレータ26を含んでおり、前述した回生制限制御手段が、コントローラ25と回生制限弁31を含んでいる。   In the first embodiment, the motor capacity control means described above includes the controller 25 and the electronic control regulator 26, and the regeneration limit control means described above includes the controller 25 and the regeneration limit valve 31.

このように構成した第1実施形態における動作について、図3に基づいて説明する。   The operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.

(a)図の主フローは油圧ショベルの起動から停止までの流れを示し、この中で、S1,S2,S3は、コントローラ25における原理を示している。まず、油圧ショベルが起動されると、コントローラ25は、可変容量モータ23の容量指令値qをqmin(本実施形態の場合はゼロ)に、回生制限弁31の開口面積指令値Aをゼロにセットし、電子制御レギュレータ26と回生制限弁31に対応する電気信号を出力する(S1)。引き続き、処理Aにてその時点での可変容量モータ23の容量指令値q、および、回生制限弁31の開口面積指令値Aを決定する(S2)。その後、S2にて決定されたq及びAに対応する電気信号を、電子制御レギュレータ26と回生制限弁31に出力する(S3)。そして、油圧ショベルが停止状態にあればフローを終了し、停止状態でなければ(引き続き運転状態にあれば)、S2に戻り、フローを繰り返す。   (A) The main flow in the figure shows the flow from the start to the stop of the hydraulic excavator. Among them, S1, S2, and S3 indicate the principle in the controller 25. First, when the hydraulic excavator is activated, the controller 25 sets the displacement command value q of the variable displacement motor 23 to qmin (zero in this embodiment) and the opening area command value A of the regenerative restriction valve 31 to zero. Then, electrical signals corresponding to the electronic control regulator 26 and the regeneration limiting valve 31 are output (S1). Subsequently, in process A, the capacity command value q of the variable capacity motor 23 and the opening area command value A of the regenerative restriction valve 31 at that time are determined (S2). Thereafter, electrical signals corresponding to q and A determined in S2 are output to the electronic control regulator 26 and the regeneration limiting valve 31 (S3). If the excavator is in a stopped state, the flow is terminated. If the hydraulic excavator is not in a stopped state (if it is still in an operating state), the flow returns to S2 to repeat the flow.

次に(b)図により、処理Aにおける可変容量モータ23の容量指令値q、回生制限弁31の開口面積指令値Aの決定プロセスについて説明する。まず初めに、圧力計27、28、100から出力される電気信号を基に、それぞれの圧力値P1,P2,Ppを取得する。そして、Pp<δの場合、可変容量モータ23に容量を最小にするルーチン(処理B)を行う。δは圧力Ppのフルレンジに対して数%程度に設定されており、圧力Pp自体の微少な変動や圧力計の電気的なノイズによって、パイロット弁16がA側に操作されていない場合、すなわち、アクチュエータ14が縮小動作をしていないときに可変容量モータ23に不要な制御指令を出さないようにするための閾値である。この時、動力回生油路22に設けられた切換弁24は、ばね力によって油路を遮断する位置にあり、動力回生油路22に流量は発生しない。そして、圧力計27,28の検出部27a,28aは連通しているため、このときの両検出部27a,28aの圧力、すなわち圧力計27で検出される圧力P1と圧力計28で検出される圧力P2は、ほぼ等しくP1=P2である(高さ方向の差による圧力差は微小で無視できる)。   Next, the process of determining the displacement command value q of the variable displacement motor 23 and the opening area command value A of the regeneration limiting valve 31 in the process A will be described with reference to FIG. First, based on the electrical signals output from the pressure gauges 27, 28, 100, the respective pressure values P1, P2, Pp are acquired. When Pp <δ, a routine (process B) for minimizing the capacity of the variable capacity motor 23 is performed. δ is set to several percent with respect to the full range of the pressure Pp, and when the pilot valve 16 is not operated to the A side due to a slight fluctuation of the pressure Pp itself or electrical noise of the pressure gauge, that is, This is a threshold value for preventing an unnecessary control command from being issued to the variable displacement motor 23 when the actuator 14 is not performing a reduction operation. At this time, the switching valve 24 provided in the power regeneration oil path 22 is in a position where the oil path is blocked by the spring force, and no flow rate is generated in the power regeneration oil path 22. And since the detection parts 27a and 28a of the pressure gauges 27 and 28 are connected, the pressure of both the detection parts 27a and 28a at this time, that is, the pressure P1 detected by the pressure gauge 27 and the pressure gauge 28 are detected. The pressure P2 is almost equal P1 = P2 (the pressure difference due to the height difference is minute and can be ignored).

パイロット弁16がA側に操作され、圧力Ppが昇圧しδ≦Ppになると、処理Aでは可変容量モータ23の目標容量演算が行われる。処理Aは基本的にP2をP1にほぼ等しくするように、可変容量モータ23の容量指令値qを決定する。具体的には、P2<P1−εの場合、動力回生油路22の流量を減らす方向に可変容量モータ23の容量指令値qと回生制限弁31の開口面積指令値Aを調整し(処理D)、P1−ε≦P2≦P1+εの場合、現在のqおよびAを保持し、P1+ε<P2の場合、動力回生油路22の流量を増やす方向にqとAを調整する(処理C)。なお、εは制御を安定させるための不感帯でありP2最大圧力の数%程度としているが、これは使用する圧力計の測定誤差に対して誤動作を十分防止できる範囲を想定して決定している。   When the pilot valve 16 is operated to the A side and the pressure Pp is increased and δ ≦ Pp, the target capacity calculation of the variable capacity motor 23 is performed in the process A. In the process A, the capacity command value q of the variable capacity motor 23 is determined so that P2 is substantially equal to P1. Specifically, in the case of P2 <P1-ε, the displacement command value q of the variable displacement motor 23 and the opening area command value A of the regeneration limit valve 31 are adjusted in a direction to reduce the flow rate of the power regeneration oil passage 22 (Processing D). In the case of P1-ε ≦ P2 ≦ P1 + ε, the current q and A are held, and in the case of P1 + ε <P2, q and A are adjusted in the direction of increasing the flow rate of the power regeneration oil passage 22 (Process C). Note that ε is a dead zone for stabilizing the control, which is about several percent of the P2 maximum pressure, but this is determined by assuming a range in which malfunction can be sufficiently prevented with respect to the measurement error of the pressure gauge used. .

同図3の(c)図に示す処理Bにおいては、可変容量モータ23の容量指令値qを最小容量qmin、回生制限弁31の開口面積目標値Aをゼロに設定し、処理を終了する。   In the process B shown in FIG. 3C, the capacity command value q of the variable capacity motor 23 is set to the minimum capacity qmin, the opening area target value A of the regenerative restriction valve 31 is set to zero, and the process ends.

同図3の(d)に示す処理Cにおいては、可変容量モータ23の容量指令値qをΔqだけ増加させる。このとき、qが最大容量qmaxを超えない場合には処理を終了する。一方、qが最大容量qmaxを超えた場合にはq=qmaxとし、さらに、回生制限弁31の開口面積指令値AをΔAだけ増加させる。このとき、Aが最大開口面積Amaxを超えた場合には、A=Amaxとして処理を終了する。   In the process C shown in FIG. 3D, the capacity command value q of the variable capacity motor 23 is increased by Δq. At this time, if q does not exceed the maximum capacity qmax, the process ends. On the other hand, when q exceeds the maximum capacity qmax, q = qmax is set, and the opening area command value A of the regeneration limiting valve 31 is further increased by ΔA. At this time, if A exceeds the maximum opening area Amax, the process is terminated with A = Amax.

