JP5246759B2 - 作業機械における油圧制御システム - Google Patents
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Description
そこで、作業部の有する位置エネルギーを回収、再利用するために、従来設けられている油圧シリンダに加えてアシストシリンダを設け、作業部の下降時に、アシストシリンダのヘッド側油室から排出される油をアキュムレータに蓄圧すると共に、作業部の上昇時に、アキュムレータに蓄圧された圧油をアシストシリンダのヘッド側油室に供給するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかるに、前記特許文献1のものは、作業部の下降時に、アシストシリンダからの排出油はアキュムレータに蓄圧されるものの、作業部を昇降するために従来から設けられている油圧シリンダからの排出油は、コントロールバルブを経由して油タンクに排出されるようになっており、作業機の有する位置エネルギーのうちの一部しか回収されていないことになる。しかも、作業部の上昇時にアキュムレータに充分に蓄圧されていない場合には、油圧ポンプからコントロールバルブを介して油圧シリンダに供給される圧油の一部が、アシストシリンダに供給されると共にアキュムレータ蓄圧用に用いられるように構成されているため、作業部の上昇速度が遅くなって、作業効率が低下するという問題がある。
これに対し、アシストシリンダを設けることなく、作業部の下降時に油圧シリンダから排出された油をアキュムレータに蓄圧すると共に、作業部の上昇時に該アキュムレータに蓄圧された圧油を油圧シリンダに供給するように構成すれば、作業機の有する位置エネルギーを確実に回収できることになるが、この場合、アキュムレータの蓄圧油の圧力は、油圧シリンダが作業部の重量を保持する保持圧よりは高圧にならないため、高負荷作業時に用いる圧油の圧力としては不足する場合がある。そこでアキュムレータの蓄圧油を、エンジン動力で駆動する専用のポンプで高圧にして、油圧シリンダに供給する技術が提唱されている(例えば、特許文献2参照。)。
請求項2の発明は、油圧制御システムに、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室同士を連通するヘッド側連通油路と、該ヘッド側連通油路を開閉するヘッド側連通油路開閉弁とを設けると共に、該ヘッド側連通油路開閉弁は、アンロード油路が閉じている状態ではヘッド側連通油路を開く一方、アンロード油路が開いている状態ではヘッド側連通油路を閉じるように制御されることを特徴とする請求項1に記載の作業機械における油圧制御システムである。
請求項3の発明は、アキュムレータ油路制御弁は、ポペット弁を用いて構成されるシリンダ側チェック弁およびアキュムレータ側チェック弁であると共に、シリンダ側チェック弁は、アキュムレータから第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室方向への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する逆止状態と、双方向の流れを許容する開状態とに切換え自在に構成され、また、アキュムレータ側チェック弁は、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータ方向への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する逆止状態と、双方向の流れを許容する開状態とに切換え自在に構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の作業機械における油圧制御システムである。
請求項2の発明とすることにより、アンロード油路が閉じている状態、つまり、第一および第二油圧シリンダのヘッド側油室で作業部の重量を保持している状態では、第一および第二油圧シリンダのヘッド側油室同士が連通状態になって、第一および第二油圧シリンダでバランス良く作業部を支持できる一方、アンロード油路が開いている状態、つまり、第二油圧シリンダのヘッド側油室で作業部の重量を保持している状態では、該第二油圧シリンダのヘッド側油室と第一油圧シリンダのヘッド側油室とを遮断することができる。
請求項3の発明とすることにより、作業部の昇降停止時には、シリンダ側チェック弁、アキュムレータ側チェック弁を共に逆止状態にすることによって、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータへの油の流出、およびアキュムレータから第一、第二油圧シリンダへの油の流出を共に阻止することができ、また、作業部の下降時には、シリンダ側チェック弁を開状態にアキュムレータ側チェック弁を逆止状態にすることによって、第二油圧シリンダのヘッド側油室からの排出油をアキュムレータに流すことができる一方、アキュムレータから第二油圧シリンダのヘッド側油室への逆流を阻止することができ、さらに、作業部の上昇時には、アキュムレータ側チェック弁を開状態にシリンダ側チェック弁を逆止状態にすることによって、アキュムレータの蓄圧油を第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室に供給することができる一方、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータへの逆流を阻止することができる。而して、上記シリンダ側チェック弁およびアキュムレータ側チェック弁によって、アキュムレータ油路の開閉および油の流れを容易且つ確実に制御することができ、さらに、これらシリンダ側チェック弁およびアキュムレータ側チェック弁はポペット弁を用いて構成されているから、リーク量を最小に抑えることができると共に、スプール弁と比べると安価であって、コスト低減にも寄与できる。
まず、ブーム用操作レバーがブーム下降側、上昇側の何れにも操作されていない場合、つまり、作業部4の昇降停止時には、制御装置27は、上昇側電磁比例減圧弁25、下降側電磁比例減圧弁26、上昇側第二電磁比例減圧弁55、再生弁用電磁比例減圧弁30、第一電磁比例減圧弁35、第二電磁比例減圧弁36に対してパイロット圧出力の制御信号を出力せず、これによりブームシリンダ用コントロールバルブ18、ブームシリンダ用第二コントロールバルブ54は何れも中立位置Nに位置し、また、再生弁16、第一、第二流量制御弁33、34は何れも閉位置Nに位置している。
さらに、本発明は、油圧ショベルだけでなく、作業部を昇降せしめる一対の油圧シリンダが設けられた各種作業機械の油圧制御システムに実施することができる。
8 第一ブームシリンダ
8a 第一ブームシリンダヘッド側油室
9 第二ブームシリンダ
9a 第二ブームシリンダヘッド側油室
12 油タンク
21 ヘッド側連通油路
27 制御装置
39 ヘッド側連通油路開閉弁
41 アンロード弁
44 アキュムレータ
45 アキュムレータ油路
46 シリンダ側チェック弁
49 アキュムレータ側チェック弁
Claims (3)
- 昇降自在な作業部と、該作業部を昇降せしめる一対の第一、第二油圧シリンダと、アキュムレータとを備えてなる作業機械の油圧制御システムにおいて、該油圧制御システムに、第一油圧シリンダのヘッド側油室の圧油をアンロード状態で油タンクに流す開閉自在なアンロード油路を設け、作業部の上昇時および昇降停止時には作業部の重量を第一および第二の両方の油圧シリンダのヘッド側油室の圧力で保持するべく前記アンロード油路を閉じる一方、作業部の下降時には作業部の重量を第一、第二油圧シリンダのうち片方の第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧力で保持するべく前記アンロード油路を開いて第一油圧シリンダのヘッド側油室の圧油をアンロード状態で油タンクに流す構成にすると共に、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室とアキュムレータとを連結するアキュムレータ油路と、該アキュムレータ油路に配されてアキュムレータ油路の開閉および油の流れ方向を制御するアキュムレータ油路制御弁とを設け、前記アキュムレータ油路を経由して、作業部の下降時に第二油圧シリンダのヘッド側油室からの排出油をアキュムレータに蓄圧する一方、作業部の上昇時に該アキュムレータの蓄圧油を第一および第二油圧シリンダのヘッド側油室に供給する構成にしたことを特徴とする作業機械における油圧制御システム。
- 油圧制御システムに、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室同士を連通するヘッド側連通油路と、該ヘッド側連通油路を開閉するヘッド側連通油路開閉弁とを設けると共に、該ヘッド側連通油路開閉弁は、アンロード油路が閉じている状態ではヘッド側連通油路を開く一方、アンロード油路が開いている状態ではヘッド側連通油路を閉じるように制御されることを特徴とする請求項1に記載の作業機械における油圧制御システム。
- アキュムレータ油路制御弁は、ポペット弁を用いて構成されるシリンダ側チェック弁およびアキュムレータ側チェック弁であると共に、シリンダ側チェック弁は、アキュムレータから第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室方向への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する逆止状態と、双方向の流れを許容する開状態とに切換え自在に構成され、また、アキュムレータ側チェック弁は、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータ方向への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する逆止状態と、双方向の流れを許容する開状態とに切換え自在に構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の作業機械における油圧制御システム。
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