JP2013160320A - Energy regeneration device for construction machine - Google Patents

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JP2013160320A JP2012023493A JP2012023493A JP2013160320A JP 2013160320 A JP2013160320 A JP 2013160320A JP 2012023493 A JP2012023493 A JP 2012023493A JP 2012023493 A JP2012023493 A JP 2012023493A JP 2013160320 A JP2013160320 A JP 2013160320A
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浩一郎 塚根
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy regeneration device for a construction machine capable of improving recovery efficiency of potential energy and operability of an attachment.SOLUTION: An energy regeneration device includes a valve gear 90 and a controller 54. The valve gear 90 is capable of switching to selectively form a first state, a second state and a third state. In the first state, a head (first oil chamber) side of an assist cylinder 70 is connected to an accumulator 84, and a rod (second oil chamber) side of the assist cylinder 70 is connected to a tank 22. In the second state, the head (first oil chamber) of the assist cylinder 70 and the rod (second oil chamber) side thereof are connected to the tank 22. In the third state, the head (first oil chamber) of the assist cylinder 70 and the rod (second oil chamber) side thereof are connected to the accumulator 84. In accordance with stroke positions of work elements, the controller 54 switches a state of the valve gear 90 between two states, among the first state, the second state and the third state in a prescribed time ratio.

Description

本発明は、建設機械のエネルギ回生装置に関する。   The present invention relates to an energy regeneration device for a construction machine.

従来から、ブームの上方回動動作を補助するアシストシリンダを備え、ブームの下方回動動作時にアシストシリンダから送出される圧油を蓄積するアキュムレータを備える作業機のエネルギ回生装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このエネルギ回生装置では、アシストシリンダは、その軸心がブームの上方回動動作時にブームシリンダの軸心に対して後退する位置に配されるように設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an energy recovery device for a working machine that includes an assist cylinder that assists in an upward pivoting operation of the boom and an accumulator that accumulates pressure oil that is delivered from the assist cylinder when the boom is pivoted downward ( For example, see Patent Document 1). In this energy regeneration device, the assist cylinder is provided so that its axis is retracted with respect to the axis of the boom cylinder when the boom is pivoted upward.

特開2004−115245号公報JP 2004-115245 A

しかしながら、上記の特許文献1に記載の構成では、上記のようにアシストシリンダの取り付け位置を工夫することで、アタッチメント重力の推移(アシストシリンダ保持圧特性)をアキュムレータの圧力の推移(アシストシリンダ作動圧特性)にできるだけ一致させるように構成しているが、依然としてこれらの推移には乖離が存在する。このような乖離が存在する場合、位置エネルギの回収効率又はアタッチメントの操作性が悪化することになる。   However, in the configuration described in Patent Document 1 described above, by devising the mounting position of the assist cylinder as described above, the transition of the attachment gravity (assist cylinder holding pressure characteristic) is changed to the transition of the accumulator pressure (assist cylinder operating pressure). It is configured to match the characteristics as much as possible, but there is still a gap in these transitions. When such a divergence exists, potential energy recovery efficiency or attachment operability deteriorates.

そこで、本発明は、位置エネルギの回収効率及びアタッチメントの操作性を高めることができる建設機械のエネルギ回生装置の提供を目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the energy regeneration apparatus of the construction machine which can improve the collection | recovery efficiency of potential energy, and the operativity of an attachment.

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、主油圧シリンダにより駆動される作業要素を、アシストシリンダによりアシスト駆動する建設機械のエネルギ回生装置であって、
前記アシストシリンダに接続されるアキュムレータ及びタンクと、
前記アシストシリンダと前記アキュムレータ及び前記タンクとの間に設けられるバルブ装置であって、前記アシストシリンダの第1油室側を前記アキュムレータに接続すると共に前記アシストシリンダの第2油室側を前記タンクに接続する第1状態と、前記アシストシリンダの第1油室側及び第2油室側を前記タンクに接続する第2状態と、前記アシストシリンダの第1油室側及び第2油室側を前記アキュムレータに接続する第3状態とを選択的に形成するように切換可能なバルブ装置と、
前記バルブ装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記作業要素のストローク位置に応じて、前記バルブ装置の状態を、前記第1状態、前記第2状態及び前記第3状態のうちの2つの状態間で、所定の時間比で切り換えることを特徴とする、エネルギ回生装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided an energy regeneration device for a construction machine that assists a work element driven by a main hydraulic cylinder with an assist cylinder.
An accumulator and a tank connected to the assist cylinder;
A valve device provided between the assist cylinder, the accumulator, and the tank, wherein the first oil chamber side of the assist cylinder is connected to the accumulator and the second oil chamber side of the assist cylinder is connected to the tank. A first state of connection, a second state of connecting the first oil chamber side and the second oil chamber side of the assist cylinder to the tank, and a first oil chamber side and a second oil chamber side of the assist cylinder A valve device switchable to selectively form a third state connected to the accumulator;
A controller for controlling the valve device,
The controller switches the state of the valve device between two states of the first state, the second state, and the third state at a predetermined time ratio according to the stroke position of the working element. An energy regeneration device is provided.

本発明によれば、位置エネルギの回収効率及びアタッチメントの操作性を高めることができる建設機械のエネルギ回生装置が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the energy regeneration apparatus of the construction machine which can improve the collection | recovery efficiency of a positional energy and the operativity of an attachment is obtained.

本発明に係る建設機械1の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the construction machine 1 which concerns on this invention. 建設機械1に搭載される油圧ポンプ制御装置100の油圧回路図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hydraulic circuit figure of the hydraulic pump control apparatus 100 mounted in the construction machine 1. FIG. アシストシリンダ70に関連したエネルギ回生装置102の一例の要部構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a main configuration of an example of an energy regeneration device 102 related to an assist cylinder 70. バルブ装置90の各状態を示す図である。It is a figure which shows each state of the valve apparatus. メインコントローラ54により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an example of main processing executed by a main controller 54. メインコントローラ54により実行される主要処理の他の一例を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing another example of main processing executed by the main controller 54. アシスト目標推力とシリンダストロークと共に、各デューティ比D1,D2,Dの設定の考え方を示す図である。It is a figure which shows the idea of the setting of each duty ratio D1, D2, D with assist target thrust and cylinder stroke. アシストシリンダ70に関連した他の一例によるエネルギ回生装置102'の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of energy regeneration apparatus 102 'by another example relevant to the assist cylinder. バルブ装置90'の各状態を示す図である。It is a figure which shows each state of valve apparatus 90 '. 差動状態及びタンク状態を実現する際のバルブ装置90'の状態の代替例を示す図である。It is a figure which shows the alternative example of the state of valve apparatus 90 'at the time of implement | achieving a differential state and a tank state.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る建設機械1の構成例を示す図である。図1において、建設機械1は、クローラ式の下部走行体2の上に、旋回機構を介して、上部旋回体3をX軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体3は、前方中央部に、ブーム4、アーム5及びバケット6、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9から構成される掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブレーカや破砕機等のような他のアタッチメントであってもよい。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a construction machine 1 according to the present invention. In FIG. 1, a construction machine 1 has an upper swing body 3 mounted on a crawler type lower traveling body 2 via a swing mechanism so as to be rotatable around the X axis. The upper swing body 3 includes a boom 4, an arm 5 and a bucket 6, and a boom cylinder 7, an arm cylinder 8 and a bucket cylinder 9 as hydraulic actuators for driving the boom 4, the arm 5 and the bucket 6, respectively. Is provided. The drilling attachment may be another attachment such as a breaker or a crusher.

また、上部旋回体3は、ブームシリンダ7に加えて、ブーム4の上下動を補助するようにブーム4を駆動するアシストシリンダ70を備える。アシストシリンダ70は、ブームシリンダ7と同様、一端が上部旋回体3側に回転可能に取り付けられ、他端がブーム4に回転可能に取り付けられる。アシストシリンダ70は、対で2つ設けられてもよいし、3つ以上設けられてもよい。また、アシストシリンダ70は、ブームシリンダ7に平行に設けられてもよいし、ブームシリンダ7に対して角度をなして設けられてもよい。また、アシストシリンダ70は、図1に示すように、ブームシリンダ7よりも前方側に設けられてもよいし、或いは、ブームシリンダ7よりも後方側に設けられてもよい。   In addition to the boom cylinder 7, the upper swing body 3 includes an assist cylinder 70 that drives the boom 4 so as to assist the vertical movement of the boom 4. As with the boom cylinder 7, one end of the assist cylinder 70 is rotatably attached to the upper swing body 3 side, and the other end is rotatably attached to the boom 4. Two assist cylinders 70 may be provided in pairs, or three or more assist cylinders 70 may be provided. The assist cylinder 70 may be provided in parallel to the boom cylinder 7 or may be provided at an angle with respect to the boom cylinder 7. As shown in FIG. 1, the assist cylinder 70 may be provided on the front side of the boom cylinder 7, or may be provided on the rear side of the boom cylinder 7.

図示の例では、アシストシリンダ70は、ヘッド側が上部旋回体3に回転可能に取り付けられ、ロッド側がブーム4に回転可能に取り付けられる。また、図示の例では、アシストシリンダ70は、ブーム4の上げ方向が伸び方向に対応し、ブーム4の下げ方向が縮み方向に対応する関係で配置されている。しかしながら、アシストシリンダ70は、ブーム4の上げ方向が縮み方向に対応し、ブーム4の下げ方向が伸び方向に対応する関係で配置されてもよい。   In the illustrated example, the assist cylinder 70 is rotatably attached to the upper swing body 3 on the head side and rotatably attached to the boom 4 on the rod side. Further, in the illustrated example, the assist cylinder 70 is disposed in a relationship in which the raising direction of the boom 4 corresponds to the extending direction and the lowering direction of the boom 4 corresponds to the contracting direction. However, the assist cylinder 70 may be arranged in such a relationship that the raising direction of the boom 4 corresponds to the contracting direction and the lowering direction of the boom 4 corresponds to the extending direction.

図2は、建設機械1に搭載される油圧ポンプ制御装置100の油圧回路図の一例を示す図である。図2においては、アシストシリンダ70に関連した油圧回路部分は省略されている。アシストシリンダ70に関連した油圧回路部分については、図3以降を参照して後述する。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hydraulic circuit diagram of the hydraulic pump control device 100 mounted on the construction machine 1. In FIG. 2, the hydraulic circuit portion related to the assist cylinder 70 is omitted. The hydraulic circuit portion related to the assist cylinder 70 will be described later with reference to FIG.

油圧ポンプ制御装置100は、エンジン又は電動モータによって駆動される二つの油圧ポンプ10L、10Rから、切換弁11L、12L、13L及び15Lを連通するセンターバイパス管路30L、又は、切換弁11R、12R、13R、14R及び15Rを連通するセンターバイパス管路30Rを経てタンク22まで圧油を循環させる。尚、油圧ポンプ10L、10Rは、可変容量傾斜板ピストンポンプであり、一回転当たりの吐出量(cc/rev)が可変である。油圧ポンプ10L、10Rの吐出圧P1,P2は、圧力センサ28L,28Rにより検出される。圧力センサ28L,28Rの出力信号は、メインコントローラ54に供給される。   The hydraulic pump control device 100 includes a center bypass pipe line 30L that connects the switching valves 11L, 12L, 13L, and 15L from the two hydraulic pumps 10L and 10R that are driven by an engine or an electric motor, or switching valves 11R, 12R, Pressure oil is circulated to the tank 22 through the center bypass pipe line 30R that communicates 13R, 14R, and 15R. The hydraulic pumps 10L and 10R are variable displacement inclined plate piston pumps, and the discharge amount (cc / rev) per rotation is variable. The discharge pressures P1, P2 of the hydraulic pumps 10L, 10R are detected by pressure sensors 28L, 28R. Output signals from the pressure sensors 28L and 28R are supplied to the main controller 54.

切換弁11L、12L、13L及び15L、及び、切換弁11R、12R、13R、14R及び15Rは全てオープンセンター型である。即ち、切換弁11L、12L、13L及び15L、及び、切換弁11R、12R、13R、14R及び15Rは、それぞれのブリードオフ通路がセンターバイパス管路30L、30Rに接続されることにより、常態で油圧ポンプ10L、10Rの吐出側をタンク22に連通させる。   The switching valves 11L, 12L, 13L, and 15L and the switching valves 11R, 12R, 13R, 14R, and 15R are all open center types. That is, the switching valves 11L, 12L, 13L, and 15L and the switching valves 11R, 12R, 13R, 14R, and 15R are normally hydraulically connected by connecting their bleed-off passages to the center bypass conduits 30L and 30R. The discharge sides of the pumps 10L and 10R are connected to the tank 22.

また、切換弁11Lは、油圧ポンプ10Lが吐出する圧油を走行用油圧モータ42Lで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。   The switching valve 11L is a spool valve that switches the flow of pressure oil so that the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10L is circulated by the traveling hydraulic motor 42L.

切換弁11Rは、走行直進弁であり、下部走行体2を駆動する走行用油圧モータ42L、42Rと、上部旋回体3の何れかの油圧アクチュエータ(例えば、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9又は旋回用油圧モータ44である。)とが同時に操作された場合に、下部走行体2の直進性を高めるために油圧ポンプ10Lから左右の走行用油圧モータ42L、42Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。   The switching valve 11 </ b> R is a traveling straight valve, and traveling hydraulic motors 42 </ b> L and 42 </ b> R that drive the lower traveling body 2 and any hydraulic actuator of the upper swing body 3 (for example, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder). 9 or the turning hydraulic motor 44) is operated at the same time, the hydraulic oil is circulated from the hydraulic pump 10L to the left and right traveling hydraulic motors 42L and 42R in order to improve the straight traveling performance of the lower traveling body 2. Therefore, it is a spool valve that switches the flow of pressure oil.

また、切換弁12Lは、油圧ポンプ10Lが吐出する圧油を旋回用油圧モータ44で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁12Rは、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ42Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。   The switching valve 12L is a spool valve that switches the flow of pressure oil in order to circulate the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10L by the turning hydraulic motor 44. The switching valve 12R is a pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R. Is a spool valve that switches the flow of pressure oil so that the hydraulic oil is circulated by the traveling hydraulic motor 42R.

また、切換弁13L、13Rはそれぞれ、油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油をブームシリンダ7へ供給し、また、ブームシリンダ7内の圧油をタンク22へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁13Rは、操作装置26のブーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁(以下、「第一速ブーム切換弁13R」とする。)であり、切換弁13Lは、ブーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ10Lの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁(以下、「第二速ブーム切換弁13L」とする。)である。   Further, the switching valves 13L and 13R supply pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L and 10R to the boom cylinder 7 and flow the pressure oil to discharge the pressure oil in the boom cylinder 7 to the tank 22, respectively. The switching valve 13R is a spool valve that operates when the boom operating lever of the operating device 26 is operated (hereinafter referred to as “first speed boom switching valve 13R”), and the switching valve 13L. Is a spool valve (hereinafter referred to as “second speed boom switching valve 13L”) for joining the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10L when the boom operation lever is operated at a predetermined operation amount or more.

切換弁14Rは、油圧ポンプ10Rが吐出する圧油をバケットシリンダ9へ供給し、また、バケットシリンダ9内の圧油をタンク22へ排出するためのスプール弁である。   The switching valve 14 </ b> R is a spool valve for supplying the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10 </ b> R to the bucket cylinder 9 and discharging the pressure oil in the bucket cylinder 9 to the tank 22.

また、切換弁15L、15Rはそれぞれ、油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油をアームシリンダ8へ供給し、また、アームシリンダ8内の圧油をタンク22へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁15Lは、操作装置26のアーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁(以下、「第一速アーム切換弁15L」とする。)であり、切換弁15Rは、アーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ10Rの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁(以下、「第二速アーム切換弁15R」とする。)である。   Further, the switching valves 15L and 15R supply pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L and 10R to the arm cylinder 8, respectively, and flow the pressure oil in order to discharge the pressure oil in the arm cylinder 8 to the tank 22. The switching valve 15L is a spool valve that operates when the arm operating lever of the operating device 26 is operated (hereinafter referred to as “first speed arm switching valve 15L”), and the switching valve 15R. Is a spool valve (hereinafter referred to as “second speed arm switching valve 15R”) for joining the pressure oil discharged from the hydraulic pump 10R when the arm operation lever is operated at a predetermined operation amount or more.

操作装置26は、旋回用油圧モータ44、走行用油圧モータ42L、42R、ブーム4、アーム5、及びバケット6を操作するための操作装置であり、各種のレバーやペダル(アーム操作レバー、ブーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行ペダル(右)、走行ペダル(左))を含んでよい。操作装置26における各種のレバーやペダルの各操作量を表す電気信号は、メインコントローラ54に供給される。ユーザによる各種のレバーやペダルの操作量の検知方法は、パイロット圧を圧力センサで検知する方法であってもよいし、レバー角度を検知する方法であってもよい。   The operation device 26 is an operation device for operating the turning hydraulic motor 44, the traveling hydraulic motors 42L and 42R, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, and includes various levers and pedals (arm operation lever, boom operation). Lever, bucket operation lever, turning operation lever, travel pedal (right), travel pedal (left)). Electric signals representing the operation amounts of various levers and pedals in the operation device 26 are supplied to the main controller 54. The method for detecting the amount of operation of various levers and pedals by the user may be a method for detecting the pilot pressure with a pressure sensor, or a method for detecting the lever angle.

センターバイパス管路30L、30Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁15L、15Rとタンク22との間にネガコン絞り20L、20Rを備え、油圧ポンプ10L、10Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガコン絞り20L、20Rの上流において、ネガコンシステムのための制御圧(以下、「ネガコン圧」とする。)を発生させる圧油管路である。ネガコン圧は、ネガコン圧センサ27L,27Rにより検出される。ネガコン圧センサ27L,27Rの出力信号は、メインコントローラ54に供給される。   The center bypass pipes 30L and 30R are respectively provided with negative control throttles 20L and 20R between the switching valves 15L and 15R located on the most downstream side and the tank 22 to restrict the flow of the pressure oil discharged by the hydraulic pumps 10L and 10R. This is a pressure oil pipe for generating a control pressure for the negative control system (hereinafter referred to as “negative control pressure”) upstream of the negative control throttles 20L and 20R. The negative control pressure is detected by negative control pressure sensors 27L and 27R. Output signals of the negative control pressure sensors 27L and 27R are supplied to the main controller 54.

図2に示す構成では、ネガコン絞り20L、20Rの上流のネガコン圧、及び吐出圧P1,P2等を圧力センサ27L,27R,28L,28Rで検出し、検出したネガコン圧、吐出圧P1,P2等に基づいてメインコントローラ54により吐出流量の目標値を求め、その吐出流量の目標値となるように電磁比例弁57A,55Aを駆動してスプール弁600L,600Rを変位させて傾転アクチュエータ41L,41Rを制御する。   In the configuration shown in FIG. 2, the negative control pressure upstream of the negative control throttles 20L, 20R, the discharge pressures P1, P2, etc. are detected by the pressure sensors 27L, 27R, 28L, 28R, and the detected negative control pressures, discharge pressures P1, P2, etc. The main controller 54 obtains a target value of the discharge flow rate, and drives the electromagnetic proportional valves 57A and 55A to displace the spool valves 600L and 600R so as to obtain the target value of the discharge flow rate, thereby tilting actuators 41L and 41R. To control.

典型的には、メインコントローラ54は、検出されるネガコン圧が大きいほど油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を減少させ、検出されるネガコン圧が小さいほど油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を増大させるようにする。   Typically, the main controller 54 decreases the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R as the detected negative control pressure increases, and increases the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R as the detected negative control pressure decreases. To.

図2に示すように、建設機械1における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合(以下、「待機モード」とする。)、油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路30L、30Rを通ってネガコン絞り20L、20Rに至り、ネガコン絞り20L、20Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。   As shown in FIG. 2, when any hydraulic actuator in the construction machine 1 is not used (hereinafter referred to as “standby mode”), the hydraulic oil discharged from the hydraulic pumps 10L, 10R is the center bypass pipe line 30L. , 30R to reach the negative control 20L, 20R, and increase the negative control pressure generated upstream of the negative control 20L, 20R.

この際、メインコントローラ54は、スプール弁600L、600Rを第一位置に変位させ、傾転アクチュエータ41L、41Rを駆動して、油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路30L、30Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制するようにする。   At this time, the main controller 54 displaces the spool valves 600L and 600R to the first position and drives the tilt actuators 41L and 41R to reduce the discharge amounts of the hydraulic pumps 10L and 10R. Pressure loss (pumping loss) when passing through the bypass pipes 30L and 30R is suppressed.

一方、建設機械1における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ10L、10Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガコン絞り20L、20Rに至る量を減少或いは消滅させ、ネガコン絞り20L、20Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。   On the other hand, when any hydraulic actuator in the construction machine 1 is used, the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L, 10R flows into the hydraulic actuator via the switching valve corresponding to the hydraulic actuator, and the negative control throttle 20L, The amount up to 20R is reduced or eliminated, and the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 20L and 20R is reduced.

この際、メインコントローラ54は、油圧ポンプ10L、10Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。   At this time, the main controller 54 increases the discharge amount of the hydraulic pumps 10L and 10R, circulates sufficient pressure oil to each hydraulic actuator, and ensures the driving of each actuator.

上述のような構成により、油圧ポンプ制御装置100は、待機モードにおいては、油圧ポンプ10L、10Rにおける無駄なエネルギー消費(油圧ポンプ10L、10Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路30L、30Rで発生させるポンピングロス)を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ10L、10Rから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。   With the above-described configuration, the hydraulic pump control device 100 causes wasteful energy consumption in the hydraulic pumps 10L and 10R (pressure oil discharged from the hydraulic pumps 10L and 10R is generated in the center bypass pipes 30L and 30R in the standby mode. In the case of operating various hydraulic actuators while suppressing the pumping loss), necessary and sufficient pressure oil can be supplied to the various hydraulic actuators from the hydraulic pumps 10L and 10R.

図3は、アシストシリンダ70に関連したエネルギ回生装置102の一例の要部構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a main configuration of an example of the energy regeneration device 102 related to the assist cylinder 70.

エネルギ回生装置102は、アシストシリンダ70に接続されるアキュムレータ84を備える。油路80は、一端がアシストシリンダ70のヘッド側に接続され、他端がアキュムレータ84に接続される。油路88は、一端がアシストシリンダ70のロッド側に接続され、他端がタンク22に接続される。   The energy regeneration device 102 includes an accumulator 84 connected to the assist cylinder 70. One end of the oil passage 80 is connected to the head side of the assist cylinder 70, and the other end is connected to the accumulator 84. The oil path 88 has one end connected to the rod side of the assist cylinder 70 and the other end connected to the tank 22.

エネルギ回生装置102は、また、バルブ装置90を備える。バルブ装置90は、第1切換バルブ90Aと、第2切換バルブ90Bとを備える。第1切換バルブ90A及び第2切換バルブ90Bは、図示のように、開度がリニアに制御可能なバルブ(比例弁)であってよい。第1切換バルブ90Aは、出力側のポートがアシストシリンダ70のヘッド側ポートに接続され、入力側の2ポートがそれぞれアキュムレータ84と接続点89とに接続される。第2切換バルブ90Bは、出力側のポートが接続点89を介してアシストシリンダ70のロッド側ポートに接続され、入力側の2ポートがそれぞれアキュムレータ84とタンク22に接続される。   The energy regeneration device 102 also includes a valve device 90. The valve device 90 includes a first switching valve 90A and a second switching valve 90B. As illustrated, the first switching valve 90A and the second switching valve 90B may be valves (proportional valves) whose opening degree can be controlled linearly. The first switching valve 90A has an output side port connected to the head side port of the assist cylinder 70, and an input side 2 port connected to the accumulator 84 and the connection point 89, respectively. The second switching valve 90B has an output side port connected to the rod side port of the assist cylinder 70 via a connection point 89, and an input side 2 port connected to the accumulator 84 and the tank 22, respectively.

圧力センサ85は、アキュムレータ84により生成される油圧(アキュムレータ圧)を検出する。圧力センサ85の出力信号はメインコントローラ54に入力される。変位センサ87は、アシストシリンダ70の変位(ストローク位置)を検出する。変位センサ87の出力信号はメインコントローラ54に入力される。   The pressure sensor 85 detects the hydraulic pressure (accumulator pressure) generated by the accumulator 84. An output signal from the pressure sensor 85 is input to the main controller 54. The displacement sensor 87 detects the displacement (stroke position) of the assist cylinder 70. An output signal of the displacement sensor 87 is input to the main controller 54.

図4は、バルブ装置90の各状態を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating each state of the valve device 90.

図4(A)は、フル状態(第1状態)を実現するときのバルブ装置90の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90Aを介してアキュムレータ84に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90Bを介してタンク22に連通する。   FIG. 4A shows the state (switching position) of the valve device 90 when the full state (first state) is realized. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the first switching valve 90A, and the rod side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the second switching valve 90B.

図4(B)は、差動状態(第3状態)を実現するときのバルブ装置90の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90Aを介してアキュムレータ84に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90Bを介してアキュムレータ84に連通する。この差動モードでは、アシストシリンダ70の受圧面積(ロッド側受圧面積とヘッド側受圧面積との差)に応じた出力が得られる。尚、本例では、アシストシリンダ70は、伸び方向がブーム4の上げ方向に対応しているので、ヘッド側受圧面積の方がロッド側受圧面積よりも大きいものとする。   FIG. 4B shows the state (switching position) of the valve device 90 when the differential state (third state) is realized. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the first switching valve 90A, and the rod side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the second switching valve 90B. In this differential mode, an output corresponding to the pressure receiving area of the assist cylinder 70 (the difference between the rod side pressure receiving area and the head side pressure receiving area) is obtained. In this example, since the extension direction of the assist cylinder 70 corresponds to the raising direction of the boom 4, the head side pressure receiving area is larger than the rod side pressure receiving area.

図4(C)は、タンク状態(第2状態)を実現するときのバルブ装置90の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90Aを介してタンク22に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90Bを介してタンク22に連通する。   FIG. 4C shows a state (switching position) of the valve device 90 when the tank state (second state) is realized. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the first switching valve 90A, and the rod side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the second switching valve 90B.

このようにしてバルブ装置90は、メインコントローラ54による制御下で、3つの各状態に切り換わることができる。従って、メインコントローラ54は、ブーム4のストローク位置に応じて、バルブ装置90の各状態の時間比(デューティ比)を変化させることで、所望のアシスト特性を実現することができる。   In this manner, the valve device 90 can be switched to each of the three states under the control of the main controller 54. Therefore, the main controller 54 can realize desired assist characteristics by changing the time ratio (duty ratio) of each state of the valve device 90 according to the stroke position of the boom 4.

尚、アシストシリンダ70が、ブーム4の上げ方向のときに縮み方向に対応し、ブーム4の下げ方向のときに伸び方向に対応する関係で配置される場合には、バルブ装置90は、アシストシリンダ70のロッド側ポートが、第1切換バルブ90Aを介してアキュムレータ84に連通し、アシストシリンダ70のヘッド側ポートが、第2切換バルブ90Bを介してタンク22に連通するような接続関係によりフル状態(第1状態)を実現すればよい。   When the assist cylinder 70 is arranged in a relationship corresponding to the contraction direction when the boom 4 is in the raising direction and corresponding to the extension direction when the boom 4 is in the lowering direction, the valve device 90 is The rod side port of 70 communicates with the accumulator 84 via the first switching valve 90A, and the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the second switching valve 90B. (First state) may be realized.

図5は、メインコントローラ54により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing an example of main processing executed by the main controller 54.

ステップ500では、操作レバー信号(操作装置26のブーム操作レバーの操作量を表す信号)を受け取る。   In step 500, an operation lever signal (a signal indicating the operation amount of the boom operation lever of the operation device 26) is received.

ステップ502では、ブーム4のストローク位置(アタッチメント位置)を受け取る。ブーム4のストローク位置は、変位センサ87からの出力信号に基づいて判断されてよい。   In step 502, the stroke position (attachment position) of the boom 4 is received. The stroke position of the boom 4 may be determined based on an output signal from the displacement sensor 87.

ステップ504では、操作レバー信号とブーム4のストローク位置とに基づいて、アシスト目標推力を決定する。アシスト目標推力は、アシストシリンダ70により発生させるべきアシスト推力の目標値である。操作レバー信号(ブーム操作レバーの操作量)とブーム4のストローク位置と、そのときのアシスト目標推力との関係は、予めマップとして保持されてよい。例えば、ブーム操作レバーの操作量が略ゼロであるときは、アシスト目標推力は、ブーム4のストローク位置に応じたブームシリンダ保持推力と略一致するように決定されてよい。これに対して、ブーム操作レバーの操作量が大きくなると、アシスト目標推力は、ブーム4のストローク位置に応じたブームシリンダ保持推力よりも上昇時には大きく、下降時には小さくなるように決定されてもよい。尚、ブーム4のストローク位置に応じたブームシリンダ保持推力の特性は、試験等で取得されてよい。また、ブーム4のストローク位置に応じたブームシリンダ保持推力の特性は、その際のアーム5の位置やバケット6の位置によっても異なりうるので、それぞれに対して予め取得されてよい。   In step 504, the assist target thrust is determined based on the operation lever signal and the stroke position of the boom 4. The assist target thrust is a target value of the assist thrust that should be generated by the assist cylinder 70. The relationship between the operation lever signal (the amount of operation of the boom operation lever), the stroke position of the boom 4, and the assist target thrust at that time may be held in advance as a map. For example, when the operation amount of the boom operation lever is substantially zero, the assist target thrust may be determined so as to substantially match the boom cylinder holding thrust according to the stroke position of the boom 4. On the other hand, when the operation amount of the boom operation lever is increased, the assist target thrust may be determined to be larger when the boom cylinder holding thrust corresponding to the stroke position of the boom 4 is larger and smaller when the boom is lowered. In addition, the characteristic of the boom cylinder holding thrust according to the stroke position of the boom 4 may be acquired by a test or the like. Further, the characteristics of the boom cylinder holding thrust according to the stroke position of the boom 4 may vary depending on the position of the arm 5 and the position of the bucket 6 at that time, and may be acquired in advance for each.

ステップ506では、アキュムレータ圧を受け取る。アキュムレータ圧は、例えば、油路80に設けられる圧力センサ85(図3参照)により検出されてよい。   In step 506, accumulator pressure is received. For example, the accumulator pressure may be detected by a pressure sensor 85 (see FIG. 3) provided in the oil passage 80.

ステップ508では、アシスト目標推力が、アキュムレータ圧と差動状態受圧面積との積よりも大きいか否かが判定される。差動状態受圧面積とは、差動状態(図4(B))のときのアシストシリンダ70の受圧面積に対応する。従って、ステップ508では、アシスト目標推力が、現時点のアキュムレータ圧に基づいて差動状態を実現したときに生成されるアシスト推力よりも大きいか否かが判定されることになる。アシスト目標推力が、アキュムレータ圧とアシストシリンダ差動時受圧面積との積よりも大きい場合は、ステップ510に進み、それ以外の場合は、ステップ514に進む。   In step 508, it is determined whether or not the assist target thrust is greater than the product of the accumulator pressure and the differential state pressure receiving area. The differential state pressure receiving area corresponds to the pressure receiving area of the assist cylinder 70 in the differential state (FIG. 4B). Therefore, in step 508, it is determined whether or not the assist target thrust is larger than the assist thrust generated when the differential state is realized based on the current accumulator pressure. If the assist target thrust is greater than the product of the accumulator pressure and the assist cylinder differential pressure receiving area, the process proceeds to step 510; otherwise, the process proceeds to step 514.

ステップ510では、フル状態(図4(A))と差動状態(図4(B))との間で切り換える際のデューティ比D1を決定する。このデューティ比D1(=フル状態時間:差動状態時間)は、例えば、以下の式で算出されてもよい。
D1=(アシスト目標推力−アキュムレータ圧×差動状態受圧面積):(アキュムレータ圧×フル状態受圧面積−アシスト目標推力)
ここで、フル状態受圧面積とは、フル状態(図4(A))のときのアシストシリンダ70の受圧面積に対応する。尚、例えば、アシストシリンダ70のヘッド受圧面積が2であり、アシストシリンダ70のロッド側受圧面積が1であるとすると、フル状態受圧面積は、2となり、差動状態受圧面積は、1となる。
In step 510, a duty ratio D1 for switching between the full state (FIG. 4A) and the differential state (FIG. 4B) is determined. The duty ratio D1 (= full state time: differential state time) may be calculated by the following equation, for example.
D1 = (Assist target thrust−Accumulator pressure × Differential state pressure receiving area): (Accumulator pressure × Full state pressure receiving area−Assist target thrust)
Here, the full state pressure receiving area corresponds to the pressure receiving area of the assist cylinder 70 in the full state (FIG. 4A). For example, when the head pressure receiving area of the assist cylinder 70 is 2 and the rod side pressure receiving area of the assist cylinder 70 is 1, the full pressure receiving area is 2, and the differential pressure receiving area is 1. .

ステップ512では、上記ステップ510で算出したデューティ比D1にて、バルブ装置90をフル状態(図4(A))差動状態(図4(B))との間で切り換える。   In step 512, the valve device 90 is switched between the full state (FIG. 4A) and the differential state (FIG. 4B) at the duty ratio D1 calculated in step 510.

ステップ514では、差動状態(図4(B))とタンク状態(図4(C))との間で切り換える際のデューティ比D2を決定する。このデューティ比D2(=差動状態時間:タンク状態時間)は、例えば、以下の式で算出されてもよい。
D2=(アシスト目標推力−アキュムレータ圧×タンク状態受圧面積):(アキュムレータ圧×差動状態受圧面積−アシスト目標推力)
ここで、タンク状態受圧面積とは、タンク状態(図4(C))のときのアシストシリンダ70の受圧面積に対応し、ゼロである。
In step 514, the duty ratio D2 for switching between the differential state (FIG. 4B) and the tank state (FIG. 4C) is determined. The duty ratio D2 (= differential state time: tank state time) may be calculated by the following equation, for example.
D2 = (Assist target thrust−accumulator pressure × tank state pressure receiving area): (accumulator pressure × differential state pressure receiving area−assist target thrust)
Here, the tank state pressure receiving area corresponds to the pressure receiving area of the assist cylinder 70 in the tank state (FIG. 4C) and is zero.

ステップ516では、上記ステップ514で算出したデューティ比D2にて、バルブ装置90を差動状態(図4(B))とタンク状態(図4(C))との間で切り換える。   In step 516, the valve device 90 is switched between the differential state (FIG. 4B) and the tank state (FIG. 4C) at the duty ratio D2 calculated in step 514.

図6は、メインコントローラ54により実行される主要処理の他の一例を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing another example of main processing executed by the main controller 54.

図6に示すステップ600からステップ606までの処理は、図5に示したステップ500からステップ506までの処理と同様である。   The processing from step 600 to step 606 shown in FIG. 6 is the same as the processing from step 500 to step 506 shown in FIG.

ステップ608では、フル状態(図4(A))とタンク状態(図4(C))との間で切り換える際のデューティ比Dを決定する。このデューティ比D(=フル状態時間:タンク状態時間)は、例えば、以下の式で算出されてもよい。
D=(アシスト目標推力−アキュムレータ圧×タンク状態受圧面積):(アキュムレータ圧×フル状態受圧面積−アシスト目標推力)
ステップ610では、上記ステップ608で算出したデューティ比Dにて、バルブ装置90をフル状態(図4(A))とタンク状態(図4(C))との間で切り換える。
In step 608, the duty ratio D for switching between the full state (FIG. 4A) and the tank state (FIG. 4C) is determined. The duty ratio D (= full state time: tank state time) may be calculated by the following equation, for example.
D = (Assist target thrust−accumulator pressure × tank state pressure receiving area): (accumulator pressure × full state pressure receiving area−assist target thrust)
In step 610, the valve device 90 is switched between the full state (FIG. 4A) and the tank state (FIG. 4C) at the duty ratio D calculated in step 608.

尚、図5及び図6に示す主要処理は組み合わせることも可能である。例えば、図5に示す処理において、図5のステップ510及び512の処理に代えて、図6のステップ608及び610の処理が実行されてもよい。同様に、図5に示す処理において、図5のステップ514及び516の処理に代えて、図6のステップ608及び610の処理が実行されてもよい。尚、アシストシリンダ70が、ブーム4の上げ方向のときに縮み方向に対応し、ブーム4の下げ方向のときに伸び方向に対応する関係で配置される場合には、図6に示す主要処理を用いることが好ましい。   The main processes shown in FIGS. 5 and 6 can be combined. For example, in the process shown in FIG. 5, the processes in steps 608 and 610 in FIG. 6 may be executed instead of the processes in steps 510 and 512 in FIG. Similarly, in the process shown in FIG. 5, the processes in steps 608 and 610 in FIG. 6 may be executed instead of the processes in steps 514 and 516 in FIG. When the assist cylinder 70 is arranged in a relationship corresponding to the contraction direction when the boom 4 is in the raising direction and corresponding to the extension direction when the boom 4 is in the lowering direction, the main processing shown in FIG. It is preferable to use it.

図7は、図5及び図6に関連した図であり、アシスト目標推力とシリンダストロークと共に、各デューティ比D1,D2,Dの設定の考え方を示す図である。横軸はシリンダストローク(ブームシリンダ7の長さ)を示し、縦軸は各推力を示す。   FIG. 7 is a diagram related to FIG. 5 and FIG. 6, and shows the concept of setting the duty ratios D1, D2, and D together with the assist target thrust and the cylinder stroke. The horizontal axis indicates the cylinder stroke (the length of the boom cylinder 7), and the vertical axis indicates each thrust.

図7では、アシスト目標推力の特性は、ブームシリンダ保持推力と同じであるとして示されている。但し、上述の如くアシスト目標推力は、ブームシリンダ保持推力と必ずしも同一である必要はない。また、ブームシリンダ保持推力の特性は、簡易的に一定な特性を有する。図7には、その他、フル状態での推力(アキュムレータ圧×フル状態受圧面積)、差動状態での推力(アキュムレータ圧×差動状態受圧面積)、タンク状態での推力(アキュムレータ圧×タンク状態受圧面積)がそれぞれ示されている。   In FIG. 7, the characteristic of the assist target thrust is shown as being the same as the boom cylinder holding thrust. However, as described above, the assist target thrust is not necessarily the same as the boom cylinder holding thrust. In addition, the boom cylinder holding thrust characteristic is simply constant. FIG. 7 also shows the thrust in the full state (accumulator pressure x full state pressure receiving area), the thrust in the differential state (accumulator pressure x differential state pressure receiving area), and the thrust in the tank state (accumulator pressure x tank state). The pressure receiving area) is shown.

図5に示す処理によれば、図7で示すように、アシスト目標推力が、差動状態での推力よりも大きい区間では、フル状態(図4(A))と差動状態(図4(B))との間でデューティ比D1により高速切り替えが実施される。また、アシスト目標推力が、差動状態での推力よりも小さい区間では、差動状態(図4(B))とタンク状態(図4(C))との間でデューティ比D2により高速切り替えが実施される。また、図6に示す処理によれば、図7で示すように、全ての区間に亘って、フル状態(図4(A))とタンク状態(図4(C))との間でデューティ比Dにより高速切り替えが実施される。   According to the process shown in FIG. 5, as shown in FIG. 7, in the section where the assist target thrust is larger than the thrust in the differential state, the full state (FIG. 4 (A)) and the differential state (FIG. 4 ( B)) is switched at a high speed with a duty ratio D1. Further, in a section where the assist target thrust is smaller than the thrust in the differential state, high-speed switching is performed between the differential state (FIG. 4B) and the tank state (FIG. 4C) by the duty ratio D2. To be implemented. Further, according to the process shown in FIG. 6, as shown in FIG. 7, the duty ratio is changed between the full state (FIG. 4A) and the tank state (FIG. 4C) over the entire section. Fast switching is performed by D.

ところで、アキュムレータ圧の特性は、図5に示すように、例えば受圧面積が1である差動状態での推力の特性と同様であり、シリンダストロークが小さいときは大きく、シリンダストロークが大きくなるにつれて小さくなる。このアキュムレータ圧の特性は、ブームシリンダ保持推力の特性と大きく乖離する。従って、アキュムレータ圧をそのまま用いてアシスト推力を発生させる構成では、位置エネルギの回収効率又はアタッチメントの操作性が悪化することになる。例えば、差動状態での推力のみを用いる構成では、例えばフル状態での推力のみを用いる構成よりもブームシリンダ保持推力の特性に近づく分だけ有利であるが、依然としてブームシリンダ保持推力の特性との乖離が大きく、位置エネルギの回収効率又はアタッチメントの操作性が悪化することになる。   By the way, as shown in FIG. 5, the characteristics of the accumulator pressure are the same as the characteristics of the thrust in the differential state where the pressure receiving area is 1, for example, which is large when the cylinder stroke is small and decreases as the cylinder stroke increases. Become. This accumulator pressure characteristic deviates greatly from the boom cylinder holding thrust characteristic. Therefore, in the configuration in which the assist thrust is generated using the accumulator pressure as it is, the potential energy recovery efficiency or the operability of the attachment deteriorates. For example, the configuration using only the thrust in the differential state is more advantageous than the configuration using only the thrust in the full state, for example, because it approaches the characteristics of the boom cylinder holding thrust. The divergence is large, and the recovery efficiency of position energy or the operability of the attachment is deteriorated.

これに対して、本実施例によれば、シリンダストロークに応じたデューティ比にて少なくとも2つの状態間で高速切換されることにより、アシスト目標推力の特性をブームシリンダ保持推力に近づけることができる。これにより、位置エネルギの回収効率と共にアタッチメントの操作性を改善することができる。   In contrast, according to the present embodiment, the characteristic of the assist target thrust can be brought close to the boom cylinder holding thrust by switching at high speed between at least two states at a duty ratio corresponding to the cylinder stroke. Thereby, the operability of the attachment can be improved together with the recovery efficiency of potential energy.

図8は、アシストシリンダ70に関連した他の一例によるエネルギ回生装置102'の要部構成を示す図である。図2に示したバルブ装置90と同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。   FIG. 8 is a diagram illustrating a main configuration of an energy regeneration device 102 ′ according to another example related to the assist cylinder 70. As illustrated in FIG. The same components as those of the valve device 90 shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

エネルギ回生装置102'は、アシストシリンダ70に油路80を介して接続されるアキュムレータ84を備える。即ち、油路80は、一端がアシストシリンダ70のヘッド側に接続され、他端がアキュムレータ84に接続される。油路88は、一端がアシストシリンダ70のロッド側に接続され、他端がタンク22に接続される。   The energy regeneration device 102 ′ includes an accumulator 84 that is connected to the assist cylinder 70 via an oil passage 80. That is, the oil passage 80 has one end connected to the head side of the assist cylinder 70 and the other end connected to the accumulator 84. The oil path 88 has one end connected to the rod side of the assist cylinder 70 and the other end connected to the tank 22.

エネルギ回生装置102'は、また、バルブ装置90'を備える。バルブ装置90'は、第1切換バルブ90A'と、第2切換バルブ90B'とを備える。第1切換バルブ90A'及び第2切換バルブ90B'は、図示のように、開度がリニアに制御可能なバルブ(比例弁)であってよい。図8に示す第1切換バルブ90A'及び第2切換バルブ90B'は、3位置の切換バルブであり、この点が、図3に示した第1切換バルブ90A及び第2切換バルブ90Bが2位置の切換バルブであるバルブ装置90と異なる。第1切換バルブ90A'は、出力側のポートがアシストシリンダ70のヘッド側ポートに接続され、入力側の2ポートがそれぞれアキュムレータ84と接続点89とに接続される。第2切換バルブ90B'は、出力側のポートが接続点89を介してアシストシリンダ70のロッド側ポートに接続され、入力側の2ポートがそれぞれアキュムレータ84とタンク22に接続される。   The energy regeneration device 102 ′ also includes a valve device 90 ′. The valve device 90 ′ includes a first switching valve 90A ′ and a second switching valve 90B ′. The first switching valve 90A ′ and the second switching valve 90B ′ may be valves (proportional valves) whose opening degree can be controlled linearly as illustrated. The first switching valve 90A ′ and the second switching valve 90B ′ shown in FIG. 8 are three-position switching valves. This point is that the first switching valve 90A and the second switching valve 90B shown in FIG. This is different from the valve device 90 which is a switching valve. The first switching valve 90A ′ has an output side port connected to the head side port of the assist cylinder 70, and an input side 2 port connected to the accumulator 84 and the connection point 89, respectively. The second switching valve 90B ′ has an output side port connected to the rod side port of the assist cylinder 70 via a connection point 89, and two input side ports connected to the accumulator 84 and the tank 22, respectively.

バイパス油路92は、第2切換バルブ90B'をバイパスして接続点89とタンク22とを接続する。バイパス油路92は、逆止弁92aを備え、逆止弁92aは、タンク22から接続点89(アシストシリンダ70のロッド側ポート)への流れのみを許容する。バイパス油路94は、第1切換バルブ90A'をバイパスしてアシストシリンダ70のヘッド側ポートとタンク22とを接続する。バイパス油路94は、逆止弁94aを備え、逆止弁94aは、タンク22からアシストシリンダ70のヘッド側ポートへの流れのみを許容する。   The bypass oil passage 92 connects the connection point 89 and the tank 22 by bypassing the second switching valve 90B ′. The bypass oil passage 92 includes a check valve 92a, and the check valve 92a allows only the flow from the tank 22 to the connection point 89 (the rod side port of the assist cylinder 70). The bypass oil passage 94 bypasses the first switching valve 90 </ b> A ′ and connects the head side port of the assist cylinder 70 and the tank 22. The bypass oil passage 94 includes a check valve 94a, and the check valve 94a allows only the flow from the tank 22 to the head side port of the assist cylinder 70.

図9は、バルブ装置90'の各状態を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing each state of the valve device 90 ′.

図9(A)は、ブーム4の上げ動作時のフル状態を実現するときのバルブ装置90'の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90A'を介してアキュムレータ84に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90B'を介してタンク22に連通する。この状態では、ブーム4が上がると、油は、アシストシリンダ70のロッド側ポートからタンク22に流入する。   FIG. 9A shows the state (switching position) of the valve device 90 ′ when realizing the full state during the raising operation of the boom 4. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the first switching valve 90A ′, and the rod side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the second switching valve 90B ′. To do. In this state, when the boom 4 is raised, the oil flows into the tank 22 from the rod side port of the assist cylinder 70.

図9(B)は、ブーム4の下げ動作時のフル状態を実現するときのバルブ装置90'の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90A'を介してアキュムレータ84に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、バイパス油路92(逆止弁92a)を介してタンク22に連通する。従って、この状態では、ブーム4が下がると、油は、タンク22から逆止弁92aを介してアシストシリンダ70のロッド側ポートへと吸い込まれる。   FIG. 9B shows the state (switching position) of the valve device 90 ′ when the full state during the lowering operation of the boom 4 is realized. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the first switching valve 90A ′, and the rod side port of the assist cylinder 70 passes through the bypass oil passage 92 (check valve 92a). It communicates with the tank 22. Therefore, in this state, when the boom 4 is lowered, oil is sucked from the tank 22 into the rod side port of the assist cylinder 70 via the check valve 92a.

図9(C)は、差動状態を実現するときのバルブ装置90'の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90A'を介してアキュムレータ84に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90B'を介してアキュムレータ84に連通する。   FIG. 9C shows the state (switching position) of the valve device 90 ′ when the differential state is realized. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the first switching valve 90A ′, and the rod side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the second switching valve 90B ′. To do.

図9(D)は、ブーム4の上げ動作時のタンク状態を実現するときのバルブ装置90'の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、バイパス油路92、94(逆止弁92a、94a)を介してタンク22に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、バイパス油路92(逆止弁92a)を介してタンク22に連通する。   FIG. 9D shows the state (switching position) of the valve device 90 ′ when realizing the tank state during the raising operation of the boom 4. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the bypass oil passages 92 and 94 (check valves 92a and 94a), and the rod side port of the assist cylinder 70 is connected to the bypass oil passage 92 ( The tank 22 communicates with the check valve 92a).

図9(E)は、ブーム4の下げ動作時のタンク状態を実現するときのバルブ装置90'の状態(切換位置)を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90A'及び第2切換バルブ90B'を介してタンク22に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90B'を介してタンク22に連通する。   FIG. 9E shows the state (switching position) of the valve device 90 ′ when the tank state during the lowering operation of the boom 4 is realized. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the first switching valve 90A ′ and the second switching valve 90B ′, and the rod side port of the assist cylinder 70 is the second switching valve 90B ′. It communicates with the tank 22 via

図8に示す構成においても、図5及び図6を参照して説明したメインコントローラ54による制御方法が使用されてよい。但し、ブーム4の上げ動作時には、フル状態として図9(A)に示す状態が形成され、タンク状態として図9(D)に示す状態が形成される。これにより、ブーム4の上げ動作時に、フル状態とタンク状態とを高速で切り換える際(例えば図6のステップ610)、フル状態でアシストシリンダ70のヘッド側ポートに導入した高圧油がタンク状態でタンク22に瞬時に戻されるのが防止され、高効率の切換を実現することができる。或いは、ブーム4の上げ動作時には、差動状態として図9(C)に示す状態が形成され、タンク状態として図9(D)に示す状態が形成される。これにより、ブーム4の上げ動作時に、差動状態とタンク状態とを高速で切り換える際(例えば図5のステップ516)、同様の圧力の抜けが防止され、高効率の切換を実現することができる。また、ブーム4の下げ動作時には、フル状態として図9(B)に示す状態が形成され、差動状態として図9(C)に示す状態が形成される。これにより、ブーム4の下げ動作時に、フル状態と差動状態とを高速で切り換える際(例えば図5のステップ512)、同様の圧力の抜けが防止され、高効率の切換を実現することができる。   Also in the configuration shown in FIG. 8, the control method by the main controller 54 described with reference to FIGS. 5 and 6 may be used. However, during the raising operation of the boom 4, the state shown in FIG. 9A is formed as a full state, and the state shown in FIG. 9D is formed as a tank state. Accordingly, when the boom 4 is raised, when the full state and the tank state are switched at high speed (for example, step 610 in FIG. 6), the high-pressure oil introduced into the head side port of the assist cylinder 70 in the full state is tanked in the tank state. It is possible to prevent the instantaneous return to 22 and to realize a highly efficient switching. Alternatively, during the raising operation of the boom 4, the state shown in FIG. 9C is formed as the differential state, and the state shown in FIG. 9D is formed as the tank state. As a result, when the boom 4 is raised, when the differential state and the tank state are switched at high speed (for example, step 516 in FIG. 5), the same pressure is prevented from being lost and switching with high efficiency can be realized. . Further, when the boom 4 is lowered, the state shown in FIG. 9B is formed as a full state, and the state shown in FIG. 9C is formed as a differential state. As a result, when the boom 4 is lowered, when switching between the full state and the differential state at high speed (for example, step 512 in FIG. 5), the same pressure is prevented from being lost and switching with high efficiency can be realized. .

図10は、差動状態及びタンク状態を実現する際のバルブ装置90'の状態の代替例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing an alternative example of the state of the valve device 90 ′ when realizing the differential state and the tank state.

図10(A)は、差動状態を実現するときのバルブ装置90'の状態(切換位置)の代替例を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、第1切換バルブ90A'及び第2切換バルブ90B'を介してアキュムレータ84に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90B'を介してアキュムレータ84に連通する。このような図10(A)に示す状態は、図9(B)に示す状態に代えて使用されてもよい。   FIG. 10A shows an alternative example of the state (switching position) of the valve device 90 ′ when realizing the differential state. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the accumulator 84 via the first switching valve 90A ′ and the second switching valve 90B ′, and the rod side port of the assist cylinder 70 is connected to the second switching valve 90B ′. To the accumulator 84. The state shown in FIG. 10A may be used instead of the state shown in FIG.

図10(B)は、ブーム4の上げ動作時のタンク状態を実現するときのバルブ装置90'の状態(切換位置)の代替例を示す。この状態では、アシストシリンダ70のヘッド側ポートは、バイパス油路94(逆止弁94a)を介してタンク22に連通し、アシストシリンダ70のロッド側ポートは、第2切換バルブ90B'を介してタンク22に連通する。このような図10(B)に示す状態は、図9(D)に示す状態に代えて使用されてもよい。   FIG. 10B shows an alternative example of the state (switching position) of the valve device 90 ′ when realizing the tank state during the raising operation of the boom 4. In this state, the head side port of the assist cylinder 70 communicates with the tank 22 via the bypass oil passage 94 (check valve 94a), and the rod side port of the assist cylinder 70 passes through the second switching valve 90B ′. It communicates with the tank 22. The state shown in FIG. 10B may be used instead of the state shown in FIG.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、上述した実施例では、アシストシリンダ70は、ブーム4に対して設けられているが、他の作業要素(例えばアーム5)に対して設けられてもよい。   For example, although the assist cylinder 70 is provided for the boom 4 in the above-described embodiment, it may be provided for another work element (for example, the arm 5).