同図3の(e)図に示す処理Dにおいては、開口面積指令値Aがゼロの場合、可変容量モータ23の容量指令値qをΔqだけ減少させる。このとき、qが最小容量qminを下回らない場合には処理を終了し、qが最小容量qminを下回った場合にはq=qminとして処理を終了する。一方、開口面積指令値Aがゼロより大きい場合、AをΔAだけ減少させる。このとき、Aがゼロ以上の場合には処理を終了し、Aがゼロを下回った場合にはA=0として処理を終了する。   In process D shown in FIG. 3E, when the opening area command value A is zero, the capacity command value q of the variable capacity motor 23 is decreased by Δq. At this time, if q does not fall below the minimum capacity qmin, the process ends. If q falls below the minimum capacity qmin, the process ends with q = qmin. On the other hand, when the opening area command value A is larger than zero, A is decreased by ΔA. At this time, if A is greater than or equal to zero, the process is terminated, and if A is less than zero, the process is terminated with A = 0.

このように、この第1実施形態は、処理C、Dにおける処理によって、可変容量モータ23が最大容量以下のときには可変容量モータ23の容量にて動力回生油路22の流量を調整し、可変容量モータ23が最大容量に達しているときには、回生制限弁31によって動力回生迂回油路30の流量を調整することで、動力回生油路22の流量を調整するシステムとなっている。   As described above, in the first embodiment, when the variable capacity motor 23 is equal to or less than the maximum capacity by the processes in the processes C and D, the flow rate of the power regeneration oil passage 22 is adjusted by the capacity of the variable capacity motor 23 to obtain the variable capacity. When the motor 23 reaches the maximum capacity, the flow rate of the power regenerative oil passage 22 is adjusted by adjusting the flow rate of the power regenerative bypass oil passage 30 by the regenerative restriction valve 31.

ここで、P1とP2をほぼ等しくなるように制御することと、流量制御油路21と動力回生油路22の流量の関係を説明する。油路に流量が発生すると、管路抵抗によって下流側の圧力が降下する。流量制御油路21と動力回生油路22の分岐部32と圧力計27の検出部27aの間の管路抵抗を仮想的に等価絞り44、分岐部32と圧力計28の検出部28aの間の管路抵抗を仮想的に等価絞り45とし、それぞれの等価開口面積(オリフィス断面積)をAo1、Ao2する。また、分岐部32の圧力をPA、流量制御油路21の流量、動力回生油路22の流量をそれぞれQ1、Q2とする。なお、等価絞りは、油圧回路上に圧損を付与する目的で意図して設けられているものである必要は無く、ホースや継ぎ手等の圧損などを本実施形態の機能を説明するために、油圧回路上に明示的に示したものである。オリフィス絞りにおける圧力損失の一般的な式に当てはめると、
Q1=C・Ao1√{2(Pa−P1)/ρ}
Q2=C・Ao2√{2(Pa−P2)/ρ}
C:流量係数,ρ:作動密度
と表わすことができ、Q1,Q2の関係は、
Q2=Q1・(Ao2/Ao1)√(Pa−P2)/(Pa−P1)
となる。ここで、P1とP2が同じ圧力である場合、
√{(Pa−P2)/(Pa−P1)}=1
であるから、
Q2=Q1・Ao2/Ao1
となり、Q1、Q2の流量比が、等価絞り44、等価絞り45の等価開口面積比で決まることが分かる。ここで、等価絞り44、等価絞り45は管路抵抗であり、これらの等価開口面積は固定的な数値となるので、Q1、Q2の流量比は固定比率に制御されることになる。
Here, the relationship between controlling P1 and P2 to be substantially equal and the flow rates of the flow rate control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 will be described. When a flow rate is generated in the oil passage, the downstream pressure drops due to the pipe resistance. The pipe resistance between the flow control oil passage 21 and the branch portion 32 of the power regeneration oil passage 22 and the detection portion 27a of the pressure gauge 27 is virtually equal between the equivalent throttle 44 and between the branch portion 32 and the detection portion 28a of the pressure gauge 28. , The equivalent resistance area 45 (orifice cross-sectional area) is Ao1 and Ao2. Further, the pressure of the branch portion 32 is PA, the flow rate of the flow rate control oil passage 21, and the flow rate of the power regeneration oil passage 22 are Q1 and Q2, respectively. The equivalent throttle does not have to be intentionally provided for the purpose of imparting pressure loss on the hydraulic circuit, and pressure loss such as a hose or a joint is used to explain the function of this embodiment. It is explicitly shown on the circuit. Applying to the general formula for pressure loss in orifice restriction,
Q1 = C · Ao1√ {2 (Pa−P1) / ρ}
Q2 = C · Ao2√ {2 (Pa−P2) / ρ}
C: Flow coefficient, ρ: Working density, and the relationship between Q1 and Q2 is
Q2 = Q1 · (Ao2 / Ao1) √ (Pa−P2) / (Pa−P1)
It becomes. Here, when P1 and P2 are the same pressure,
√ {(Pa−P2) / (Pa−P1)} = 1
Because
Q2 = Q1 · Ao2 / Ao1
Thus, it can be seen that the flow rate ratio between Q1 and Q2 is determined by the equivalent opening area ratio between the equivalent throttle 44 and the equivalent throttle 45. Here, the equivalent throttle 44 and the equivalent throttle 45 are pipe resistances, and their equivalent opening areas are fixed numerical values. Therefore, the flow rate ratio of Q1 and Q2 is controlled to a fixed ratio.

第1実施形態の構成と動作の概要は上述した通りであるが、アクチュエータ14に収縮を行わせる場合(回生を行う場合)の一連の動作における過渡的な状態について図4をも用いて補足説明する。   The outline of the configuration and operation of the first embodiment is as described above, but a supplementary explanation is also given with reference to FIG. 4 regarding the transient state in a series of operations when the actuator 14 is contracted (when regeneration is performed). To do.

まず、レバー15が操作されていない状態においては、パイロット弁16から流量制御弁19、動力回生油路22の切換弁24に作用するパイロット圧はタンク圧(ほぼゼロ)となっている。この状態では、流量制御弁19はスプール両端にあるバネ力によって中央位置にあり、切換弁24はバネ力によって油路を閉じる位置にあるため、流量制御油路21および動力回生油路22の流量はゼロとなっている。このとき、コントローラ25ではPp<δの判定が下され、電子制御レギュレータ26に対して可変容量モータ23の目標容量を最小容量とする指令を出し、可変容量モータ23は容量ゼロとなっている。   First, when the lever 15 is not operated, the pilot pressure acting on the flow control valve 19 and the switching valve 24 of the power regeneration oil passage 22 from the pilot valve 16 is a tank pressure (nearly zero). In this state, the flow rate control valve 19 is in the center position by the spring force at both ends of the spool, and the switching valve 24 is in the position to close the oil passage by the spring force, so the flow rates of the flow rate control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 are. Is zero. At this time, the controller 25 makes a determination of Pp <δ, issues a command to the electronic control regulator 26 to set the target capacity of the variable capacity motor 23 to the minimum capacity, and the capacity of the variable capacity motor 23 is zero.

