KR20150070095A - 건설 기계의 유압 구동 장치 - Google Patents

건설 기계의 유압 구동 장치 Download PDF

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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의해 회전이 가능한 붐 공중 하강 조작 시에는, 유압 펌프/모터(7)를 모터로서 작용시키고 발전/전동기(10)를 발전기로서 작동시키고, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 배출되는 압유에 의해 발전 동작을 행함으로써 위치 에너지의 회생을 행한다. 또한, 프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의해 회전이 불가능한 잭업 시에는, 발전/전동기(10)를 전동기로서 작동시키고 유압 펌프/모터(7)를 펌프로서 작용시키고, 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 압유를 공급하고, 메인 펌프(2)로부터 압유를 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로 공급하지 않고, 잭업을 행한다.

Description

건설 기계의 유압 구동 장치 {HYDRAULIC DRIVE DEVICE FOR CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 유압 셔블 등의 건설 기계에 구비된 유압 구동 장치에 관한 것으로, 특히 프론트 작업기를 강하시킬 때에 그 위치 에너지를 회생하는 건설 기계의 유압 구동 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 붐 실린더의 바닥측실과 방향 제어 밸브(전환 밸브) 사이의 액추에이터 유로에 제1 보유 지지 밸브를 설치함과 함께, 액추에이터 유로로부터 분기되는 유로에 제2 보유 지지 밸브를 개재하여 회생 펌프 모터를 배치하고, 회생 펌프 모터의 배출측을 비례 스로틀 밸브를 개재하여 탱크에 접속한 유압 구동 장치가 기재되어 있다. 이 유압 구동 장치에 있어서는, 붐의 하강 조작이며, 프론트 작업기의 자중에 의해 붐 실린더를 수축시키는 것이 가능한 공중에서의 조작 시에는, 제2 보유 지지 밸브를 개방하여 붐 실린더의 바닥측실로부터 배출되는 압유에 의해 회생 펌프 모터를 회전시키고, 이 회생 펌프 모터에 의해 발전기를 회전시킴으로써, 프론트 작업기의 위치 에너지가 회생된다. 또한, 프론트 작업기를 지면에 접촉시켜 굴삭을 행하는 경우에는, 유압 펌프로부터 붐 실린더의 로드측실로 압유를 공급하도록 방향 제어 밸브를 전환함과 함께, 제1 및 제2 보유 지지 밸브를 개방하여 붐 실린더의 바닥측실의 압유를 배출시키고, 필요한 굴삭력이 확보되도록 하고 있다.
특허문헌 2에는, 붐 실린더의 바닥측실의 압력이 소정압 이상으로 되면 전환되는 잭업 전환 밸브와, 이 전환 밸브의 전환 조작에 수반하여 주 펌프로부터 붐 실린더의 로드측실로 압유를 공급하는 유로를 개폐하는 유량 제어 밸브를 설치한 유압 구동 장치가 기재되어 있다. 이 유압 구동 장치에 있어서는, 붐의 하강 조작이며, 프론트 작업기의 자중에 의해 붐 실린더를 수축시키는 것이 가능한 공중에서의 조작 시에는, 잭업 전환 밸브가 전환되어 유량 제어 밸브를 폐쇄함으로써, 주 펌프로부터 붐 실린더의 로드측실로의 압유의 공급을 차단하고, 또한 붐 실린더의 바닥측실로부터 배출되는 압유를 로드측실로 공급하여 재생함으로써, 공중에서의 붐 하강 조작에 있어서 펌프 소비 마력을 억제하고 있다. 또한, 자중에 의한 붐 하강이 불가능한 잭업 시에는, 붐 실린더의 바닥측실의 압력이 낮기 때문에 잭업 전환 밸브는 전환되지 않고, 유량 제어 밸브는 개방 위치에 보유 지지되고, 주 펌프로부터 붐 실린더의 로드측실로 압유가 공급됨으로써, 잭업 동작을 가능하게 하고 있다.
