JP2013122151A - Work machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a work machine capable of making effective use of energy given by operating oil while securing the operating responsiveness of a hydraulic actuator.SOLUTION: A power shovel includes a control valve 60 for controlling the supply of operating oil to a hydraulic cylinder 70, a main hydraulic pump 32 for supplying the operating oil to the control valve 60, a pilot valve 50 for generating pilot pressure, and a pilot hydraulic pump 33 for supplying the operating oil to the pilot valve 50. It further includes a hydraulic motor 40 provided in at least one of a first main oil path 60a and a first pilot oil path 33a, and adapted to be rotationally driven while receiving the operating oil, to regulate the pressure of the operating oil in the first main oil path 60a or the first pilot oil path 33a depending on rotational resistance against the rotational drive, and a power generation electric motor 41 for giving the rotational resistance to the hydraulic motor 40 while executing power generation with the regeneration of rotationally driving energy given to the hydraulic motor 40 by the operating oil.

Description

本発明は、油圧アクチュエータを作動させて種々の作業を行うように構成された作業機械に関する。   The present invention relates to a working machine configured to perform various operations by operating a hydraulic actuator.

上記作業機械の一例として、掘削等の作業を行うように構成されたパワーショベルがある。一般にパワーショベルは、走行装置、旋回装置、ブーム、アーム、バケット等の各々に対応させて設けられた油圧アクチュエータ(例えば、油圧モータや油圧シリンダ等)に、メイン油圧ポンプから吐出された作動油を供給して作動させることにより、掘削作業が行えるように構成される。メイン油圧ポンプから吐出された作動油は一旦コントロールバルブに供給され、このコントロールバルブ(コントロールバルブ内のバルブスプール)により供給方向および供給量が制御されて、各油圧アクチュエータに供給される。コントロールバルブの作動制御に関しては、例えばメイン油圧ポンプとは別に設けられたパイロット油圧ポンプからの吐出される作動油を基にして、操作レバーに対する操作に応じたパイロット圧を生成し、このパイロット圧をコントロールバルブに作用させる構成のものが良く知られている(例えば、特許文献1および2を参照)。   An example of the work machine is a power shovel configured to perform work such as excavation. In general, a power shovel supplies hydraulic oil discharged from a main hydraulic pump to a hydraulic actuator (for example, a hydraulic motor or a hydraulic cylinder) provided corresponding to each of a traveling device, a turning device, a boom, an arm, a bucket, and the like. By supplying and operating, excavation work can be performed. The hydraulic oil discharged from the main hydraulic pump is once supplied to the control valve, and the supply direction and the supply amount are controlled by this control valve (valve spool in the control valve) and supplied to each hydraulic actuator. Regarding the control control of the control valve, for example, based on the hydraulic oil discharged from a pilot hydraulic pump provided separately from the main hydraulic pump, a pilot pressure corresponding to the operation on the operation lever is generated, and this pilot pressure is generated. A structure that acts on a control valve is well known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

図5には、パイロット圧によりコントロールバルブの作動制御を行う従来のパワーショベルの油圧回路500を示している。駆動源としての電動モータ510が駆動されることによりメイン油圧ポンプ520から作動油が吐出され、この吐出された作動油がコントロールバルブ560を介して油圧シリンダ570に供給される。一方、パイロット油圧ポンプ530から吐出された作動油は、パイロット油路用リリーフバルブ540により例えば3.5MPa程度(以下、この圧力を「所定パイロット元圧」と称する)に調圧されてパイロットバルブ550に供給される。パイロットバルブ550においては、所定パイロット元圧の作動油を基にして操作レバー551に対する操作に応じたパイロット圧が生成される。そして、このパイロット圧がコントロールバルブ560に出力されることで、コントロールバルブ560内のバルブスプール(図示せず)の移動制御が行われるように構成されている。   FIG. 5 shows a hydraulic circuit 500 of a conventional power shovel that controls the operation of the control valve by pilot pressure. When the electric motor 510 as a drive source is driven, hydraulic oil is discharged from the main hydraulic pump 520, and the discharged hydraulic oil is supplied to the hydraulic cylinder 570 via the control valve 560. On the other hand, the hydraulic oil discharged from the pilot hydraulic pump 530 is adjusted to, for example, about 3.5 MPa (hereinafter, this pressure is referred to as “predetermined pilot original pressure”) by the pilot oil passage relief valve 540, and the pilot valve 550. To be supplied. In the pilot valve 550, a pilot pressure corresponding to an operation on the operation lever 551 is generated based on hydraulic oil having a predetermined pilot original pressure. The pilot pressure is output to the control valve 560 so that movement of a valve spool (not shown) in the control valve 560 is controlled.

油圧回路500においては、パイロット油圧ポンプ530からの作動油をパイロット油路用リリーフバルブ540により所定パイロット元圧に調圧した上で、操作レバー551に対する操作の有無に関らず常時パイロットバルブ550に供給する構成となっている。そのため、操作レバー551に対する操作に応じてパイロット圧を素早く生成でき、操作レバー551への操作に対する油圧シリンダ570の作動応答性が確保されている。   In the hydraulic circuit 500, the hydraulic oil from the pilot hydraulic pump 530 is adjusted to a predetermined pilot original pressure by the pilot oil passage relief valve 540, and is always set to the pilot valve 550 regardless of whether the operation lever 551 is operated. It is configured to supply. Therefore, the pilot pressure can be quickly generated according to the operation on the operation lever 551, and the operation responsiveness of the hydraulic cylinder 570 to the operation on the operation lever 551 is ensured.

特開2004−190439号公報JP 2004-190439 A 特開2006−105324号公報JP 2006-105324 A

このように油圧回路500においては、操作レバー551に対して操作がされていないときにも、所定パイロット元圧に調圧された作動油がパイロットバルブ550に供給されるため、このときにパイロット油圧ポンプ530から吐出された作動油は、パイロット油路用リリーフバルブにおいてそのエネルギー(運動エネルギー)が熱エネルギーに変換されるだけで何ら仕事をすることなく作動油タンクに戻されており、作動油の持つエネルギーが無駄になっていた。   Thus, in the hydraulic circuit 500, even when the operation lever 551 is not operated, the hydraulic oil adjusted to the predetermined pilot original pressure is supplied to the pilot valve 550. The hydraulic oil discharged from the pump 530 is returned to the hydraulic oil tank without any work just by converting its energy (kinetic energy) into thermal energy in the relief valve for the pilot oil passage. The energy we had was wasted.

そこで、このようなエネルギーの無駄を減らす方法の1つとして、操作レバー551に対する操作に応じてパイロット油圧ポンプ530を駆動させることで、操作レバー551が操作されたときのみパイロット油圧ポンプ530からパイロットバルブ550に所定パイロット元圧の作動油を供給する方法が考えられる。この方法を採用した場合には、作動油の持つエネルギーが無駄になりにくいものの、一方で、操作レバー551への操作に対する油圧シリンダ570の作動応答性が低下するという問題が生じる。このように、操作レバーへの操作に対する油圧アクチュエータの作動応答性を確保しつつ、作動油の持つエネルギーを有効に利用することが困難であるという課題があった。   Therefore, as one of the methods for reducing such waste of energy, the pilot hydraulic pump 530 is driven in accordance with the operation with respect to the operation lever 551 so that the pilot hydraulic pump 530 controls the pilot valve only when the operation lever 551 is operated. A method of supplying hydraulic oil having a predetermined pilot original pressure to 550 is conceivable. When this method is employed, the energy of the hydraulic oil is hardly wasted, but on the other hand, there arises a problem that the operation responsiveness of the hydraulic cylinder 570 to the operation of the operation lever 551 is lowered. As described above, there is a problem that it is difficult to effectively use the energy of the hydraulic oil while ensuring the operation responsiveness of the hydraulic actuator to the operation of the operation lever.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、油圧アクチュエータの作動応答性を確保しつつ、作動油の持つエネルギーを有効に利用可能な作業機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a work machine that can effectively use the energy of hydraulic oil while ensuring the operation response of the hydraulic actuator.