次に、レバー15が操作されていない状態からパイロット弁16をA側に操作すると、操作直後、流量制御弁19のスプールが左側に移動を始め、油圧ポンプ12とアクチュエータ14のAポートを接続する油路と、作動油タンク18とアクチュエータ14のBポートを接続する油路が開き始める。また、動力回生油路22の切換弁24にもパイロット圧が作用してバネを押し、油路が開き始めるとともに、流量制御油路21には徐々に流量が発生し始める。流量が発生すると圧力損失が発生するため、下流に行くほど圧力が低下し、分岐部32の圧力Paに対して、流量制御油路21の圧力P1は小さくなる。一方、動力回生油路22にはまだ流量が発生していないため、圧力損失が発生せず、Pa=P2である。ここで、P2≦P1+εの範囲にある状態では、可変容量モータ23はまだ容量ゼロの制御状態にあり、動力回生油路22に流量は発生しない。さらに、時間が進みP1+ε<P2になると、コントローラ25内の可変容量モータ23の目標容量の値が増加し始める。そして、さらに時間が進むと、コントローラ25から電子制御レギュレータ26への目標容量指令値も適度に大きくなり、可変容量モータ23の容量に応じた流量が動力回生油路22に発生する。動力回生油路22に流量が発生すると、圧力損失によってP2はPaより小さくなる。   Next, when the pilot valve 16 is operated to the A side from the state in which the lever 15 is not operated, immediately after the operation, the spool of the flow control valve 19 starts to move to the left side, and the hydraulic pump 12 and the A port of the actuator 14 are connected. The oil passage and the oil passage connecting the hydraulic oil tank 18 and the B port of the actuator 14 begin to open. The pilot pressure also acts on the switching valve 24 of the power regenerative oil passage 22 to push the spring and the oil passage starts to open, and the flow control oil passage 21 gradually starts to generate a flow rate. Since a pressure loss occurs when the flow rate is generated, the pressure decreases toward the downstream, and the pressure P1 of the flow control oil passage 21 becomes smaller than the pressure Pa of the branch portion 32. On the other hand, since no flow rate has yet occurred in the power regeneration oil passage 22, no pressure loss occurs, and Pa = P2. Here, in a state where P2 ≦ P1 + ε, the variable displacement motor 23 is still in the control state of zero displacement, and no flow rate is generated in the power regeneration oil passage 22. Further, as time advances and P1 + ε <P2, the value of the target capacity of the variable capacity motor 23 in the controller 25 starts to increase. As time further advances, the target capacity command value from the controller 25 to the electronic control regulator 26 also increases appropriately, and a flow rate corresponding to the capacity of the variable capacity motor 23 is generated in the power regeneration oil passage 22. When a flow rate is generated in the power regeneration oil passage 22, P2 becomes smaller than Pa due to pressure loss.

この状態が続くと、いずれP1−ε≦P2≦P1+εの状態になり、その時点の可変容量モータ23の容量が保持される。なお、P1+ε<P2の状態で可変容量モータ23の容量指令値qが最大容量qmaxを超えた場合には、コントローラ25内の回生制限弁31の開口面積指令値Aが増大し、動力回生油路22の一部の流量が動力回生迂回油路30に導かれ、可変容量モータ23を迂回して作動油タンク18に導かれる。このため、可変容量モータ23の吸収流量を超える流量範囲についても、P1−ε≦P2≦P1+εの状態になるまで動力回生油路22の流量が増加する。こうして、P2がP1にほぼ等しくするように制御され、上述した様に、流量制御油路21の流量Q1に対して、動力回生油路の流量Q2が固定比率になるように調整される。   If this state continues, the state of P1−ε ≦ P2 ≦ P1 + ε is eventually reached, and the capacity of the variable displacement motor 23 at that time is held. When the displacement command value q of the variable displacement motor 23 exceeds the maximum displacement qmax in the state of P1 + ε <P2, the opening area command value A of the regeneration limit valve 31 in the controller 25 increases, and the power regeneration oil path A part of the flow rate 22 is guided to the power regeneration bypass oil passage 30, bypasses the variable capacity motor 23, and is guided to the hydraulic oil tank 18. For this reason, also in the flow rate range exceeding the absorption flow rate of the variable capacity motor 23, the flow rate of the power regeneration oil passage 22 increases until the state of P1-ε ≦ P2 ≦ P1 + ε is reached. In this way, P2 is controlled to be substantially equal to P1, and as described above, the flow rate Q2 of the power regenerative oil passage is adjusted to a fixed ratio with respect to the flow rate Q1 of the flow rate control oil passage 21.

次に、パイロット弁16がA側に操作されており、動力回生油路22の流量Q2がQ1に対して固定比率になるように調整されている状態から、レバー15を戻す場合について説明する。レバー15を戻し始めると、流量制御弁19のスプールが右側に移動を始め、油圧ポンプ12とアクチュエータ14のAポートを接続する油路と、作動油タンク18とアクチュエータ14のBポートを接続する油路が閉じ始める。このとき、流量制御油路21の流量Q1は徐々に減少し始める。流量Q1が減少すると等価絞り44における圧力損失が小さくなるので、圧力P1は大きくなる。そして、時間が進んでP2<P1−εの状態になると、回生制限弁31が開いている状態においては、コントローラ25内の回生制限弁31の開口面積指令値Aを減少し、開口面積指令値Aがゼロの場合には、可変容量モータ23の容量指令値qの値が減少し、それに応じて可変容量モータ23の容量も小さくなり、動力回生油路22の流量Q2が減少する。流量Q2が減少すると等価絞り45における圧力損失が小さくなるので、圧力P2は大きくなる。こうしてP2がP1に追従するように制御が行われ、Q1とQ2が固定比率になるように再調整される。   Next, the case where the lever 15 is returned from the state where the pilot valve 16 is operated to the A side and the flow rate Q2 of the power regenerative oil passage 22 is adjusted to a fixed ratio with respect to Q1 will be described. When the lever 15 starts to be returned, the spool of the flow control valve 19 starts to move to the right, the oil passage connecting the hydraulic pump 12 and the A port of the actuator 14, and the oil connecting the hydraulic oil tank 18 and the B port of the actuator 14. The road begins to close. At this time, the flow rate Q1 of the flow rate control oil passage 21 starts to gradually decrease. When the flow rate Q1 decreases, the pressure loss at the equivalent throttle 44 decreases, so the pressure P1 increases. Then, when time advances and the state of P2 <P1-ε is reached, in the state where the regenerative restriction valve 31 is open, the opening area command value A of the regenerative restriction valve 31 in the controller 25 is decreased, and the opening area command value When A is zero, the value of the capacity command value q of the variable capacity motor 23 decreases, the capacity of the variable capacity motor 23 decreases accordingly, and the flow rate Q2 of the power regeneration oil path 22 decreases. As the flow rate Q2 decreases, the pressure loss at the equivalent throttle 45 decreases, and the pressure P2 increases. Thus, control is performed so that P2 follows P1, and readjustment is performed so that Q1 and Q2 have a fixed ratio.

ところで、レバー15を戻す操作がゆっくりと行われた場合には、流量Q2はQ1に対して固定比率を保ちながら減少していくが、レバー15を急に戻した場合には、流量制御油路21の流量減少に、動力回生油路22の流量減少の再調整が追いつかない状況が発生する。このような状況でレバー15が中立(無操作)状態に戻されると、動力回生油路22の切換弁24も油路を閉じる位置に移動し、動力回生油路22の作動油の流れが強制的に遮断される。この瞬間は、可変容量モータ23はゼロでないある容量を有しているので、メイクアップ油路29から作動油を吸い上げることで、吸い込みポートへの供給流量が不足することによるキャビテーションを防止し、可変容量モータ23のポンプ作用による吸収トルク(動力ロス)の増大を抑えると共に、可変容量モータ23のダメージを最小限に抑える。また、レバー15が中立位置に戻ることで、パイロット圧Ppがゼロになるので、コントローラ25ではPp<δの判定が下され、電子制御レギュレータ26に対して可変容量モータ23の目標容量を最小容量とする指令を出し、最終的に可変容量モータ23の容量はゼロに戻る。このように、急なレバー戻し操作を行った場合には、可変容量モータ23の容量状態によらずアクチュエータ14を急停止させることができるので、緊急時にアクチュエータ14の停止が遅れることによる危険を防止することができる。   By the way, when the operation of returning the lever 15 is performed slowly, the flow rate Q2 decreases while maintaining a fixed ratio with respect to Q1, but when the lever 15 is returned suddenly, the flow rate control oil path The situation where the readjustment of the flow reduction of the power regeneration oil passage 22 cannot catch up with the flow reduction of 21 occurs. In this situation, when the lever 15 is returned to the neutral (no operation) state, the switching valve 24 of the power regeneration oil passage 22 is also moved to the position where the oil passage is closed, and the flow of hydraulic oil in the power regeneration oil passage 22 is forced. Is blocked. At this moment, since the variable displacement motor 23 has a certain capacity which is not zero, by sucking the hydraulic oil from the makeup oil passage 29, cavitation due to insufficient supply flow rate to the suction port is prevented and variable. While suppressing an increase in absorption torque (power loss) due to the pumping action of the capacity motor 23, damage to the variable capacity motor 23 is minimized. Further, since the pilot pressure Pp becomes zero when the lever 15 returns to the neutral position, the controller 25 makes a determination of Pp <δ and sets the target capacity of the variable capacity motor 23 to the minimum capacity with respect to the electronic control regulator 26. And finally the capacity of the variable capacity motor 23 returns to zero. In this way, when a sudden lever return operation is performed, the actuator 14 can be suddenly stopped regardless of the capacity state of the variable displacement motor 23, so that danger due to delay of the stop of the actuator 14 in an emergency is prevented. can do.

前述した第1実施形態においては、アクチュエータ14が動作する際には常に流量制御弁19に流量が発生しているため、レバー操作量の変化に対して発生する流量制御弁19での流量調整作用がアクチュエータ14の作動速度に必ず反映される。当然、流量制御弁19と比較して応答性に劣る可変容量モータ23による流量制御が含まれるため、本実施形態のレバー操作に対する応答性は、アクチュエータ14に給排される作動油の全流量が流量制御弁19に流れる従来の一般的な油圧作業機の油圧システムと比較すれば劣る。しかしながら、可変容量モータ23の流量制御の応答性に合わせて、応答性の悪さが問題無いレベルに収まるように、流量制御油路21と動力回生油路22の流量比率を設定することで、実用性を確保することができる。さらにこの第1実施形態は、流量制御油路21と動力回生油路22の流量比が常に一定であるため、レバー操作による流量制御油路21の流量変化量に対してアクチュエータ14の速度変化量が常に一定となり、良好な操作性を得ることができる。また、動力回生油路22の流量が所定流量以上になった場合、一部の流量を動力回生迂回油路30に分岐させるため、可変容量モータ23に許容流量以上の流量を流すことがなく、上記の制御を安定して実施することができる。すなわちこの第1実施形態は、アクチュエータ14の速度制御に対する応答性悪化の影響を最小限に抑え、スプール式流量制御弁に準ずる良好な操作性を確保でき、精度の高い作業性を得ることができる。   In the first embodiment described above, since the flow rate is always generated in the flow rate control valve 19 when the actuator 14 is operated, the flow rate adjusting action in the flow rate control valve 19 generated in response to the change in the lever operation amount. Is always reflected in the operating speed of the actuator 14. Naturally, since the flow rate control by the variable displacement motor 23 that is inferior in response to the flow rate control valve 19 is included, the response to the lever operation of the present embodiment is that the total flow rate of the hydraulic oil supplied to and discharged from the actuator 14 is This is inferior to a hydraulic system of a conventional general hydraulic working machine that flows to the flow control valve 19. However, by setting the flow rate ratio between the flow control oil passage 21 and the power regenerative oil passage 22 so that the poor responsiveness falls within a problem-free level in accordance with the responsiveness of the flow control of the variable capacity motor 23, it is practical. Sex can be secured. Furthermore, in this first embodiment, since the flow rate ratio between the flow control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 is always constant, the speed change amount of the actuator 14 with respect to the flow change amount of the flow control oil passage 21 by lever operation. Is always constant, and good operability can be obtained. In addition, when the flow rate of the power regeneration oil passage 22 becomes equal to or higher than the predetermined flow rate, a part of the flow rate is branched to the power regeneration bypass oil passage 30, so that the flow rate exceeding the allowable flow rate does not flow to the variable capacity motor 23. The above control can be stably performed. That is, this first embodiment can minimize the influence of the deterioration of the responsiveness to the speed control of the actuator 14, can ensure good operability according to the spool type flow control valve, and can obtain highly accurate workability. .

また、この第1実施形態によれば、動力回生油路22の最大流量を大きく設定することができるため、一部の流量を動力回生迂回油路30に分岐させたとしても、可変容量モータ23への平均流入流量が大きくなり、大きな回生効率を得ることができる。この点について、図7を用いて説明する。図7は、時間に対する、作動油排出油路20と動力回生油路22の流量変化の一例を示したものである。同図7中、C0は作動油排出油路20の流量、C1は動力回生油路22の最大流量を可変容量モータ23の許容流量Qmの範囲内に抑えた設定における動力回生油路22の流量、C2は動力回生油路22の最大流量を可変容量モータ23の許容流量Qmを超える値に設定した場合の動力回生油路22の流量を示す。C1,C2は、いずれもC0に対して固定比率の流量で推移するが、区間Sに示す通り、Qmを超える流量は動力回生迂回油路30に分岐するため、C2’の部分は可変容量モータ23には流入しない。したがって、動力回生油路22の最大流量を可変容量モータ23の許容流量Qmを超える値に設定した場合(C2)は、動力回生油路22に流入するすべての動力を回生することはできない。しかし、C1よりC2の方が平均流量を大きくとることができるため、C2の方がより大きな動力を回生できることが分かる。なお、動力回生油路22の最大流量、すなわち、流量制御油路21と動力回生油路22の流量比率の変更は、流量制御油路21と動力回生油路22の分岐部32から、圧力計27の検出部27aと圧力計28の検出部28aの間に発生するそれぞれの油路区間の圧力損失を、意図的に調整することで可能である。また、電子制御レギュレータ26の指令容量からコントローラ25にて動力回生油路22の流量を推定することで、動力回生油路22の流量を検出する流量計等の別の手段を別途設けることなくシンプルな構成とすることができる。   Further, according to the first embodiment, since the maximum flow rate of the power regeneration oil passage 22 can be set large, even if a part of the flow rate is branched to the power regeneration bypass oil passage 30, the variable capacity motor 23 The average inflow flow rate into the water increases, and a large regeneration efficiency can be obtained. This point will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an example of changes in the flow rates of the hydraulic oil discharge oil passage 20 and the power regeneration oil passage 22 with respect to time. In FIG. 7, C0 is the flow rate of the hydraulic oil discharge oil passage 20, and C1 is the flow rate of the power regeneration oil passage 22 at a setting in which the maximum flow rate of the power regeneration oil passage 22 is kept within the allowable flow rate Qm of the variable capacity motor 23. , C2 indicates the flow rate of the power regeneration oil path 22 when the maximum flow rate of the power regeneration oil path 22 is set to a value exceeding the allowable flow rate Qm of the variable capacity motor 23. C1 and C2 both change at a flow rate of a fixed ratio with respect to C0. However, as shown in the section S, since the flow rate exceeding Qm branches to the power regeneration bypass oil passage 30, the portion of C2 ′ is a variable capacity motor. 23 does not flow. Therefore, when the maximum flow rate of the power regeneration oil passage 22 is set to a value exceeding the allowable flow rate Qm of the variable capacity motor 23 (C2), it is not possible to regenerate all the power flowing into the power regeneration oil passage 22. However, since C2 can take a larger average flow rate than C1, it can be seen that C2 can regenerate larger power. The maximum flow rate of the power regeneration oil passage 22, that is, the change of the flow rate ratio between the flow control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 is changed from the branch portion 32 of the flow control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 from the pressure gauge. This is possible by intentionally adjusting the pressure loss in each oil passage section that occurs between the 27 detection units 27a and the detection unit 28a of the pressure gauge 28. Further, by estimating the flow rate of the power regenerative oil passage 22 with the controller 25 from the command capacity of the electronic control regulator 26, it is simple without providing another means such as a flow meter for detecting the flow rate of the power regenerative oil passage 22. It can be set as a simple structure.