일본 특허 공개 제2009-299719호 공보 WO2004-070211호 공보
특허문헌 1에 기재된 유압 구동 장치에 있어서는, 프론트 작업기의 자중에 의해 붐 실린더를 수축시키는 붐의 공중 하강 조작에서는, 프론트 작업기의 위치 에너지를 전기 에너지로서 회생하여, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 굴삭을 행하는 경우와 마찬가지로, 주 펌프로부터 붐 실린더의 로드측실로 압유를 공급하도록 방향 제어 밸브를 전환함과 함께, 제1 및 제2 보유 지지 밸브를 개방하여 붐 실린더의 바닥측실의 압유를 배출함으로써 잭업 조작도 행할 수 있다고 생각된다. 그러나, 그로 인해 제1 및 제2의 2개의 보유 지지 밸브를 설치하고, 그들의 개폐를 제어하는 것이 필요하여, 유압 구동 장치의 회로 구성이 복잡해지고, 그 결과, 설치 스페이스나 비용면에서 곤란이 발생할 가능성이 있다. 또한, 잭업 조작에서는, 유압 펌프로부터 붐 실린더의 로드측실로 압유를 공급할 필요가 있어, 에너지 효율의 관점에서 개선의 여지가 있다.
특허문헌 2에 기재된 유압 구동 장치에 있어서는, 프론트 작업기의 자중에 의해 붐 실린더를 수축시키는 붐의 공중 하강 조작에서는, 붐 실린더의 바닥측실의 압유를 로드측실로 공급하여 압유의 재생을 행하고 있지만, 프론트 작업기의 위치 에너지를 전기 에너지로서 회생할 수는 없다. 또한, 붐 실린더의 바닥측실의 압력에 의해 잭업 전환 밸브와 유량 제어 밸브를 전환하고, 주 펌프로부터 붐 실린더의 바닥측실로 압유를 공급함으로써 잭업 조작을 행할 수 있다. 그러나 붐의 공중 하강 조작과 잭업 조작의 양쪽을 행할 수 있도록 하기 위해 잭업 전환 밸브와 유량 제어 밸브를 설치하는 것이 필요하여, 유압 구동 장치의 회로 구성이 복잡해져, 설치 스페이스나 비용면에서 곤란이 발생할 가능성이 있다. 또한, 이 종래 기술에 있어서도, 잭업 조작에서는, 유압 펌프로부터 붐 실린더의 로드측실로 압유를 공급할 필요가 있어, 에너지 효율의 관점에서 개선의 여지가 있다.
본 발명은 간단한 구성으로, 공중에서의 붐 하강 조작과 잭업 조작의 양쪽을 행할 수 있고, 또한 종래 이상으로 에너지 효율을 개선할 수 있는 건설 기계의 유압 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 제1 발명은, 건설 기계의 작업 요소를 구동하는 유압 구동 장치에 있어서, 메인 펌프와, 이 메인 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되고, 상기 작업 요소를 구동하는 복동식의 유압 실린더이며, 로드측실과 바닥측실을 갖고, 또한 상기 작업 요소의 자중이 상기 유압 실린더의 수축 방향으로 작용하는 유압 실린더와, 조작 장치와, 상기 작업 요소가 상승 방향으로 동작하도록 상기 조작 장치가 조작되었을 때에 상기 메인 펌프로부터 토출되는 압유를 상기 유압 실린더의 바닥측실로 공급하고, 상기 유압 실린더의 로드측실로부터 배출된 압유를 탱크로 복귀시키는 방향 제어 밸브와, 상기 유압 실린더의 바닥측실과 탱크를 접속하는 배출 유로와, 상기 배출 유로에 배치된 유압 펌프/모터와, 상기 배출 유로의 상기 유압 펌프/모터와 상기 탱크 사이의 유로 부분에 배치된 제1 가변 스로틀 밸브와, 상기 배출 유로의 상기 유압 펌프/모터와 상기 제1 가변 스로틀 밸브 사이의 유로 부분을 상기 유압 실린더의 로드측실에 접속하는 재생 회로와, 상기 유압 펌프/모터와 일체로 회전하도록 접속된 발전/전동기와, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하는 상태일 때는, 상기 발전/전동기를 발전기로서 제어하고, 또한 상기 재생 회로로부터 상기 유압 실린더의 로드측실로 재생 유량이 공급되도록 상기 제1 가변 스로틀 밸브의 개구 면적을 제어하고, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태일 때는, 상기 발전/전동기를 전동기로서 제어하고, 또한 상기 재생 회로로부터 상기 유압 실린더의 로드측실로 재생 유량이 공급되도록 상기 제1 가변 스로틀 밸브의 개구 면적을 제어하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이에 의해, 조작 장치가 작업 요소의 하강 방향으로 조작된 경우에서 작업 요소의 자중에 의한 회전이 가능할 때는, 발전/전동기를 발전기로서 작동시킴으로써 위치 에너지의 회생을 행하고, 이 회생 후의 압유의 일부를 재생 회로를 통해 유압 실린더의 로드측실에 공급함으로써, 메인 펌프로부터 압유를 유압 실린더의 로드측실로 공급하는 일 없이, 에너지 효율을 개선할 수 있다. 또한, 작업 요소의 자중에 의한 회전이 불가능할 때는, 유압 펌프/모터를 펌프로서 작용시키기 때문에 발전/전동기를 전동기로서 작동시킴으로써, 유압 실린더의 로드측실로 유압 실린더의 바닥측실로부터 압유를 공급하고, 메인 펌프로부터 압유를 유압 실린더의 로드측실로 공급하는 일 없이, 잭업이 가능하게 된다. 따라서, 회로 구성이 복잡해지지 않고, 또한 설치 스페이스나 비용면에서 곤란이 발생할 가능성도 없고, 잭업 조작 시에 메인 펌프로부터 압유를 공급할 필요가 없는, 에너지 효율을 개선한 건설 기계의 유압 구동 장치로 된다.
또한, 제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 유압 실린더의 바닥측실의 압력을 검출하는 압력 검출 장치를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력이 소정의 압력 이상인 경우에 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하는 상태일 때라고 판정하고, 그 이외의 경우에는 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태라고 판정하는 것이다.
이에 의해, 작업 요소의 자중에 의한 회전이 가능한지 불가능한지의 판정을, 간이한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 제3 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 방향 제어 밸브를 상기 유압 실린더의 바닥측실에 접속하는 제1 유로와, 상기 방향 제어 밸브를 상기 유압 실린더의 로드측실에 접속하는 제2 유로와, 상기 제1 유로에 배치된 제2 가변 스로틀 밸브를 더 구비하고, 상기 방향 제어 밸브는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 상승 방향으로 조작되었을 때는 상기 메인 펌프를 상기 제1 유로에 접속하고 또한 상기 제2 유로를 상기 탱크에 접속하고, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되었을 때는 상기 제1 유로를 상기 탱크에 접속하고, 또한 상기 제2 유로를 블록하도록 구성되고, 상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 상승 방향으로 조작되었을 때는 상기 제2 가변 스로틀 밸브를 개방 상태로 하고, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되었을 때는 상기 제2 가변 스로틀 밸브를 폐쇄 방향으로 제어하고, 또한 그때의 폐쇄 방향의 동작 속도를 상기 조작 장치의 조작 속도가 증가하는 것에 따라서 작아지도록 제어하는 것이다.
이에 의해, 유압 실린더의 조작 시, 특히 하강 방향 조작 시의 조작 장치의 조작에 대한 유압 실린더의 응답 속도를 높일 수 있어, 조작성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 제4 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태일 때는, 상기 발전/전동기의 회전수를 제어함으로써 상기 유압 펌프/모터의 토출 유량을 제어하는 것이다.
이에 의해, 작업 요소의 위치 에너지를 회생하기 위한 구성으로, 조작 장치의 조작량·조작 속도에 따른 작업 요소의 하강 방향의 동작 속도를 실현할 수 있다.
또한, 제5 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태일 때는, 상기 유압 펌프/모터의 용량을 제어함으로써 상기 유압 펌프/모터의 토출 유량을 제어하는 것이다.
이에 의해, 간단한 구성으로, 조작 장치의 조작량·조작 속도에 따른 작업 요소의 하강 방향의 동작 속도를 실현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단한 구성으로, 공중에서의 붐 하강 조작과 잭업 조작의 양쪽을 행할 수 있고, 또한 종래 이상으로 에너지 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태를 구비한 유압 셔블의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 제2 가변 스로틀 밸브의 개구 면적 제어의 기능 블록을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 유압 펌프/모터의 제어의 기능 블록을 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 유압 펌프/모터의 제어의 기능 블록을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 제1 가변 스로틀 밸브의 개구 면적 제어의 기능 블록을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제2 실시 형태의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제3 실시 형태의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 8a는 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 유압 펌프/모터의 제어의 기능 블록을 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 유압 펌프/모터의 제어의 기능 블록을 나타낸 도면이다.
이하에 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 실시 형태를, 도면을 이용하여 설명한다.
<건설 기계>
먼저, 본 발명의 유압 구동 장치가 구비되는 건설 기계에 대해, 도 2를 이용하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 유압 구동 장치가 구비되는 건설 기계의 일례인 유압 셔블을 도시하는 도면이다.
도 2에 있어서, 유압 셔블(100)은 주행체(110)와, 이 주행체(110) 상에 선회 가능하게 설치된 선회체(120)와, 선회체(120)에 상하 방향으로 회전 가능하게 축지지된 프론트 작업기(130)를 구비하고 있다.
주행체(110)는 한 쌍의 크롤러(111a, 111b)(도 2에서는 편측만을 도시함) 및 크롤러 프레임(112a, 112b)(동일), 각 크롤러(111a, 111b)를 독립적으로 구동 제어하는 한 쌍의 우측 및 좌측 주행용 유압 모터(113, 114)(동일) 및 그 감속 기구 등으로 구성되어 있다.
프론트 작업기(130)는 선회체(120)에 회전 가능하게 축지지된 붐(131)과, 붐(131)을 구동하기 위한 붐 실린더(5)와, 붐(131)의 선단부 근방에 회전 가능하게 축지지된 아암(133)과, 아암(133)을 구동하기 위한 아암 실린더(134)와, 아암(133)의 선단에 회전 가능하게 축지지된 버킷(135)과, 버킷(135)을 구동하기 위한 버킷 실린더(136)를 구비하고 있다.
<제1 실시 형태>
이어서, 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태를 도 1∼도 5를 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 도면이며, 유압 셔블(100)에 설치된 프론트 작업기(130) 중, 붐(131)을 구동하는 붐 실린더(5)의 유압 구동 장치의 개략을 도시하는 도면이다.
도 1에 있어서, 건설 기계의 유압 구동 장치는, 메인 펌프(2) 및 파일럿 펌프(3)와, 메인 펌프(2)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 붐 실린더(5)를 갖는다. 메인 펌프(2) 및 파일럿용 펌프(3)는 엔진(1)에 의해 회전 구동되고, 작동유를 토출한다.
붐 실린더(5)는 복동식의 편 로드 실린더이며, 이 붐 실린더(5)는 로드측실(5a)과 바닥측실(5b)을 갖고 있다. 붐 실린더(5)는 붐 실린더(5)가 신장되면 붐(131)이 상승 방향으로 회전하고, 붐 실린더(5)가 수축되면 붐(131)이 하강 방향으로 회전하도록 붐(131)에 대해 설치되어 있고, 프론트 작업기(130)의 붐(131)의 자중은 붐 실린더(5)의 수축 방향으로 작용한다.
또한, 유압 구동 장치는, 메인 펌프(2)로부터 붐 실린더(5)로 공급되는 압유의 흐름(방향과 유량)을 제어하고, 붐 실린더(5)의 구동을 제어하는 방향 제어 밸브(4)와, 방향 제어 밸브(4)를 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)에 접속하는 제1 유로(20)와, 방향 제어 밸브(4)를 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)에 접속하는 제2 유로(21)와, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)과 탱크(T)를 접속하는 배출 유로(22)를 구비하고 있다.
방향 제어 밸브(4)는 중립 위치에서는, 제1 유로 및 제2 유로를 블록하고, 메인 펌프(2)로부터 토출되는 압유를 탱크(T)로 환류시킨다. 붐(131)이 상승 방향으로 동작하도록 조작 레버 장치(6)가 조작되었을 때에는, 메인 펌프(2)를 제1 유로(20)에 접속함으로써, 메인 펌프(2)로부터 토출되는 압유를 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로 공급함과 함께, 제2 유로(21)를 탱크(T)에 접속함으로써, 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로부터 배출된 압유를 탱크(T)로 복귀시키도록 구성되어 있다. 또한, 방향 제어 밸브(4)는 조작 레버 장치(6)가 붐 실린더(5)의 하강 방향으로 조작되었을 때는, 메인 펌프(2)로부터 토출된 압유를 그대로 탱크(T)로 복귀시키고, 또한 제1 유로(20)를 탱크(T)에 접속하고, 또한 제2 유로(21)를 블록하도록 구성되어 있다.
제1 유로(20)에는, 그 스로틀 정도(개구 면적)가 가변인 가변 스로틀 밸브(12)가 배치되어 있다. 이 가변 스로틀 밸브(12)의 개구 면적은, 전자기 밸브(13)에 의해 제어된다. 전자기 밸브(13)는 컨트롤러(19)로부터의 제어 신호(목표 전류값 I)에 의해 그 개구 면적이 제어된다.
또한, 제1 유로(20)에는, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)에 가까운 유로 부분에, 보유 지지 밸브(9) 및 압력 센서(압력 검출 장치)(15)가 배치되어 있다. 보유 지지 밸브(9)는 프론트 작업기(130)가 하강 방향으로 동작하도록 조작 레버 장치(6)가 조작되었을 때에 밸브를 개방하는 파일럿 체크 밸브이다. 압력 센서(15)는 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)의 압력을 검출하고, 그 검출한 압력을 컨트롤러(19)에 출력한다.
배출 유로(22)에는, 보유 지지 밸브(9)와 탱크(T) 사이의 유로 부분에 유압 펌프/모터(7)가 구비되고, 유압 펌프/모터(7)에는 유압 펌프/모터(7)와 일체로 회전하도록 발전/전동기(10)가 접속되고, 유압 펌프/모터(7)는 붐(131)의 자중 강하 시에 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 유출되는 압유에 의해 회전하는 유압 모터로서 기능함으로써, 발전/전동기(10)의 회전축을 회전시키고, 발전/전동기(10)를 발전기로서 기능시킨다. 또한, 유압 펌프/모터(7)는 잭업 등에 있어서, 전동기로서 기능하는 발전/전동기(10)의 회전에 의해 회전됨으로써 유압 펌프로서 기능하여, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)의 압유의 일부를, 재생 회로(23)(후술), 제2 유로(21)를 통해 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)에 공급한다.
발전/전동기(10)는 발전한 전기 에너지를 인버터(18a), 초퍼(18b)를 경유하여 배터리(18c)에 축전하고, 또한 배터리(18c)에 축전된 전기 에너지를 이용하여 회전한다. 또한, 발전/전동기(10)는 붐(131)의 강하 속도가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 조작량에 따른 강하 속도로 되도록, 컨트롤러(19)가 출력하는 제어 전류에 따라, 발전기 또는 전동기로서 기능할 때의 발전 토크 및 회전수가 제어된다.
또한, 배출 유로(22)의 유압 펌프/모터(7)와 탱크(T) 사이의 유로 부분에는, 그 개구 면적이 가변인 가변 스로틀 밸브(11)가 배치되어 있다. 이 가변 스로틀 밸브(11)의 개구 면적은 전자기 밸브(14)에 의해 제어된다. 전자기 밸브(14)는 컨트롤러(19)로부터의 제어 신호(목표 전류값 I)에 의해 그 개구 면적이 제어된다.
또한, 배출 유로(22)의 유압 펌프/모터(7)와 가변 스로틀 밸브(11) 사이의 유로 부분과 제2 유로(21) 사이에는, 당해 유로 부분을 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)에 접속하는 재생 회로(23)가 배치되어 있다. 이 재생 회로(23)는 배출 유로(22)로부터 제2 유로(21) 방향만의 압유의 흐름을 허용하는 체크 밸브(8)를 구비하고 있다.
유압 셔블(100)의 캐빈 내에는, 붐 실린더(5)의 동작 방향을 조작하기 위한 조작 레버 장치(조작 장치)(6)가 설치되어 있다. 이 조작 레버 장치(6)는 조작 레버(6a) 및 파일럿 밸브(감압 밸브)(6b1, 6b2)를 구비하고 있다. 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)가 붐 상승 방향 A로 조작되면, 파일럿 밸브(6b1)는 파일럿용 펌프(3)의 토출압을 원압으로 하여 조작 레버(6a)의 조작량에 따른 파일럿압을 생성하고, 이 파일럿압을 파일럿 유로(6c)에 출력하여, 방향 제어 밸브(4)를 a 위치로 전환한다. 또한, 조작 레버(6a)가 붐 하강 방향 B로 조작되면, 파일럿 밸브(6b2)는 파일럿용 펌프(3)의 토출압을 원압으로 하여 조작 레버(6a)의 조작량에 따른 파일럿압을 생성하고, 이 파일럿압을 파일럿 유로(6d)에 출력하여, 방향 제어 밸브(4)를 b 위치로 전환함과 함께, 파일럿 유로(6d)로부터 분기된 파일럿 유로(6e)를 통해 보유 지지 밸브(9)를 개방시킨다. 파일럿 유로(6e)에는, 이 파일럿 유로(6e)의 압유의 압력(파일럿 압력)을 검출하는 압력 센서(16)가 설치되어 있고, 이 압력 센서(16)에 의해 검출한 압력 신호를 컨트롤러(19)에 출력한다.
컨트롤러(19)는 제어 장치이며, 파일럿 유로(6d)에 설치된 압력 센서(16)가 검출한 압력 및 배출 유로(22)에 설치된 압력 센서(15)가 검출한 압력에 기초하여, 전자기 밸브(13, 14)의 개구 면적을 제어하기 위한 목표 전류 I를 연산하고, 이 연산 결과에 기초하여 전자기 밸브(13, 14)를 제어하여, 가변 스로틀 밸브(11, 12)의 개구 면적을 제어한다. 또한, 컨트롤러(19)는 압력 센서(15, 16)가 검출한 압력에 기초하여, 발전/전동기(10)의 회전수 제어를 위한 토크 지정값을 연산하고, 인버터(18a)에 그 토크 지령값을 출력하여, 유압 펌프/모터(7)의 토출 유량을 제어한다.
∼동작∼
이어서, 상술한 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치의 동작을, 도 3∼도 5를 이용하여 설명한다.
∼붐 상승∼
도 2에 도시한 바와 같은 유압 셔블(100)에 있어서, 오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 상승 방향 A로 조작하면, 조작 레버(6a)의 조작량에 따른 파일럿압이 조작 레버 장치(6)의 파일럿 밸브(6b1)로부터 파일럿 유로(6c)로 출력되고, 방향 제어 밸브(4)가 a 위치로 전환된다. 이때, 가변 스로틀 밸브(12)는 완전 개방으로 제어되고, 메인 펌프(2)로부터 토출된 압유는 방향 제어 밸브(4)를 통해 제1 유로(20)를 통하고, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로 유입된다. 이 결과, 붐 실린더(5)가 신장되고, 붐(131)이 상승 방향으로 회전한다. 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로부터 배출된 압유는, 제2 유로(21), 방향 제어 밸브(4)를 통해 작동유 탱크(T)로 복귀된다.
