JP2013122151A - Work machine - Google Patents
Work machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013122151A JP2013122151A JP2011271495A JP2011271495A JP2013122151A JP 2013122151 A JP2013122151 A JP 2013122151A JP 2011271495 A JP2011271495 A JP 2011271495A JP 2011271495 A JP2011271495 A JP 2011271495A JP 2013122151 A JP2013122151 A JP 2013122151A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pilot
- hydraulic
- hydraulic oil
- oil
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 claims description 131
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 103
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
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,
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
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
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
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
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
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
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.
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
70 Hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
80 Pressure sensor (pressure detection means)
81 Rotation resistance controller (rotation resistance control means)
Claims (5)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011271495A JP5873703B2 (en) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Hydraulic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011271495A JP5873703B2 (en) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Hydraulic device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013122151A true JP2013122151A (en) | 2013-06-20 |
JP5873703B2 JP5873703B2 (en) | 2016-03-01 |
Family
ID=48774270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011271495A Active JP5873703B2 (en) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Hydraulic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5873703B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7343448B2 (en) * | 2020-06-23 | 2023-09-12 | ヤンマーホールディングス株式会社 | swing work machine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005140143A (en) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Komatsu Ltd | Energy recovering device for pressure oil |
JP2008275101A (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Daikin Ind Ltd | Hybrid type construction vehicle |
JP2010013878A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | Construction machinery |
-
2011
- 2011-12-12 JP JP2011271495A patent/JP5873703B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005140143A (en) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Komatsu Ltd | Energy recovering device for pressure oil |
JP2008275101A (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Daikin Ind Ltd | Hybrid type construction vehicle |
JP2010013878A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | Construction machinery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5873703B2 (en) | 2016-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5548113B2 (en) | Drive control method for work machine | |
JP5542016B2 (en) | Drive control method for work machine | |
JP5175870B2 (en) | Drive control device for work machine | |
JP5096012B2 (en) | Electric drive work vehicle | |
KR101834589B1 (en) | Construction machine having rotary element | |
JP6106097B2 (en) | Power regeneration device for work machine and work machine | |
WO2011105027A1 (en) | Hydraulic pressure control device | |
JP6434128B2 (en) | Hybrid work vehicle | |
JP2013515883A (en) | Hybrid excavator boom drive system and control method thereof | |
JP6782853B2 (en) | Work machine | |
JP6211985B2 (en) | Hybrid work machine | |
JP2017206868A (en) | Construction machine | |
JP5096417B2 (en) | Hydraulic control equipment for construction machinery | |
JP2020097867A (en) | Electric construction machine | |
JP2007217992A (en) | Operation control device of construction machine | |
JP2014224453A (en) | Ac electric motor drive controller | |
JP6817494B2 (en) | Electric construction machinery | |
JP2014206253A (en) | Hydraulic circuit, construction machine having hydraulic circuit, and control method of the same | |
JP5873703B2 (en) | Hydraulic device | |
JP5730794B2 (en) | Energy recovery equipment for construction machinery | |
JP5596583B2 (en) | Drive control device for work machine | |
JP4509874B2 (en) | Hybrid system for work machines | |
JP6009388B2 (en) | Work machine | |
US11946225B2 (en) | Method and systems for controlling electrically-powered hydraulic circuits | |
JP5997195B2 (en) | Hybrid work machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140625 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141205 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150827 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5873703 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |