KR20140107579A - 유체압 증감압기 및 작업기계 - Google Patents

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Abstract

출력압을 연속적으로 공급 가능한 유압 증감압기(100)는, 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H) 및 로드측 압력실(1R), 및, 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H) 및 로드측 압력실(2R)로부터, 입력압이 적용되는 적어도 1개의 입력용 압력실과, 입력압보다 높은 압력, 및, 입력압보다 낮은 압력을 포함하는 출력압이 생성되는 적어도 1개의 출력용 압력실을 전환 가능하게 선택하는 제어장치(5)와, 입력용 압력실과 공급원(SR)을 연통시키고, 또한, 출력용 압력실과 공급처(SD)를 연통시키는 흐름제어밸브(6H, 6R, 7H, 7R)를 구비한다.

Description

유체압 증감압기 및 작업기계{Device for raising/reducing fluid pressure and work machine}
본 발명은, 유체압 실린더를 이용한 유체압 증감압기, 및 유체압 증감압기를 구비하는 작업기계에 관한 것이다.
종래, 저압의 공기를 이용하여 고압의 물을 생성하는 고수압 공급장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 고수압 공급장치는, 1차측 공기압 액츄에이터의 피스톤과 2차측 수압 액츄에이터의 피스톤을 1개의 피스톤로드를 통하여 연결하고, 1차측 공기압 액츄에이터와 2차측 수압 액츄에이터를 연동 가능하게 한다. 그리고, 저압의 공기로 1차측 공기압 액츄에이터의 피스톤을 왕복 슬라이딩시킴으로써, 2차측 수압 액츄에이터의 피스톤을 동시에 왕복 슬라이딩시켜, 고정의 압력 변환비로 저압의 공기로부터 고압의 물을 연속적으로 생성할 수 있도록 한다.
선행기술문헌
특허문헌
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2004-278207호
그러나, 특허문헌 1의 고수압 공급장치는, 공기의 압력보다 높은 압력의 물을 생성할 뿐이며, 공기압보다 낮은 압력의 물을 생성할 수 없다.
상술의 점을 감안하여, 본 발명은, 입력압보다 높은 압력, 및, 입력압보다 낮은 압력을 포함하는 출력압을 연속적으로 공급 가능한 유체압 증감압기, 및 유체압 증감압기를 구비하는 작업기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 관한 유체압 증감압기는, 출력압을 연속적으로 공급 가능한 유체압 증감압기로서, 1개의 유체압 실린더 또는 복수의 연동하는 유체압 실린더에 있어서의 복수의 압력실로부터, 입력압이 적용되는 적어도 1개의 입력용 압력실과, 입력압보다 높은 압력, 및, 입력압보다 낮은 압력을 포함하는 출력압이 생성되는 적어도 1개의 출력용 압력실을 전환 가능하게 선택하는 제어장치와, 상기 입력용 압력실과 입력을 연통시키고, 또한, 상기 출력용 압력실과 출력을 연통시키는 흐름제어밸브를 구비한다.
또, 본 발명의 실시예에 관한 작업기계는, 작업체를 구동하는 메인실린더와, 상기 메인실린더를 보조하는 어시스트실린더와, 상기 작업체의 위치 에너지를 유체압 에너지로서 회수하고, 또한, 회수한 유체압 에너지를 상기 어시스트실린더의 구동에 이용할 수 있도록 하는 어큐뮬레이터와, 1개의 유체압 실린더 또는 복수의 연동하는 유체압 실린더에 있어서의 복수의 압력실로부터, 입력압이 적용되는 적어도 1개의 입력용 압력실과, 입력압보다 높은 출력압, 및, 입력압보다 낮은 출력압을 포함하는 출력압이 생성되는 적어도 1개의 출력용 압력실을 전환 가능하게 선택하는 제어장치와, 상기 입력용 압력실과 입력을 연통시키며, 또한, 상기 출력용 압력실과 출력을 연통시키는 흐름제어밸브를 구비하는 유체압 증감압기를 구비하고, 상기 유체압 증감압기는, 상기 어큐뮬레이터를 입력으로 하며, 상기 어시스트실린더를 출력으로 한다.
상술의 수단에 의하여, 본 발명은, 입력압보다 높은 압력, 및, 입력압보다 낮은 압력을 포함하는 출력압을 연속적으로 공급 가능한 유체압 증감압기, 및 유체압 증감압기를 구비하는 작업기계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 유압 증감압기의 구성예를 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 도 1의 유압회로도의 동작상태를 나타내는 도(그 제1 예)이다.
도 3은 도 1의 유압회로도의 동작상태를 나타내는 도(그 제2 예)이다.
도 4는 도 1의 유압회로도의 동작상태를 나타내는 도(그 제3 예)이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 유압 증감압기의 다른 구성예를 나타내는 유압회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 유압 증감압기의 또 다른 구성예를 나타내는 유압회로도이다.
도 7a는 도 1에 나타내는 유압 증감압기의 유압실린더 및 피스톤로드의 확대도이다.
도 7b는 유압실린더의 상세를 나타내는 사양표이다.
도 7c는 유압 증감압기가 실현 가능한 압력 변환비의 상세를 나타내는 표이다.
도 7d는 도 7c에 있어서의 압력 변환비와 그 단의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 압력 변환비의 분포를 설명하는 도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 관한 유압 증감압기에 있어서의 유압 액츄에이터의 각 압력실의 수압 면적간의 관계를 설명하는 도이다.
도 10은 유압 액츄에이터의 다른 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 개략 측면도이다.
도 12는 도 11의 쇼벨에 탑재되는 유압 증감압기의 유압회로도이다.
도 13은 단 결정 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 14는 어시스트실린더의 스트로크량과, 유압 증감압기의 입력압 및 출력압과, 유압 증감압기의 채용단과의 사이의 대응관계를 나타내는 도(그 제1 예)이다.
도 15는 어시스트실린더의 스트로크량과, 유압 증감압기의 입력압 및 출력압과, 유압 증감압기의 채용단과의 사이의 대응관계를 나타내는 도(그 제2 예)이다.
도 16은 어시스트실린더의 스트로크량과, 유압 증감압기의 입력압 및 출력압과, 유압 증감압기의 채용단과의 사이의 대응관계를 나타내는 도(그 제3 예)이다.
도 17은 어시스트실린더를 포함하는 붐 실린더의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 유압 증감압기(100)를 나타내는 유압회로도이다. 유압 증감압기(100)는, 주로, 유압실린더(1, 2)와, 피스톤로드(3)와, 3개의 근접센서(4C, 4L, 4R)와, 제어장치(5)와, 흐름제어밸브(6H, 6R, 7R, 7H)와, 입출력 직결 전환밸브(8)를 구비한다. 다만, 이하에서는, 유압실린더(1, 2), 및 피스톤로드(3)의 조합을 유압 액츄에이터라고 칭한다.
유압실린더(1)는, 유체압 실린더의 일례이며, 원기둥형상의 헤드측 압력실(1H)과 원통형상의 로드측 압력실(1R)을 격리하는 원기둥형상의 피스톤(1P)을 가진다. 마찬가지로, 유압실린더(2)는, 유체압 실린더의 일례이며, 원기둥형상의 헤드측 압력실(2H)과 원통형상의 로드측 압력실(2R)을 격리하는 원기둥형상의 피스톤(2P)을 가진다. 유압실린더(1)의 피스톤(1P)과 유압실린더(2)의 피스톤(2P)은, 피스톤로드(3)를 통하여 연결되어, 유압실린더(1) 및 유압실린더(2)의 각각의 내부를 일체적으로 슬라이딩한다.
본 실시예에서는, 유압실린더(1)의 실린더 내경은, 유압실린더(2)의 실린더 내경보다 작다. 또, 피스톤로드(3)의 로드직경은, 피스톤(1P)과의 연결부로부터 피스톤(2P)과의 연결부에 걸쳐 일정하다. 로드직경을 일정하게 하는 것은, 유압실린더(1)와 유압실린더(2)와의 사이의 거리를 단축하는 효과가 있다. 피스톤로드(3)의 일부를 유압실린더(1) 내에도 유압실린더(2) 내에도 진입시킬 수 있기 때문이다. 다만, 피스톤로드(3)의 로드직경은, 피스톤(1P)과의 연결부와 피스톤(2P)과의 연결부에서 상이한 것이어도 된다. 로드직경을 상이하게 하는 것은, 로드측 압력실(1R, 2R)의 수압 면적을 보다 유연하게 설정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
근접센서(4L)는, 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H)의 체적이 허용 최소치가 된 것을 검출하기 위한 센서이다. 구체적으로는, 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H)측의 단부에 설치되는 근접센서(4L)는, 피스톤(1P)이 소정 거리 범위 내에 접근한 것을 검출함으로써, 피스톤(1P)이 유압실린더(1)의 일단에 도달한 것을 검출한다. 근접센서(4R)는, 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H)의 체적이 허용 최소치가 된 것을 검출하기 위한 센서이다. 구체적으로는, 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H)측의 단부에 설치되는 근접센서(4R)는, 피스톤(2P)이 소정 거리 범위 내에 접근한 것을 검출함으로써, 피스톤(2P)이 유압실린더(2)의 일단에 도달한 것을 검출한다. 근접센서(4C)는, 피스톤(1P)의 위치가 유압실린더(1)의 스트로크 중앙 위치로부터 보아 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H)의 측에 있고, 피스톤(2P)의 위치가 유압실린더(2)의 스트로크 중앙 위치로부터 보아 유압실린더(2)의 로드측 압력실(2R)의 측에 있는지, 혹은, 피스톤(1P)의 위치가 유압실린더(1)의 스트로크 중앙 위치로부터 보아 유압실린더(1)의 로드측 압력실(1R)의 측에 있고, 피스톤(2P)의 위치가 유압실린더(2)의 스트로크 중앙 위치로부터 보아 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H)의 측에 있는지를 검출하기 위한 센서이다. 구체적으로는, 유압실린더(1)와 유압실린더(2)와의 사이에 설치되는 근접센서(4C)는, 피스톤로드(3)의 소정 위치에 있는 부재가 소정 거리 범위 내에 접근한 것을 검출함으로써, 피스톤(1P)이 유압실린더(1)의 스트로크 중앙 위치로부터 보아 어느 측에 있고, 피스톤(2P)이 유압실린더(2)의 스트로크 중앙 위치로부터 보아 어느 측에 있는지를 검출한다.