上記目的を達成するため、本発明に係る作業機械(例えば、実施形態におけるパワーショベル1)は、作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータ(例えば、実施形態における油圧シリンダ70)へのアクチュエータ用作動油の供給制御を行うコントロールバルブと、前記コントロールバルブに前記アクチュエータ用作動油を供給するアクチュエータ用作動油供給源(例えば、実施形態におけるメイン油圧ポンプ32)と、前記コントロールバルブの作動を制御するためのパイロット圧を生成するパイロット圧生成手段(例えば、実施形態におけるパイロットバルブ50)と、前記パイロット圧の基になるパイロット用作動油を前記パイロット圧生成手段に供給するパイロット用作動油供給源(例えば、実施形態におけるパイロット油圧ポンプ33)とを有する作業機械であって、前記アクチュエータ用作動油供給源から前記コントロールバルブに前記アクチュエータ用作動油を供給するためのアクチュエータ用供給油路(例えば、実施形態における第1メイン油路60a)、および前記パイロット用作動油供給源から前記パイロット圧生成手段に前記パイロット用作動油を供給するためのパイロット用供給油路(例えば、実施形態における第1パイロット油路33a、第2パイロット油路33b)の少なくともいずれかに設けられて、前記アクチュエータ用作動油または前記パイロット用作動油を受けて回転駆動されることにより、前記アクチュエータ用供給油路内または前記パイロット用供給油路内の作動油をこの回転駆動における回転抵抗に応じた圧力に調圧する作動油調圧手段(例えば、実施形態における油圧モータ40)と、前記作動油調圧手段に前記回転抵抗を作用させるとともに、前記作動油調圧手段が前記アクチュエータ用作動油または前記パイロット用作動油から受ける回転駆動エネルギーを回生発電する回生発電手段(例えば、実施形態における発電用電動モータ41)とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a work machine according to the present invention (for example, the power shovel 1 in the embodiment) is for an actuator to a hydraulic actuator (for example, the hydraulic cylinder 70 in the embodiment) that operates by receiving supply of hydraulic oil. A control valve that controls supply of hydraulic oil, an actuator hydraulic oil supply source that supplies the actuator hydraulic oil to the control valve (for example, the main hydraulic pump 32 in the embodiment), and controls the operation of the control valve. A pilot pressure generating means (for example, the pilot valve 50 in the embodiment) for generating a pilot pressure for the pilot pressure, and a pilot hydraulic oil supply source for supplying the pilot hydraulic oil as a basis of the pilot pressure to the pilot pressure generating means ( For example, the pilot oil in the embodiment An actuator supply oil passage for supplying the actuator hydraulic oil from the actuator hydraulic oil supply source to the control valve (for example, the first main oil passage in the embodiment). 60a), and a pilot supply oil passage for supplying the pilot hydraulic oil from the pilot hydraulic oil supply source to the pilot pressure generating means (for example, the first pilot oil passage 33a and the second pilot oil in the embodiment) Provided in at least one of the passages 33b) and driven to rotate by receiving the actuator hydraulic fluid or the pilot hydraulic fluid, thereby operating in the actuator supply oil passage or the pilot supply oil passage. Actuating oil to a pressure according to the rotational resistance of this rotational drive The rotational resistance is applied to pressure adjusting means (for example, the hydraulic motor 40 in the embodiment) and the hydraulic oil pressure adjusting means, and the hydraulic oil pressure adjusting means receives from the actuator hydraulic oil or the pilot hydraulic oil. Regenerative power generation means (for example, the electric motor 41 for power generation in the embodiment) that regeneratively generates rotational drive energy is provided.

上述の作業機械において、前記作動油調圧手段に対応させて前記アクチュエータ用供給油路または前記パイロット用供給油路に設けられて、前記アクチュエータ用供給油路内または前記パイロット用供給油路内の作動油の圧力を検出する圧力検出手段(例えば、実施形態における圧力センサ80)と、前記圧力検出手段における検出結果に基づいて、前記アクチュエータ用供給油路内または前記パイロット用供給油路内の作動油の圧力が所定圧となるように、前記回生発電手段によって前記作動油調圧手段に作用される前記回転抵抗を制御する回転抵抗制御手段(例えば、実施形態における回転抵抗制御コントローラ81)とを備えることが好ましい。   In the work machine described above, the actuator is provided in the actuator supply oil passage or the pilot supply oil passage corresponding to the hydraulic oil pressure adjusting means, and is provided in the actuator supply oil passage or the pilot supply oil passage. Based on the detection result of the pressure detection means (for example, the pressure sensor 80 in the embodiment) and the detection result of the pressure detection means, the operation in the actuator supply oil path or the pilot supply oil path is detected. Rotational resistance control means (for example, rotational resistance control controller 81 in the embodiment) that controls the rotational resistance applied to the hydraulic oil pressure adjusting means by the regenerative power generation means so that the oil pressure becomes a predetermined pressure. It is preferable to provide.

また、前記作動油調圧手段が、前記アクチュエータ用作動油または前記パイロット用作動油を受けて回転駆動される油圧モータにより構成されていることが好ましい。   Further, it is preferable that the hydraulic oil pressure adjusting means is constituted by a hydraulic motor that is rotationally driven in response to the actuator hydraulic fluid or the pilot hydraulic fluid.

さらに、前記回生発電手段が、電動モータにより構成されており、前記電動モータは、付与される電力に応じた前記回転抵抗を前記作動油調圧手段に作用させるとともに、前記作動油調圧手段における回転駆動力が入力されて回生発電するように構成されていることが好ましい。   Furthermore, the regenerative power generation means is constituted by an electric motor, and the electric motor causes the rotation resistance corresponding to the applied power to act on the hydraulic oil pressure adjusting means, and in the hydraulic oil pressure adjusting means. It is preferable that regenerative power generation is performed when a rotational driving force is input.

上述の作業機械において、前記作動油調圧手段が、前記パイロット用供給油路に設けられていることが好ましい。   In the above working machine, it is preferable that the hydraulic oil pressure adjusting means is provided in the pilot supply oil passage.

本発明に係る作業機械は、作動油を受けて回転駆動されることによりこのときの回転抵抗に応じた圧力に作動油を調圧する作動油調圧手段と、作動油調圧手段に回転抵抗を作用させるとともに、作動油調圧手段が作動油から受ける回転駆動エネルギーを回生発電する回生発電手段とを備える。このため、作動油調圧手段を例えばパイロット用供給油路に設けることで、作動油調圧手段によりパイロット用供給油路内の作動油を調圧できるとともに、このようにして調圧する際に、作動油の持つエネルギーを回転運動として取り出すことができる。そして、作動油調圧手段において取り出された回転運動が、回生発電手段により再利用可能な電気エネルギー(電力)に変換されて回収されるので、作動油をパイロット圧生成手段に常時供給させても作動油の持つエネルギーが無駄とはなりにくい。よって、常時作動油をパイロット圧生成手段に供給させて油圧アクチュエータの作動応答性を確保しながら、この作動油の持つエネルギーを電気エネルギーとして回収し、有効利用可能となる。   The work machine according to the present invention receives hydraulic oil and is rotationally driven to adjust the hydraulic oil to a pressure corresponding to the rotational resistance at this time, and the hydraulic oil pressure adjusting means has rotational resistance. And a regenerative power generation means for regenerating the rotational drive energy received from the hydraulic oil by the hydraulic oil pressure adjusting means. For this reason, by providing the hydraulic oil pressure adjusting means, for example, in the pilot supply oil passage, the hydraulic oil in the pilot supply oil passage can be adjusted by the hydraulic oil pressure adjusting means. The energy of hydraulic oil can be extracted as a rotational motion. And since the rotational motion taken out by the hydraulic oil pressure adjusting means is converted into electric energy (electric power) that can be reused by the regenerative power generating means and recovered, the hydraulic oil can be constantly supplied to the pilot pressure generating means. The energy of hydraulic oil is unlikely to be wasted. Therefore, while always supplying the hydraulic oil to the pilot pressure generating means and ensuring the operation responsiveness of the hydraulic actuator, the energy of the hydraulic oil is recovered as electric energy and can be used effectively.

上述の作業機械において、アクチュエータ用供給油路内またはパイロット用供給油路内の作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、作動油の圧力が所定圧となるように回生発電手段によって作動油調圧手段に作用される回転抵抗を制御する回転抵抗制御手段とを備えることが好ましい。このように構成された場合、圧力検出手段により検出された圧力をフィードバックさせながら作用させる回転抵抗を制御可能となり、作動油の圧力を目標とする所定圧に維持することが可能になる。   In the work machine described above, the hydraulic oil is adjusted by the pressure detection means for detecting the pressure of the hydraulic oil in the actuator supply oil path or the pilot supply oil path, and the regenerative power generation means so that the pressure of the hydraulic oil becomes a predetermined pressure. It is preferable to include rotation resistance control means for controlling rotation resistance applied to the pressure means. When configured in this manner, it is possible to control the rotational resistance that acts while feeding back the pressure detected by the pressure detection means, and it is possible to maintain the hydraulic oil pressure at a predetermined target pressure.

また、作動油調圧手段が、作動油を受けて回転駆動される油圧モータにより構成されていることが好ましい。この構成の場合、作動油の持つエネルギーを効率良く(ロスが少なく)回転運動に変換して取り出すことが可能となり、作動油の持つエネルギーの回収効率を高めることができる。   Moreover, it is preferable that the hydraulic oil pressure adjusting means is constituted by a hydraulic motor that is driven to rotate by receiving the hydraulic oil. In the case of this configuration, it becomes possible to efficiently convert the energy of the hydraulic oil into a rotational motion (with little loss) and take it out, thereby increasing the recovery efficiency of the energy of the hydraulic oil.

さらに、回生発電手段が、電動モータにより構成されたことが好ましい。このように構成された場合、例えば電動モータに対する電力の供給制御を行うことで回転抵抗を制御できるとともに、作動油調圧手段における回転駆動力を効率良く回生発電可能となる。   Furthermore, it is preferable that the regenerative power generation means is constituted by an electric motor. When configured in this manner, for example, the rotational resistance can be controlled by controlling the supply of electric power to the electric motor, and the rotational driving force in the hydraulic oil pressure adjusting means can be efficiently regenerated.

上述の作業機械において、作動油調圧手段が、パイロット用供給油路に設けられていることが好ましい。この構成の場合には、作動油をパイロット圧生成手段に常時供給させておくことで油圧アクチュエータの作動応答性を確保しながら、この作動油の持つエネルギーを回収して再利用可能となる。   In the work machine described above, it is preferable that the hydraulic oil pressure adjusting means is provided in the pilot supply oil passage. In the case of this configuration, by always supplying hydraulic oil to the pilot pressure generating means, it is possible to recover and reuse the energy of the hydraulic oil while ensuring the operation response of the hydraulic actuator.

本発明を適用した作業機械の一例としてのパワーショベルの斜視図である。It is a perspective view of a power shovel as an example of a work machine to which the present invention is applied. 上記パワーショベルの油圧回路である。It is the hydraulic circuit of the said power shovel. 発電用電動モータの制御を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating control of the electric motor for electric power generation. 発電用電動モータの制御に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding control of the electric motor for electric power generation. 従来のパワーショベルの油圧回路である。It is the hydraulic circuit of the conventional power shovel.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1には、本発明を適用した作業機械の一例としてクローラ型のパワーショベル1を示しており、まずこの図1を参照しながら、パワーショベル1の全体構成について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a crawler-type power shovel 1 as an example of a working machine to which the present invention is applied. First, the overall configuration of the power shovel 1 will be described with reference to FIG.

このパワーショベル1は、平面視略H字状の走行台車2(車体)の左右に走行機構3,3が設けられて構成される走行装置4と、走行台車2の後部に上下に揺動自在に設けられたブレード5と、走行台車2の上部に旋回可能に設けられた旋回台6と、旋回台6の前部に設けられたショベル機構7と、旋回台6の上部に立設された運転者搭乗用のオペレータキャビン8(車体)とから構成されている。   The power shovel 1 includes a traveling device 4 configured by providing traveling mechanisms 3 and 3 on the left and right of a traveling carriage 2 (vehicle body) that is substantially H-shaped in a plan view, and a swinging portion that can swing up and down at the rear portion of the traveling carriage 2. The blade 5 provided on the swivel base 2, the swivel base 6 provided at the upper part of the traveling carriage 2, the shovel mechanism 7 provided at the front part of the swivel base 6, and the upper part of the swivel base 6. It is composed of an operator cabin 8 (vehicle body) for boarding the driver.

走行装置4を構成する左右一対の走行機構3,3は、走行台車2の左右前部に設けられた駆動用スプロケットホイール9と、走行台車2の左右後部に設けられたアイドラホイール10との間に履帯11が巻き掛けられて構成される。駆動用スプロケットホイール9は、油圧で作動する走行油圧モータ(不図示)により回転駆動される。ブレード5は、油圧駆動式のブレードシリンダ(不図示)の作動により揺動され、旋回台6は、油圧で作動する旋回油圧モータ(不図示)により旋回動される。なお、走行油圧モータは、左右一対の駆動用スプロケットホイール9のそれぞれに対応させて設けられている。   A pair of left and right traveling mechanisms 3, 3 constituting the traveling device 4 is provided between a driving sprocket wheel 9 provided at the left and right front part of the traveling carriage 2 and an idler wheel 10 provided at the left and right rear parts of the traveling carriage 2. The crawler belt 11 is wound around. The drive sprocket wheel 9 is rotationally driven by a traveling hydraulic motor (not shown) that is hydraulically operated. The blade 5 is swung by the operation of a hydraulically driven blade cylinder (not shown), and the swivel base 6 is swung by a swivel hydraulic motor (not shown) that is hydraulically operated. The traveling hydraulic motor is provided corresponding to each of the pair of left and right drive sprocket wheels 9.

ショベル機構7は、旋回台6の前部に起伏動自在に枢結されたブーム12と、ブーム12の先端部にブーム12の起伏面内で上下に揺動自在に枢結されたアーム13と、アーム13の先端に上下に揺動自在に枢結されたバケット14と、油圧駆動式のブームシリンダ15、アームシリンダ16、及びバケットシリンダ17とから構成されている。ブーム12はブームシリンダ15により起伏動され、アーム13はアームシリンダ16により揺動され、バケット14はバケットシリンダ17により揺動される。以降の説明では、油圧で作動する走行油圧モータやブレードシリンダ等を纏めて「油圧アクチュエータ」と呼ぶことにする。   The shovel mechanism 7 includes a boom 12 pivotably connected to the front of the swivel base 6, and an arm 13 pivotally connected to the tip of the boom 12 so as to swing up and down within the undulating surface of the boom 12. The bucket 14 is pivotally connected to the tip of the arm 13 so as to be swingable up and down, a hydraulically driven boom cylinder 15, an arm cylinder 16, and a bucket cylinder 17. The boom 12 is raised and lowered by a boom cylinder 15, the arm 13 is swung by an arm cylinder 16, and the bucket 14 is swung by a bucket cylinder 17. In the following description, a traveling hydraulic motor, a blade cylinder, and the like that are hydraulically operated are collectively referred to as a “hydraulic actuator”.