なお、この第1実施形態にあっては前述したように、動力回生油路22の流量が可変容量モータ23の許容流量を超えたときに、この許容流量を超えた流量を、可変容量モータ23に導くことなく動力回生迂回油路30を介してタンク18に導く構成にしてある。このように構成した第1実施形態にあっては、モータ容量制御手段は、流量制御油路21と動力回生油路22の流量比を一定に保つ制御のみを行い、回生制限制御手段は、可変容量モータ23の許容流量を超えた流量を動力回生迂回油路30を介してタンク18に流す制御のみを行うため、両方の制御が互いに干渉しない。もし可変容量モータ23の許容流量を超えた流量を流量制御油路21に戻す構成とした場合は、流量制御油路21と動力回生油路22の流量比や流量制御弁19のスプール開口面積の制御がさらに必要となる。したがって、このような構成に比べてこの第1実施形態は、シンプルなシステム構成とすることができる。   In the first embodiment, as described above, when the flow rate of the power regeneration oil passage 22 exceeds the allowable flow rate of the variable displacement motor 23, the flow rate exceeding the allowable flow rate is changed to the variable displacement motor 23. Without being led to the tank 18 via the power regeneration bypass oil passage 30. In the first embodiment configured as described above, the motor capacity control means performs only control for keeping the flow rate ratio between the flow rate control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 constant, and the regenerative restriction control means is variable. Since only the control of flowing the flow rate exceeding the allowable flow rate of the capacity motor 23 to the tank 18 via the power regeneration bypass oil passage 30 is performed, both controls do not interfere with each other. If the flow rate that exceeds the allowable flow rate of the variable displacement motor 23 is returned to the flow rate control oil passage 21, the flow rate ratio between the flow rate control oil passage 21 and the power regeneration oil passage 22 and the spool opening area of the flow rate control valve 19 are set. Further control is required. Therefore, compared with such a configuration, the first embodiment can have a simple system configuration.

次に、本発明の第2実施形態について図5,6に基づいて説明する。なお、第1実施形態と共通する部分は省略し、差異のある部分のみ説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the part which is common in 1st Embodiment is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

この第2実施形態は、流量制御油路21に設けた第1圧力検出手段が、流量制御油路21から分岐する第1圧力検出油路50から成り、動力回生油路22に設けた第2圧力検出手段が、動力回生油路22から分岐する第2圧力検出油路51から成っている。   In the second embodiment, the first pressure detection means provided in the flow control oil passage 21 includes a first pressure detection oil passage 50 branched from the flow control oil passage 21, and the second pressure detection means 50 is provided in the power regeneration oil passage 22. The pressure detection means includes a second pressure detection oil passage 51 that branches from the power regeneration oil passage 22.

また、可変容量モータ23の容量を制御するモータ容量制御手段が、可変容量モータ23の容量を調整するモータ容量制御シリンダ52と、このモータ容量制御シリンダ52の圧油の給排を切り換えるモータ容量制御スプール53とを含んでいる。このモータ容量制御スプール53の両端に設けた同じ面積をもつ受圧部に、第1圧力検出油路50と第2圧力検出油路51を対抗させて接続させてある。   Further, a motor capacity control means for controlling the capacity of the variable capacity motor 23, a motor capacity control cylinder 52 for adjusting the capacity of the variable capacity motor 23, and a motor capacity control for switching between supply and discharge of pressure oil in the motor capacity control cylinder 52. And a spool 53. The first pressure detection oil passage 50 and the second pressure detection oil passage 51 are connected to the pressure receiving portions having the same area provided at both ends of the motor capacity control spool 53 so as to face each other.

また、第1圧力検出油路50に切換弁54を設けてあり、モータ容量制御スプール53とモータ容量制御シリンダ52を接続する油路に切換弁55を設けてある。   Further, a switching valve 54 is provided in the first pressure detection oil passage 50, and a switching valve 55 is provided in the oil passage connecting the motor capacity control spool 53 and the motor capacity control cylinder 52.

また、この第2実施形態は、動力回生油路22の流量が所定流量以上のときに動力回生油路22の流量の一部を動力回生迂回油路30に導くように制御する回生制限制御手段が、回生制限弁101を含むとともに、モータ容量制御シリンダ52が所定ストロークよりもモータ容量を大きくする側に位置するときに、動力回生油路22の流量の一部を動力回生迂回油路30に導くように回生制限弁101の指令パイロット圧を制御する回生制限弁パイロット圧制御手段を含んでいる。   Further, the second embodiment is a regenerative restriction control means for controlling so that a part of the flow rate of the power regeneration oil passage 22 is guided to the power regeneration bypass oil passage 30 when the flow rate of the power regeneration oil passage 22 is equal to or higher than a predetermined flow rate. However, when the motor capacity control cylinder 52 is located on the side where the motor capacity is larger than the predetermined stroke, the part of the flow rate of the power regeneration oil path 22 is transferred to the power regeneration bypass oil path 30. Regenerative limiting valve pilot pressure control means for controlling the command pilot pressure of the regenerative limiting valve 101 so as to guide is included.

この回生制限弁パイロット圧制御手段は、パイロットポンプ13と、モータ容量制御シリンダ52のスプール弁部52aと、このスプール弁部52aを介して回生制限弁101にパイロットポンプ13のパイロット圧を導く回生制限弁制御油路56とを含んでいる。この回生制限弁パイロット圧制御手段は、第1圧力検出油路50が検出する圧力より第2圧力検出油路51が検出する圧力の方が高いときに、モータ容量制御シリンダ52のスプール弁部52aとパイロットポンプ13を接続させ、モータ容量制御シリンダ52のスプール弁部52aが、所定ストロークよりもモータ容量を大きくする側に位置するときに、回生制限弁制御油路56と回生制限弁101を接続させるものである。   The regenerative restriction valve pilot pressure control means includes a pilot pump 13, a spool valve portion 52a of the motor displacement control cylinder 52, and a regenerative restriction that guides the pilot pressure of the pilot pump 13 to the regenerative restriction valve 101 via the spool valve portion 52a. And a valve control oil passage 56. The regenerative restriction valve pilot pressure control means is configured so that when the pressure detected by the second pressure detection oil passage 51 is higher than the pressure detected by the first pressure detection oil passage 50, the spool valve portion 52a of the motor capacity control cylinder 52 is used. And the pilot pump 13 are connected, and the regenerative restriction valve control oil passage 56 and the regenerative restriction valve 101 are connected when the spool valve portion 52a of the motor capacity control cylinder 52 is positioned on the side where the motor capacity is larger than the predetermined stroke. It is something to be made.