다만, 유압 증감압기(100)는, 3개의 근접센서(4L, 4R, 4C) 대신에, 피스톤로드(3)의 위치를 계속적으로 측정 가능한 1개의 포텐셔미터를 채용하여도 된다.
제어장치(5)는, 유압 증감압기(100)의 작동을 제어하기 위한 장치이며, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등을 구비한 컴퓨터이다. 구체적으로는, 제어장치(5)는, 원하는 출력압에 따라, 흐름제어밸브(6H, 6R, 7R, 7H), 및, 입출력 직결 전환밸브(8)의 작동을 제어한다. 원하는 출력압은, 작동유의 공급처에 따라 결정되고, 예를 들면, 도시하지 않은 입력장치를 통한 조작자의 입력에 따라 결정된다. 또, 제어장치(5)는, 근접센서(4L, 4R, 4C)의 출력에 근거하여 흐름제어밸브(6H, 6R, 7R, 7H)의 작동을 제어한다. 피스톤(1P, 2P), 및 피스톤로드(3)를 왕복이동시키면서, 원하는 출력압을 공급처에 계속적으로 공급할 수 있도록 하기 위해서이다.
흐름제어밸브(6H)는, 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H)에 유출입하는 작동유의 흐름을 제어하기 위한 밸브이다. 흐름제어밸브(6R)는, 유압실린더(1)의 로드측 압력실(1R)에 유출입하는 작동유의 흐름을 제어하기 위한 밸브이다. 흐름제어밸브(7R)는, 유압실린더(2)의 로드측 압력실(2R)에 유출입하는 작동유의 흐름을 제어하기 위한 밸브이다. 흐름제어밸브(7H)는, 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H)에 유출입하는 작동유의 흐름을 제어하기 위한 밸브이다.
구체적으로는, 흐름제어밸브(6H)는, 관로(C11)와 관로(C1)를 통하여, 입력으로서의 작동유의 공급원(SR)에 접속되고, 관로(C21)와 관로(C2)를 통하여, 출력으로서의 작동유의 공급처(SD)에 접속되며, 관로(C31)와 관로(C3)를 통하여 작동유 탱크에 접속된다. 또, 흐름제어밸브(6H)는, 관로(C1H)를 통하여 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H)에 접속된다. 흐름제어밸브(6R)는, 관로(C12)와 관로(C1)를 통하여 공급원(SR)에 접속되고, 관로(C22)와 관로(C2)를 통하여 공급처(SD)에 접속되며, 관로(C32)와 관로(C3)를 통하여 작동유 탱크에 접속된다. 또, 흐름제어밸브(6R)는, 관로(C1R)를 통하여 유압실린더(1)의 로드측 압력실(1R)에 접속된다. 흐름제어밸브(7R)는, 관로(C13)와 관로(C1)를 통하여 공급원(SR)에 접속되고, 관로(C23)와 관로(C2)를 통하여 공급처(SD)에 접속되며, 관로(C33)와 관로(C3)를 통하여 작동유 탱크에 접속된다. 또, 흐름제어밸브(7R)는, 관로(C2R)를 통하여 유압실린더(2)의 로드측 압력실(2R)에 접속된다. 흐름제어밸브(7H)는, 관로(C14)와 관로(C1)를 통하여 공급원(SR)에 접속되고, 관로(C24)와 관로(C2)를 통하여 공급처(SD)에 접속되며, 관로(C34)와 관로(C3)를 통하여 작동유 탱크에 접속된다. 또, 흐름제어밸브(7H)는, 관로(C2H)를 통하여 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H)에 접속된다.
입출력 직결 전환밸브(8)는, 유압 증감압기(100)의 입력과 출력을 직결시킬지 여부를 전환하는 밸브이다.
구체적으로는, 입출력 직결 전환밸브(8)는, 관로(C25) 및 관로(C1)를 통하여 공급원(SR)에 접속되고, 관로(C26) 및 관로(C2)를 통하여 공급처(SD)에 접속된다. 다만, 유압 증감압기(100)는, 입출력 직결 전환밸브(8)를 생략하여도 된다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하면서, 유압 증감압기(100)의 작동에 대하여 설명한다. 다만, 도 2는, 화살표(AR1)로 나타내는 방향으로 피스톤로드(3)를 이동시키면서, 소정의 증압비로 입력압보다 높은 출력압을 공급처(SD)에 공급하는 상태를 나타내는 도이다. 또, 도 3은, 화살표(AR2)로 나타내는 방향으로 피스톤로드(3)를 이동시키면서, 도 2의 경우와 동일한 소정의 증압비로 입력압보다 높은 출력압을 공급처(SD)에 공급하는 상태를 나타내는 도이다.
도 2에 있어서, 유압 증감압기(100)의 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(6R)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C1R)와 관로(C32)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(7R)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C2R)와 관로(C33)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(7H)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C2H)와 관로(C14)를 연통시킨다. 다만, 제어장치(5)는, 관로(C1H)와 관로(C21)를 연통시키기 위하여, 흐름제어밸브(6H)에 대해서는 제어신호를 송신하지 않는다.
그 결과, 도 2의 검은 굵은 선으로 나타내는 바와 같이, 공급원(SR)으로부터의 작동유는, 관로(C1, C14, 및 C2H)를 지나 헤드측 압력실(2H)에 유입되고, 소정의 입력압으로 피스톤(2P)을 화살표(AR1)로 나타내는 방향으로 누른다. 그러면, 헤드측 압력실(1H) 내의 작동유는, 소정의 증압비로 입력압보다 높은 출력압을 발생시켜, 관로(C1H, C21, 및 C2)를 지나 공급처(SD)에 이른다. 이 경우, 헤드측 압력실(2H)이 입력용 압력실이 되고, 헤드측 압력실(1H)이 출력용 압력실이 된다.
다만, 소정의 증압비는, 피스톤(2P)의 수압(受壓) 면적에 대한 피스톤(1P)의 수압 면적의 비에 대응한다. 이 경우, 피스톤(2P)의 수압 면적은, 피스톤(2P)의 원형 표면의 면적에 대응하고, 피스톤(1P)의 수압 면적은, 피스톤(1P)의 원형 표면의 면적에 대응한다.
또, 로드측 압력실(2R) 내의 작동유의 일부는, 관로(C2R, C33, C3, C32, 및 C1R)를 지나 로드측 압력실(1R)에 유입된다. 피스톤(1P)이 화살표(AR1)의 방향으로 이동하고, 로드측 압력실(1R)의 체적이 증대함으로써 발생하는 작동유의 부족을 보충하기 위해서이다. 다만, 로드측 압력실(2R) 내의 작동유의 나머지의 부분은, 관로(C2R, C33, 및 C3)를 지나 작동유 탱크에 배출된다. 이 경우, 로드측 압력실(1R) 및 로드측 압력실(2R)의 각각에 있어서의 작동유가 출력압에 영향을 주는 일은 없다.
그 후, 피스톤(1P)이 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H)측의 단부에 도달한 것을 근접센서(4L)가 검출하면, 제어장치(5)는, 원하는 출력압의 공급이 계속되도록, 흐름제어밸브(6H, 6R, 7R, 7H)의 상태를 도 3에 나타내는 상태로 전환한다.
도 3에 있어서, 유압 증감압기(100)의 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(6H)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C1H)와 관로(C31)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(6R)에 대한 제어신호의 송신을 중지하고, 관로(C1R)와 관로(C22)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(7R)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C2R)와 관로(C13)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(7H)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C2H)와 관로(C34)를 연통시킨다.
그 결과, 도 3의 검은 굵은 선으로 나타내는 바와 같이, 공급원(SR)으로부터의 작동유는, 관로(C1, C13, 및 C2R)를 지나 로드측 압력실(2R)에 유입되고, 도 2의 경우와 동일한 입력압으로 피스톤(2P)을 화살표(AR2)로 나타내는 방향으로 누른다. 그러면, 로드측 압력실(1R) 내의 작동유는, 도 2의 경우와 동등한 소정의 증압비로 입력압보다 높은 출력압을 발생시켜, 관로(C1R, C22, 및 C2)를 지나 공급처(SD)에 이른다. 이 경우, 로드측 압력실(2R)이 입력용 압력실이 되고, 로드측 압력실(1R)이 출력용 압력실이 된다.
다만, 소정의 증압비는, 피스톤(2P)의 수압 면적에 대한 피스톤(1P)의 수압 면적의 비에 대응한다. 이 경우, 피스톤(2P)의 수압 면적은, 피스톤(2P)의 원형 표면의 면적으로부터 피스톤로드(3)의 원형 단면의 면적을 뺀 면적(원환 부분의 면적)에 대응한다. 또, 피스톤(1P)의 수압 면적은, 피스톤(1P)의 원형 표면의 면적으로부터 피스톤로드(3)의 원형 단면의 면적을 뺀 면적(원환 부분의 면적)에 대응한다. 이로써, 도 2의 경우와 동등한 증압비가 실현된다.