また、上述した実施例では、3つ以上のポートを持つ切換バルブを使用して回路を構成しているが、2ポートの単純なシャットオフ弁を複数組み合わせて同様の回路を構成してもよい。   In the above-described embodiment, the circuit is configured by using a switching valve having three or more ports. However, a similar circuit may be configured by combining a plurality of 2-port simple shut-off valves. .

また、上述では、図3に示す特定の構成の油圧回路が開示されているが、油圧回路の構成は多種多様である。例えば、油圧アクチュエータの一部は、電動モータにより駆動される油圧ポンプにより実現されてもよい。また、ネガコン制御以外の制御方式(例えばポジコン)を実現する油圧回路が使用されてもよい。   In the above description, the hydraulic circuit having a specific configuration shown in FIG. 3 is disclosed, but the configuration of the hydraulic circuit is various. For example, a part of the hydraulic actuator may be realized by a hydraulic pump driven by an electric motor. Further, a hydraulic circuit that realizes a control method other than negative control (for example, positive control) may be used.

1 建設機械
2 下部走行体
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
10L、10R 油圧ポンプ
11L、11R 切換弁
12L、12R 切換弁
13L、13R 切換弁
14R 切換弁
15L、15R 切換弁
20L、20R ネガコン絞り
22 タンク
26 操作装置
27L、27R ネガコン圧センサ
28L、28R 圧力センサ
30L、30R センターバイパス管路
41L、41R 傾転アクチュエータ
42L、42R 走行用油圧モータ
44 旋回用油圧モータ
54 メインコントローラ
55A、57A 電磁比例弁
70 アシストシリンダ
80、88 油路
84 アキュムレータ
85 圧力センサ
87 変位センサ
90、90' バルブ装置
90A、90A' 第1切換バルブ
90B、90B' 第2切換バルブ
100 油圧ポンプ制御装置
102、102' エネルギ回生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Construction machine 2 Lower traveling body 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10L, 10R Hydraulic pump 11L, 11R Switching valve 12L, 12R Switching valve 13L, 13R Switching valve 14R Switching valve 15L, 15R Switching valve 20L, 20R Negative control throttle 22 Tank 26 Operating device 27L, 27R Negative control pressure sensor 28L, 28R Pressure sensor 30L, 30R Center bypass pipe 41L, 41R Tilt actuator 42L, 42R Traveling hydraulic motor 44 Turning hydraulic motor 54 main Controller 55A, 57A Proportional solenoid valve 70 Assist cylinder 80, 88 Oil passage 84 Accumulator 85 Pressure sensor 87 Displacement sensor 90, 90 'Valve device 90A, 90A' First switching valve 90B, 90B ' Second switching valve 100 Hydraulic pump control device 102, 102 'Energy regeneration device

Claims (5)

主油圧シリンダにより駆動される作業要素を、アシストシリンダによりアシスト駆動する建設機械のエネルギ回生装置であって、
前記アシストシリンダに接続されるアキュムレータ及びタンクと、
前記アシストシリンダと前記アキュムレータ及び前記タンクとの間に設けられるバルブ装置であって、前記アシストシリンダの第1油室側を前記アキュムレータに接続すると共に前記アシストシリンダの第2油室側を前記タンクに接続する第1状態と、前記アシストシリンダの第1油室側及び第2油室側を前記タンクに接続する第2状態と、前記アシストシリンダの第1油室側及び第2油室側を前記アキュムレータに接続する第3状態とを選択的に形成するように切換可能なバルブ装置と、
前記バルブ装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記作業要素のストローク位置に応じて、前記バルブ装置の状態を、前記第1状態、前記第2状態及び前記第3状態のうちの2つの状態間で、所定の時間比で切り換えることを特徴とする、エネルギ回生装置。
An energy regeneration device for a construction machine that drives a work element driven by a main hydraulic cylinder with an assist cylinder.
An accumulator and a tank connected to the assist cylinder;
A valve device provided between the assist cylinder, the accumulator, and the tank, wherein the first oil chamber side of the assist cylinder is connected to the accumulator and the second oil chamber side of the assist cylinder is connected to the tank. A first state of connection, a second state of connecting the first oil chamber side and the second oil chamber side of the assist cylinder to the tank, and a first oil chamber side and a second oil chamber side of the assist cylinder A valve device switchable to selectively form a third state connected to the accumulator;
A controller for controlling the valve device,
The controller switches the state of the valve device between two states of the first state, the second state, and the third state at a predetermined time ratio according to the stroke position of the working element. An energy regenerative device.
前記コントローラは、前記作業要素の位置に応じて、前記バルブ装置の状態を、前記第1状態と前記第3状態との間で、又は前記第2状態と前記第3状態との間で、所定の時間比で切り換える、請求項1に記載のエネルギ回生装置。   The controller determines the state of the valve device between the first state and the third state, or between the second state and the third state, depending on the position of the working element. The energy regeneration device according to claim 1, wherein the energy regeneration device is switched at a time ratio of 主油圧シリンダにより駆動される作業要素を、アシストシリンダによりアシスト駆動する建設機械のエネルギ回生装置であって、
前記アシストシリンダに接続されるアキュムレータ及びタンクと、
前記アシストシリンダと前記アキュムレータ及び前記タンクとの間に設けられるバルブ装置であって、前記アシストシリンダの第1油室側を前記アキュムレータに接続すると共に前記アシストシリンダの第2油室側を前記タンクに接続する第1状態と、前記アシストシリンダの第1油室側及び第2油室側を前記タンクに接続する第2状態とを選択的に形成するように切換可能なバルブ装置と、
前記バルブ装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記作業要素のストローク位置に応じて、前記バルブ装置の状態を、前記第1状態及び前記第2状態との間で、所定の時間比で切り換えることを特徴とする、エネルギ回生装置。
An energy regeneration device for a construction machine that drives a work element driven by a main hydraulic cylinder with an assist cylinder.
An accumulator and a tank connected to the assist cylinder;
A valve device provided between the assist cylinder, the accumulator, and the tank, wherein the first oil chamber side of the assist cylinder is connected to the accumulator and the second oil chamber side of the assist cylinder is connected to the tank. A valve device that can be switched to selectively form a first state of connection and a second state of connecting the first oil chamber side and the second oil chamber side of the assist cylinder to the tank;
A controller for controlling the valve device,
The controller switches the state of the valve device between the first state and the second state at a predetermined time ratio in accordance with the stroke position of the working element. .
前記コントローラは、前記作業要素のストローク位置に応じて、前記アシストシリンダによるアシスト目標推力を算出すると共に、前記アキュムレータにより生成されるアキュムレータ圧に基づいて、切り換える各状態で発生されるアシスト推力を算出し、
前記コントローラは、前記アシスト目標推力と、各状態で発生されるアシスト推力とに基づいて、前記所定の時間比を決定する、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のエネルギ回生装置。
The controller calculates an assist target thrust by the assist cylinder according to a stroke position of the work element, and calculates an assist thrust generated in each switching state based on an accumulator pressure generated by the accumulator. ,
The energy regeneration device according to claim 1, wherein the controller determines the predetermined time ratio based on the assist target thrust and the assist thrust generated in each state. .
前記作業要素は、ブームである、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のエネルギ回生装置。   The energy regeneration device according to claim 1, wherein the work element is a boom.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104564869A (en) * 2013-10-25 2015-04-29 广东科达洁能股份有限公司 Structure-improved synchronous oil cylinder oil circuit control device

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