モータ容量制御シリンダ52のスプール弁部52aは、図6の(a)図に示すように、5ポート(A〜E)を有し、一端側がハウジングから突出して可変容量モータ23の容量を調整する機構となっている。スプール弁部52aが右方向に移動するとモータ容量が大きくなり、スプール弁部52aが左方向に移動するとモータ容量が小さくなる。レバー15が操作されていないときには、スプール弁部52aの右側端部に設けられた圧縮バネによってスプール弁部52aは左側に位置し、モータ容量は最小となっている。また、この第2実施形態の可変容量モータ23は、入り口ポートに流量が発生したときに、容量を大きくする方向(モータ容量制御シリンダ52の圧縮バネを圧縮してスプール弁部52aを右側にストロークさせる方向)に自動的に変化しようとする特性を持たせてある。そのため、モータ容量制御シリンダ52は、Bポートにパイロット圧を作用させることで、可変容量モータ23の容量自動調整作用に逆らって、容量を小さくする方向(モータ容量制御シリンダ52の圧縮バネの反発力と同じ向き)に推力を発生する構成となっている。そして、スプール弁部52aが右に移動しモータ容量が最大容量付近になると、それまで作動油タンク18に接続しているEポートの開口面積が徐々に減少し、新たにAポートの開口面積が徐々に増加することで、回生制限弁101に接続されるCポートの圧力が徐々に昇圧され、それに伴い、回生制限弁101が徐々に開くようになる。   As shown in FIG. 6A, the spool valve portion 52a of the motor capacity control cylinder 52 has 5 ports (A to E), and one end side protrudes from the housing to adjust the capacity of the variable capacity motor 23. It is a mechanism. When the spool valve portion 52a moves rightward, the motor capacity increases, and when the spool valve portion 52a moves leftward, the motor capacity decreases. When the lever 15 is not operated, the spool valve portion 52a is positioned on the left side by the compression spring provided at the right end portion of the spool valve portion 52a, and the motor capacity is minimized. Further, the variable displacement motor 23 of the second embodiment is configured to increase the displacement when a flow rate is generated at the inlet port (the compression spring of the motor displacement control cylinder 52 is compressed and the spool valve portion 52a is moved to the right. The direction to be automatically changed in the direction of Therefore, the motor displacement control cylinder 52 applies a pilot pressure to the B port to reduce the displacement against the automatic displacement adjustment operation of the variable displacement motor 23 (the repulsive force of the compression spring of the motor displacement control cylinder 52). In the same direction as that). When the spool valve portion 52a moves to the right and the motor capacity is near the maximum capacity, the opening area of the E port that has been connected to the hydraulic oil tank 18 gradually decreases until a new opening area of the A port. By gradually increasing, the pressure of the C port connected to the regenerative restriction valve 101 is gradually increased, and the regenerative restriction valve 101 is gradually opened accordingly.

モータ容量制御シリンダ52のA、Bポートには、モータ容量制御スプール53が接続されており、モータ容量制御スプール53にはパイロットポンプ13が接続されている。また、モータ容量制御スプール53の両端には、第1圧力検出油路50、第2圧力検出油路51が接続され、両圧力検出油路50,51の圧力差に応じて、モータ容量制御スプール53が移動するようになっている。第1圧力検出油路50の圧力P1が高いとき、スプール53は右側に移動し、モータ容量制御シリンダ52のBポートにパイロットポンプ13が接続され、モータ容量が減少する。第2圧力検出油路51の圧力P2が高いとき、スプール53は左側に移動し、モータ容量制御シリンダ52のBポートがタンクに接続され、モータ容量制御シリンダ52の推力が無くなり、可変容量モータ23の容量自動調整作用によってモータ容量が増加する。なお、この第2実施形態ではP1とP2が同圧の時にスプールが中央位置になるようにモータ容量制御スプール53の両端のバネがセットされている。また、レバー15が操作されていない時(中立時)には、切換弁54が第1圧力検出油路50と第2圧力検出油路51を接続する位置にあり、P1とP2が同圧になるため、モータ容量制御スプール53は中央位置になる。   A motor capacity control spool 53 is connected to the A and B ports of the motor capacity control cylinder 52, and the pilot pump 13 is connected to the motor capacity control spool 53. Further, a first pressure detection oil passage 50 and a second pressure detection oil passage 51 are connected to both ends of the motor capacity control spool 53, and the motor capacity control spool is set according to the pressure difference between the two pressure detection oil passages 50 and 51. 53 moves. When the pressure P1 of the first pressure detection oil passage 50 is high, the spool 53 moves to the right, the pilot pump 13 is connected to the B port of the motor capacity control cylinder 52, and the motor capacity decreases. When the pressure P2 of the second pressure detection oil passage 51 is high, the spool 53 moves to the left side, the B port of the motor capacity control cylinder 52 is connected to the tank, the thrust of the motor capacity control cylinder 52 disappears, and the variable capacity motor 23 The motor capacity increases due to the automatic capacity adjustment function. In the second embodiment, the springs at both ends of the motor capacity control spool 53 are set so that the spool is in the center position when P1 and P2 are at the same pressure. When the lever 15 is not operated (at neutral), the switching valve 54 is in a position where the first pressure detection oil passage 50 and the second pressure detection oil passage 51 are connected, and P1 and P2 have the same pressure. Therefore, the motor capacity control spool 53 is in the center position.

レバー15を操作して、アクチュエータ14を縮小する動作をさせるとき、図6の(b)図に示すように、流量制御弁19のスプールは左側に移動すると共に、図5に示す切換弁55が閉位置、切換弁24が開位置、切換弁54が第1圧力検出油路50とスプール油路を連通させる位置に切り換わる。すると、アクチュエータ14から排出された作動油は、作動油排出油路20、流量制御油路21を通って流量制御弁19のスプールから作動油タンク18へと戻り、等価絞り44にて圧力損失が発生する。レバー操作開始直後は、動力回生油路22にも作動油が流れようとするが、可変容量モータ23がゼロ容量位置にあり流量が発生していないため、等価絞り45において圧力損失は発生していない。   When the lever 15 is operated to reduce the actuator 14, the spool of the flow control valve 19 moves to the left as shown in FIG. 6B, and the switching valve 55 shown in FIG. The closed position, the switching valve 24 is opened, and the switching valve 54 is switched to a position where the first pressure detection oil passage 50 and the spool oil passage are communicated with each other. Then, the hydraulic oil discharged from the actuator 14 returns from the spool of the flow control valve 19 to the hydraulic oil tank 18 through the hydraulic oil discharge oil passage 20 and the flow control oil passage 21, and pressure loss is caused by the equivalent throttle 44. Occur. Immediately after the start of the lever operation, hydraulic oil tends to flow through the power regeneration oil passage 22, but no pressure loss has occurred in the equivalent throttle 45 because the variable displacement motor 23 is in the zero displacement position and no flow is generated. Absent.