또, 헤드측 압력실(2H) 내의 작동유의 일부는, 관로(C2H, C34, C3, C31, 및 C1H)를 지나 헤드측 압력실(1H)에 유입된다. 피스톤(1P)이 화살표(AR2)의 방향으로 이동하고, 헤드측 압력실(1H)의 체적이 증대함으로써 발생하는 작동유의 부족을 보충하기 위해서이다. 다만, 헤드측 압력실(2H) 내의 작동유의 나머지의 부분은, 관로(C2H, C34, 및 C3)를 지나 작동유 탱크에 배출된다. 이 경우, 헤드측 압력실(1H) 및 헤드측 압력실(2H)의 각각에 있어서의 작동유가 출력압에 영향을 주는 일은 없다.
그 후, 피스톤(2P)이 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H)측의 단부에 도달한 것을 근접센서(4R)가 검출하면, 제어장치(5)는, 원하는 출력압의 공급이 계속되도록, 흐름제어밸브(6H, 6R, 7R, 7H)의 상태를 도 2에 나타내는 상태로 전환한다.
이와 같이, 유압 증감압기(100)는, 도 2에 나타내는 상태와 도 3에 나타내는 상태를 교대로 반복하면서, 소정의 증압비로 입력압보다 높은 출력압을 계속적으로 공급처(SD)에 공급할 수 있다.
또, 유압 증감압기(100)는, 화살표(AR1)로 나타내는 방향으로 피스톤로드(3)를 이동시킬 때에, 헤드측 압력실(2H)을 입력용 압력실로 하고, 헤드측 압력실(1H)을 출력용 압력실로 한다. 그리고, 화살표(AR2)로 나타내는 방향으로 피스톤로드(3)를 이동시킬 때에, 로드측 압력실(2R)을 입력용 압력실로 하고, 로드측 압력실(1R)을 출력용 압력실로 한다. 그 결과, 유압 증감압기(100)는, 피스톤로드(3)가 어느 방향으로 이동하는 경우이더라도, 동등한 증압비로 입력압보다 높은 출력압을 계속적으로 공급할 수 있도록 한다. 그러나, 유압 증감압기(100)는, 입력용 압력실 및 출력용 압력실로서 1개 또는 복수의 다른 압력실을 선택하면서, 감압이 되는 비율을 포함하는 소정의 압력 변환비로 입력압과 상이한 출력압을 계속적으로 공급할 수 있도록 하여도 된다.
다만, 제어장치(5)는, 피스톤(1P, 2P)의 이동을 개시시킬 때에는, 피스톤(1P, 2P)의 현재의 위치 정보를 고려하여, 피스톤 스트로크가 크게 되는 쪽에 먼저 피스톤(1P, 2P)의 이동을 개시시키도록 한다.
다음으로, 도 4를 참조하면서, 입출력 직결 전환밸브(8)의 작동에 대하여 설명한다. 다만, 도 4는, 피스톤로드(3)를 이동시키지 않고, 공급원(SR)의 입력압을 그대로 출력압으로서 공급처(SD)에 공급하는 상태를 나타내는 도이다.
도 4에 있어서, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(6H)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C1H)와 관로(C31)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(6R)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C1R)와 관로(C32)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(7R)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C2R)와 관로(C33)를 연통시킨다. 또, 제어장치(5)는, 흐름제어밸브(7H)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C2H)와 관로(C34)를 연통시킨다. 이들의 제어는, 공급원(SR) 또는 공급처(SD)로부터의 작동유가, 헤드측 압력실(1H, 2H), 및, 로드측 압력실(1R, 2R)에 유입되지 않게 하기 위해서이다.
또한, 제어장치(5)는, 입출력 직결 전환밸브(8)에 대하여 제어신호를 송신하고, 관로(C25)와 관로(C26)를 연통시킴으로써, 관로(C1)와 관로(C2)를 연통시킨다.
이와 같이, 유압 증감압기(100)는, 공급원(SR)의 입력압을 그대로 출력압으로서 공급처(SD)에 공급할 수 있다.
또, 상술의 실시예에서는, 유압 증감압기(100)는, 공급원(SR)으로부터 공급처(SD)에 작동유가 흐르도록 하고, 입력압(관로(C1)에 있어서의 압력)의 변화에 따라 출력압(관로(C2)에 있어서의 압력)을 변화시키지만, 공급처(SD)로부터 공급원(SR)으로 작동유가 흐르도록 하여, 출력압(관로(C2)에 있어서의 압력)의 변화에 따라 입력압(관로(C1)에 있어서의 압력)을 변화시켜도 된다.
다음으로, 도 5를 참조하면서, 유압 증감압기의 다른 구성예 100A에 대하여 설명한다. 다만, 도 5는, 유압 증감압기(100A)의 구성예를 나타내는 유압회로도이며, 도 1에 대응한다.
유압 증감압기(100A)는, 흐름제어밸브(6R)를 생략하고, 유압실린더(1)의 로드측 압력실(1R)을 작동유 탱크에 직접 접속한 점에서, 도 1의 유압 증감압기(100)와 상이하지만, 그 외의 점에서 공통된다. 이로 인하여, 공통 부분의 설명을 생략하면서, 상이 부분을 상세하게 설명한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 유압실린더(1)의 로드측 압력실(1R)은, 관로(C1R, C32, 및 C3)를 통하여 항상 작동유 탱크에 접속된다. 이로 인하여, 공급원(SR)으로부터의 작동유가 로드측 압력실(1R)에 유입되는 일은 없고, 로드측 압력실(1R) 내의 작동유가 공급처(SD)에 이르는 일도 없다.
이 구성에 의하여, 유압 증감압기(100A)는, 로드측 압력실(1R)을 입력용 압력실 또는 출력용 압력실로서 선택할 수 없기 때문에, 유압 증감압기(100)에 비하여, 실현 가능한 압력 변환비의 수가 적어진다. 그러나, 유압 증감압기(100A)는, 한정된 수의 압력 변환비를 이용하는 경우에는, 유압 증감압기(100)보다 간이한 구성에 의하여, 유압 증감압기(100)와 동등한 작동을 실현시킬 수 있다.
다만, 도 5에서는, 로드측 압력실(1R)을 항상 작동유 탱크에 접속하는 구성이 채용되지만, 로드측 압력실(1R) 대신에, 헤드측 압력실(1H, 2H), 또는 로드측 압력실(2R) 중 어느 하나를 항상 작동유 탱크에 접속하는 구성이 채용되어도 된다.
다음으로, 도 6을 참조하면서, 유압 증감압기의 또 다른 구성예 100B에 대하여 설명한다. 다만, 도 6은, 유압 증감압기(100B)의 구성예를 나타내는 유압회로도이며, 도 1에 대응한다.
유압 증감압기(100B)는, 흐름제어밸브(6R)를 생략하고, 유압실린더(1)의 로드측 압력실(1R)을 관로(C2R)에 직접 접속한 점에서, 도 1의 유압 증감압기(100)와 상이하지만, 그 외의 점에서 공통된다. 이로 인하여, 공통 부분의 설명을 생략 하면서, 상이 부분을 상세하게 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 유압실린더(1)의 로드측 압력실(1R)은, 관로(C1R 및 C2R)를 통하여 항상 로드측 압력실(2R)에 접속된다. 이로 인하여, 공급원(SR)으로부터의 작동유가 로드측 압력실(1R)에만 유입되는 일은 없고, 공급원(SR)으로부터의 작동유가 로드측 압력실(1R)에 유입될 때에는, 반드시 로드측 압력실(2R)에도 공급원(SR)으로부터의 작동유가 유입된다. 또, 로드측 압력실(1R) 내의 작동유의 전부가 공급처(SD)에 이르는 일도 없고, 로드측 압력실(1R) 내의 작동유가 공급처(SD)에 이를 때에는, 반드시 로드측 압력실(2R)에도 로드측 압력실(1R)로부터의 작동유가 유입된다.
이 구성에 의하여, 유압 증감압기(100B)는, 로드측 압력실(1R)을 단독으로 입력용 압력실 또는 출력용 압력실로서 선택할 수 없기 때문에, 유압 증감압기(100)에 비해, 실현 가능한 압력 변환비의 수가 적어진다. 그러나, 유압 증감압기(100B)는, 한정된 수의 압력 변환비를 이용하는 경우에는, 유압 증감압기(100)보다 간이한 구성에 의하여, 유압 증감압기(100)와 동등한 작동을 실현시킬 수 있다.
다만, 도 6에서는, 로드측 압력실(1R)을 항상 로드측 압력실(2R)에 접속하는 구성이 채용되지만, 그 대신에, 로드측 압력실(1R)을 항상 1개 또는 복수의 다른 압력실에 접속하는 구성이 채용되어도 된다. 또, 로드측 압력실(1R)을 항상 로드측 압력실(2R)에 접속하는 대신에, 헤드측 압력실(1H, 2H), 또는 로드측 압력실(2R) 중 어느 하나를 항상 1개 또는 복수의 다른 압력실에 접속하는 구성이 채용되어도 된다.
다음으로, 도 7을 참조하면서, 유압 증감압기(100)가 실현 가능한 압력 변환비에 대하여 설명한다. 다만, 도 7a는, 도 1에 나타내는 유압 증감압기(100)의 유압실린더(1, 2), 및 피스톤로드(3)의 확대도이며, 도 7b는, 유압실린더(1, 2)의 상세를 나타내는 사양표이다. 또, 도 7c는, 유압 증감압기(100)가 실현 가능한 압력 변환비의 상세를 나타내는 표이며, 도 7d는, 도 7c에 있어서의 압력 변환비와 그 단의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7b로 나타내는 바와 같이, 헤드측 압력실(1H)의 수압 면적은, 로드측 압력실(1R)의 수압 면적의 약 2.0배이다. 또, 로드측 압력실(2R)의 수압 면적은, 로드측 압력실(1R)의 수압 면적의 약 1.7배이며, 헤드측 압력실(2H)의 수압 면적은, 로드측 압력실(1R)의 수압 면적의 약 3.3배이다. 다만, 로드측 압력실(1R)의 수압 면적은, 헤드측 압력실(1H)의 표면적으로부터 피스톤로드(3)의 단면적을 뺀 면적(원환 부분의 면적)이다. 마찬가지로, 로드측 압력실(2R)의 수압 면적은, 헤드측 압력실(2H)의 표면적으로부터 피스톤로드(3)의 단면적을 뺀 면적(원환 부분의 면적)이다.
이러한 조건하에, 도 7c에 나타내는 바와 같이, 유압 증감압기(100)는, 피스톤(1P, 2P)을 왼쪽방향으로 이동시키는 경우에, -5단부터 +5단까지 0단을 포함하여 합계 11단의 압력 변환비를 설정 가능하게 한다. 마찬가지로, 유압 증감압기(100)는, 피스톤(1P, 2P)을 오른쪽방향으로 이동시키는 경우에도, -5단부터 +5단까지 0단을 포함하여 합계 11단의 압력 변환비를 설정 가능하게 한다. 다만, 양의 값으로 나타내는 단은 증압 시의 단을 나타내고, 음의 값으로 나타내는 단은 감압 시의 단수를 나타내며, 0단은 입출력을 직결하였을 때의 단을 나타낸다. 따라서, 도 7c는, 유압 증감압기(100)가, 좌우의 이동방향의 각각에 있어서, 증압을 위한 5개의 단과, 감압을 위한 5개의 단과, 입출력을 직결하기 위한 1개의 단을 가지는 것을 나타낸다.
또, 도 7c는, 예를 들면, 피스톤 이동방향이 왼쪽인 경우의 -5단의 압력 변환비(0.490)는, 입력용 압력실에 로드측 압력실(1R)이 선택되고, 출력용 압력실에 헤드측 압력실(1H)이 선택된 경우에 실현되는 것을 나타낸다. 또, 도 7c는, 예를 들면, 피스톤 이동방향이 오른쪽인 경우의 -5단의 압력 변환비(0.510)는, 입력용 압력실에 로드측 압력실(2R)이 선택되고, 출력용 압력실에 헤드측 압력실(2H)이 선택된 경우에 실현되는 것을 나타낸다.
또, 도 7c는, 좌우의 피스톤 이동방향에 있어서의 대응하는 단의 각각의 압력 변환비가 동등해진다는 특성을 나타낸다. 예를 들면, 피스톤 이동방향이 왼쪽인 경우의 -3단의 압력 변환비(0.745)는, 피스톤 이동방향이 오른쪽인 경우의 대응하는 단인 -3단의 압력 변환비(0.746)와 동등해진다. 이 특성은, 피스톤 이동방향을 좌우로 전환한 경우이더라도 원하는 출력압이 계속적으로 공급되는 것을 확보하는 데 있어서 필요하다.
도 7d는, 좌우의 피스톤 이동방향에 있어서의 대응하는 단의 각각의 압력 변환비가 동등해진다는 특성을 보다 알기 쉽게 나타내기 위한 도이며, 실선의 추이는, 피스톤 이동방향이 오른쪽인 경우의 압력 변환비의 추이를 나타내고, 점선의 추이는, 피스톤 이동방향이 왼쪽인 경우의 압력 변환비의 추이를 나타낸다. 도 7d에 나타내는 바와 같이, 좌우의 피스톤 이동방향에 있어서의 대응하는 단의 각각의 압력 변환비는, 동등한 것을 유지하면서, 단이 올라감에 따라 증대하도록 설정된다.
또, 도 7에서는, 11단이라는 홀수의 단수가 설정되지만, 짝수의 단수가 설정되어도 된다. 그 경우, 입출력을 직결하였을 때의 단인 0단을 생략함으로써 짝수의 단수가 실현되어도 된다.
다음으로, 도 8을 참조하면서, 압력 변환비의 바람직한 분포에 대하여 설명한다. 다만, 도 8은, 증압을 위한 3개의 단과, 감압을 위한 3개의 단과, 입출력을 직결하기 위한 1개의 단을 가지는 유압 증감압기(100)에 있어서의 압력 변환비의 바람직한 분포를 설명하기 위한 도이다. 또, 도 8은, 압력 변환비의 바람직한 분포로서 등차형 및 등비형이 있는 것을 나타낸다. 다만, 압력 변환비의 분포는, 좌우의 피스톤 이동방향의 각각에서 동등한 분포가 되도록 설정된다.
등차형은, 인접하는 2개의 단의 각각의 압력 변환비의 차가 동등해지도록 압력 변환비를 분포시키는 방식을 의미하고, 압력 변환비의 나열이 등차수열을 형성한다. 다만, 도면 중의 “a”는, 공차에 상당한다.
또, 등비형은, 인접하는 2개의 단의 각각의 압력 변환비의 비가 동등해지도록 압력 변환비를 분포시키는 방식을 의미하고, 압력 변환비의 나열이 등비수열을 형성한다. 다만, 도면 중의 “e”는, 공비에 상당한다.
등차형 및 등비형 중 어느 것을 채용하는 경우이더라도, 설계자는, 처음에, 최대압력 변환비와 최소압력 변환비를 결정한다. 그리고, 설계자는, 최대압력 변환비와 최소압력 변환비와의 사이에 설정되는 단의 수를 결정한 후, 공차(a) 또는 공비(e)를 결정함으로써, 유압 증감압기(100)에 있어서의 압력 변환비의 분포를 결정한다.
다음으로, 도 9를 참조하면서, 압력 변환비의 나열을 실현하는 데 있어서 필요하게 되는 각 압력실의 수압 면적간의 관계에 대하여 설명한다.
F9A는, 도 1을 이용하여 설명한, 입력용 압력실 또는 출력용 압력실로서 채용 될 수 있는 압력실이 4실 있는 경우(이하, “4실형”이라고 함)에 있어서의, 각 압력실의 수압 면적간의 관계를 나타낸다.
4실형에서는, 2개의 유압실린더 중 헤드측 수압 면적이 작은 쪽의 유압실린더의 헤드측 수압 면적이, 타방의 유압실린더에 있어서의 헤드측 수압 면적과 로드측 수압 면적과의 차보다 커지도록, 각 압력실의 수압 면적이 결정된다.
구체적으로는, 헤드측 수압 면적이 작은 쪽의 유압실린더(1)의 헤드측 수압 면적(SA)이, 유압실린더(2)에 있어서의 헤드측 수압 면적(SD)과 로드측 수압 면적(SC)과의 차보다 커지도록, 즉, SA>(SD-SC)의 관계가 충족되도록, 유압실린더(1, 2)의 실린더 내경, 및 피스톤로드(3)의 로드직경이 결정된다.
F9B는, 도 5를 이용하여 설명한, 입력용 압력실 또는 출력용 압력실로서 채용 될 수 있는 압력실이 3실 있는 경우(이하, “3실형”이라고 한다)에 있어서의, 각 압력실의 수압 면적간의 관계를 나타낸다.
3실형에서는, 어느 방향으로 피스톤을 작동시킬 때에 입력용 압력실이 되는 압력실이 2실(압력실(α) 및 압력실(γ)로 함) 있으며, 그 반대방향으로 피스톤을 작동시킬 때에 입력용 압력실이 되는 압력실이 1실(압력실(δ)로 함) 있을 때, 압력실(α)의 수압 면적(Sα), 압력실(γ)의 수압 면적(Sγ), 및 압력실(δ)의 수압 면적(Sδ)의 관계가 Sδ>Sα 또한 Sδ>Sγ가 된다.
구체적으로는, F9B에 있어서, 오른쪽방향으로 피스톤(1P, 2P)을 작동시킬 때에 입력용 압력실이 되는 유압실린더(1)의 헤드측 압력실(1H)(압력실(α)에 상당)의 수압 면적(SA)(수압 면적(Sα)에 상당) 및 유압실린더(2)의 로드측 압력실(2R)(압력실(γ)에 상당)의 수압 면적(SC)(수압 면적(Sγ)에 상당) 모두가, 출력용 압력실이 되는 유압실린더(2)의 헤드측 압력실(2H)(압력실(δ)에 상당)의 헤드측 수압 면적(SD)(수압 면적(Sδ)에 상당)보다 작아지도록, 즉, SD>SA 또한 SD>SC의 관계가 충족되도록, 유압실린더(1, 2)의 실린더 내경, 및 피스톤로드(3)의 로드직경이 결정된다.
F9C는, 4실형에 있어서, F9A와 같이 2개의 유압실린더의 2개의 로드측 압력실을 대향 배치시키는 대신에, 2개의 로드측 압력실을 병렬 배치한 경우(이하, “2 실린더 병진형”이라고 함)에 있어서의, 각 압력실의 수압 면적간의 관계를 나타낸다. 다만, 피스톤(1P)과 피스톤(2P)은 피스톤로드(3a)를 통하여 연결되고, 유압실린더(1, 2)의 각각의 내부에서, 도면의 상하방향으로 일체적으로 병진한다.
2실린더 병진형에서는, 2개의 유압실린더 중 헤드측 수압 면적이 작은 쪽의 유압실린더의 로드측 수압 면적이, 타방의 유압실린더에 있어서의 헤드측 수압 면적과 로드측 수압 면적과의 차보다 커지도록, 각 압력실의 수압 면적이 결정된다.
구체적으로는, 헤드측 수압 면적이 작은 쪽의 유압실린더(1)의 로드측 수압 면적(SB)이, 유압실린더(2)에 있어서의 헤드측 수압 면적(SD)과 로드측 수압 면적(SC)과의 차보다 커지도록, 즉, SB>(SD-SC)의 관계가 충족되도록, 유압실린더(1, 2)의 실린더 내경, 및 피스톤로드(3)의 로드직경이 결정된다.
다음으로, 도 10을 참조하면서, 유압 액츄에이터의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 다만, 도 10은, 유압 액츄에이터의 다른 구성예를 나타내는 단면도이다.
F10A는, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)의 각각에 있어서의 유압 액츄에이터인, 유압실린더(1, 2), 및 피스톤로드(3)의 조합 대신에 채용될 수 있는 유압실린더(1a)의 구성예를 나타낸다.
유압실린더(1a)는, 유체압 실린더의 일례이며, 3단 원통형상의 외형을 가지고, 3단 원기둥형상의 피스톤(1Pa)을 그 내부에서 도면의 좌우방향으로 슬라이딩 가능하게 수용한다. 유압실린더(1a)의 내벽과 피스톤(1Pa)과의 사이에는 4개의 압력실(P1~P4)이 형성되고, 4개의 압력실(P1~P4)의 각각은, 흐름제어밸브를 통하여 공급원(SR), 공급처(SD), 및 작동유 탱크 중 하나에 선택적으로 연통된다.
마찬가지로 F10B는, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)의 각각에 있어서의 유압 액츄에이터 대신에 채용될 수 있는 유압실린더(1b)의 구성예를 나타낸다.
유압실린더(1b)는, 유체압 실린더의 일례이며, 5단 원통형상의 외형을 가지고, 5단 원기둥형상의 피스톤(1Pb)을 그 내부에서 도면의 좌우방향으로 슬라이딩 가능하게 수용한다. 유압실린더(1b)의 내벽과 피스톤(1Pb)과의 사이에는 6개의 압력실(P1~P6)이 형성되고, 6개의 압력실(P1~P6)의 각각은, 흐름제어밸브를 통하여 공급원(SR), 공급처(SD), 및 작동유 탱크 중 하나에 선택적으로 연통된다. 다만, 흐름제어밸브는, 바람직하게는, 6개의 압력실(P1~P6)의 각각에 대응하도록 6개 준비된다.
마찬가지로, F10C는, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)의 각각에 있어서의 유압 액츄에이터 대신에 채용될 수 있는 유압 액츄에이터의 구성예를 나타낸다.
F10C의 유압 액츄에이터는, 3개의 유압실린더(1c1, 1c2, 1c3)와, 피스톤로드(3c)로 구성된다.
유압실린더(1c1)는, 유체압 실린더의 일례이며, 원기둥형상의 헤드측 압력실(P1)과 원통형상의 로드측 압력실(P2)을 격리하는 원기둥형상의 피스톤(1Pc1)을 가진다. 또, 유압실린더(1c2)는, 유체압 실린더의 일례이며, 원기둥형상의 헤드측 압력실(P3)과 원통형상의 로드측 압력실(P4)을 격리하는 원기둥형상의 피스톤(1Pc2)을 가진다. 또, 유압실린더(1c3)는, 유체압 실린더의 일례이며, 원기둥형상의 헤드측 압력실(P5)과 원통형상의 로드측 압력실(P6)을 격리하는 원기둥형상의 피스톤(1Pc3)을 가진다.
피스톤(1Pc1, 1Pc2, 및 1Pc3)은, 피스톤로드(3c)를 통하여 서로 연결되고, 유압실린더(1c1, 1c2, 및 1c3)의 각각의 내부를 일체적으로 슬라이딩한다. 6개의 압력실(P1~P6)의 각각은, 흐름제어밸브를 통하여 공급원(SR), 공급처(SD), 및 작동유 탱크 중 하나에 선택적으로 연통된다. 다만, 흐름제어밸브는, 바람직하게는, 6개의 압력실(P1~P6)의 각각에 대응하도록 6개 준비된다. 또, 압력실(P1)과 압력실(P5)을 공통의 흐름제어밸브로 제어하고, 또한, 압력실(P2)과 압력실(P6)을 공통의 흐름제어밸브로 제어하여도 된다. 이 경우, 실질적으로 F9C에 나타내는 유압 증감압기와 등가인 구성이 된다.
이상의 구성에 의하여, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)는, 1개의 유체압 실린더 또는 복수의 연동하는 유체압 실린더에 있어서의 복수의 압력실로부터 입력용 압력실 및 출력용 압력실을 전환 가능하게 선택한다. 그리고, 제어장치(5)에 의하여 흐름제어밸브를 제어하고, 선택한 입력용 압력실과 공급원(SR)을 연통시키고, 또한, 선택한 출력용 압력실과 공급처(SD)를 연통시킨다. 그 결과, 입력압보다 높은 압력, 및, 입력압보다 낮은 압력을 포함하는 출력압을 공급처(SD)에 계속적으로 공급할 수 있다. 또, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)는, 유압실린더(1, 2)의 사용에 의하여 소형화가 가능하고, 또, 감압밸브를 이용하여 출력압을 조절하는 경우에 비해, 에너지 효율 및 제어성을 향상시킬 수 있다.
또, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)는, 입출력 직결 전환밸브에 의하여, 입력압과 동일한 출력압을 공급처(SD)에 계속적으로 공급할 수 있다.
또, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)는, 입력용 압력실로서 채용되는 적어도 1개의 압력실과, 출력용 압력실로서 채용되는 적어도 1개의 압력실과의 조합을 복수 준비한다. 이로써, 복수 단의 압력 변환비를 전환 가능하게 준비할 수 있다. 그 결과, 유압 증감압기(100, 100A, 100B)는, 공급원(SR)에 있어서의 압력(입력압)과, 공급처(SD)가 필요로 하는 압력(출력압)이 상이한 경우에도, 공급처(SD)가 필요로 하는 출력압을 공급할 수 있다.
다음으로, 도 11을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 관한, 유압 증감압기(100)가 탑재되는 작업기계로서의 쇼벨(50)에 대하여 설명한다. 다만, 도 11은, 쇼벨(50)의 개략 측면도이다. 쇼벨(50)은, 붐(14) 등의 작업체의 위치 에너지를 유체압 에너지로 변환하여 회수하고, 회수한 유체압 에너지를 작업체의 구동에 이용할 수 있도록 하는 어큐뮬레이터(21)를 구비한다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(50)의 하부 주행체(11)에는, 선회기구(12)를 통하여 상부 선회체(13)가 탑재된다.
상부 선회체(13)에는, 붐(14)이 장착되고, 붐(14)의 선단에는, 암(15)이 장착되며, 암(15)의 선단에는, 버킷(16)이 장착된다. 붐(14), 암(15), 및 버킷(16)은, 굴삭 어태치먼트를 구성하고, 붐실린더(17), 암실린더(18), 및 버킷실린더(19)에 의하여 각각 유압구동된다. 또, 붐실린더(17)에 의한 붐(14)의 유압구동은, 어시스트실린더(20)에 의하여 보조된다. 이 경우, 어시스트실린더(20)의 어시스트 대상인 붐실린더(17)를 메인실린더라고 칭한다. 다만, 메인실린더는, 암실린더(18) 등의 다른 유압실린더여도 된다. 즉, 어시스트실린더(20)는, 암(15) 등의 다른 작업체의 유압구동을 보조하여도 된다.
또, 상부 선회체(13)에는, 그 전방부에 캐빈(10)이 마련되고, 그 후방부에 구동원으로서의 엔진(도시하지 않음)이 탑재된다. 또, 상부 선회체(13)에는, 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프(도시하지 않음)와, 유압펌프가 토출하는 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브(도시하지 않음)가 탑재된다. 컨트롤밸브는, 붐실린더(17), 암실린더(18), 버킷실린더(19) 등의 각종 유압 액츄에이터를 유출입하는 작동유의 흐름을 제어한다.
또한, 상부 선회체(13)에는, 붐(14)의 위치 에너지를 유압 에너지로서 회수하고, 또한, 회수한 유압 에너지를 어시스트실린더(20)의 구동에 이용할 수 있도록 하는 어큐뮬레이터(21)가 탑재된다. 어큐뮬레이터(21)는, 유압 증감압기(100)를 통하여 어시스트실린더(20)에 접속된다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터(21)는, 붐(14)의 하강 시에 어시스트실린더(20)로부터 유출되는 작동유를 받아들이고, 붐(14)의 상승 시에 그 받아들인 작동유를 어시스트실린더(20)를 향하여 토출한다.
다음으로, 도 12를 참조하면서, 쇼벨(50)에 탑재되는 유압 증감압기(100)의 동작에 대하여 설명한다. 다만, 도 12는, 쇼벨(50)에 탑재되는 유압 증감압기(100)의 유압회로도이다. 도 12의 유압회로도는, 그 대부분이 도 1의 유압회로도와 공통되기 때문에, 공통 부분의 설명을 생략하면서 상이 부분을 상세하게 설명한다.
도 12에 있어서, 유압 증감압기(100)의 입력에는, 입력압의 공급원으로서의 어큐뮬레이터(21)가 접속되고, 그 출력에는, 출력압의 공급처로서의 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실이 감압밸브(25)를 통하여 접속된다. 다만, 어시스트실린더(20)의 로드측 압력실은, 관로(C4) 및 관로(C3)를 통하여 작동유 탱크에 접속된다. 또, 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실은, 붐(14)이 상승할 때에 그 체적이 증대하는 압력실이며, 어시스트실린더(20)의 로드측 압력실은, 붐(14)이 상승할 때에 그 체적이 감소하는 압력실이다.
자세상태 검출장치(22)는, 쇼벨(50)의 자세상태를 검출하기 위한 장치이다. 자세상태 검출장치(22)는, 예를 들면, 붐실린더(17), 암실린더(18), 버킷실린더(19), 및 어시스트실린더(20)의 각각의 스트로크량(기준 위치로부터의 이동거리)을 검출하는 실린더 스트로크 센서를 포함하고, 그 검출치를 제어장치(5)에 대하여 출력한다. 또, 자세상태 검출장치(22)는, 쇼벨(50)의 수평면에 대한 경사도를 검출하는 경사 센서를 포함하고 있어도 되고, 각종 유압실린더 내의 작동유의 압력을 검출하는 압력센서를 포함하고 있어도 된다.
어큐뮬레이터 상태 검출장치(23)는, 어큐뮬레이터(21)의 상태를 검출하기 위한 장치이며, 예를 들면, 어큐뮬레이터(21)에 있어서의 작동유의 압력을 검출하기 위한 압력센서로서, 그 검출치를 제어장치(5)에 대하여 출력한다.
조작상태 검출장치(24)는, 굴삭 어태치먼트의 조작상태를 검출하기 위한 장치이다. 조작상태 검출장치(24)는, 예를 들면, 각종 작업체를 조작하기 위한 레버의 조작방향 및 조작량을 검출하는 레버 조작량 검출장치로서, 그 검출 결과를 제어장치(5)에 대하여 출력한다.
감압밸브(25)는, 유압 증감압기(100)의 출력압을 적절히 감압하여 하강 시 어시스트 목표 추진력을 조정하기 위한 것이며, 제어장치(5)에 의하여 제어된다. 다만, 제어장치(5)는, 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실의 압력을 검출하고, 이 검출치에 근거하여 감압밸브(25)를 피드백 제어하여도 된다. 또, 감압밸브(25)는, 비례 감압밸브여도 된다.
다음으로, 도 13을 참조하면서, 쇼벨(50)에 탑재되는 유압 증감압기(100)가, 붐 조작레버의 조작에 따라, 압력 변환비의 단을 결정하는 처리(이하, “단 결정 처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 13은, 단 결정 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이며, 제어장치(5)는, 붐 조작레버가 조작되고 있는 경우에, 이 단 결정 처리를 소정 주기로 반복하여 실행한다.
먼저, 제어장치(5)는, 굴삭 어태치먼트의 조작상태에 관한 정보를 취득한다(스텝 S1). 구체적으로는, 제어장치(5)는, 조작상태 검출장치(24)의 출력에 근거하여, 각종 레버의 조작방향 및 조작량을 검출한다.
그 후, 제어장치(5)는, 쇼벨(50)의 자세상태에 관한 정보를 취득한다(스텝 S2). 구체적으로는, 제어장치(5)는, 자세상태 검출장치(22)의 출력에 근거하여 쇼벨(50)의 수평면에 대한 기울기, 및, 굴삭 어태치먼트의 자세를 검출한다.
그 후, 제어장치(5)는, 굴삭 어태치먼트의 조작상태 및 쇼벨(50)의 자세상태에 근거하여 어시스트 목표 추진력을 결정한다(스텝 S3). 구체적으로는, 제어장치(5)는, 붐 조작레버의 조작방향, 암(15)이나 버킷(16)의 조작 유무, 붐실린더(17), 암실린더(18), 및 버킷실린더(19)의 스트로크량, 쇼벨(50)의 수평면에 대한 경사도 등에 근거하여, 어시스트 목표 추진력을 결정한다.
보다 구체적으로는, 암(15)이나 버킷(16)이 조작되고 있지 않고, 또한, 쇼벨(50)이 수평면 상에 위치하는 경우, 굴삭 어태치먼트를 하강 시킬 때의 하강 시 어시스트 목표 추진력은, 굴삭 어태치먼트를 정지시키기 위하여 필요한 추진력인 부하 정지 유지 추진력과 동등한 값으로 설정된다. 엄밀하게는, 부하 정지 유지 추진력보다 약간 낮은 값으로 설정된다. 또, 굴삭 어태치먼트를 상승시킬 때의 상승시 어시스트 목표 추진력은, 부하 정지 유지 추진력을 소정치만큼 밑도는 값으로 설정된다. 다만, 부하 정지 유지 추진력은, 굴삭 어태치먼트의 자세 등에 따라 미리 설정되는 값이다.
그 후, 제어장치(5)는, 어큐뮬레이터(21)의 상태에 관한 정보를 취득한다(스텝 S4). 구체적으로는, 제어장치(5)는, 어큐뮬레이터 상태 검출장치(23)의 출력에 근거하여 어큐뮬레이터(21)에 있어서의 작동유의 압력을 취득한다.
그 후, 제어장치(5)는, 이미 취득한 굴삭 어태치먼트의 조작상태에 관한 정보에 근거하여 굴삭 어태치먼트의 조작방향을 판정한다(스텝 S5). 구체적으로는, 제어장치(5)는, 예를 들면, 붐 조작레버의 조작방향을 판정한다.
붐 조작레버의 조작방향, 즉 굴삭 어태치먼트의 조작방향이 상승방향이라고 판정된 경우(스텝 S5의 상승방향), 제어장치(5)는, 압력 변환비의 단을 나타내는 파라미터(N)의 값을 최저단(예를 들면, -4단)으로 설정한다(스텝 S6).
그 후, 제어장치(5)는, 압력 변환비를 N단 시의 값으로 한 경우에 유압 증감압기(100)가 공급 가능한 출력압에 의한 추진력을 출력 가능 추진력으로서 산출하고, 그 출력 가능 추진력이 상승 시 어시스트 목표 추진력을 웃도는지 아닌지를 판정한다(스텝 S7).
다만, 출력 가능 추진력은, 예를 들면, 어큐뮬레이터(21)에 있어서의 작동유의 압력에, N단 시의 압력 변환비와 어시스트실린더(20)의 헤드측 수압 면적을 곱한 값으로서 산출된다.
출력 가능 추진력이 상승 시 어시스트 목표 추진력 이하라고 판정된 경우(스텝 S7의 NO), 제어장치(5)는, 파라미터(N)의 값에 값 “1”을 가산한다(스텝 S8). 그 후, 제어장치(5)는, 스텝 S7의 처리를 다시 실행한다. 즉, 출력 가능 추진력을 다시 산출한 후, 그 다시 산출한 출력 가능 추진력이 상승 시 어시스트 목표 추진력을 웃도는지 아닌지를 판정한다.
이와 같이, 제어장치(5)는, 출력 가능 추진력이 상승 시 어시스트 목표 추진력을 웃돌 때까지 단을 1개씩 올리면서 스텝 S7의 처리를 반복한다.
출력 가능 추진력이 상승 시 어시스트 목표 추진력을 웃돈다고 판정된 경우(스텝 S7의 YES), 제어장치(5)는, 그 때의 파라미터(N)의 값이 나타내는 단을, 실제로 채용하는 단으로서 결정하고(스텝 S9), N단 시의 압력 변환비로 출력압이 생성되도록 유압 증감압기(100)를 동작시킨다.
한편, 붐 조작레버의 조작방향, 즉 굴삭 어태치먼트의 조작방향이 하강방향이라고 판정된 경우(스텝 S5의 하강방향), 제어장치(5)는, 압력 변환비의 단을 나타내는 파라미터(N)의 값을 최고단(예를 들면, +4단)으로 설정한다(스텝 S10).
그 후, 제어장치(5)는, 압력 변환비를 N단 시의 값으로 한 경우의 출력 가능 추진력을 산출하고, 그 출력 가능 추진력이 하강 시 어시스트 목표 추진력을 밑도는지 아닌지를 판정한다(스텝 S11).
출력 가능 추진력이 하강 시 어시스트 목표 추진력 이상이라고 판정된 경우(스텝 S11의 NO), 제어장치(5)는, 파라미터(N)의 값으로부터 값 “1”을 감산한다(스텝 S12). 그 후, 제어장치(5)는, 스텝 S11의 처리를 다시 실행한다. 즉, 출력 가능 추진력을 다시 산출한 후, 그 다시 산출한 출력 가능 추진력이 하강 시 어시스트 목표 추진력을 밑도는지 아닌지를 판정한다.
이와 같이, 제어장치(5)는, 출력 가능 추진력이 하강 시 어시스트 목표 추진력을 밑돌 때까지 1개씩 단을 낮추면서 스텝 S11의 처리를 반복한다.
출력 가능 추진력이 하강 시 어시스트 목표 추진력을 밑돈다고 판정된 경우(스텝 S11의 YES), 제어장치(5)는, 그 때의 파라미터(N)의 값이 나타내는 단을, 실제로 채용하는 단으로서 결정하고(스텝 S9), N단 시의 압력 변환비로 출력압이 생성되도록 유압 증감압기(100)를 동작시킨다.
다음으로, 도 14 및 도 15를 참조하면서, 어시스트실린더(20)의 스트로크량과, 유압 증감압기(100)의 입력압 및 출력압과, 각 추진력과, 유압 증감압기(100)의 채용단과의 사이의 대응관계에 대하여 설명한다. 다만, 도 14는, 붐 하강 조작 시의 대응관계를 나타내는 도이며, 도 15는, 붐 상승 조작 시의 대응관계를 나타내는 도이다. 또, 도 14 및 도 15는 모두, 암(15)이나 버킷(16)이 조작되고 있지 않고, 또한, 쇼벨(50)이 수평면 상에 위치하는 경우의 대응관계를 나타낸다.
또, 가로축에 배치되는 어시스트실린더(20)의 스트로크량은, 어시스트실린더(20)가 가장 수축된 상태(붐(14)이 가장 하강한 상태)를 0[%]로 나타내고, 어시스트실린더(20)가 가장 신장한 상태(붐(14)이 가장 상승한 상태)를 100[%]로 나타낸다.
또, 도면 중 가는 실선이 나타내는 추이는, 어큐뮬레이터(21)에 있어서의 작동유의 압력의 추이를 나타내고, 굵은 실선이 나타내는 추이는, 직결 시(0단 시)의 출력 가능 추진력(출력압×수압 면적)의 추이를 나타낸다. 다만, 직결 시의 출력압은, 입력압, 즉, 어큐뮬레이터압에 상당한다. 또, 어큐뮬레이터압은, 어시스트실린더(20)의 스트로크량에 대략 반비례하는 관계에 있으며, 스트로크량이 증대함에 따라 감소한다. 또, 굵은 파선, 굵은 일점 쇄선, 굵은 2점 쇄선, 굵은 점선이 나타내는 추이는, 각각, -1단 시, -2단 시, -3단 시, -4단 시의 출력 가능 추진력의 추이를 나타낸다. 또, 가는 파선, 가는 일점 쇄선, 가는 2점 쇄선, 가는 점선이 나타내는 추이는, 각각, +1단 시, +2단 시, +3단 시, +4단 시의 출력 가능 추진력의 추이를 나타낸다.
다만, 가로축에 평행하게 뻗는 회색 실선이 나타내는 추이는, 부하 정지 유지 추진력의 추이를 나타낸다. 다만, 부하 정지 유지 추진력은, 실제로는 일정하지는 않지만, 여기에서는 편의적으로, 어시스트실린더(20)의 스트로크량에 관계없이, 즉, 붐(14)의 자세에 관계없이 일정해지도록 기재하고 있다. 또, 가로축에 평행하게 뻗는 회색 점선이 나타내는 추이는, 하강 시 어시스트 목표 추진력의 추이를 나타내고, 하강 시 어시스트 목표 추진력이 부하 정지 유지 추진력을 약간 밑도는 레벨로 추이하는 것을 나타낸다. 또, 톱니형상의 회색 실선이 나타내는 추이는, 단 결정 처리에 의하여 채용단을 결정하는 유압 증감압기(100)에 의한 출력압으로부터 상정되는 추진력의 추이를 나타낸다. 다만, 그래프 영역의 상부에 나타내는 단의 값은, 채용단과 어시스트실린더(20)의 스트로크량과의 관계를 나타내고, 예를 들면, 스트로크량이 50[%]일 때에 -1단이 채용되는 것을 나타낸다.
도 14에 나타내는 대응관계를 이용하여, 제어장치(5)는, 붐 하강 조작 시에 채용하는 단을 결정한다. 구체적으로는, 제어장치(5)는, 먼저, 어시스트실린더(20)의 현재의 스트로크량(예를 들면 80[%])과, 최고단인 +4단 시의 출력 가능 추진력의 추이를 나타내는 가는 점선에 의하여 특정되는, +4단 시의 출력 가능 추진력(275[N])을 도출한다. 그리고, 제어장치(5)는, 도출한 출력 가능 추진력(275[N])이 하강 시 어시스트 목표 추진력(199[N])을 웃돈다고 판정한다.
그 후, 제어장치(5)는, 상술과 같이, +3단 시의 출력 가능 추진력(240[N]), +2단 시의 출력 가능 추진력(205[N])을 순서대로 도출한다. 어느 경우도, 제어장치(5)는, 도출한 출력 가능 추진력이 하강 시 어시스트 목표 추진력(199[N])을 웃돈다고 판정한다.
그 후, 제어장치(5)는, 다음으로 높은 단인 +1단 시의 출력 가능 추진력(175[N])을 도출한다. 이 경우, 제어장치(5)는, 도출한 출력 가능 추진력(175[N])이 하강 시 어시스트 목표 추진력(199[N]) 이하라고 판정한다. 그리고, 제어장치(5)는, 이 때의 +1단을 실제로 채용하는 단으로서 결정한다.
이와 같이, 제어장치(5)는, 어시스트실린더(20)에 의한 상승 추진력에 의하여 붐(14)의 하강이 정지되어 버리거나 혹은 상승으로 전환되어 버리는 일이 없도록 하면서, 붐(14)을 원활하게 하강시키도록 적절한 단을 결정한다.
또, 붐 하강 조작 시에 있어서는, 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실로부터 유출된 작동유가 관로(C2)를 통하여 출력용 압력실에 유입되고, 입력용 압력실로부터 유출된 작동유가 관로(C1)를 통하여 어큐뮬레이터(21)에 유입된다. 유압 증감압기(100)는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 어시스트실린더(20)의 스트로크량의 감소에 따라 압력 변환비(단)를 바꾸어, 어큐뮬레이터(21)에 있어서의 작동유의 압력, 즉, 유압 증감압기(100)의 입력에 있어서의 압력을 서서히 증대시킨다. 내부의 압력이 서서히 증대하는 어큐뮬레이터(21)에 작동유를 주입할 수 있도록 하기 위해서이다. 이 경우, 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실에 있어서의 작동유의 압력에 의한 추진력, 즉, 유압 증감압기(100)의 출력압에 의한 추진력은, 제어장치(5)에 의하여 제어되는 감압밸브(25)에 의하여 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실에 있어서의 작동유의 압력이 적절히 조정되어, 도 14의 톱니형상의 회색 실선으로 나타내는 바와 같이, 소정 범위 내로 유지된다.
또, 도 15에 나타내는 대응관계를 이용하여, 제어장치(5)는, 붐 상승 조작 시에 채용하는 단을 결정한다. 구체적으로는, 제어장치(5)는, 먼저, 어시스트실린더(20)의 현재의 스트로크량(예를 들면 50[%])과, 최저단인 -4단 시의 출력 가능 추진력의 추이를 나타내는 굵은 점선에 의하여 특정되는, -4단 시의 출력 가능 추진력(125[N])을 도출한다. 그리고, 제어장치(5)는, 도출한 출력 가능 추진력(125[N])이 상승 시 어시스트 목표 추진력(170[N]) 이하라고 판정한다.
그 후, 제어장치(5)는, 상술과 같이, -3단 시의 출력 가능 추진력(145[N]), -2단 시의 출력 가능 추진력(165[N])을 순서대로 도출한다. 어느 경우도, 제어장치(5)는, 도출한 출력 가능 추진력이 상승 시 어시스트 목표 추진력(170[N]) 이하라고 판정한다.
그 후, 제어장치(5)는, 다음으로 높은 단인 -1단 시의 출력 가능 추진력(190[N])을 도출한다. 이 경우, 제어장치(5)는, 도출한 출력 가능 추진력(190[N])이 상승 시 어시스트 목표 추진력(170[N])을 웃돈다고 판정한다. 그리고, 제어장치(5)는, 이 때의 -1단을 실제로 채용하는 단으로서 결정한다.
이와 같이, 제어장치(5)는, 어시스트실린더(20)에 의한 상승 추진력이 과도하게 부족하게 되는 일이 없게 하면서, 붐실린더(17)에 의한 붐(14)의 상승을 어시스트하여 붐(14)을 원활하게 상승시키도록 적절한 단을 결정한다.
또, 붐 상승 조작 시에 있어서는, 어큐뮬레이터(21)로부터 유출된 작동유가 관로(C1)를 통하여 입력용 압력실에 유입되고, 출력용 압력실로부터 유출된 작동유가 관로(C2)를 통하여 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실에 유입된다. 유압 증감압기(100)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 어시스트실린더(20)의 스트로크량의 증가에 따라 압력 변환비(단)를 바꾸어, 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실에 있어서의 작동유의 압력에 의한 추진력, 즉, 유압 증감압기(100)의 출력압에 의한 추진력이, 제어장치(5)에 의하여 제어되는 감압밸브(25)에 의하여 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실에 있어서의 작동유의 압력이 적절히 조정되어, 도 15의 톱니형상의 회색 실선으로 나타내는 바와 같이, 소정 범위 내에 유지되도록 한다. 이 경우, 어큐뮬레이터(21)에 있어서의 작동유의 압력, 즉, 유압 증감압기(100)의 입력압은, 서서히 감소한다. 어큐뮬레이터(21) 내의 작동유가 배출되기 때문이다.
다만, 제어장치(5)는, 어시스트실린더(20)의 스트로크량과 채용단을 미리 대응 지어 기억해 둠으로써, 각 단의 출력 가능 추진력을 개별적으로 산출하는 일 없이, 어시스트실린더(20)의 스트로크량에 근거하여 채용단을 직접 결정하여도 된다.
또, 본 실시예에서는, 제어장치(5)는, 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 어시스트 목표 추진력의 설정을 제외하고, 붐 상승 조작 시와 붐 하강 조작 시에 동일한 대응관계를 이용하지만, 상이한 대응관계를 이용하여도 된다.