オペレータキャビン8は、上下前後左右が囲まれた矩形箱状に形成されており、内部に運転者が前方に向いて着座するためのオペレータシート18が設けられている。オペレータシート18の左右には、ショベル機構7等の作動操作を行うための一対の右作業用操作レバー19と左作業用操作レバー20とが設けられており、また、オペレータシート18の前方には、走行装置4の作動操作を行うための一対の右走行用操作レバー21と左走行用操作レバー22とが設けられている。右走行用操作レバー21は、走行装置4における右側に配設された走行油圧モータを操作するための操作レバーで、左走行用操作レバー22は、走行装置4における左側に配設された走行油圧モータを操作するための操作レバーである。   The operator cabin 8 is formed in a rectangular box shape in which the top, bottom, front, rear, left and right are surrounded, and an operator seat 18 for the driver to sit forward is provided inside. A pair of right operation levers 19 and a left operation lever 20 for operating the excavator mechanism 7 and the like are provided on the left and right sides of the operator seat 18. A pair of right travel operation levers 21 and left travel operation levers 22 for operating the travel device 4 are provided. The right travel operation lever 21 is an operation lever for operating a travel hydraulic motor disposed on the right side of the travel device 4, and the left travel operation lever 22 is a travel hydraulic pressure disposed on the left side of the travel device 4. This is an operating lever for operating the motor.

このように構成されるパワーショベル1においては、オペレータがオペレータシート18に着座して、右作業用操作レバー19および左作業用操作レバー20を前後左右に傾動操作したり、右走行用操作レバー21および左走行用操作レバー22を前後に傾動操作することにより、パワーショベル1を前後に走行させたりショベル機構7等を作動させて、掘削作業等を行うことができる。   In the power shovel 1 configured as described above, an operator sits on the operator seat 18 and tilts the right work operation lever 19 and the left work operation lever 20 back and forth and right and left, or the right travel operation lever 21. Further, the left excavation lever 22 is tilted back and forth, whereby the excavator 1 can be run forward and backward, the excavator mechanism 7 and the like are operated, and excavation work and the like can be performed.

以上ここまでは、パワーショベル1の全体構成について説明した。このように構成されるパワーショベル1は、図2に示すような電動モータ31を駆動源とする油圧回路30を備えて構成され、この油圧回路30により油圧アクチュエータへの作動油の供給制御が行われる。それでは、油圧回路30について、図2および図3を追加参照しながら以下に説明する。   So far, the overall configuration of the power shovel 1 has been described. The power shovel 1 configured as described above includes a hydraulic circuit 30 having an electric motor 31 as a drive source as shown in FIG. 2, and the hydraulic circuit 30 controls the supply of hydraulic oil to the hydraulic actuator. Is called. The hydraulic circuit 30 will be described below with additional reference to FIGS.

油圧回路30は、大別して、油圧アクチュエータに作動油を供給するためのメイン油路35と、各油圧アクチュエータに対応して設けられたコントロールバルブにパイロット圧を作用させるためのパイロット油路36とから構成される。なお、図2には、右作業用操作レバー19に対応するパイロットバルブ50で生成されたパイロット圧により作動制御されるコントロールバルブ60、およびこのコントロールバルブ60により作動油の供給制御が行われる油圧シリンダ70を抜き出して図示している。   The hydraulic circuit 30 is roughly divided into a main oil passage 35 for supplying hydraulic oil to the hydraulic actuator, and a pilot oil passage 36 for applying a pilot pressure to a control valve provided corresponding to each hydraulic actuator. Composed. FIG. 2 shows a control valve 60 that is controlled by the pilot pressure generated by the pilot valve 50 corresponding to the right work operating lever 19, and a hydraulic cylinder that is controlled by the control valve 60 to supply hydraulic oil. 70 is extracted and shown.

メイン油路35は、電動モータ31により駆動されるメイン油圧ポンプ32と、油圧アクチュエータのうちの1つとしての油圧シリンダ70と、この油圧シリンダ70への作動油の供給制御を行うコントロールバルブ60とから構成される。そして、メイン油圧ポンプ32とコントロールバルブ60とが第1メイン油路60aによって接続され、コントロールバルブ60と作動油タンク39とが第2メイン油路60bによって接続されている。   The main oil passage 35 includes a main hydraulic pump 32 driven by the electric motor 31, a hydraulic cylinder 70 as one of hydraulic actuators, and a control valve 60 that controls supply of hydraulic oil to the hydraulic cylinder 70. Consists of The main hydraulic pump 32 and the control valve 60 are connected by a first main oil passage 60a, and the control valve 60 and the hydraulic oil tank 39 are connected by a second main oil passage 60b.

メイン油圧ポンプ32は、斜板の傾斜角度に応じて作動油の吐出量を制御可能に構成された可変容量型の油圧ポンプであり、この斜板の傾斜角度は右作業用操作レバー19等に対する傾動操作に応じて制御され、要求量に見合った量の作動油を吐出可能に構成される。このメイン油圧ポンプ32は、電動モータ31により回転駆動されることで、作動油タンク39の作動油を吸い上げて第1メイン油路60aに吐出する。   The main hydraulic pump 32 is a variable displacement hydraulic pump configured to be able to control the discharge amount of hydraulic oil in accordance with the inclination angle of the swash plate. It is controlled according to the tilting operation, and is configured to be able to discharge hydraulic oil in an amount corresponding to the required amount. The main hydraulic pump 32 is rotationally driven by the electric motor 31 to suck up the hydraulic oil in the hydraulic oil tank 39 and discharge it to the first main oil passage 60a.

コントロールバルブ60は、内部に移動自在にバルブスプール(図示せず)を有して構成され、このバルブスプールの移動位置に応じて、油圧シリンダ70に対する作動油の供給量および供給方向が制御される。なお、第1メイン油路60aには、第1メイン油路60a内の作動油を所定メイン圧に調圧するメイン油路用リリーフバルブ(図示せず)が設けられ、また、第2メイン油路60bには、作動油に混在するゴミ等をろ過して捕集するフィルタ38が設けられている。   The control valve 60 is configured to have a valve spool (not shown) movably inside, and the supply amount and supply direction of hydraulic oil to the hydraulic cylinder 70 are controlled according to the movement position of the valve spool. . The first main oil passage 60a is provided with a main oil passage relief valve (not shown) for adjusting the working oil in the first main oil passage 60a to a predetermined main pressure, and the second main oil passage 60b is provided with a filter 38 that filters and collects dust and the like mixed in the hydraulic oil.

このように構成されるメイン油路35では、電動モータ31が駆動されると、メイン油圧ポンプ32から吐出された作動油は、メイン油路用リリーフバルブによって所定メイン圧に調圧されるとともに第1メイン油路60aを介してコントロールバルブ60に供給され、さらに、コントロールバルブ60により制御された供給方向および供給量で油圧シリンダ70に供給される。また、油圧シリンダ70からコントロールバルブ60へ戻された作動油、および第1メイン油路60aを介してコントロールバルブ60に供給されたものの油圧シリンダ70に供給されることなく余剰となった作動油は、第2メイン油路60bを介して作動油タンク39に戻されて貯留される。   In the main oil passage 35 configured as described above, when the electric motor 31 is driven, the hydraulic oil discharged from the main hydraulic pump 32 is regulated to a predetermined main pressure by the main oil passage relief valve and 1 is supplied to the control valve 60 via the main oil passage 60a, and further supplied to the hydraulic cylinder 70 in the supply direction and supply amount controlled by the control valve 60. The hydraulic fluid returned from the hydraulic cylinder 70 to the control valve 60 and the hydraulic fluid that has been supplied to the control valve 60 via the first main oil passage 60a but has not been supplied to the hydraulic cylinder 70 are retained. The hydraulic oil tank 39 is returned and stored via the second main oil passage 60b.

パイロット油路36は、固定容量型のパイロット油圧ポンプ33、油圧モータ40、発電用電動モータ41、パイロットバルブ50、圧力センサ80、回転抵抗制御コントローラ81、電流制御回路82およびバッテリ90を備えて構成される。そして、パイロット油圧ポンプ33と油圧モータ40とが第1パイロット油路33aにより接続され、この第1パイロット油路33aとパイロットバルブ50とが第2パイロット油路33bにより接続され、油圧モータ40と第2メイン油路60bとが第3パイロット油路33cによって接続される。   The pilot oil passage 36 includes a fixed displacement pilot hydraulic pump 33, a hydraulic motor 40, a power generation electric motor 41, a pilot valve 50, a pressure sensor 80, a rotation resistance control controller 81, a current control circuit 82, and a battery 90. Is done. The pilot hydraulic pump 33 and the hydraulic motor 40 are connected by a first pilot oil passage 33a. The first pilot oil passage 33a and the pilot valve 50 are connected by a second pilot oil passage 33b. 2 main oil passage 60b is connected by the third pilot oil passage 33c.

パイロット油圧ポンプ33は、電動モータ31により回転駆動されることで、作動油タンク39の作動油を吸い上げて第1パイロット油路33aに吐出する。   The pilot hydraulic pump 33 is rotationally driven by the electric motor 31 to suck up the hydraulic oil in the hydraulic oil tank 39 and discharge it to the first pilot oil passage 33a.

油圧モータ40は、第1パイロット油路33aと第3パイロット油路33cとの接続部分に設けられており、パイロット油圧ポンプ33から第1パイロット油路33aに吐出される作動油を受けて回転駆動される。油圧モータ40の出力軸は、発電用電動モータ41のモータ駆動軸42(図3参照)に繋がれており、油圧モータ40が回転駆動されることで発電用電動モータ41のモータ駆動軸42が回転駆動されるように構成されている。このため、後述するようにしてモータ駆動軸42に回転抵抗を作用させることで、油圧モータ40に回転抵抗を与えることができ、第1パイロット油路33aおよび第2パイロット油路33b内の作動油を、油圧モータ40における回転抵抗に応じた圧力に調圧できる。   The hydraulic motor 40 is provided at a connecting portion between the first pilot oil passage 33a and the third pilot oil passage 33c, and receives hydraulic oil discharged from the pilot hydraulic pump 33 to the first pilot oil passage 33a and is driven to rotate. Is done. The output shaft of the hydraulic motor 40 is connected to a motor drive shaft 42 (see FIG. 3) of the electric motor 41 for power generation, and the motor drive shaft 42 of the electric motor 41 for power generation is driven by the hydraulic motor 40 being driven to rotate. It is configured to be rotationally driven. For this reason, the rotational resistance is applied to the motor drive shaft 42 as will be described later, whereby the rotational resistance can be applied to the hydraulic motor 40, and the hydraulic oil in the first pilot oil passage 33a and the second pilot oil passage 33b. Can be adjusted to a pressure corresponding to the rotational resistance of the hydraulic motor 40.

発電用電動モータ41は、図3に示すように、中央部分に回転自在に配設されたモータ駆動軸42と、このモータ駆動軸42の周囲を取り囲むように配置位された複数のコイル43とを備えて構成される。また、モータ駆動軸42は、軸本体部42aと、この軸本体部42aの表面に周方向に並べて配置された複数の磁石42bとから構成される。そのため、各コイル43に対し、電流を流す方向およびその電流の大きさをそれぞれ制御することで、モータ駆動軸42に作用する回転抵抗を制御できるようになっている。なお、本実施形態に係るパワーショベル1では、第1パイロット油路33aおよび第2パイロット油路33b内の作動油が、例えば3.5MPa程度の所定パイロット元圧になるように、発電用電動モータ41により油圧モータ40に回転抵抗が制御される。   As shown in FIG. 3, the electric motor 41 for power generation includes a motor drive shaft 42 that is rotatably disposed in the center portion, and a plurality of coils 43 that are disposed so as to surround the motor drive shaft 42. It is configured with. The motor drive shaft 42 includes a shaft main body 42a and a plurality of magnets 42b arranged on the surface of the shaft main body 42a in the circumferential direction. Therefore, the rotational resistance acting on the motor drive shaft 42 can be controlled by controlling the direction in which the current flows and the magnitude of the current for each coil 43. In the power shovel 1 according to the present embodiment, the electric motor for power generation is set so that the hydraulic oil in the first pilot oil passage 33a and the second pilot oil passage 33b has a predetermined pilot original pressure of, for example, about 3.5 MPa. The rotational resistance of the hydraulic motor 40 is controlled by 41.

一方、油圧モータ40が作動油を受けて回転駆動されると、この油圧モータ40の出力軸に繋がったモータ駆動軸42が回転駆動されるが、このようにして発電用電動モータ41においてモータ駆動軸42が回転駆動されることによりコイル43に電流が発生し、この電流が電流制御回路82を介してバッテリ90に蓄えられる(詳しくは後述)。このように、発電用電動モータ41は、油圧モータ40の回転抵抗を制御することで、第1パイロット油路33a(第2パイロット油路33b)内の作動油をこの回転抵抗に応じた圧力に調圧するという機能と、油圧モータ40における回転駆動力を基にして回生発電を行う機能とを備えている。   On the other hand, when the hydraulic motor 40 is rotated by receiving hydraulic oil, the motor drive shaft 42 connected to the output shaft of the hydraulic motor 40 is rotationally driven. When the shaft 42 is rotationally driven, a current is generated in the coil 43, and this current is stored in the battery 90 via the current control circuit 82 (details will be described later). In this way, the electric motor 41 for power generation controls the rotational resistance of the hydraulic motor 40, so that the hydraulic oil in the first pilot oil passage 33a (second pilot oil passage 33b) is adjusted to a pressure corresponding to this rotational resistance. A function of adjusting pressure and a function of performing regenerative power generation based on the rotational driving force in the hydraulic motor 40 are provided.

コントロールバルブ60は、その内部に移動自在にバルブスプール(図示せず)が挿入されて構成されており、メイン油圧ポンプ32から供給された作動油を、バルブスプールの移動位置に応じた油路を介して油圧アクチュエータ70に供給することで、油圧アクチュエータ70への作動油の供給方向および供給量を制御するようになっている。   The control valve 60 is configured such that a valve spool (not shown) is movably inserted into the control valve 60, and the hydraulic oil supplied from the main hydraulic pump 32 is passed through an oil passage corresponding to the moving position of the valve spool. The supply direction and supply amount of hydraulic oil to the hydraulic actuator 70 are controlled by supplying the hydraulic actuator 70 via the hydraulic actuator 70.

パイロットバルブ50は、パイロット油圧ポンプ33から吐出されて油圧モータ40により所定パイロット元圧に調圧された作動油が供給され、この所定パイロット元圧の作動油を基にして、右作業用操作レバー19に対する傾動操作に応じたパイロット圧を生成するように構成されている。このようにして生成されたパイロット圧が、コントロールバルブ60の端部に設けられたパイロットポート61,62に出力されることで、右作業用操作レバー19に対する操作に応じたバルブスプールの移動制御が行われる。   The pilot valve 50 is supplied with hydraulic oil discharged from the pilot hydraulic pump 33 and adjusted to a predetermined pilot original pressure by the hydraulic motor 40. Based on the hydraulic oil having the predetermined pilot original pressure, the right operation lever is operated. The pilot pressure corresponding to the tilting operation with respect to 19 is generated. The pilot pressure generated in this manner is output to the pilot ports 61 and 62 provided at the end of the control valve 60, so that the movement control of the valve spool according to the operation with respect to the right working operation lever 19 can be performed. Done.

圧力センサ80は、第1パイロット油路33aに設けられており、第1パイロット油路33a(第2パイロット油路33b)内の作動油の圧力、すなわち、パイロットバルブ50に供給される作動油の圧力を検出可能となっている。この圧力センサ80で検出された圧力は、回転抵抗制御コントローラ81に出力される。   The pressure sensor 80 is provided in the first pilot oil passage 33 a, and the pressure of the hydraulic oil in the first pilot oil passage 33 a (second pilot oil passage 33 b), that is, the hydraulic oil supplied to the pilot valve 50. The pressure can be detected. The pressure detected by the pressure sensor 80 is output to the rotation resistance controller 81.

回転抵抗制御コントローラ81は、電流制御回路82を介して各コイル43に供給される電流の方向およびその電流の大きさを制御することで、フレミング左手の法則に従ってモータ駆動軸42に作用する回転抵抗を制御できるようになっている。   The rotation resistance controller 81 controls the direction of the current supplied to each coil 43 via the current control circuit 82 and the magnitude of the current, so that the rotation resistance acting on the motor drive shaft 42 according to the Fleming left-hand rule. Can be controlled.

電流制御回路82は、図3に示すように、発電用電動モータ41(コイル43)と電気的に接続されており、電流を所定方向に流す機能を持つ4つのダイオード84、電流を蓄えることが可能なコンデンサ85、コンデンサ85の正極と負極との間の電圧を一定にするためのツェナーダイオード86、および回転抵抗制御コントローラ81からの電流がコンデンサ85に直接流れ込むのを規制するための電気抵抗87を備えて構成される。油圧モータ40が作動油を受けて回転駆動されてモータ駆動軸42が回転駆動されると、コイル43に対する磁石42の位置が変化することにより、フレミング右手の法則に従ってコイル43に電流が発生し、この電流が電気抵抗87を介してコンデンサ85に蓄えられるように構成されている。このようにして、コンデンサ85に一時的に蓄えられた電流(電力)は、バッテリ90に送られて蓄えられる。   As shown in FIG. 3, the current control circuit 82 is electrically connected to the electric motor 41 for generation (coil 43), and has four diodes 84 having a function of flowing a current in a predetermined direction, and can store the current. A possible capacitor 85, a Zener diode 86 for keeping the voltage between the positive and negative electrodes of the capacitor 85 constant, and an electric resistance 87 for restricting the current from the rotation resistance controller 81 to flow directly into the capacitor 85. It is configured with. When the hydraulic motor 40 is rotated by receiving hydraulic oil and the motor drive shaft 42 is driven to rotate, the position of the magnet 42 with respect to the coil 43 changes, so that a current is generated in the coil 43 in accordance with the Fleming right-hand rule. This current is stored in the capacitor 85 via the electric resistance 87. In this way, the current (power) temporarily stored in the capacitor 85 is sent to the battery 90 and stored.

なお、図3においては、複数のコイル43のうちで1つのコイル43に対応して設けられた電流制御回路82を図示しているが、実際には各コイル43に対応させて電流制御回路82が設けられ、回転抵抗制御コントローラ81によって各コイル43に対する電流供給制御が独立して行われるように構成されている。   In FIG. 3, the current control circuit 82 provided corresponding to one coil 43 among the plurality of coils 43 is illustrated, but actually, the current control circuit 82 is associated with each coil 43. Is provided, and current supply control for each coil 43 is independently performed by the rotation resistance controller 81.

バッテリ90は、例えば商用電源により充電可能なバッテリであり、上述したように、発電用電動モータ41において回生発電された電力が電流制御回路82を介して送られて蓄えられる。なお、このバッテリ90に蓄えられた電力は、主として電動モータ31を駆動させる電源として利用される。   The battery 90 is a battery that can be charged by, for example, a commercial power supply, and as described above, the electric power regenerated in the electric motor 41 for power generation is sent via the current control circuit 82 and stored. The electric power stored in the battery 90 is mainly used as a power source for driving the electric motor 31.

このような油圧回路30を備えるパワーショベル1においては、電動モータ31が起動されることで、メイン油圧ポンプ32およびパイロット油圧ポンプ33が駆動され、メイン油圧ポンプ32から吐出された作動油が第1メイン油路60aを介してコントロールバルブ60に供給され、一方、パイロット油圧ポンプ33から吐出された作動油が第1パイロット油路33aおよび第2パイロット油路33bを介してパイロットバルブ50に供給される。この状態で、例えば右作業用操作レバー19が操作されると、パイロットバルブ50ではこの操作に応じたパイロット圧が生成され、生成されたパイロット圧がコントロールバルブ60に出力される。   In the power shovel 1 provided with such a hydraulic circuit 30, the main hydraulic pump 32 and the pilot hydraulic pump 33 are driven by starting the electric motor 31, and the hydraulic oil discharged from the main hydraulic pump 32 is the first. While being supplied to the control valve 60 via the main oil passage 60a, the hydraulic oil discharged from the pilot hydraulic pump 33 is supplied to the pilot valve 50 via the first pilot oil passage 33a and the second pilot oil passage 33b. . In this state, for example, when the right working operation lever 19 is operated, the pilot valve 50 generates a pilot pressure corresponding to this operation, and the generated pilot pressure is output to the control valve 60.

そうすると、コントロールバルブ60においては、入力されたパイロット圧に応じてバルブスプールが移動され、このバルブスプールの移動位置に応じた供給方向および供給量で、メイン油圧ポンプ32からの作動油が油圧シリンダ70へ供給される。このようにして、右作業用操作レバー19に対する操作に応じた伸縮作動を油圧シリンダ70に行わせることで、所望の作業を行うことができる。   Then, in the control valve 60, the valve spool is moved according to the input pilot pressure, and the hydraulic oil from the main hydraulic pump 32 is supplied to the hydraulic cylinder 70 in the supply direction and supply amount according to the movement position of the valve spool. Supplied to. In this way, a desired work can be performed by causing the hydraulic cylinder 70 to perform an expansion / contraction operation corresponding to the operation on the right work operation lever 19.

以上ここまでは、パワーショベル1の油圧回路30について説明した。以下においては、発電用電動モータ41の制御について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Up to here, the hydraulic circuit 30 of the power shovel 1 has been described. Below, control of the electric motor 41 for electric power generation is demonstrated, referring the flowchart shown in FIG.

まず、図4に示すステップS110では、電動モータ31が起動された状態において、圧力センサ80において第1パイロット油路33a内の作動油の圧力が検出され、この検出結果が回転抵抗制御コントローラ81に入力される。   First, in step S110 shown in FIG. 4, in the state where the electric motor 31 is activated, the pressure sensor 80 detects the pressure of the hydraulic oil in the first pilot oil passage 33a, and the detection result is sent to the rotation resistance controller 81. Entered.

続いてステップS120に進み、回転抵抗制御コントローラ81において、圧力センサ80で検出された圧力が所定パイロット元圧よりも大きいか否かが判定される。ここで、検出された圧力が所定パイロット元圧よりも大きいと判定された場合には、ステップS131に進み、回転抵抗制御コントローラ81はコイル43に対して、モータ駆動軸42の回転抵抗を減少させる電流供給制御を行う。そうすることで、モータ駆動軸42の回転抵抗、すなわち、油圧モータ40の回転抵抗が低減されるので、第1パイロット油路33a内の作動油の圧力を低下させて所定パイロット元圧に近づけることができる。   Subsequently, the process proceeds to step S120, where the rotation resistance controller 81 determines whether or not the pressure detected by the pressure sensor 80 is greater than a predetermined pilot base pressure. If it is determined that the detected pressure is greater than the predetermined pilot original pressure, the process proceeds to step S131, and the rotation resistance controller 81 reduces the rotation resistance of the motor drive shaft 42 with respect to the coil 43. Perform current supply control. By doing so, since the rotational resistance of the motor drive shaft 42, that is, the rotational resistance of the hydraulic motor 40 is reduced, the pressure of the hydraulic oil in the first pilot oil passage 33a is lowered to approach the predetermined pilot original pressure. Can do.

一方、圧力センサ80で検出された圧力が所定パイロット元圧よりも小さいと判定された場合にはステップS132に進み、回転抵抗制御コントローラ81はコイル43に対して、モータ駆動軸42の回転抵抗を増加させる電流供給制御を行う。そうすることで、モータ駆動軸42の回転抵抗(油圧モータ40の回転抵抗)が増大されるので、第1パイロット油路33a内の作動油の圧力を上昇させて所定パイロット元圧に近づけることができる。   On the other hand, when it is determined that the pressure detected by the pressure sensor 80 is smaller than the predetermined pilot original pressure, the process proceeds to step S132, and the rotation resistance controller 81 sets the rotation resistance of the motor drive shaft 42 to the coil 43. Increase current supply control. By doing so, since the rotational resistance of the motor drive shaft 42 (rotational resistance of the hydraulic motor 40) is increased, the pressure of the hydraulic oil in the first pilot oil passage 33a can be raised to approach the predetermined pilot original pressure. it can.