したがって、モータ容量制御スプール53は左側に移動し、図6の(c)図に示すように、モータ容量制御シリンダ52のBポートが作動油タンク18と連通する。同時に、動力回生油路22に発生した圧力で、可変容量モータ23の容量が自動的に大きくなり始め、動力回生油路22に流量が発生する。動力回生油路22に流量が発生すると、等価絞り45において圧力損失が発生し、第2圧力検出油路51で検出される圧力P2が下がり始め、図6の(d)図の状態となる。そして、動力回生油路22の流量が増加し、P2が第1圧力検出油路50の圧力P1に対して所定の圧力以下になると、モータ容量制御スプール53が右側に移動し、図6の(e)図に示すように、モータ容量制御シリンダ52のBポートにパイロット圧が作用してモータ容量を小さくする。   Therefore, the motor capacity control spool 53 moves to the left, and the B port of the motor capacity control cylinder 52 communicates with the hydraulic oil tank 18 as shown in FIG. At the same time, due to the pressure generated in the power regeneration oil path 22, the capacity of the variable capacity motor 23 automatically starts to increase, and a flow rate is generated in the power regeneration oil path 22. When a flow rate is generated in the power regenerative oil passage 22, a pressure loss is generated in the equivalent throttle 45, and the pressure P2 detected in the second pressure detection oil passage 51 starts to decrease, and the state shown in FIG. Then, when the flow rate of the power regenerative oil passage 22 increases and P2 becomes equal to or lower than a predetermined pressure with respect to the pressure P1 of the first pressure detection oil passage 50, the motor capacity control spool 53 moves to the right side (( e) As shown in the figure, the pilot pressure acts on the B port of the motor capacity control cylinder 52 to reduce the motor capacity.

また、可変容量モータ23が最大容量付近になると、上述した通りAポートと回生制限弁101のパイロットポートに接続するCポートが連通するが、このとき図6の(c)図に示すように、依然としてP1よりP2が大きい状態にあると、モータ容量制御スプール53が左側にあるため、モータ容量制御シリンダ52のA、Cポートを介して回生制限弁101のパイロットポートにパイロット圧が作用し、回生制限弁101を開くことになる。回生制限弁101が開くと、動力回生油路22の一部の流量が動力回生迂回油路30に導かれ、可変容量モータ23を迂回して作動油タンク18に流入する。すなわち、可変容量モータ23の容量を超えた流量を動力回生油路22に流すことが可能になる。   Further, when the variable displacement motor 23 is near the maximum capacity, the A port and the C port connected to the pilot port of the regenerative restriction valve 101 communicate with each other as described above. At this time, as shown in FIG. If P2 is still larger than P1, since the motor displacement control spool 53 is on the left side, the pilot pressure acts on the pilot port of the regenerative restriction valve 101 via the A and C ports of the motor displacement control cylinder 52. The restriction valve 101 is opened. When the regenerative restriction valve 101 is opened, a part of the flow rate of the power regeneration oil passage 22 is guided to the power regeneration bypass oil passage 30 and bypasses the variable capacity motor 23 and flows into the hydraulic oil tank 18. That is, a flow rate exceeding the capacity of the variable capacity motor 23 can be supplied to the power regeneration oil passage 22.

このようにして、P2がP1と同圧になるように、可変容量モータ23の容量が自動的に調整される。なお、第1実施形態で説明した通り、P2がP1と同圧になるように制御することは、Q1、Q2の流量比を固定比率に制御することと同じである。したがって、この第2実施形態にあっても、第1実施形態におけるのと同様にアクチュエータ14の速度制御に対する応答性悪化の影響を最小限に抑え、スプール式流量制御弁に準ずる良好な操作性を確保でき、精度の高い作業性を得ることができる。   In this way, the capacity of the variable capacity motor 23 is automatically adjusted so that P2 has the same pressure as P1. As described in the first embodiment, controlling P2 to be the same pressure as P1 is the same as controlling the flow rate ratio of Q1 and Q2 to a fixed ratio. Therefore, even in the second embodiment, as in the first embodiment, the influence of the deterioration of the responsiveness to the speed control of the actuator 14 is minimized, and a good operability equivalent to the spool type flow control valve is achieved. Can be ensured, and highly accurate workability can be obtained.

また、この第2実施形態によれば、モータ容量制御シリンダ52のストロークから動力回生油路22の流量を推定することで、動力回生油路22の流量を検出する流量計等の別の手段を別途設けることなくシンプルな構成とすることができる。さらに、この第2実施形態によれば、モータ容量制御シリンダ52のストロークから、機械的に、すなわち油圧回路にて、回生制限弁31の指令パイロット圧を制御することで、電子制御を用いないシステム構成が可能となり、電波ノイズの多い環境において、電子制御を使用する場合と比較してより安定な制御を実現することができる。   Further, according to the second embodiment, another means such as a flow meter for detecting the flow rate of the power regeneration oil path 22 is estimated by estimating the flow rate of the power regeneration oil path 22 from the stroke of the motor capacity control cylinder 52. A simple configuration can be obtained without providing it separately. Furthermore, according to the second embodiment, a system that does not use electronic control by controlling the command pilot pressure of the regenerative restriction valve 31 mechanically, that is, by a hydraulic circuit, from the stroke of the motor displacement control cylinder 52. The configuration is possible, and more stable control can be realized in an environment with a lot of radio noise as compared with the case where electronic control is used.

1 走行体
2 旋回体
3 作業装置
4 ブーム
4a ブームシリンダ
11 回転動力生成手段
12 油圧ポンプ
13 パイロットポンプ
14 アクチュエータ
15 レバー
16 パイロット弁
18 作動油タンク
19 流量制御弁
20 作動油排出油路
21 流量制御油路
22 動力回生油路
23 可変容量モータ
24 切換弁
25 コントローラ
26 電子制御レギュレータ
27 圧力計(第1圧力検出手段)
28 圧力計(第2圧力検出手段)
30 動力回生迂回油路
31 回生制限弁
32 分岐部
44 等価絞り
45 等価絞り
50 第1圧力検出油路(第1圧力検出手段)
51 第2圧力検出油路(第2圧力検出手段)
52 モータ容量制御シリンダ
52a スプール弁部
53 モータ容量制御スプール
54 切換弁
55 切換弁
56 回生制限弁制御油路
100 圧力計
101 回生制限弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Traveling body 2 Revolving body 3 Working apparatus 4 Boom 4a Boom cylinder 11 Rotational power production | generation means 12 Hydraulic pump 13 Pilot pump 14 Actuator 15 Lever 16 Pilot valve 18 Hydraulic oil tank 19 Flow control valve 20 Hydraulic oil discharge oil path 21 Flow control oil Path 22 Power regeneration oil path 23 Variable capacity motor 24 Switching valve 25 Controller 26 Electronic control regulator 27 Pressure gauge (first pressure detecting means)
28 Pressure gauge (second pressure detection means)
30 Power regeneration detour oil passage 31 Regenerative restriction valve 32 Branching portion 44 Equivalent restriction 45 Equivalent restriction 50 First pressure detection oil passage (first pressure detection means)
51 Second pressure detection oil passage (second pressure detection means)
52 Motor capacity control cylinder 52a Spool valve part 53 Motor capacity control spool 54 Switching valve 55 Switching valve 56 Regenerative restriction valve control oil path 100 Pressure gauge 101 Regenerative restriction valve

Claims (5)