다음으로, 도 16을 참조하면서, 암(15)이나 버킷(16)이 조작되고 있는 경우, 혹은, 쇼벨(50)이 수평면에 대하여 경사져 있는 경우에 있어서의, 어시스트실린더(20)의 스트로크량과, 유압 증감압기(100)의 입력압 및 출력압과, 유압 증감압기(100)의 채용단과의 사이의 대응관계에 대하여 설명한다. 다만, 도 16에 나타내는 대응관계는, 어시스트실린더(20)의 스트로크량의 증가에 따라 감소하도록 설정된 부하 정지 유지 추진력을 이용하는 점에서, 도 14 및 도 15에 나타내는 대응관계와 상이하다. 또, 도 16에 나타내는 대응관계는, 어시스트 목표 추진력의 설정을 제외하고, 붐 상승 조작 시 및 붐 하강 조작 시의 쌍방에서 이용되고, 예를 들면, 붐을 상승시키면서 암을 폐쇄하는 복합 동작, 붐을 하강시키면서 암을 개방하는 복합 동작, 전방경사 자세의 쇼벨(50)이 붐을 상하이동시키는 동작 등에서 이용된다.
도 16에 나타내는 대응관계에 있어서도, 제어장치(5)는, 붐 하강 조작 시에, 어시스트실린더(20)에 의한 상승 추진력에 의하여 붐(14)의 하강이 정지되어 버리거나 혹은 상승으로 전환되어 버리는 일이 없도록 하면서, 붐(14)을 원활하게 하강시킬 수 있도록 적절한 단을 결정한다. 또, 제어장치(5)는, 붐 상승 조작 시에, 어시스트실린더(20)에 의한 상승 추진력이 과도하게 부족하게 되는 일이 없게 하면서, 붐실린더(17)에 의한 붐(14)의 상승을 어시스트하여 붐(14)을 원활하게 상승시킬 수 있도록 적절한 단을 결정한다.
이상의 구성에 의하여, 유압 증감압기(100)는, 어시스트실린더(20) 내에 주입되는 작동유의 압력을 보다 유연하게 제어할 수 있고, 어시스트실린더(20)의 작동, 나아가서는 굴삭 어태치먼트의 작동을 보다 유연하게 제어할 수 있다. 즉, 굴삭 어태치먼트의 조작성, 및, 어큐뮬레이터(21)이 회수한 유압 에너지의 이용 효율을 높일 수 있다.
또, 유압 증감압기(100)는, 어큐뮬레이터(21) 내에 주입되는 작동유의 압력을 보다 유연하게 제어할 수 있으며, 굴삭 어태치먼트의 위치 에너지의 어큐뮬레이터(21)에 의한 회수를 보다 유연하게 제어할 수 있다. 즉, 어큐뮬레이터(21)에 의한 위치 에너지의 회수 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 17을 참조하면서, 어시스트실린더의 다른 구성예 20A에 대하여 설명한다. 다만, 도 17은, 어시스트실린더(20A)를 포함하는 붐실린더(17)의 단면도이며, 어시스트실린더(20A)가, 어시스트 대상인 메인실린더로서의 붐실린더(17)의 피스톤로드 내에 형성된 상태를 나타낸다.
어시스트실린더(20A)는, 작동유가 유출입하는 1개의 포트를 가지고, 그 포트가 유압 증감압기(100)의 출력에 접속된다. 다만, 붐실린더(17)의 헤드측 압력실 및 로드측 압력실의 각각은, 도시하지 않은 유량제어밸브에 접속되고, 도시하지 않은 유압펌프가 토출하는 작동유를 받아들일 수 있으며, 또, 작동유 탱크를 향하여 작동유를 배출할 수 있다. 다만, 유압 증감압기(100)의 입력은, 어큐뮬레이터(21)에 접속된다.
이러한 구성에 있어서도, 유압 증감압기(100)는, 어시스트실린더(20A) 내에 주입되는 작동유의 압력을 보다 유연하게 제어할 수 있고, 어시스트실린더(20A)의 작동, 나아가서는 굴삭 어태치먼트의 작동을 보다 유연하게 제어할 수 있다. 즉, 굴삭 어태치먼트의 조작성, 및, 어큐뮬레이터(21)가 회수한 유압 에너지의 이용 효율을 높일 수 있다.
또, 유압 증감압기(100)는, 어큐뮬레이터(21) 내에 주입되는 작동유의 압력을 보다 유연하게 제어할 수 있고, 굴삭 어태치먼트의 위치 에너지의 어큐뮬레이터(21)에 의한 회수를 보다 유연하게 제어할 수 있다. 즉, 어큐뮬레이터(21)에 의한 위치 에너지의 회수 효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되는 일은 없고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
예를 들면, 상술의 실시예에 있어서, 작동유는, 공기, 물 등의 다른 유체로 치환되어도 된다.
또, 상술의 실시예에 있어서, 어시스트실린더(20)는, 붐실린더(17)의 전방에 평행하게 장착되지만, 붐실린더(17)의 측방 또는 후방에 평행하게 장착되어도 된다. 또, 어시스트실린더(20)는, 붐실린더(17)의 전방, 측방, 또는 후방에, 붐실린더(17)에 대하여 경사지도록 장착되어도 된다.
또, 어시스트실린더(20)는, 붐(14)의 후방에, 즉, 붐(14)의 전방에 장착되는 붐실린더(17)에 대하여 붐(14)의 반대측에 장착되어도 된다. 이 경우, 어시스트실린더(20)는, 붐(14)이 하강함에 따라 신장하고, 붐(14)이 상승함에 따라 수축된다. 이로 인하여, 어시스트실린더(20)의 로드측 압력실이 유압 증감압기(100)의 출력용 압력실에 접속되고, 어시스트실린더(20)의 헤드측 압력실이 작동유 탱크에 접속된다.
또, 유압 증감압기(100)는, 작업체의 위치 에너지를 유체압 에너지로서 회수 가능한 어큐뮬레이터와, 어큐뮬레이터의 유체압 에너지를 이용하여 작업체를 구동 가능한 유체압 액츄에이터를 가지는, 유압 엘리베이터, 유압 크레인 등의 다른 작업기계에 탑재되어도 된다.
또, 본 출원은, 2012년 3월 23일에 출원한 일본 특허출원 2012-068369호 및 일본 특허출원 2012-068370호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 그들 일본 특허출원의 전체 내용을 본 출원에 참고로 원용한다.
1, 1a, 1b, 1c1~1c3, 2 유압실린더
1H, 2H 헤드측 압력실
1P, 1Pa, 1Pb, 1Pc1~1Pc3, 2P 피스톤
1R, 2R 로드측 압력실
3, 3a, 3c 피스톤로드
4R, 4L, 4C 근접센서
5 제어장치
6H, 6R, 7R, 7H 흐름제어밸브
8 입출력 직결 전환밸브
10 캐빈
11 하부 주행체
12 선회기구
13 상부 선회체
14 붐
15 암
16 버킷
17 붐실린더
18 암실린더
19 버킷실린더
20, 20A 어시스트실린더
21 어큐뮬레이터
22 자세상태 검출장치
23 어큐뮬레이터 상태 검출장치
24 조작상태 검출장치
25 감압밸브
50 쇼벨
100, 100A, 100B 유압 증감압기

Claims (7)

  1. 출력압을 연속적으로 공급 가능한 유체압 증감압기로서,
    1개의 유체압 실린더 또는 복수의 연동하는 유체압 실린더에 있어서의 복수의 압력실로부터, 입력압이 적용되는 적어도 1개의 입력용 압력실과, 입력압보다 높은 압력, 및, 입력압보다 낮은 압력을 포함하는 출력압이 생성되는 적어도 1개의 출력용 압력실을 전환 가능하게 선택하는 제어장치와,
    상기 입력용 압력실과 입력을 연통시키고, 또한, 상기 출력용 압력실과 출력을 연통시키는 흐름제어밸브를 구비하는 유체압 증감압기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력과 상기 출력을 직결 가능한 입출력 직결 전환밸브를 구비하는 유체압 증감압기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    입력압에 대한 출력압의 비인 압력 변환비가 복수의 단에서 설정되고,
    상기 복수의 단의 각각에 있어서의 압력 변환비의 나열이 등차수열 또는 등비수열을 형성하는 유체압 증감압기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 1개의 유체압 실린더 또는 복수의 연동하는 유체압 실린더에 있어서의 피스톤의 위치를 검출하는 피스톤 위치 검출부를 구비하는 유체압 증감압기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 연동하는 유체압 실린더는, 각각의 피스톤을 일체적으로 이동시키는 공통의 로드를 가지는 유체압 증감압기.
  6. 작업체를 구동하는 메인실린더와,
    상기 메인실린더를 보조하는 어시스트실린더와,
    상기 작업체의 위치 에너지를 유체압 에너지로서 회수하고, 또한, 회수한 유체압 에너지를 상기 어시스트실린더의 구동에 이용할 수 있도록 하는 어큐뮬레이터와,
    1개의 유체압 실린더 또는 복수의 연동하는 유체압 실린더에 있어서의 복수의 압력실로부터, 입력압이 적용되는 적어도 1개의 입력용 압력실과, 입력압보다 높은 출력압, 및, 입력압보다 낮은 출력압을 포함하는 출력압이 생성되는 적어도 1개의 출력용 압력실을 전환 가능하게 선택하는 제어장치와, 상기 입력용 압력실과 입력을 연통시키고, 또한, 상기 출력용 압력실과 출력을 연통시키는 흐름제어밸브를 구비하는 유체압 증감압기를 구비하고,
    상기 유체압 증감압기는, 상기 어큐뮬레이터를 입력으로 하며, 상기 어시스트실린더를 출력으로 하는 작업기계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 어시스트실린더는, 상기 메인실린더의 피스톤로드 내에 형성되는 작업기계.
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