上述したステップS120、ステップS131およびステップS132を繰り返して行うことにより、例えば右作業用操作レバー19が操作されてパイロットバルブ50においてパイロット圧が生成されることにより、第1パイロット油路33a内の作動油の圧力が一時的に低下する場合であっても、素早く上昇させて所定パイロット元圧に戻すことが可能になる。   By repeating step S120, step S131, and step S132 described above, for example, the right working operation lever 19 is operated and pilot pressure is generated in the pilot valve 50, so that the operation in the first pilot oil passage 33a is performed. Even when the oil pressure is temporarily lowered, it is possible to quickly raise the oil pressure to return to the predetermined pilot original pressure.

このようにして、電動モータ31が起動された状態においては、パイロット油圧ポンプ33から吐出された作動油が所定パイロット元圧に調圧されてパイロットバルブ50に常時供給されているため、右作業用操作レバー19等に対する操作に応じて素早くパイロット圧を生成し、油圧アクチュエータの作動応答性を確保できる。また、油圧モータ40および発電用電動モータ41を備えることで、パイロット油圧ポンプ33から第1パイロット油路33aへ常時吐出される作動油の持つエネルギーを、電気エネルギーとして回収して蓄えることができるので、作動油の持つエネルギーを無駄にすることなく有効に利用可能となる。   In this way, when the electric motor 31 is activated, the hydraulic oil discharged from the pilot hydraulic pump 33 is regulated to a predetermined pilot original pressure and is constantly supplied to the pilot valve 50. A pilot pressure can be quickly generated in response to an operation on the operation lever 19 and the like, and the operation response of the hydraulic actuator can be ensured. Further, by providing the hydraulic motor 40 and the electric motor 41 for power generation, the energy of the hydraulic oil that is always discharged from the pilot hydraulic pump 33 to the first pilot oil passage 33a can be recovered and stored as electric energy. This makes it possible to effectively use the energy of the hydraulic oil without wasting it.

特に従来構成では、操作レバーが操作されていない状態においては、作動油の持つエネルギーがリリーフバルブで熱エネルギーに変換されて無駄になっていたが、これに対し本発明を適用したパワーショベル1では、作動油の持つエネルギーが電気エネルギーに変換されて、例えば電動モータ31を駆動させる電源として有効利用される。さらに、電動モータ31を起動させることでバッテリ90に蓄えられた電力が消費されるが、一方でこれと同時に、発電用電動モータ41によって回収された電力がバッテリ90に蓄えられるので、1回の充電で長時間にわたってパワーショベル1を稼動させることが可能となり、掘削作業の作業効率を向上させることが可能となる。   In particular, in the conventional configuration, when the operation lever is not operated, the energy of the hydraulic oil is wasted by being converted into heat energy by the relief valve. On the other hand, in the power shovel 1 to which the present invention is applied, The energy of the hydraulic oil is converted into electric energy, and is effectively used as a power source for driving the electric motor 31, for example. Furthermore, the electric power stored in the battery 90 is consumed by starting the electric motor 31, but at the same time, the electric power recovered by the electric motor 41 for power generation is stored in the battery 90. The power shovel 1 can be operated for a long time by charging, and the work efficiency of excavation work can be improved.

上述の実施形態においては、駆動源に電動モータ31を用いたパワーショベル1を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定して適用されるものではない。電動モータに代えて例えばエンジン(ディーゼルエンジン)を搭載した作業機械にも、本発明を適用可能である。また、このように駆動源としてエンジンを搭載した構成の場合、一般的にエンジンの回転駆動力を利用して発電するオルタネータを搭載し、得られた電力をバッテリに蓄えて電装部品(例えば前方を照らす照明)の電源として利用される。そのため、エンジンを搭載するとともにオルタネータを備えた構成に本発明を適用することにより、オルタネータに加えて作動油のエネルギーを回収してバッテリに電力を蓄えることができるので、例えば小型のオルタネータを搭載した場合であってもバッテリに十分な電力を蓄えることができる。   In the above-described embodiment, the power shovel 1 using the electric motor 31 as a drive source has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration. The present invention can be applied to a work machine equipped with, for example, an engine (diesel engine) instead of the electric motor. In addition, in the case of a configuration in which an engine is mounted as a drive source in this manner, an alternator that generally generates power using the rotational driving force of the engine is mounted, and the obtained electric power is stored in a battery so that an electrical component (e.g. It is used as a power source for lighting. Therefore, by applying the present invention to a configuration equipped with an engine and an alternator, the energy of hydraulic oil can be collected in addition to the alternator and electric power can be stored in the battery. For example, a small alternator is installed. Even in this case, sufficient power can be stored in the battery.

上述の実施形態においては、パイロット油路36に油圧モータ40および発電用電動モータ41を設けることで、パイロット油圧ポンプ33から吐出された作動油のエネルギーを回収して有効利用する構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、第1メイン油路60aに設けられたメイン油路用リリーフバルブに代えて、油圧モータおよび発電用電動モータを設けることで、メイン油路およびパイロット油路の両方において作動油のエネルギーを回収する構成しても良い。このように構成した場合には、パイロット油路に加えてメイン油路の作動油のエネルギーを回収できるので、パワーショベル全体としてエネルギーの無駄を一層低減できる。また、油圧モータおよび発電用電動モータを、パイロット油路に設けるよりもメイン油路に設ける方が作動油のエネルギーを効率良く回収できる場合には、油圧モータおよび発電用電動モータをメイン油路のみに設ける構成も可能である。   In the above-described embodiment, a configuration in which the hydraulic oil 40 and the electric motor 41 for power generation are provided in the pilot oil passage 36 to collect and effectively use the energy of the hydraulic oil discharged from the pilot hydraulic pump 33 is exemplified. Although described, the present invention is not limited to this configuration. For example, instead of the main oil passage relief valve provided in the first main oil passage 60a, a hydraulic motor and an electric motor for power generation are provided to recover the energy of the hydraulic oil in both the main oil passage and the pilot oil passage. You may comprise. In such a configuration, the energy of the hydraulic oil in the main oil passage can be recovered in addition to the pilot oil passage, so that waste of energy can be further reduced as the entire power shovel. If the hydraulic oil and the electric motor for power generation can be collected more efficiently in the main oil path than in the pilot oil path, the hydraulic motor and the electric motor for power generation can be used only for the main oil path. The structure provided in can also be possible.

上述の実施形態において示した電流制御回路82は一例であって、回転抵抗制御コントローラ81からの電流をコイル43に供給するとともに、コイル43で発生した電流を回収して一時的に蓄えることが可能であれば、他の構成でも良い。   The current control circuit 82 shown in the above-described embodiment is an example, and it is possible to supply the current from the rotation resistance controller 81 to the coil 43 and to collect and temporarily store the current generated in the coil 43. Any other configuration may be used.

上述の実施形態では、パイロットバルブ50において操作レバーに対する操作に応じたパイロット圧を生成し、このパイロット圧によりバルブスプールの移動制御を行う構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定して適用されるものではない。例えば操作レバーに対する操作を電気信号に変換し、この電気信号をコントロールバルブに出力することで電気信号に基づいてバルブスプールの移動制御を行う構成のパワーショベルに対しても本発明を適用可能であり、この場合には、メイン油路のリリーフバルブに代えて油圧モータおよび発電用電動モータを設けることで、メイン油路の作動油のエネルギーを回収して電力として蓄えるように構成される。   In the above embodiment, the pilot valve 50 is generated according to the operation of the operation lever in the pilot valve 50 and the movement of the valve spool is controlled by the pilot pressure. However, the present invention is limited to this configuration. It does not apply. For example, the present invention can be applied to a power shovel having a configuration in which movement of the valve spool is controlled based on the electric signal by converting the operation on the operation lever into an electric signal and outputting the electric signal to the control valve. In this case, instead of the relief valve for the main oil passage, a hydraulic motor and an electric motor for power generation are provided, so that the energy of the hydraulic oil in the main oil passage is recovered and stored as electric power.

また、操作レバーとコントロールバルブとがワイヤーで接続され、操作レバーに対する操作をワイヤーを介してコントロールバルブに伝達することで、バルブスプールの移動制御が行われる構成のパワーショベルにも、本発明を適用可能である。この構成に本発明を適用する場合には、メイン油路のリリーフバルブに代えて油圧モータおよび発電用電動モータを設け、メイン油路の作動油のエネルギーを回収して電力として蓄えるように構成される。   In addition, the present invention is also applied to a power shovel having a configuration in which the operation lever and the control valve are connected by a wire, and the operation of the operation lever is transmitted to the control valve through the wire, thereby controlling the movement of the valve spool. Is possible. When the present invention is applied to this configuration, a hydraulic motor and an electric motor for power generation are provided in place of the relief valve of the main oil passage, and the energy of the hydraulic oil in the main oil passage is recovered and stored as electric power. The

上述の実施形態においては、本発明をパワーショベル1に適用した例について説明したが、本発明はパワーショベル1に限定して適用されるものではない。油圧ポンプから吐出された作動油により作動する油圧アクチュエータを備えた作業機械全般に適用可能であり、例えばスキッドステアローダ等に対しても適用可能である。   In the above-mentioned embodiment, although the example which applied this invention to the power shovel 1 was demonstrated, this invention is limited to the power shovel 1 and is not applied. The present invention can be applied to all work machines including a hydraulic actuator that is operated by hydraulic oil discharged from a hydraulic pump, and can also be applied to, for example, a skid steer loader.

1 パワーショベル(作業機械)
32 メイン油圧ポンプ(アクチュエータ用作動油供給源)
33 パイロット油圧ポンプ(パイロット用作動油供給源)
33a 第1パイロット油路(パイロット用供給油路)
33b 第2パイロット油路(パイロット用供給油路)
40 油圧モータ(作動油調圧手段)
41 発電用電動モータ(回生発電手段)
50 パイロットバルブ(パイロット圧生成手段)
60 コントロールバルブ
60a 第1メイン油路(アクチュエータ用供給油路)
70 油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
80 圧力センサ(圧力検出手段)
81 回転抵抗制御コントローラ(回転抵抗制御手段)
1 Excavator (work machine)
32 Main hydraulic pump (operating oil supply source for actuator)
33 Pilot hydraulic pump (pilot hydraulic oil supply source)
33a First pilot oil passage (pilot supply oil passage)
33b Second pilot oil passage (pilot supply oil passage)
40 Hydraulic motor (hydraulic pressure adjusting means)
41 Electric motor for power generation (regenerative power generation means)
50 Pilot valve (pilot pressure generating means)
60 Control valve 60a First main oil passage (actuator supply oil passage)
70 Hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
80 Pressure sensor (pressure detection means)
81 Rotation resistance controller (rotation resistance control means)

Claims (5)

作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータへのアクチュエータ用作動油の供給制御を行うコントロールバルブと、
前記コントロールバルブに前記アクチュエータ用作動油を供給するアクチュエータ用作動油供給源と、
前記コントロールバルブの作動を制御するためのパイロット圧を生成するパイロット圧生成手段と、
前記パイロット圧の基になるパイロット用作動油を前記パイロット圧生成手段に供給するパイロット用作動油供給源とを有する作業機械であって、
前記アクチュエータ用作動油供給源から前記コントロールバルブに前記アクチュエータ用作動油を供給するためのアクチュエータ用供給油路、および前記パイロット用作動油供給源から前記パイロット圧生成手段に前記パイロット用作動油を供給するためのパイロット用供給油路の少なくともいずれかに設けられて、前記アクチュエータ用作動油または前記パイロット用作動油を受けて回転駆動されることにより、前記アクチュエータ用供給油路内または前記パイロット用供給油路内の作動油をこの回転駆動における回転抵抗に応じた圧力に調圧する作動油調圧手段と、
前記作動油調圧手段に前記回転抵抗を作用させるとともに、前記作動油調圧手段が前記アクチュエータ用作動油または前記パイロット用作動油から受ける回転駆動エネルギーを回生発電する回生発電手段とを備えることを特徴とする作業機械。
A control valve for controlling the supply of hydraulic fluid for the actuator to the hydraulic actuator that operates upon receiving the supply of hydraulic fluid;
An actuator hydraulic oil supply source for supplying the actuator hydraulic oil to the control valve;
Pilot pressure generating means for generating a pilot pressure for controlling the operation of the control valve;
A working machine having a pilot hydraulic fluid supply source for supplying pilot hydraulic fluid as a basis for the pilot pressure to the pilot pressure generating means;
An actuator supply oil path for supplying the actuator hydraulic oil from the actuator hydraulic oil supply source to the control valve, and the pilot hydraulic oil from the pilot hydraulic oil supply source to the pilot pressure generating means Provided in at least one of the pilot supply oil passages for receiving the actuator hydraulic oil or the pilot hydraulic oil and being driven to rotate, thereby providing the actuator supply oil passage or the pilot supply. Hydraulic oil pressure adjusting means for adjusting the hydraulic oil in the oil passage to a pressure corresponding to the rotational resistance in the rotational drive;
The rotational resistance is applied to the hydraulic oil pressure adjusting means, and the hydraulic oil pressure adjusting means includes regenerative power generating means for regeneratively generating rotational drive energy received from the actuator hydraulic oil or the pilot hydraulic oil. Features a working machine.
前記作動油調圧手段に対応させて前記アクチュエータ用供給油路または前記パイロット用供給油路に設けられて、前記アクチュエータ用供給油路内または前記パイロット用供給油路内の作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段における検出結果に基づいて、前記アクチュエータ用供給油路内または前記パイロット用供給油路内の作動油の圧力が所定圧となるように、前記回生発電手段によって前記作動油調圧手段に作用される前記回転抵抗を制御する回転抵抗制御手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の作業機械。
Corresponding to the hydraulic oil pressure adjusting means, provided in the actuator supply oil passage or the pilot supply oil passage, the pressure of the hydraulic oil in the actuator supply oil passage or the pilot supply oil passage is detected. Pressure detecting means for
Based on the detection result in the pressure detecting means, the regenerative power generation means adjusts the hydraulic oil pressure adjusting means so that the pressure of the hydraulic oil in the actuator supply oil path or the pilot supply oil path becomes a predetermined pressure. The work machine according to claim 1, further comprising: a rotation resistance control unit configured to control the rotation resistance acting on the machine.
前記作動油調圧手段が、前記アクチュエータ用作動油または前記パイロット用作動油を受けて回転駆動される油圧モータにより構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の作業機械。   3. The work machine according to claim 1, wherein the hydraulic oil pressure adjusting unit is configured by a hydraulic motor that is rotationally driven in response to the actuator hydraulic fluid or the pilot hydraulic fluid. 4. 前記回生発電手段が、電動モータにより構成されており、
前記電動モータは、付与される電力に応じた前記回転抵抗を前記作動油調圧手段に作用させるとともに、前記作動油調圧手段における回転駆動力が入力されて回生発電するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の作業機械。
The regenerative power generation means is constituted by an electric motor,
The electric motor is configured to cause the rotational resistance corresponding to the applied electric power to act on the hydraulic oil pressure adjusting means, and to generate regenerative power when the rotational driving force in the hydraulic oil pressure adjusting means is input. The work machine according to any one of claims 1 to 3.
前記作動油調圧手段が、前記パイロット用供給油路に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の作業機械。   The work machine according to claim 1, wherein the hydraulic oil pressure adjusting means is provided in the pilot supply oil passage.
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