回転動力生成手段と、この回転動力生成手段から油圧ポンプに回転動力を投入して油圧動力を生成し、その油圧動力によってアクチュエータを動作させる油圧作業機の油圧システムにおいて、
上記アクチュエータからの作動油排出油路を、レバー操作によって制御される流量制御弁のスプールに接続する油路である流量制御油路と、上記作動油排出油路からの排出作動油の油圧動力を再利用可能なエネルギーに変換する可変容量モータに接続する油路である動力回生油路に分岐させ、
上記流量制御油路に設けた第1圧力検出手段と上記動力回生油路に設けた第2圧力検出手段と、
上記第1圧力検出手段の圧力が上記第2圧力検出手段の圧力よりも大きいときに上記可変容量モータの容量を小さくし、上記第1圧力検出手段の圧力が上記第2圧力検出手段の圧力よりも小さいときに上記可変容量モータの容量を大きくし、上記第1圧力検出手段と上記第2圧力検出手段の圧力が同じときに上記可変容量モータの容量を固定するモータ容量制御手段と、
上記動力回生油路から分岐させた動力回生迂回油路と、
上記動力回生油路の流量が所定流量以上のときに上記動力回生油路の流量の一部を動力回生迂回油路へ導くように制御する回生制限制御手段とを設けたことを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
In a hydraulic system of a hydraulic working machine that generates rotational power by supplying rotational power to a hydraulic pump from the rotational power generating means and generating hydraulic power and operating an actuator by the hydraulic power,
The hydraulic oil discharge hydraulic path from the actuator is connected to the spool of the flow control valve controlled by lever operation. Branch to a power regenerative oil path that is an oil path connected to a variable capacity motor that converts to reusable energy,
First pressure detecting means provided in the flow control oil passage, second pressure detecting means provided in the power regeneration oil passage,
When the pressure of the first pressure detection means is larger than the pressure of the second pressure detection means, the capacity of the variable displacement motor is reduced, and the pressure of the first pressure detection means is lower than the pressure of the second pressure detection means. Motor capacity control means for increasing the capacity of the variable capacity motor when the pressure is smaller, and fixing the capacity of the variable capacity motor when the pressures of the first pressure detection means and the second pressure detection means are the same;
A power regeneration detour oil passage branched from the power regeneration oil passage;
Regeneration restriction control means for controlling so that a part of the flow rate of the power regeneration oil path is guided to the power regeneration bypass oil path when the flow rate of the power regeneration oil path is equal to or higher than a predetermined flow rate is provided. Hydraulic system for work equipment.
請求項1に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
上記動力回生油路の流量が上記可変容量モータの許容流量を超えたときに、この許容流量を超えた流量を、上記可変容量モータに導くことなく上記動力回生迂回油路を介してタンクに導くことを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
In the hydraulic system of the hydraulic working machine according to claim 1,
When the flow rate of the power regenerative oil passage exceeds the allowable flow rate of the variable capacity motor, the flow rate exceeding the permissible flow rate is guided to the tank via the power regeneration detour oil path without being guided to the variable capacity motor. A hydraulic system for a hydraulic working machine.
請求項1または2に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
上記可変容量モータの容量を調整する電子制御レギュレータと、上記動力回生迂回油路に設けた電磁比例弁から成る回生制限弁と、上記電子制御レギュレータの指令容量が所定の値よりも大きいときに、上記動力回生迂回油路を開くように上記回生制限弁を制御するコントローラとを備え、
上記モータ容量制御手段は、上記コントローラと上記電子制御レギュレータとを含み、
上記回生制限制御手段は、上記コントローラと上記回生制限弁とを含むことを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
In the hydraulic system of the hydraulic working machine according to claim 1 or 2,
When the electronic control regulator that adjusts the capacity of the variable capacity motor, the regenerative restriction valve that consists of an electromagnetic proportional valve provided in the power regeneration bypass oil passage, and the command capacity of the electronic control regulator is larger than a predetermined value, A controller for controlling the regenerative restriction valve so as to open the power regeneration detour oil passage,
The motor capacity control means includes the controller and the electronic control regulator,
The hydraulic system for a hydraulic working machine, wherein the regenerative restriction control means includes the controller and the regenerative restriction valve.
請求項1または2に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
上記第1圧力検出手段が上記流量制御油路から分岐する第1圧力検出油路から成り、上記第2圧力検出手段が上記動力回生油路から分岐する第2圧力検出油路から成り、
上記モータ容量制御手段が、上記可変容量モータの容量を調整するモータ容量制御シリンダと、このモータ容量制御シリンダの圧油の給排を切り換えるモータ容量制御スプールとを含み、
上記モータ容量制御スプール両端に設けた同じ面積をもつ受圧部に、上記第1圧力検出油路と上記第2圧力検出油路を対抗させて接続し、
上記回生制限制御手段は、上記動力回生迂回油路に設けた油圧パイロット流量制御弁から成る回生制限弁と、上記モータ容量制御シリンダが所定ストロークよりもモータ容量を大きくする側に位置するときに、上記動力回生油路の流量の一部を上記動力回生迂回油路に導くように回生制限弁の指令パイロット圧を制御する回生制限弁パイロット圧制御手段とを含むことを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
In the hydraulic system of the hydraulic working machine according to claim 1 or 2,
The first pressure detection means comprises a first pressure detection oil passage branched from the flow control oil passage, the second pressure detection means comprises a second pressure detection oil passage branched from the power regeneration oil passage,
The motor capacity control means includes a motor capacity control cylinder that adjusts the capacity of the variable capacity motor, and a motor capacity control spool that switches between supply and discharge of pressure oil in the motor capacity control cylinder,
The first pressure detection oil passage and the second pressure detection oil passage are opposed to and connected to pressure receiving portions having the same area provided at both ends of the motor capacity control spool,
When the regenerative restriction control means is positioned on the side where the regenerative restriction valve composed of a hydraulic pilot flow control valve provided in the power regeneration bypass oil passage and the motor capacity control cylinder are larger than a predetermined stroke, A regenerative limiting valve pilot pressure control means for controlling a command pilot pressure of the regenerative limiting valve so as to guide a part of the flow rate of the power regenerative oil path to the power regenerative detour oil path. Hydraulic system.
請求項4に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
上記回生制限弁パイロット圧制御手段は、パイロットポンプと、上記モータ容量制御シリンダのスプール弁部と、このスプール弁部を介して上記回生制限弁に上記パイロットポンプのパイロット圧を導く回生制限弁制御油路とを含み、この回生制限弁パイロット圧制御手段は、上記第1圧力検出油路が検出する圧力より上記第2圧力検出油路が検出する圧力の方が高いときに、上記モータ容量制御シリンダの上記スプール弁部と上記パイロットポンプを接続させ、上記モータ容量制御シリンダの上記スプール弁部が、所定ストロークよりもモータ容量を大きくする側に位置するときに、上記回生制限弁制御油路と上記回生制限弁を接続させることを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
In the hydraulic system of the hydraulic working machine according to claim 4,
The regenerative restriction valve pilot pressure control means includes a pilot pump, a spool valve portion of the motor capacity control cylinder, and a regenerative restriction valve control oil that guides the pilot pressure of the pilot pump to the regenerative restriction valve via the spool valve portion. The regenerative restriction valve pilot pressure control means includes the motor displacement control cylinder when the pressure detected by the second pressure detection oil passage is higher than the pressure detected by the first pressure detection oil passage. When the spool valve portion of the motor displacement control cylinder is located on the side where the motor displacement is larger than a predetermined stroke, the regenerative restriction valve control oil passage and the pilot pump are connected. A hydraulic system for a hydraulic working machine, wherein a regenerative restriction valve is connected.
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