JP3939956B2

JP3939956B2 - Hydraulic control equipment for construction machinery

Info

Publication number: JP3939956B2
Application number: JP2001320029A
Authority: JP
Inventors: 哲松本
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: JP2003120616A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、油圧ショベルのような建設機械に係り、特に同建設機械における油圧エネルギーの回生を行なう油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、図４に示す油圧ショベル１０の油圧回路の概略を示す図で、主に上部旋回体１２の回路について示している。同図７において２１４、２１６、は可変容量ポンプであり、２１８はパイロットポンプである。２２０はこれらのポンプを駆動する原動機である。２２２は旋回用切換弁であり、この旋回用切換弁２２２には旋回用油圧モータ２２４が接続され、この旋回用油圧モータ２２４は大きな慣性を有する上部旋回体２２６を駆動する。旋回用切換弁２２２は、パイロット操作弁２２８を操作し当該切換弁２２２の操作圧入力ポート２２２A、２２２Bにパイロットポンプ２１８からの操作圧信号a1、b1を供給することにより切換えられるようになっている。旋回用油圧モータ２２４の通路２３２、通路２３４にはそれぞれリリーフ弁２３６、リリーフ弁２３８が設けられている。これらのリリーフ弁２３６、リリーフ弁２３８が作動すると、各リリーフ弁を通過した油は逆止弁２４０、２４２を経て低圧ポート側へ流れるとともに一部は通路２４６を経てタンク２４４へ流出するようになっている。ここで、旋回駆動部分１２の油圧回路の作動について説明する。
【０００３】
パイロット操作弁２２８を操作し旋回用切換弁２２２の操作圧入力ポート２２２Aへパイロット操作圧力信号a1を供給すると、可変容量ポンプ２１４の圧油は旋回用切換弁２２２を介して旋回用油圧モータ２２４の通路２３４へ供給される。
【０００４】
旋回用油圧モータ２２４は上部旋回体２２６を回そうとするが、その慣性が非常に大きいため、即起動することができず、リリーフ弁２３６が作動しつつ、このリリーフ弁２３６で定まる圧力にて旋回用油圧モータ２２４を駆動する。そしてこの圧力により上部旋回体２２６は次第に加速されつつ、駆動圧力は低下していく。この通路２３４における旋回駆動（加速）圧力と駆動時間の関係は図９（Ａ）に示される。
【０００５】
さらに、一旦作動した後上部旋回体２２６を停止させる場合には、パイロット操作弁２２８を中立に戻す、つまり、旋回用切換弁２２２を中立に戻すと旋回用油圧モータ２２４の両通路２３２、通路２３４はともに遮断されるので、このような状態で旋回用油圧モータ２２４は上部旋回体２２６によって回動され、従って排出側の通路２３２の圧力が上昇し、この圧力が上昇した圧油はリリーフ弁２３６で定まる圧力で通路２４６へ排出されるとともに一部は逆止弁２４２を介して通路２３４へも供給される。こうして、リリーフ弁２３６が作動しつつ上部旋回体２２６は次第に減速されると共にブレーキ圧力も次第に低下し停止に到る。このときの通路２３２における回路圧力と時間の関係を図９（Ｂ）に示す。
【０００６】
以上説明した如く、図７に示した従来例においては、上部旋回体２２６のような大きな慣性体を加速、減速する際には油圧エネルギーがリリーフ弁において熱に変換され捨てられており、省エネルギー、環境保全の面で問題である。
【０００７】
また、他の従来例を図８に示す。図８において図７と同一構成要素は同じ参照番号で示す。図８において、原動機２２０の出力回転軸には可変容量ポンプ２１４及びパイロットポンプ２１８が回動可能に結合され、さらに可変容量ポンプ２１４の出力回転軸上には、斜板が両側制御できる、オーバーセンター型可変容量ポンプ２５０が配置されている。このオーバーセンター型可変容量ポンプ２５０からの圧油が旋回用油圧モータ２２４へ供給されることにより大きな慣性を有する上部旋回体２２６が旋回駆動されるようになっている。なお、図示のように上部旋回体２２６の旋回動作は単独でオーバーセンター型可変容量ポンプ２５０からの圧油の供給を受けることで行われ、当該ポンプ・モータ２５０と旋回用油圧モータ２２４とは通路２３２、通路２３４とにより接続され閉回路を構成している。一方、可変容量ポンプ２１４には旋回用油圧モータ２２４以外のアクチュエータを操作するための切換弁群２００が接続されている。また、通路２３２、通路２３４にはリリーフ弁２３６，２３８、逆止弁２４０，２４２が接続されており、前記各リリーフ弁２３６，２３８は背圧チェック弁２５１を経てタンク２４４に接続されている。なお、通路２４６には補給ポンプ２５２が接続されており、通路２３２、通路２３４へは逆止弁２４０，２４２を介して当該補給ポンプ２５２の圧力が補給され、これら通路が異常に低圧になるのを防止している。ここで、パイロット操作弁２２８を操作し、オーバーセンター型可変容量ポンプ２５０を作動、例えば、通路２３２を吐出側、通路２３４を吸い込み側となるよう操作すると図７の場合と同様、旋回用油圧モータ２２４は上部旋回体２２６を回そうとするが、その慣性が非常に大きいため、即起動することができず、リリーフ弁２３６が作動しつつ、このリリーフ弁２３６で定まる圧力にて旋回用油圧モータ２２４を駆動する。そしてこの圧力により上部旋回体２２６は次第に加速されつつ、駆動圧力は低下し、図９（Ａ）と同様な圧力特性となる。この過程ではリリーフ弁２３６から通路２４６へ流出した油は逆止弁２４２を経て通路２３４へ流入し再度、オーバーセンター型可変容量ポンプ２５０から吸い込まれる。この旋回用油圧モータ２２４が定常旋回速度に到る間での加速過程では、高圧側の通路２３２の圧油は、リリーフ弁２３６から大量に流出し熱として放出されるので、省エネルギー上問題がある。
【０００８】
上記のような過程で上部旋回体２２６が加速され定常旋回速度に到った後は、上部旋回体２２６の慣性が非常に大きいために、旋回モータ２２４は上部旋回体２２６によって回転させられてポンプ作用を呈する様になる。
【０００９】
この状態から上部旋回体２２６を減速・停止させるにはオーバーセンター型可変容量ポンプ２５０を加速時とは逆方向（つまりオーバーセンター型可変容量ポンプ２５０の斜板を加速時とは中立位置を越えた反対側）へ操作すればよい。こうするとオーバーセンター型可変容量ポンプ２５０は、ポンプ作用をする旋回モータ２２４からの圧油の供給を受けて回転するモータとして動作することになる。従って旋回モータ２２４により送出される油圧エネルギーがオーバーセンター型可変容量ポンプ２５０を駆動することによって消費されるために、上部旋回体２２６は次第に減速し最終的には停止する。
【００１０】
このように上部旋回体２２６の減速・停止の過程では、オーバーセンター型可変容量ポンプ２５０がモータとして作動することで消費されるエネルギーは、原動機２２０を駆動するように作用するので、原動機２２０への動力回生がされていることとなり、旋回以外のアクチュエータが旋回と同時に駆動されている場合にはオーバーセンター型可変容量ポンプ２５０へ供給されるエネルギーの分だけ省エネルギーとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示した従来例においては、上部旋回体２２６のような慣性の大きい被駆動体を加速または減速するときの油圧エネルギーをリリーフ弁において熱として捨てていることは、環境保全の面から問題であり、さらに、原動機２２０への供給燃料の一部が無駄に消費されているという点で資源の浪費を意味する。
【００１２】
また、図８に示した従来例においては、一定の条件下で動力回生の技術思想が開示されているものの、旋回用油圧モータ２２４によって上部旋回体２２６を停止させるためには、逆方向へ旋回させるようにパイロット操作弁２２８を操作しなければならず、且つ上部旋回体２２６の停止後は再度パイロット操作弁２２８を中立状態に戻さねばならないので、図７の油圧回路方式に慣れたオペレータの操作感覚とはかけ離れており、安全性、操作性の面から問題があった。
【００１３】
本発明者は、上述した問題点を解決せんとして鋭意研究を重ね検討した結果、建設機械における油圧シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの供排通路の圧力がそのアクチュエータの稼動状態に関連して変化することに注目した。そして、この変化を検出することで、そのアクチュエータの稼動状態を判定し、原動機に接続した可変容量型油圧モータの供給通路とアクチュエータの供排通路との接続及び、上記可変容量型油圧モータの容量の調整を行うことで、上記問題点が解決できることを突き止めた。
【００１４】
従って本発明の目的は、従来から多用されている油圧ショベル等の操作方法を変えることなく建設機械等の大幅な省エネルギー運転を実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため本発明は、建設機械に取り付けられた原動機と、同原動機の出力回転軸に結合された油圧ポンプと、同ポンプから供給される圧油を前記建設機械の被駆動体を駆動せしめるよう結合されたアクチュエータに供給する第１の切換弁と、同第１の切換弁に操作圧油信号を与えるパイロット操作弁と、同パイロット操作弁にパイロット用圧油を供給するパイロットポンプと、前記原動機の出力回転軸と結合された回転軸を備え、且つ容量制御機構を有する可変容量型油圧モータと、前記アクチュエータの稼動に伴い圧力上昇を生ずる前記第１の切換弁近傍の油路と、同第１の切換弁近傍の油路内の圧力及び前記パイロット操作弁の出力操作圧力を検出してそれらを電気信号に変換する検出手段と、同検出手段の複数の出力電気信号の値に対応して制御信号を与える信号処理部ならびに前記制御信号を対応する操作圧油信号に変換する電油変換器を備えた変換制御部と、前記第１の切換弁近傍の油路と前記可変容量型油圧モータの圧油供給側とを連通せしめる第２の切換弁と、前記変換制御部から与えられる操作圧油信号に応答して駆動される前記可変容量型油圧モータの容量制御機構とからなり、前記アクチュエータの稼動に伴い前記第１の切換弁近傍の油路の圧力が上昇したときに、前記複数の出力電気信号の値に応じて前記第２の切換弁を制御し、その上昇した圧油を前記可変容量型油圧モータへ供給して油圧エネルギーの回生を行うようにした建設機械の油圧制御装置を提供する。
【００１６】
その際、前記アクチュエータは旋回用油圧モータで構成され、前記被駆動体は前記旋回用油圧モータにより回転駆動される上部旋回体であり、さらに前記検出手段には前記旋回用油圧モータの回転数を検出する回転数検出器を備えるよう構成されることが可能である。
【００１７】
また、前記第1の切換弁近傍の油路は前記第1の切換弁と前記旋回用油圧モータを接続するそれぞれの通路から分岐するとともにその端部において前記第2の切換弁と接続される分岐路を含み、前記検出手段には前記旋回用油圧モータのそれぞれの圧油通路の圧力及び前記パイロット操作弁の出力操作圧力を検出する圧力検出器を備えており、さらに前記信号処理部は前記上部旋回体を前記旋回用油圧モータにより駆動したとき前記検出手段の各出力の値とその値の組み合わせに基づいて前記第2の切換弁及び前記容量制御機構を制御する制御信号を生成するよう構成されることが可能である。
【００１８】
さらに、前記信号処理部は、前記パイロット操作弁のいずれか一方の出力操作圧力を上昇させて前記第1の切換弁を操作し前記油圧ポンプからの圧油を前記旋回用油圧モータに供給し前記上部旋回体を駆動した後であって前記旋回用油圧モータの他方の圧油通路における圧力検出値および前記旋回用油圧モータの回転数検出器の値がそれぞれ予め定められた値を超え且つ前記一方の出力操作圧力が予め定められた値より小さい場合に、前記旋回用油圧モータの前記他方の圧油通路に相当する前記分岐路を前記可変容量型油圧モータの圧油供給側と連通せしめる前記第2の切換弁用の制御信号ならびにその連通による前記圧力検出値と回転数検出値の低下に対応して前記容量制御機構の開度を閉方向に制御する容量制御機構用の制御信号を生成して前記旋回用油圧モータの減速時における油圧エネルギーの回生を行うよう構成されることが可能である。
【００１９】
さらに、前記信号処理部は、前記パイロット操作弁のいずれか一方の出力操作圧力を上昇させて前記第1の切換弁を操作し前記油圧ポンプからの圧油を前記旋回油圧モータに供給して前記上部旋回体を駆動し前記旋回用油圧モータの圧油通路における圧力検出値及び前記出力操作圧力の検出圧力の値が予め定められた値より大きく、且つ前記旋回油圧モータの回転数検出器の値が予め定められた値より小さい場合に、前記旋回用油圧モータの前記圧油通路に相当する前記分岐路を前記可変容量型油圧モータの圧油供給側と連通せしめる第2の切換弁用の制御信号ならびにその連通による前記回転検出器の値の上昇に対応して前記容量制御機構の開度を閉方向に制御する容量制御機構用の制御信号を生成して前記旋回用油圧モータの加速時における油圧エネルギーの回生を行うよう構成されることが可能である。
【００２０】
さらに、前記第2の切換弁を前記旋回用油圧モータと一体的に構成されることができる。
【００２１】
また、前記被駆動体は前記アクチュエータの稼動により位置のエネルギーを獲得する前記建設機械の構造物であってもよい。
【００２２】
その場合、前記建設機械の構造物はブームであり、前記アクチュエータはブームシリンダであるよう構成されることができる。
【００２３】
さらにまた、前記第2の切換弁は前記第１の切換弁の戻り側通路に接続されており、前記ブームの獲得した位置のエネルギーを前記ブームシリンダを介して油圧エネルギーとして放出するとき前記第2の切換弁を切換えて前記戻り側通路を前記可変容量型油圧モータの圧油供給側と連通するよう構成し、前記位置のエネルギーを油圧エネルギーとして前記可変容量型油圧モータを介して回生するよう構成されることが可能である。
【００２４】
【作用】
本発明による建設機械の油圧制御装置は、建設機械に取り付けられた原動機と、同原動機の出力回転軸に結合された油圧ポンプと、同ポンプから供給される圧油を前記建設機械の被駆動体を駆動せしめるよう結合されたアクチュエータに供給する第1の切換弁と、同第1の切換弁に操作圧油信号を与えるパイロット操作弁と、同パイロット操作弁にパイロット用圧油を供給するパイロットポンプと、前記原動機の出力回転軸と結合された回転軸を備え且つ容量制御機構を有する可変容量型油圧モータと、前記アクチュエータの稼動に伴い圧力上昇を生ずる前記第1の切換弁近傍の油路と、同第1の切換弁近傍の油路内の圧力及び前記パイロット操作弁の出力操作圧力を検出してそれらを電気信号に変換する検出手段、同検出手段の複数の出力電気信号の値に対応して前記可変容量型油圧モータの容量制御機構を駆動せしめるための制御信号を生成する信号処理部ならびに前記制御信号を対応する操作圧油信号に変換する電油変換器を備えた変換制御部と、同変換制御部から与えられる操作圧油信号に応答して前記第1の切換弁近傍の油路と前記可変容量型油圧モータの圧油供給側とを連通せしめる第2の切換弁とから構成されており、前記アクチュエータの稼動に伴い前記第1の切換弁近傍における油路の圧力が上昇したときその上昇した圧油を前記第2の切換弁を介して前記可変容量型油圧モータへ供給すると共に前記変換制御部からの操作圧油信号により前記可変容量型油圧モータの容量を制御して油圧エネルギーの回生を行うものであり、しかも建設機械のオペレータにはその油圧エネルギーの回生を行うための特別な操作は何ら必要とされないので本来の運転操作に集中できるようになっている。
【００２５】
【実施例】
図１は、本発明における建設機械の油圧制御装置に係る主要構成部の相互関係を示すブロック図である。同図１において、原動機EGNの出力回転軸RTAXISには油圧ポンプPMPの駆動軸が結合され、さらに同ポンプPMPの駆動軸上には容量制御機構VLMADJを備えた可変容量型油圧モータVMTRの駆動軸が結合されている。油圧ポンプPMPから吐出される圧油は図中央部の油路HYDC内に設けられているアクチュエータ用方向切換弁である第1の切換弁SWVL1を経てアクチュエータACTUへ与えられ同アクチュエータACTUの作動により建設機械の被駆動体OBJが駆動されるようになっている。また、図中、左方側のパイロット操作弁PLOVLからは前記第1の切換弁SWVL1へ操作圧油信号a1、b1が与えられるようになっている。前記油路HYDCは、第1の切換弁SWVL1を含み、前記アクチュエータACTUの稼動に関連して圧力上昇を生ずる第1の切換弁近傍の油路を示しており、同図に示されるように同油路HYDCは第２の切換弁SWVL２を介して可変容量型油圧モータVMTRの圧油供給側に通じるよう構成されている。CNVTRは変換制御部であって、前記油路HYDC内の圧力及びパイロット操作弁PLOVLの操作圧油信号a1、b1を検出し、対応する電気信号に変換する検出手段と、同検出手段からの複数の電気信号の大きさとそれらの組み合わせに基づいて前記第２の切換弁SWVL２及び容量制御機構VLMADJへの操作圧油信号S1、S2、S3を生成するための信号処理部と同信号処理部からの制御信号を対応する操作圧油信号に変換する電油変換部とを有している。パイロット操作弁PLOVLにはパイロットポンプPLPMPから圧油が供給され、また、逆止弁CHKVLを介して可変容量型油圧モータVMTRと接続されている。このパイロットポンプPLPMPは点線で示すように油圧ポンプPMPの駆動軸により回転駆動されるものとして示したが、別途、独立して配置してもよい。同図で、被駆動体OBJが建設機械の上部旋回体あり、アクチュエータACTUがその上部旋回体を回転駆動する旋回用油圧モータとして構成される場合には一点鎖線で示すようにアクチュエータとしての旋回用油圧モータの回転数（rpm）が検出手段により検出されることを示す。前記第２の切換弁SWVL２へは2本の一点鎖線で示す操作圧油信号S1、S2ならびにb1が与えられている。内側線の信号S1、S2は後に図２で詳細に説明されるように、被駆動体OBJとして上部旋回体、アクチュエータACTUとして旋回用油圧モータを採用したときに第２の切換弁SWVL２を切換え制御するための操作圧油信号であり、もう一方の信号b1は、後に図３で詳細に説明されるように、被駆動体OBJとして、建設機械のブーム、アクチュエータACTUとしてブームシリンダを採用したときに第２の切換弁SWVL２を切換え制御するための操作圧油信号である。前述した如く、第２の切換弁SWVL２は、第1の切換弁近傍の油路HYDCにおいて、アクチュエータACTUの稼動状態に伴い圧力上昇が生ずるとき、その油路内の圧油を可変容量型油圧モータVMTRへ供給するよう弁の切換えが制御され、この圧油による可変容量型油圧モータVMTRの回転力が原動機EGNの回転駆動軸に伝達されるので、結果として圧油が有する油圧エネルギーの回生作用が遂行される。
【００２６】
このような油圧エネルギーの回生は、典型的には以下に2つの実施例の中で説明されるように、慣性の大きい上部旋回体の加減速時やブームの下降時に適用される。
【００２７】
図２は、図１に示される被駆動体OBJに油圧ショベル１０の上部旋回体１２を適用し、アクチュエータACTUにその上部旋回体を回転せしめる旋回用油圧モータ２４を適用した場合の旋回駆動機構を中心とした油圧回路図である。同図２において、参照番号１４、１６は可変容量ポンプであり、原動機２０及び歯車機構５４によって駆動されるようになっている。又、前記可変容量ポンプ１４、可変容量ポンプ１６の後ろには可変容量型油圧モータ５６、パイロットポンプ１８が取付けられている。旋回用切換弁２２には旋回用油圧モータ２４が接続されており、この旋回用油圧モータ２４は上部旋回体２６を回転駆動する。この旋回用油圧モータ２４の両通路３２、通路３４にはそれぞれリリーフ弁３６、リリーフ弁３８及び逆止弁４０、４２が接続され、リリーフ弁３６、リリーフ弁３８が作動した場合、これらを通過した圧油は通路４３を経てタンク４４に排出される。又、通路３２、通路３４は共に切換弁５８に接続されており、切換弁５８が中立位置にあるときは、通路３２、通路３４は遮断されている。
【００２８】
さらに、可変容量ポンプ１４からの吐出油は旋回用切換弁２２を含む切換弁群１００に供給され、可変容量ポンプ１６は図示してないブーム、バケット等を操作するための切換弁群１０２に接続されている。可変容量型油圧モータ５６の供給側通路６０は通路６２を経て切換弁５８へ、戻り（吐出）通路６４は切換弁５８が中立位置にあるときは当該切換弁５８を経てタンク４４へ接続されている。又、可変容量型油圧モータ５６の供給側通路６０は逆止弁６６を介してパイロットポンプ１８の吐出側通路６８に接続されている。可変容量型油圧モータ５６は容量制御機構７０を備えており、この容量制御機構７０は印加される信号圧力の上昇に従い容量が増加する構造であり、信号圧力が所定以下の場合には当該可変容量型油圧モータ５６の容量は可変範囲の最小値に設定してある。従って、可変容量型油圧モータ５６は原動機２０により常に回転させられポンプ作用を行うが、切換弁５８が中立位置にあるときでもパイロットポンプ１８からその最小容量に見合う油が常に補給されているのでキャビテーションを生ずることはない。又、旋回用切換弁２２はパイロット操作弁２８の操作により操作圧a１、またはb１（以下、操作圧油信号という）として出力される圧力により操作される。旋回用切換弁２２の左右の操作圧入力ポート２２A、２２Bにはそれぞれ前記操作圧油信号a１、b１が入力されており、これらの操作圧は圧力検出用センサー２１A、２１Bにより対応する電気信号Pa、Pbに変換される。又、通路３４、通路３２、通路６２の圧力は圧力検出用センサー２４A、２４B、２４Cによりそれぞれ対応する電気信号PA、PB、PCに変換されるようになっている。参照番号２５は旋回用油圧モータ２４の回転数N（ｒｐｍ）を検出する回転数検出器である。又、記号RF1, RF２, RF３, RF４はそれぞれが接続されている通路圧力を調整するリリーフ弁を示す。
【００２９】
参照番号７２は信号処理部であって、前記各検出器からの電気信号Pa、Pb、PA、PB、PCおよびNが入力されている。信号処理部７２からは制御信号SG1、SG2、SG3が出力される。これらの制御信号はそれぞれ電油変換器７４、電油変換器７６、電油変換器７８を介して操作圧油信号S１、S２、S３として、切換弁５８及び可変容量型油圧モータ５６の容量制御機構７０に与えられるようになっている。
【００３０】
このように構成された図２に示す油圧回路において、ここでは便宜上、各検出データの値がそれぞれ大、中、小の3ゾーンに区分したいずれかの範囲にあるものとして加減速時の油圧エネルギー回生の動作を説明する。
【００３１】
（１）加速状態でPaが中以上（Pbは０）、PAは大、PBは小以下、Nは小以下の組み合わせの場合：
旋回用切換弁２２を中以上に操作しており、駆動圧が高いのにもかかわらず回転数が上昇いないので、上部旋回体２６は加速初期の状態にあることがわかる。PAのレベルによってはリリーフ弁３８が作動している。Nが所定以上の回転数になると上部旋回体２６は加速の初期状態を過ぎ、定常旋回へと変化しつつある過程である。
【００３２】
この組み合わせの場合に、切換弁５８の信号ライン８０へ操作圧油信号S１を与えると図２において、切換弁５８は通路３４と６２、通路３２と６４をそれぞれ接続する。この結果、圧力（PA）の高い通路３４の圧油は可変容量型油圧モータ５６の供給側通路６０に供給される。ここで可変容量型油圧モータ５６のモータ容量を操作圧油信号S３により調整することにより、リリーフ弁３８を作動させることなく通路３２の油をタンクへ排出できる。従ってリリーフ弁３８を作動させた場合にはリリーフ弁３８から熱として放出されてしまう油圧エネルギーを利用して可変容量型油圧モータ５６を駆動し、原動機２０にかかる実トルクを大幅に低減し、もって大幅に省エネを図ることが可能となる。
【００３３】
（２）減速状態でPaが小以下（Pbは０）、PAは小以下、PBは大、Nは中以上の組み合わせの場合：
旋回用切換弁２２は小以下の位置に戻しており、旋回用油圧モータ２４の停止側の圧力が高く、且つ旋回用油圧モータ２４の回転数が比較的高いので、上部旋回体２６は減速状態にあることがわかる。PBのレベルによってはリリーフ弁３６が作動している。回転数及びブレーキ圧力が所定以下になると減速過程を終え、停止に至る過程である。
【００３４】
この組み合わせの場合には、切換弁５８の信号ライン８２へ操作圧油信号S２を与えると通路３２と６２、通路３４と６４が連通し、上昇した通路３２の圧油が可変容量型油圧モータ５６の供給側通路６０へ接続されると共に、戻り〈吐出〉通路６４は切換弁５８を介して通路３４(一部は通路４６を介してタンク４４)へ接続される。同時に、容量制御機構７０へ操作圧油信号S３を与えて可変容量型油圧モータ５６の容量を調整することにより、リリーフ弁３６を作動させることなく通路３４への必要な油の供給を行なうことができる。上記(１)の場合と同様に、旋回減速操作と他のアクチュエータの駆動操作を同時に行った場合でも原動機２０にかかる実トルクを大幅に低減することができ、もって大幅に省エネを図ることが可能となる。
【００３５】
なお、上述のように、旋回減速の過程でポンプ作用をする旋回用油圧モータ２４の吸い込み側の通路３４には可変容量型油圧モータ５６の戻り（吐出）通路６４からの戻り油の供給を受けるので旋回用油圧モータ２４のキャビテーションは防止されるようになっている。
【００３６】
次に、前記信号処理部72の具体的構成とその動作の詳細について、以下に図６を参照して説明する。
【００３７】
図６は、図２に示した信号処理部72の機能を説明するものであって同図（A）はマイクロコンピュータシステムを採用した場合の構成ブロック図であり、同図（B）は図２に示す上部旋回体26の加速、減速時における中央処理装置CPUへの指令プログラムの内容を示すフローチャートである。同図（A）において、信号処理部72（SGPRC）のi/oユニットには検出手段DTCTRからの検出電気信号PA,PB,PC,N,Pa,PbがサンプリングされA/D変換されてデータメモリDAMの検出データエリアにバスBSを介して時刻ｔの値としてストアされるようになっている。１または複数サンプリング回数前の上記各データもストアしておいて比較、演算用のデータとして利用してもよい。ここでは、時刻ｔにおける回転数Nに関し、１サンプリング前の検出データNｔ−１も示してある。そしてたとえば、加減速状態であることをサンプリング毎の回転数変化ΔNをチェックすることにより検知することが可能である。データメモリDAM内には他に上記各検出データに対応する比較演算時に参照される参照値データPAZ,PBZ,PCZ,NZ,PaZ,PbZがパラメータとして予めパラメータデータエリアにストアされている。出力データエリアには電油変換器E/Hへの出力信号SG1,SG2,SG3がストアされておりこれらのデータはバスBS、i/oユニットを経てD/A変換され、さらに、電油変換器E/Hを介して操作圧油信号S1,S2,S3としてそれぞれ与えられている。中央処理装置CPUに対する指令プログラムはプログラムメモリPGMにストアされており、ここでは上部旋回体26に対し加速、減速時の油圧エネルギーの回生を遂行するときの旋回動作プログラムが格納されていることを示している。以下に、このプログラムの内容についてその要部を図６(B)のフローチャートで説明する。同図（B）において、このプログラムの実行が開始されると、ステップSTP１で割り込み可能か否かが判定される。YESのときは次のステップSTP２において検出データの取り込みが指令される。次いで、判定ステップSTP３で旋回動作中か否かが判定される。ステップSTP３でYESであると、さらにステップSTP４において上部旋回体２６が加速中か否かが判定される。ここでは、説明の都合上、図２で操作圧油信号a１が与えられ上部旋回体２６を所定方向に旋回させる場合として説明する。今、加速中であると、次のステップSTP５において、旋回用油圧モータ２４の回転数Nが対応する参照値データNZより小さく且つ、圧力検出値PAがその参照値データPAZより大きいか否かが判定される。これが意味するところは、図２でライン３４の圧力（PA）が既に増大しているにもかかわらず上部旋回体２６の慣性が大きいためその回転数Nが対応する参照値データNZに達していない状態であるということである。そして、ステップSTP５でYESであると、次のステップSTP６において出力データSG1とSG３が電油変換器E/Hへ与えられる。出力データＳＧ１に対応する操作圧油信号S１は切換弁５８を切換えてライン３４上の高圧となっている圧油が戻りライン６２から可変容量型油圧モータ５６の供給側へ与えられ、同ポンプ・モータ５６を回転駆動させこの回転駆動力が原動機２０の駆動軸に伝達されるので、結果として油圧エネルギーの回生が行われる。また、出力データＳＧ３に対応する操作圧油信号S３は前記可変容量型油圧モータ５６の容量制御機構７０へ与えられる。この操作圧油信号S３の元データSG３は例えば値PAに関連して次第に減少するように式SG3＝k_ｉ・（PA-PAZ）（k_ｉ：定数）として各サンプリング毎に与えられる。一方、ステップSTP４で加速中ではないと判定されると、さらにステップSTP７で減速中か否かが判定される。減速中であると、次にステップSTP８において旋回用油圧モータ２４の回転数Nが参照値データNZより大きく且つ、他方のライン３２上の圧力検出値PBが参照値データPBZより大きいか否かが判定される。同ステップSTP８でYESの場合には、出力データSG２を出力し電油変換器E/Hから操作圧油信号S２が切換弁５８のライン８２に与えられるのでライン３２上の圧油がライン６２を経て前記可変容量型油圧モータ５６へ与えられるようになっている。同時に、出力データSG３も出力されるようになっている。この電気信号SG３はステップSTP６における場合と同様に圧油の値PBに関連して次第に減少するように、ｋ_ｚ・（PB-PBZ）（ｋ_ｚ：定数）として各サンプリング毎に更新されて与えられるようになっている。上記ステップSTP７でNOの場合は定常に近い旋回状態と考えられる。又、上記ステップSTP１、STP３、STP５、STP７、及びSTP８の各判定でNOの場合は最初の割り込み可能の判定へ戻るようになっている。以上説明した図６（A）、（B）の信号処理部は図示してない建設機械全体の電気制御装置の一部として構成されることも可能である。又、図６（A）ではCPUを使用して、各検出信号の処理や判定をプログラムにより遂行する例を示したが、すべてをアナログ信号として処理するよう演算増幅器を用いたアナログ方式の信号処理回路として構成することも可能である。
【００３８】
以上の説明ではアクチュエータとして油圧ショベル１０の旋回について説明したが、さらに建設機械構造物の位置のエネルギーを回生する場合について説明する。
【００３９】
図３は本発明の他の実施例を示す油圧回路であって、被駆動体として油圧ショベル１０のブーム、アクチュエータとして同ブームを駆動するブームシリンダを対応させたものである。
【００４０】
同図３において、参照番号１０４、１０６は原動機２０、歯車機構１０８によって駆動される可変容量ポンプである。可変容量ポンプ１０６はブーム用切換弁１１０を含む切換弁群１００Aに接続され、又、可変容量ポンプ１０４は図示していない他のアクチュエータ用の切換弁群１０２Aに接続され圧油を供給する。参照番号１１２はパイロットポンプ、１１４は可変容量型油圧モータであり、これらも原動機２０によって駆動されるようになっている。又、上記可変容量型油圧モータ１１４の容量は、通常は最小容量に維持されており、パイロットポンプ１１２の吐出油は逆止弁１５２を介して可変容量型油圧モータ１１４の供給通路１１６に接続されている。このように構成されることにより、可変容量型油圧モータ１１４は原動機２０によって駆動されるのでポンプ作用をするが常にパイロットポンプ１１２からの圧油の補給によってキャビテーションの発生は防止されるようになっている。又、可変容量型油圧モータ１１４は容量制御機構１１８を備え、操作圧油信号S３によりその容量が制御されるようになっている。ブーム用切換弁１１０からブームの戻り油をタンク１２０へ排出する通路上には切換弁１２２が設けられており、ブームからの戻り通路は、この切換弁１２２が中立位置ではタンク１２０へ、操作信号b１が作用したときには前記可変容量型油圧モータ１１４の供給通路へ接続するよう構成されている。なお、操作信号b１は、ブーム用切換弁１１０をブーム下げ方向に制御するための操作圧油信号である。ここで、例えば、図５のブームBMが（イ）の位置から（ロ）の位置まで降下させる場合を想定する。即ち、パイロット操作弁２８を操作し、操作圧油信号b１をブーム用切換弁１１０の通路１３４を介して切換弁１２２に与え、可変容量ポンプ１０６の圧油をブームシリンダ通路１３２に供給すると共にブーム戻り通路１３０を切換弁１１０及び１２２を介して可変容量型油圧モータ１１４の供給通路１１６へ導くよう構成すると、ブーム下降時の油圧エネルギーは可変容量型油圧モータ１１４を回転させつつ通路１２８を経てタンク１２０へ放出される。この際、通路１３０の油に余分な背圧がかからない状態でタンク１２０へ排出されるように、可変容量型油圧モータ１１４のモータ容量を操作油圧信号Ｓ３により調整すれば、ブーム下降時の位置エネルギーを原動機の実トルク低減に利用し、省エネルギーを図ることができる。操作油圧信号Ｓ３の調整には、例えば可変容量型油圧モータ１１４への供給通路１１６の圧力（ＰＣ）を圧力検出用センサー１４２により検出し調整すればよい。
【００４１】
以上、図２、図３で説明した例において可変容量型油圧モータを原動機２０に取り付けるに際し、建設機械の各アクチュエータに圧油を供給する２台の可変容量ポンプを並列に配置し、これらの一方の背面に前記可変容量型油圧モータを配置すれば可変容量ポンプ、モータの全長が短くなり、母機の設計が容易となる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明による建設機械の油圧制御装置は、建設機械に取り付けられた原動機と、同原動機の出力回転軸に結合された油圧ポンプと、同ポンプから供給される圧油を前記建設機械の被駆動体を駆動せしめるよう結合されたアクチュエータに供給する第１の切換弁と、同第１の切換弁に操作圧油信号を与えるパイロット操作弁と、同パイロット操作弁にパイロット用圧油を供給するパイロットポンプと、前記原動機の出力回転軸と結合された回転軸を備え、且つ容量制御機構を有する可変容量型油圧モータと、前記アクチュエータの稼動に伴い圧力上昇を生ずる前記第１の切換弁近傍の油路と、同第１の切換弁近傍の油路内の圧力及び前記パイロット操作弁の出力操作圧力を検出してそれらを電気信号に変換する検出手段と、同検出手段の複数の出力電気信号の値に対応して制御信号を与える信号処理部ならびに前記制御信号を対応する操作圧油信号に変換する電油変換器を備えた変換制御部と、前記第１の切換弁近傍の油路と前記可変容量型油圧モータの圧油供給側とを連通せしめる第２の切換弁と、前記変換制御部から与えられる操作圧油信号に応答して駆動される前記可変容量型油圧モータの容量制御機構とからなり、前記アクチュエータの稼動に伴い前記第１の切換弁近傍の油路の圧力が上昇したときに、前記複数の出力電気信号の値に応じて前記第２の切換弁を制御し、その上昇した圧油を前記可変容量型油圧モータへ供給して油圧エネルギーの回生を行うようにしたので、上部旋回体２２６のような慣性の大きい被駆動体を加速または減速するときの油圧エネルギーを有効に活用するため、環境保全の問題が解決され、さらに、原動機２２０への供給燃料の全てが有効に消費されるため資源が有効に利用される。
【００４３】
また、あらゆる条件下で動力回生の技術思想が開示されて、旋回用油圧モータ２２４によって上部旋回体２２６を停止させるためにはパイロット操作弁２２８を中立状態に戻すだけであり、油圧回路方式に慣れたオペレータの操作感覚と一致しており、安全性、操作性の面でも優れたものである。
【００４４】
以上、従来から多用されている油圧ショベル等の操作方法を変えることなく建設機械等の大幅な省エネルギー運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建設機械の油圧制御装置の主要構成ブロック図である。
【図２】本発明に係る建設機械の油圧制御装置の第１実施例を示す油圧回路図である。
【図３】本発明に係る建設機械の油圧制御装置の第２実施例を示す油圧回路図である。
【図４】建設機械としての油圧ショベルの外観図である。
【図５】図４に示される油圧ショベルのブームおよびブームシリンダの動作を示す図である。
【図６】図２の信号処理部の具体的態様を示し、（A）はそのコンピュータシステムのブロック図、（B）は旋回用油圧モータの加速・減速時における油圧エネルギー回生制御を示すフローチャートである。
【図７】建設機械の油圧制御装置の従来技術を示す油圧回路図である。
【図８】建設機械の油圧制御装置の他の従来技術を示す油圧回路図である。
【図９】図７における旋回用油圧モータの加速、減速時における特性を示す図であり、（A）は加速時における旋回駆動圧力と駆動時間の関係を示し、（B）は減速時における旋回駆動圧力と駆動時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０油圧ショベル
１２上部旋回体
１４、１０４可変容量ポンプ
１６、１０６可変容量ポンプ
１８、１１２パイロットポンプ
２０原動機
２２旋回用切換弁
２４旋回用油圧モータ
２６上部旋回体
２８パイロット操作弁
３２通路
３４通路
３６リリーフ弁
３８リリーフ弁
４０逆止弁
４６通路
５４、１０８歯車機構
５６、１１４可変容量型油圧モータ
５８切換弁
６０供給側通路
６４戻り通路
６６逆止弁
７０、１１８容量制御機構
７２信号処理部
７４電油変換器
１１０ブーム用切換弁[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to a hydraulic control device that regenerates hydraulic energy in the construction machine.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a diagram schematically showing the hydraulic circuit of the excavator 10 shown in FIG. 4, and mainly shows the circuit of the upper swing body 12. In FIG. 7, 214 and 216 are variable displacement pumps, and 218 is a pilot pump. A prime mover 220 drives these pumps. Reference numeral 222 denotes a turning switching valve. A turning hydraulic motor 224 is connected to the turning switching valve 222, and the turning hydraulic motor 224 drives the upper turning body 226 having a large inertia. The turning switching valve 222 is switched by operating the pilot operating valve 228 and supplying the operating pressure signals a1 and b1 from the pilot pump 218 to the operating pressure input ports 222A and 222B of the switching valve 222. . A relief valve 236 and a relief valve 238 are provided in the passage 232 and passage 234 of the turning hydraulic motor 224, respectively. When the relief valve 236 and the relief valve 238 are operated, the oil that has passed through the relief valve flows to the low pressure port side through the check valves 240 and 242 and partly flows out to the tank 244 through the passage 246. ing. Here, the operation of the hydraulic circuit of the turning drive portion 12 will be described.
[0003]
When the pilot operation valve 228 is operated to supply the pilot operation pressure signal a1 to the operation pressure input port 222A of the turning switching valve 222, the pressure oil of the variable displacement pump 214 is supplied to the turning hydraulic motor 224 via the turning switching valve 222. It is supplied to the passage 234.
[0004]
The swing hydraulic motor 224 tries to rotate the upper swing body 226. However, since the inertia is very large, the swing hydraulic motor 224 cannot be started immediately, and the relief valve 236 is operated and at a pressure determined by the relief valve 236. The turning hydraulic motor 224 is driven. Then, the upper revolving body 226 is gradually accelerated by this pressure, and the driving pressure decreases. The relationship between the turning drive (acceleration) pressure in this passage 234 and the drive time is shown in FIG.
[0005]
Further, when the upper swing body 226 is stopped after being actuated once, the pilot operation valve 228 is returned to the neutral position, that is, when the swing switching valve 222 is returned to the neutral position, both the passage 232 and the passage 234 of the swing hydraulic motor 224 are returned. In this state, the swing hydraulic motor 224 is rotated by the upper swing body 226, so that the pressure in the discharge-side passage 232 rises, and the pressure oil whose pressure has increased is supplied to the relief valve 236. And a part of the pressure is also supplied to the passage 234 via the check valve 242. In this way, the upper swing body 226 is gradually decelerated while the relief valve 236 is operated, and the brake pressure gradually decreases to reach a stop. FIG. 9B shows the relationship between the circuit pressure in the passage 232 and the time at this time.
[0006]
As described above, in the conventional example shown in FIG. 7, when accelerating and decelerating a large inertial body such as the upper swing body 226, the hydraulic energy is converted into heat in the relief valve and discarded. It is a problem in terms of environmental conservation.
[0007]
Another conventional example is shown in FIG. In FIG. 8, the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 8, the variable displacement pump 214 and the pilot pump 218 are rotatably coupled to the output rotation shaft of the prime mover 220, and the swash plate can be controlled on both sides on the output rotation shaft of the variable displacement pump 214. A type variable displacement pump 250 is arranged. The pressure oil from the over-center type variable displacement pump 250 is supplied to the turning hydraulic motor 224 so that the upper turning body 226 having a large inertia is driven to turn. As shown in the figure, the turning operation of the upper turning body 226 is performed by receiving pressure oil supplied from the over-center type variable displacement pump 250, and the pump motor 250 and the turning hydraulic motor 224 are connected to each other. 232 and passage 234 are connected to form a closed circuit. On the other hand, the variable displacement pump 214 is connected to a switching valve group 200 for operating an actuator other than the turning hydraulic motor 224. Relief valves 236 and 238 and check valves 240 and 242 are connected to the passage 232 and the passage 234, and each of the relief valves 236 and 238 is connected to the tank 244 through a back pressure check valve 251. The supply pump 252 is connected to the passage 246, and the pressure of the supply pump 252 is supplied to the passage 232 and the passage 234 via the check valves 240 and 242, and these passages become abnormally low in pressure. Is preventing. Here, when the pilot operation valve 228 is operated to operate the over-center type variable displacement pump 250, for example, the passage 232 is set to the discharge side and the passage 234 is set to the suction side, as in the case of FIG. 224 tries to rotate the upper swing body 226, but its inertia is so large that it cannot be started immediately, and the swing hydraulic motor is operated at a pressure determined by the relief valve 236 while the relief valve 236 is operating. 224 is driven. The upper revolving unit 226 is gradually accelerated by this pressure, and the driving pressure is lowered, and the pressure characteristic is the same as that in FIG. In this process, oil that has flowed out of the relief valve 236 into the passage 246 flows into the passage 234 through the check valve 242 and is sucked in again from the overcenter variable displacement pump 250. In the acceleration process while the swing hydraulic motor 224 reaches the steady swing speed, a large amount of the pressure oil in the high-pressure side passage 232 flows out of the relief valve 236 and is released as heat. .
[0008]
After the upper swing body 226 is accelerated and reaches the steady swing speed in the above process, the swing motor 224 is rotated by the upper swing body 226 and pumped because the inertia of the upper swing body 226 is very large. It becomes to act.
[0009]
To decelerate and stop the upper swing body 226 from this state, the over center type variable displacement pump 250 is in the direction opposite to that when accelerating (that is, when the swash plate of the over center type variable displacement pump 250 is accelerated, the neutral position is exceeded. Operation to the other side). In this way, the over-center type variable displacement pump 250 operates as a motor that rotates upon receiving the supply of pressure oil from the turning motor 224 that acts as a pump. Accordingly, since the hydraulic energy delivered by the swing motor 224 is consumed by driving the over-center variable displacement pump 250, the upper swing body 226 gradually decelerates and finally stops.
[0010]
Thus, in the process of deceleration / stop of the upper swing body 226, the energy consumed by the over-center variable displacement pump 250 operating as a motor acts to drive the prime mover 220. Power regeneration is performed, and when an actuator other than turning is driven simultaneously with turning, energy is saved by the amount of energy supplied to the overcenter variable displacement pump 250.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example shown in FIG. 7, the hydraulic energy when accelerating or decelerating a driven body having a large inertia such as the upper swing body 226 is discarded as heat in the relief valve is an aspect of environmental conservation. In addition, this means a waste of resources in that a part of the fuel supplied to the prime mover 220 is wasted.
[0012]
Further, in the conventional example shown in FIG. 8, although the technical idea of power regeneration is disclosed under a certain condition, in order to stop the upper swing body 226 by the swing hydraulic motor 224, it is swung in the reverse direction. Since the pilot operation valve 228 must be operated so that the upper swing body 226 is stopped, the pilot operation valve 228 must be returned to the neutral state again. There was a problem from the aspect of safety and operability.
[0013]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has found that the pressure in the supply / discharge passage of an actuator such as a hydraulic cylinder or hydraulic motor in a construction machine changes in relation to the operating state of the actuator. I paid attention to it. By detecting this change, the operating state of the actuator is determined, the connection between the supply passage of the variable displacement hydraulic motor connected to the prime mover and the supply / discharge passage of the actuator, and the displacement of the variable displacement hydraulic motor. It has been found out that the above problems can be solved by making the adjustment.
[0014]
Accordingly, an object of the present invention is to realize a significant energy saving operation of a construction machine or the like without changing the operation method of a hydraulic excavator or the like that has been widely used conventionally.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a prime mover attached to a construction machine, a hydraulic pump coupled to an output rotary shaft of the prime mover, and pressure oil supplied from the pump to a driven body of the construction machine. A first switching valve for supplying an actuator coupled to drive the pilot valve, a pilot operating valve for supplying an operating pressure oil signal to the first switching valve, and a pilot pump for supplying pilot pressure oil to the pilot operating valve A variable displacement hydraulic motor having a rotation shaft coupled to the output rotation shaft of the prime mover and having a displacement control mechanism, and an oil passage in the vicinity of the first switching valve that causes a pressure increase with the operation of the actuator Detecting means for detecting the pressure in the oil passage near the first switching valve and the output operating pressure of the pilot operating valve and converting them into electrical signals, and a plurality of outputs of the detecting means A signal processing unit for providing a control signal corresponding to the value of the air signal; a conversion control unit including an electro-oil converter for converting the control signal into a corresponding operation pressure oil signal; and an oil in the vicinity of the first switching valve. A second switching valve for communicating the path with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor, and the displacement of the variable displacement hydraulic motor driven in response to an operation pressure oil signal given from the conversion control unit When the pressure in the oil passage near the first switching valve increases with the operation of the actuator. And controlling the second switching valve according to the values of the plurality of output electric signals, Provided is a hydraulic control device for a construction machine which supplies the raised pressure oil to the variable displacement hydraulic motor to regenerate hydraulic energy.
[0016]
At that time, the actuator is constituted by a turning hydraulic motor, the driven body is an upper turning body that is rotationally driven by the turning hydraulic motor, and the detection means is provided with a rotation speed of the turning hydraulic motor. It can be configured to include a rotational speed detector for detecting.
[0017]
Further, the oil passage in the vicinity of the first switching valve branches from the respective passages connecting the first switching valve and the turning hydraulic motor, and the branch connected to the second switching valve at the end thereof. The detection means includes a pressure detector for detecting a pressure of each pressure oil passage of the turning hydraulic motor and an output operation pressure of the pilot operation valve, and the signal processing unit includes the upper part. When the swing body is driven by the swing hydraulic motor, a control signal for controlling the second switching valve and the capacity control mechanism is generated based on a value of each output of the detection means and a combination of the values. Is possible.
[0018]
Further, the signal processing unit increases the output operation pressure of one of the pilot operation valves to operate the first switching valve to supply the hydraulic oil from the hydraulic pump to the turning hydraulic motor, After the upper swing body is driven, the pressure detection value in the other pressure oil passage of the swing hydraulic motor and the value of the rotation speed detector of the swing hydraulic motor exceed a predetermined value and the one The branch passage corresponding to the other pressure oil passage of the turning hydraulic motor is communicated with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor when the output operation pressure of the variable pressure hydraulic motor is smaller than a predetermined value. And a control signal for the capacity control mechanism for controlling the opening of the capacity control mechanism in the closing direction in response to a decrease in the pressure detection value and the rotation speed detection value due to the communication. It is capable of being configured to perform regeneration of the hydraulic energy during deceleration of the swing hydraulic motor.
[0019]
Further, the signal processing unit increases the output operation pressure of any one of the pilot operation valves to operate the first switching valve to supply the hydraulic oil from the hydraulic pump to the swing hydraulic motor. The value of the pressure detection value in the pressure oil passage of the swing hydraulic motor and the detected pressure of the output operation pressure is greater than a predetermined value and the value of the rotation speed detector of the swing hydraulic motor is driven. Control for the second switching valve that causes the branch passage corresponding to the pressure oil passage of the turning hydraulic motor to communicate with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor when the pressure is smaller than a predetermined value A control signal for the capacity control mechanism that controls the opening of the capacity control mechanism in the closing direction in response to an increase in the value of the rotation detector due to the signal and the communication thereof is generated to accelerate the turning hydraulic motor. It is capable of being configured to perform regeneration of the hydraulic energy.
[0020]
Furthermore, the second switching valve can be configured integrally with the turning hydraulic motor.
[0021]
The driven body may be a structure of the construction machine that acquires position energy by operating the actuator.
[0022]
In that case, the construction machine structure may be a boom, and the actuator may be a boom cylinder.
[0023]
Furthermore, the second switching valve is connected to a return side passage of the first switching valve, and when the energy at the position acquired by the boom is discharged as hydraulic energy through the boom cylinder, the second switching valve is connected. The switching valve is switched so that the return side passage communicates with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor, and the position energy is regenerated through the variable displacement hydraulic motor as hydraulic energy. Can be done.
[0024]
[Action]
A hydraulic control apparatus for a construction machine according to the present invention includes a prime mover attached to the construction machine, a hydraulic pump coupled to an output rotation shaft of the prime mover, and pressure oil supplied from the pump to a driven body of the construction machine. A first switching valve for supplying an actuator coupled to drive the pilot valve, a pilot operating valve for supplying an operating pressure oil signal to the first switching valve, and a pilot pump for supplying pilot pressure oil to the pilot operating valve A variable displacement hydraulic motor having a rotary shaft coupled to an output rotary shaft of the prime mover and having a capacity control mechanism, and an oil passage in the vicinity of the first switching valve that generates a pressure increase as the actuator is operated. Detecting means for detecting the pressure in the oil passage in the vicinity of the first switching valve and the output operating pressure of the pilot operating valve and converting them into electrical signals, and a plurality of output electrical signals of the detecting means A signal processing unit that generates a control signal for driving the displacement control mechanism of the variable displacement hydraulic motor corresponding to the value of the signal, and an electro-oil converter that converts the control signal into a corresponding operation pressure oil signal A second control unit that communicates an oil passage in the vicinity of the first switching valve with a pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor in response to an operation pressure oil signal given from the conversion control unit. And when the pressure of the oil passage in the vicinity of the first switching valve increases with the operation of the actuator, the increased pressure oil is transferred to the variable displacement type via the second switching valve. The hydraulic energy is supplied to the hydraulic motor and the capacity of the variable displacement hydraulic motor is controlled by the operation pressure oil signal from the conversion control unit to regenerate the hydraulic energy. No special operation is required to regenerate the ghee so that he can concentrate on the original driving operation.
[0025]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram showing the interrelationships of main components related to a hydraulic control device for a construction machine according to the present invention. In FIG. 1, a drive shaft of a hydraulic pump PMP is coupled to the output rotary shaft RTAXIS of the prime mover EGN, and a drive shaft of a variable displacement hydraulic motor VMTR having a displacement control mechanism VLMADJ on the drive shaft of the pump PMP. Are combined. Pressure oil discharged from the hydraulic pump PMP is given to the actuator ACTU via the first switching valve SWVL1, which is a direction switching valve for the actuator provided in the oil passage HYDC in the center of the figure, and is constructed by operating the actuator ACTU. The driven body OBJ of the machine is driven. In the figure, the operation pressure oil signals a1 and b1 are supplied from the left pilot operation valve PLOVL to the first switching valve SWVL1. The oil passage HYDC includes a first switching valve SWVL1 and shows an oil passage in the vicinity of the first switching valve that generates a pressure increase in connection with the operation of the actuator ACTU. As shown in FIG. The oil passage HYDC is configured to communicate with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor VMTR via the second switching valve SWVL2. CNVTR is a conversion control unit that detects the pressure in the oil passage HYDC and the operation pressure oil signals a1 and b1 of the pilot operation valve PLOVL and converts them into corresponding electrical signals, and a plurality of detection means from the detection means From the signal processing unit and the signal processing unit for generating the operation pressure oil signals S1, S2 and S3 to the second switching valve SWVL2 and the capacity control mechanism VLMADJ based on the magnitude of the electrical signal and the combination thereof An electro-oil converting unit that converts the control signal into a corresponding operation pressure oil signal. The pilot operating valve PLOVL is supplied with pressure oil from the pilot pump PLPMP, and is connected to a variable displacement hydraulic motor VMTR via a check valve CHKVL. Although the pilot pump PLPMP is shown as being driven to rotate by the drive shaft of the hydraulic pump PMP as indicated by a dotted line, it may be separately provided. In the figure, when the driven body OBJ is an upper swing body of a construction machine and the actuator ACTU is configured as a swing hydraulic motor that rotationally drives the upper swing body, as shown by the alternate long and short dash line, for turning as an actuator It shows that the rotational speed (rpm) of the hydraulic motor is detected by the detecting means. Operation pressure oil signals S1, S2 and b1 indicated by two one-dot chain lines are given to the second switching valve SWVL2. Signals S1 and S2 for the inner lines are used to switch the second switching valve SWVL2 when an upper swing body is used as the driven body OBJ and a swing hydraulic motor is used as the actuator ACTU, as will be described in detail later with reference to FIG. And the other signal b1 is obtained when a boom of a construction machine is used as a driven body OBJ and a boom cylinder is used as an actuator ACTU, as will be described in detail later with reference to FIG. This is an operation pressure oil signal for switching and controlling the second switching valve SWVL2. As described above, when the pressure rises due to the operating state of the actuator ACTU in the oil passage HYDC in the vicinity of the first switching valve, the second switching valve SWVL2 sends the pressure oil in the oil passage to the variable displacement hydraulic motor. The switching of the valve is controlled so that it is supplied to VMTR, and the rotational force of the variable displacement hydraulic motor VMTR due to this pressure oil is transmitted to the rotational drive shaft of the prime mover EGN, resulting in the regenerative action of the hydraulic energy that the pressure oil has Carried out.
[0026]
Such regeneration of hydraulic energy is typically applied at the time of acceleration / deceleration of the upper rotating body having a large inertia or lowering of the boom, as will be described in the following two embodiments.
[0027]
FIG. 2 shows a swing drive mechanism when the upper swing body 12 of the excavator 10 is applied to the driven body OBJ shown in FIG. 1 and the swing hydraulic motor 24 for rotating the upper swing body is applied to the actuator ACTU. It is a hydraulic circuit diagram centering on. In FIG. 2, reference numerals 14 and 16 are variable displacement pumps that are driven by the prime mover 20 and the gear mechanism 54. A variable displacement hydraulic motor 56 and a pilot pump 18 are mounted behind the variable displacement pump 14 and the variable displacement pump 16. A turning hydraulic motor 24 is connected to the turning switching valve 22, and the turning hydraulic motor 24 rotationally drives the upper turning body 26. Relief valve 36, relief valve 38, and check valves 40, 42 are connected to both passage 32 and passage 34 of hydraulic motor 24 for turning, respectively, and when relief valve 36 and relief valve 38 are operated, they pass through them. The pressure oil is discharged to the tank 44 through the passage 43. The passage 32 and the passage 34 are both connected to the switching valve 58, and when the switching valve 58 is in the neutral position, the passage 32 and the passage 34 are blocked.
[0028]
Further, the oil discharged from the variable displacement pump 14 is supplied to a switching valve group 100 including a switching valve 22 for turning, and the variable displacement pump 16 is connected to a switching valve group 102 for operating a boom, a bucket, etc. (not shown). Has been. The supply side passage 60 of the variable displacement hydraulic motor 56 is connected to the switching valve 58 via the passage 62, and the return (discharge) passage 64 is connected to the tank 44 via the switching valve 58 when the switching valve 58 is in the neutral position. Yes. The supply side passage 60 of the variable displacement hydraulic motor 56 is connected to the discharge side passage 68 of the pilot pump 18 through a check valve 66. The variable displacement hydraulic motor 56 includes a displacement control mechanism 70. The displacement control mechanism 70 has a structure in which the displacement increases as the applied signal pressure increases. The capacity of the mold hydraulic motor 56 is set to the minimum value of the variable range. Therefore, the variable displacement hydraulic motor 56 is always rotated by the prime mover 20 to perform the pump action. However, even when the switching valve 58 is in the neutral position, oil corresponding to the minimum capacity is always supplied from the pilot pump 18 so that cavitation is performed. Will not occur. The turning switching valve 22 is operated by the pressure output as the operating pressure a1 or b1 (hereinafter referred to as the operating pressure oil signal) by the operation of the pilot operating valve 28. The operation pressure oil signals a1 and b1 are respectively input to the left and right operation pressure input ports 22A and 22B of the turning switching valve 22, and these operation pressures are corresponding electric signals Pa by the pressure detection sensors 21A and 21B. , Converted to Pb. The pressures in the passage 34, the passage 32, and the passage 62 are converted into corresponding electrical signals PA, PB, and PC by pressure detection sensors 24A, 24B, and 24C, respectively. Reference numeral 25 is a rotational speed detector for detecting the rotational speed N (rpm) of the turning hydraulic motor 24. Symbols RF1, RF2, RF3, and RF4 indicate relief valves that adjust the passage pressure to which the symbols are connected.
[0029]
Reference numeral 72 denotes a signal processing unit to which electric signals Pa, Pb, PA, PB, PC and N from the respective detectors are inputted. Control signals SG1, SG2, and SG3 are output from the signal processing unit 72. These control signals are operated as hydraulic oil pressure signals S1, S2, and S3 via an electric oil converter 74, an electric oil converter 76, and an electric oil converter 78, respectively, to control the displacement of the switching valve 58 and the variable displacement hydraulic motor 56. The mechanism 70 is provided.
[0030]
In the hydraulic circuit shown in FIG. 2 configured as described above, for the sake of convenience, it is assumed that the value of each detection data is in one of the ranges divided into three zones, large, medium, and small. The operation of regeneration will be described.
[0031]
(1) In the acceleration state, when Pa is medium or higher (Pb is 0), PA is large, PB is small or small, and N is small or small:
Since the turning switching valve 22 is operated to the middle or higher and the rotational speed does not increase despite the high driving pressure, it can be seen that the upper turning body 26 is in the initial acceleration state. Depending on the PA level, the relief valve 38 is activated. When N reaches a predetermined number of revolutions, the upper swing body 26 is in the process of passing the initial state of acceleration and changing to a steady swing.
[0032]
In this combination, when the operation pressure oil signal S1 is given to the signal line 80 of the switching valve 58, the switching valve 58 connects the passages 34 and 62 and the passages 32 and 64 in FIG. As a result, the pressure oil in the passage 34 having a high pressure (PA) is supplied to the supply side passage 60 of the variable displacement hydraulic motor 56. Here, by adjusting the motor capacity of the variable displacement hydraulic motor 56 with the operation pressure oil signal S3, the oil in the passage 32 can be discharged to the tank without operating the relief valve 38. Therefore, when the relief valve 38 is operated, the variable displacement hydraulic motor 56 is driven using the hydraulic energy released as heat from the relief valve 38, and the actual torque applied to the prime mover 20 is greatly reduced. Significant energy savings can be achieved.
[0033]
(2) In the deceleration state, Pa is small or smaller (Pb is 0), PA is small or smaller, PB is large, and N is medium or larger.
Since the turning switching valve 22 is returned to a small or smaller position, the pressure on the stop side of the turning hydraulic motor 24 is high, and the rotational speed of the turning hydraulic motor 24 is relatively high, the upper turning body 26 is in a decelerating state. You can see that Depending on the level of PB, the relief valve 36 is activated. When the rotation speed and the brake pressure are below a predetermined level, the deceleration process is terminated and the process stops.
[0034]
In the case of this combination, when the operation pressure oil signal S2 is given to the signal line 82 of the switching valve 58, the passages 32 and 62 and the passages 34 and 64 communicate with each other, and the pressure oil in the passage 32 that has risen becomes the variable displacement hydraulic motor 56. The return <discharge> passage 64 is connected to the passage 34 (partially through the passage 46 and the tank 44) via the switching valve 58. At the same time, by supplying the operation pressure oil signal S3 to the displacement control mechanism 70 and adjusting the displacement of the variable displacement hydraulic motor 56, the necessary oil can be supplied to the passage 34 without operating the relief valve 36. it can. As in the case of (1) above, the actual torque applied to the prime mover 20 can be greatly reduced even when the turning deceleration operation and the driving operation of other actuators are performed simultaneously, thereby greatly saving energy. It becomes.
[0035]
As described above, return oil is supplied from the return (discharge) passage 64 of the variable displacement hydraulic motor 56 to the suction-side passage 34 of the turning hydraulic motor 24 that performs a pump action in the process of turning deceleration. Therefore, cavitation of the turning hydraulic motor 24 is prevented.
[0036]
Next, a specific configuration and details of the operation of the signal processing unit 72 will be described with reference to FIG.
[0037]
FIG. 6 explains the function of the signal processing unit 72 shown in FIG. 2. FIG. 6A is a block diagram of the configuration when a microcomputer system is adopted, and FIG. 5 is a flowchart showing the contents of a command program to the central processing unit CPU when the upper swing body 26 shown in FIG. In FIG. 5A, the detection electrical signals PA, PB, PC, N, Pa, and Pb from the detection means DTCTR are sampled and A / D converted into data in the i / o unit of the signal processing unit 72 (SGPRC). The value is stored in the detection data area of the memory DAM as the value of time t via the bus BS. Each of the data before one or more sampling times may be stored and used as data for comparison and calculation. Here, the detection data Nt-1 before one sampling is also shown regarding the rotation speed N at time t. For example, it is possible to detect the acceleration / deceleration state by checking the rotation speed change ΔN for each sampling. In addition, in the data memory DAM, reference value data PAZ, PBZ, PCZ, NZ, PaZ, and PbZ that are referred to at the time of the comparison calculation corresponding to each detection data are stored in advance in the parameter data area as parameters. The output data area stores output signals SG1, SG2, SG3 to the E / H converter E / H. These data are D / A converted via the bus BS and i / o units, and then converted to the oil-oil conversion. The operation pressure oil signals S1, S2, and S3 are supplied through the device E / H, respectively. The command program for the central processing unit CPU is stored in the program memory PGM. Here, it is shown that the swing operation program for performing regeneration of hydraulic energy during acceleration and deceleration is stored in the upper swing body 26. ing. The main part of the contents of this program will be described below with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 5B, when the execution of this program is started, it is determined in step STP1 whether interruption is possible. If YES, the next step STP2 is instructed to fetch detected data. Next, it is determined in a determination step STP3 whether or not the turning operation is being performed. If YES in step STP3, it is further determined in step STP4 whether the upper-part turning body 26 is accelerating. Here, for convenience of explanation, the operation pressure oil signal a1 is given in FIG. 2 and the upper turning body 26 is turned in a predetermined direction. If the vehicle is accelerating, it is determined in next step STP5 whether the rotational speed N of the turning hydraulic motor 24 is smaller than the corresponding reference value data NZ and whether the pressure detection value PA is larger than the reference value data PAZ. Determined. This means that even though the pressure (PA) in the line 34 has already increased in FIG. 2, the inertia of the upper swing body 26 is large, so that the rotational speed N has not reached the corresponding reference value data NZ. It is a state. If YES in step STP5, output data SG1 and SG3 are supplied to the electro-hydraulic converter E / H in the next step STP6. The operation pressure oil signal S1 corresponding to the output data SG1 switches the switching valve 58 so that the high pressure oil on the line 34 is supplied from the return line 62 to the supply side of the variable displacement hydraulic motor 56, Since the motor 56 is driven to rotate and this rotational driving force is transmitted to the drive shaft of the prime mover 20, the hydraulic energy is regenerated as a result. The operation pressure oil signal S3 corresponding to the output data SG3 is given to the displacement control mechanism 70 of the variable displacement hydraulic motor 56. The original data SG3 of the operating pressure oil signal S3 is expressed by the expression SG3 = k so as to gradually decrease in relation to the value PA, for example _i ・ (PA-PAZ) (k _i : Constant) for each sampling. On the other hand, if it is determined in step STP4 that the vehicle is not accelerating, it is further determined in step STP7 whether the vehicle is decelerating. If the vehicle is decelerating, next, at step STP8, it is determined whether or not the rotational speed N of the turning hydraulic motor 24 is larger than the reference value data NZ and the pressure detection value PB on the other line 32 is larger than the reference value data PBZ. Determined. If YES in step STP8, the output data SG2 is output, and the operation oil pressure signal S2 is applied from the electro-hydraulic converter E / H to the line 82 of the switching valve 58. Then, it is given to the variable displacement hydraulic motor 56. At the same time, output data SG3 is also output. This electric signal SG3 is gradually reduced in relation to the pressure oil value PB in the same manner as in step STP6. _z ・ (PB-PBZ) (k _z : Constant) is updated for each sampling. If NO in step STP7, it is considered that the turning state is almost steady. If the determinations at the above steps STP1, STP3, STP5, STP7, and STP8 are NO, the process returns to the first determination that interrupt is possible. 6A and 6B described above can also be configured as a part of an electric control device for the entire construction machine (not shown). 6A shows an example in which a CPU is used to perform processing and determination of each detection signal by a program. Analog signal processing using an operational amplifier so that all signals are processed as analog signals. It is also possible to configure as a circuit.
[0038]
In the above description, the swing of the hydraulic excavator 10 has been described as an actuator, but the case where the energy at the position of the construction machine structure is regenerated will be described.
[0039]
FIG. 3 shows a hydraulic circuit according to another embodiment of the present invention, in which a boom of a hydraulic excavator 10 is used as a driven body, and a boom cylinder that drives the boom is used as an actuator.
[0040]
In FIG. 3, reference numerals 104 and 106 are variable displacement pumps driven by the prime mover 20 and the gear mechanism 108. The variable displacement pump 106 is connected to a switching valve group 100A including a boom switching valve 110, and the variable displacement pump 104 is connected to a switching valve group 102A for another actuator (not shown) to supply pressure oil. Reference numeral 112 is a pilot pump, and 114 is a variable displacement hydraulic motor, which are also driven by the prime mover 20. The displacement of the variable displacement hydraulic motor 114 is normally maintained at the minimum displacement, and the discharge oil of the pilot pump 112 is connected to the supply passage 116 of the variable displacement hydraulic motor 114 via the check valve 152. ing. With this configuration, the variable displacement hydraulic motor 114 is driven by the prime mover 20 and thus performs a pumping action. However, the occurrence of cavitation is always prevented by replenishing the pressure oil from the pilot pump 112. Yes. The variable displacement hydraulic motor 114 includes a displacement control mechanism 118, and the displacement is controlled by an operation pressure oil signal S3. A switching valve 122 is provided on a path for discharging boom return oil from the boom switching valve 110 to the tank 120. The return path from the boom is operated to the tank 120 when the switching valve 122 is in the neutral position. When b1 is actuated, the variable displacement hydraulic motor 114 is connected to the supply passage. The operation signal b1 is an operation pressure oil signal for controlling the boom switching valve 110 in the boom lowering direction. Here, for example, it is assumed that the boom BM in FIG. 5 is lowered from the position (A) to the position (B). That is, the pilot operation valve 28 is operated, the operation pressure oil signal b1 is given to the switching valve 122 via the passage 134 of the boom switching valve 110, the pressure oil of the variable displacement pump 106 is supplied to the boom cylinder passage 132, and the boom. When the return passage 130 is guided to the supply passage 116 of the variable displacement hydraulic motor 114 via the switching valves 110 and 122, the hydraulic energy when the boom is lowered passes through the passage 128 while rotating the variable displacement hydraulic motor 114. To 120. At this time, if the motor capacity of the variable displacement hydraulic motor 114 is adjusted by the operation hydraulic signal S3 so that the oil in the passage 130 is discharged to the tank 120 without excessive back pressure being applied, the potential energy when the boom is lowered is adjusted. Can be used to reduce the actual torque of the prime mover to save energy. For adjusting the operation hydraulic pressure signal S3, for example, the pressure (PC) in the supply passage 116 to the variable displacement hydraulic motor 114 may be detected and adjusted by the pressure detection sensor 142.
[0041]
As described above, when the variable displacement hydraulic motor is attached to the prime mover 20 in the example described with reference to FIGS. 2 and 3, two variable displacement pumps for supplying pressure oil to the actuators of the construction machine are arranged in parallel. If the variable displacement hydraulic motor is disposed on the rear surface of the motor, the total length of the variable displacement pump and the motor is shortened, and the mother machine can be easily designed.
[0042]
【The invention's effect】
A hydraulic control apparatus for a construction machine according to the present invention includes a prime mover attached to the construction machine, a hydraulic pump coupled to an output rotation shaft of the prime mover, and pressure oil supplied from the pump to a driven body of the construction machine. A first switching valve for supplying an actuator coupled to drive the pilot valve, a pilot operating valve for supplying an operating pressure oil signal to the first switching valve, and a pilot pump for supplying pilot pressure oil to the pilot operating valve A variable displacement hydraulic motor having a rotation shaft coupled to the output rotation shaft of the prime mover and having a displacement control mechanism, and an oil passage in the vicinity of the first switching valve that causes a pressure increase with the operation of the actuator Detecting means for detecting the pressure in the oil passage in the vicinity of the first switching valve and the output operating pressure of the pilot operating valve and converting them into electric signals, and a plurality of the detecting means A signal processing unit that provides a control signal corresponding to the value of the force electric signal, a conversion control unit that includes an electric oil converter that converts the control signal into a corresponding operation pressure oil signal, and a vicinity of the first switching valve. A second switching valve for communicating an oil passage with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor, and the variable displacement hydraulic motor driven in response to an operation pressure oil signal given from the conversion control unit. When the pressure in the oil passage in the vicinity of the first switching valve increases with the operation of the actuator. And controlling the second switching valve according to the values of the plurality of output electric signals, Since the increased pressure oil is supplied to the variable displacement hydraulic motor to regenerate hydraulic energy, the hydraulic energy when accelerating or decelerating a driven body having a large inertia such as the upper swing body 226 is obtained. In order to use it effectively, the problem of environmental conservation is solved, and furthermore, all of the fuel supplied to the prime mover 220 is effectively consumed, so that resources are effectively used.
[0043]
Further, the technical idea of power regeneration is disclosed under all conditions, and in order to stop the upper swing body 226 by the swing hydraulic motor 224, the pilot operation valve 228 is simply returned to the neutral state, and is used to the hydraulic circuit system. This is consistent with the operator's sense of operation and is excellent in terms of safety and operability.
[0044]
As described above, it is possible to realize a significant energy saving operation of a construction machine or the like without changing the operation method of a hydraulic excavator or the like that has been widely used conventionally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of main components of a hydraulic control device for a construction machine according to the present invention.
FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram showing a first embodiment of a hydraulic control device for a construction machine according to the present invention.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing a second embodiment of the hydraulic control apparatus for a construction machine according to the present invention.
FIG. 4 is an external view of a hydraulic excavator as a construction machine.
FIG. 5 is a diagram showing operations of the boom and boom cylinder of the hydraulic excavator shown in FIG. 4;
6 shows a specific mode of the signal processing unit in FIG. 2, (A) is a block diagram of the computer system, and (B) is a flowchart showing hydraulic energy regeneration control at the time of acceleration / deceleration of the turning hydraulic motor. is there.
FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram showing a conventional technique of a hydraulic control device for a construction machine.
FIG. 8 is a hydraulic circuit diagram showing another conventional technique of a hydraulic control device for a construction machine.
9 is a diagram showing characteristics during acceleration and deceleration of the turning hydraulic motor in FIG. 7, (A) shows the relationship between the turning drive pressure and drive time during acceleration, and (B) shows turning during deceleration. It is a graph which shows the relationship between a drive pressure and drive time.
[Explanation of symbols]
10 Excavator
12 Upper swing body
14, 104 Variable displacement pump
16, 106 Variable displacement pump
18, 112 Pilot pump
20 prime mover
22 Switching valve for turning
24 Hydraulic motor for turning
26 Upper swing body
28 Pilot operated valve
32 passage
34 Passage
36 relief valve
38 Relief valve
40 Check valve
46 passage
54, 108 Gear mechanism
56, 114 Variable displacement hydraulic motor
58 selector valve
60 Supply side passage
64 Return passage
66 Check valve
70, 118 Capacity control mechanism
72 Signal processor
74 Electro-Oil Converter
110 Boom switching valve

Claims

A prime mover attached to the construction machine, a hydraulic pump coupled to the output rotary shaft of the prime mover, and pressure oil supplied from the pump to an actuator coupled to drive the driven body of the construction machine A first switching valve, a pilot operating valve for supplying an operating pressure oil signal to the first switching valve, a pilot pump for supplying pilot pressure oil to the pilot operating valve, and an output rotary shaft of the prime mover. A variable displacement hydraulic motor having a rotating shaft and having a capacity control mechanism, an oil passage in the vicinity of the first switching valve that generates a pressure increase as the actuator operates, and an oil in the vicinity of the first switching valve Detecting means for detecting the pressure in the passage and the output operating pressure of the pilot operating valve and converting them into electrical signals; and providing a control signal corresponding to the values of the plurality of output electrical signals of the detecting means. A signal processing unit, a conversion control unit including an electro-oil converter for converting the control signal into a corresponding operation pressure oil signal, an oil passage in the vicinity of the first switching valve, and a pressure oil of the variable displacement hydraulic motor A second switching valve that communicates with the supply side, and a displacement control mechanism of the variable displacement hydraulic motor that is driven in response to an operation pressure oil signal supplied from the conversion control unit. Accordingly, when the pressure in the oil passage in the vicinity of the first switching valve increases, the second switching valve is controlled according to the values of the plurality of output electric signals, and the increased pressure oil is supplied to the variable displacement type. A hydraulic control device for a construction machine, wherein the hydraulic energy is regenerated by supplying the hydraulic motor.

2. The rotary actuator according to claim 1, wherein the actuator is a turning hydraulic motor, the driven body is an upper turning body that is rotationally driven by the turning hydraulic motor, and the detection means includes a rotation of the turning hydraulic motor. A hydraulic control device for a construction machine, comprising a rotation number detector for detecting a number.

The oil passage in the vicinity of the first switching valve is branched from each passage connecting the first switching valve and the turning hydraulic motor, and the second switching valve at an end thereof. The detecting means detects the pressure of each pressure oil passage of the turning hydraulic motor, the pressure of the pressure oil passage of the variable displacement hydraulic motor, and the output operation pressure of the pilot operation valve. A pressure detector; and when the upper swing body is driven by the swing hydraulic motor, the signal processing section is based on a value of each output of the detection means and a combination of the values. And a construction machine hydraulic control device configured to generate a control signal for controlling the capacity control mechanism.

4. The signal processing unit according to claim 3, wherein the signal processing unit increases the output operation pressure of any one of the pilot operation valves to operate the first switching valve to supply the hydraulic oil from the hydraulic pump to the turning hydraulic motor. After supplying and driving the upper swing body, the pressure detection value in the other pressure oil passage of the swing hydraulic motor and the value of the rotation speed detector of the swing hydraulic motor are set to predetermined values, respectively. When the one output operation pressure exceeds the predetermined value, the branch passage corresponding to the other pressure oil passage of the turning hydraulic motor is connected to the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor. The control signal for the second switching valve to be communicated and the control for the capacity control mechanism that controls the opening of the capacity control mechanism in the closing direction in response to the decrease in the pressure detection value and the rotation speed detection value due to the communication. Hydraulic control system for a construction machine, characterized in that the signal generation to the performing regenerative hydraulic energy during deceleration of the swing hydraulic motor.

4. The signal processing unit according to claim 3, wherein the signal processing unit increases the output operation pressure of one of the pilot operation valves to operate the first switching valve to supply the hydraulic oil from the hydraulic pump to the swing hydraulic motor. Then, the value of the pressure detection value in the pressure oil passage of the turning hydraulic motor and the detection pressure value of the output operation pressure is larger than a predetermined value and the rotational speed of the turning hydraulic motor is detected. A second switching valve for communicating the branch passage corresponding to the pressure oil passage of the turning hydraulic motor with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor when the value of the vessel is smaller than a predetermined value And a control signal for a capacity control mechanism for controlling the opening of the capacity control mechanism in a closing direction in response to an increase in the value of the rotation detector due to the communication of the control signal, and Hydraulic control system for a construction machine which is characterized in that the regeneration of hydraulic energy in the time fast.

6. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 2, wherein the second switching valve is formed integrally with the turning hydraulic motor.

2. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 1, wherein the driven body is a structure of the construction machine that acquires position energy by operation of the actuator.

8. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 7, wherein the structure of the construction machine is a boom, and the actuator is a boom cylinder.

The said 2nd switching valve is connected to the return side channel | path of the said 1st switching valve in Claim 8, When releasing the energy of the position which the said boom acquired as hydraulic energy via the said boom cylinder, the said The second switching valve is switched so that the return side passage communicates with the pressure oil supply side of the variable displacement hydraulic motor, and the energy at the position is regenerated through the variable displacement hydraulic motor as hydraulic energy. A hydraulic control device for a construction machine.

10. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 9, wherein the second switching valve is configured integrally with the variable displacement hydraulic motor.

The hydraulic pump driven by the prime mover according to claim 1 is a plurality of hydraulic pumps arranged in parallel with respect to the output rotation shaft of the prime mover, and the variable displacement hydraulic motor is connected to the hydraulic pump among the plurality of hydraulic pumps. A hydraulic control device for a construction machine, which is provided on one hydraulic pump drive shaft.

2. The pressure oil of the pilot pump is supplied to the pressure oil supply port of the variable displacement hydraulic motor according to claim 1 through a check valve between the pressure oil supply port and the second switching valve. A construction machine hydraulic control apparatus configured to increase the capacity of the variable displacement hydraulic motor in response to an increase in pressure of the pressure oil supply port.

12. The hydraulic control apparatus for a construction machine according to claim 11, wherein the pilot pump is provided on another hydraulic pump drive shaft of the plurality of hydraulic pumps.

14. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 1, wherein the hydraulic pump is a variable displacement pump.