∼붐 공중 하강∼
이어서, 프론트 작업기(130)가 공중에 있는 상태, 즉 프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의해 하강 방향으로의 회전이 가능한 자세에 있는 상태에서, 오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 하강 방향 B로 조작한 경우의 작동에 대해 설명한다.
오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 하강 방향 B로 조작하면, 조작 레버(6a)의 조작량에 따른 파일럿압이 조작 레버 장치(6)의 파일럿 밸브(6b2)로부터 파일럿 유로(6d)로 출력되고, 방향 제어 밸브(4)는 b 위치로 전환된다. 동시에, 파일럿압이 파일럿 유로(6e)를 통해 보유 지지 밸브(9)에 작용하여 보유 지지 밸브(9)가 개방되고, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 압유를 유출할 수 있게 된다. 이때, 프론트 작업기(130)에 가해지는 중력에 의해, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)측이 고압으로 되고, 압력 센서(15)는 그 압력을 검출한다. 또한, 압력 센서(16)는 보유 지지 밸브(9)에 작용하는 파일럿압을 검출한다.
컨트롤러(19)는 압력 센서(16)가 검출하는 파일럿압이 파일럿압의 최저 압력보다도 높아지고, 또한 압력 센서(15)가 검출하는 압력이 소정의 압력 이상으로 되면, 프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의해 하강 방향으로의 회전이 가능한 상태라고 판단하여, 이하에 나타내는 바와 같은 제어를 행한다.
먼저, 컨트롤러(19)는 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 배출되는 압유가, 제1 유로(20)를 흐르지 않고 배출 유로(22)로 흐르도록, 가변 스로틀 밸브(12)의 개구 면적을 작게 하는 제어를 행한다. 도 3은 이때 컨트롤러(19)가 행하는 제어 내용(연산) 처리를 나타내는 도면이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(19)는 압력 센서(16)가 검출하는 파일럿 유로(6d)의 압유의 압력을 미분하여 파일럿압 변화율(시간 변화) ΔP를 연산한다(블록 9a). 파일럿압 변화율 ΔP는 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 조작 속도에 대응한다. 계속해서, 컨트롤러(19)는 연산한 파일럿압 변화율 ΔP로부터, 가변 스로틀 밸브(12)의 개구 면적의 변화율 ΔA를 연산한다(블록 9b). 개구 면적의 변화율 ΔA는 가변 스로틀 밸브(12)의 폐쇄 방향의 동작 속도에 대응한다. 개구 면적의 변화율 ΔA의 연산은, 도 3의 블록 9b에 나타내는 바와 같이, 파일럿압 변화율 ΔP가 커지는 것[조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 조작 속도가 빨라지는 것]에 따라서 개구 면적의 변화율 ΔA가 작아지는[가변 스로틀 밸브(12)의 폐쇄 방향의 동작 속도가 느려지는] ΔP와 ΔA의 관계를 미리 설정해 두고, 블록 9a에서 연산한 파일럿압 변화율 ΔP를 그 관계를 참조함으로써 ΔA를 구한다. 계속해서, 컨트롤러(19)는 이 개구 면적의 변화율 ΔA로부터 가변 스로틀 밸브(12)의 목표 개구 면적 A를 연산한다(블록 9c). 이 연산은, 예를 들어 PID(비례·적분·미분) 연산에 의해 행한다. 그 후, 컨트롤러(19)는 이 목표 개구 면적 A를, 전자기 밸브(13)의 목표 전류값 I로 변환하고, 대응하는 제어 전류를 전자기 밸브(13)에 출력한다(블록 9d). 전자기 밸브(13)는 컨트롤러(19)로부터 출력된 목표 전류값 I에 따라 동작하고, 유로(25)를 통해 유도된 파일럿용 펌프(3)의 토출압을 원압으로 하여 그 목표 전류값 I에 따른 크기의 파일럿압을 생성하고, 파일럿 유로(26)에 출력한다. 이 파일럿 유로(26)에 출력된 파일럿압은, 가변 스로틀 밸브(12)의 조작 포트에 유도되고, 가변 스로틀 밸브(12)는 그 파일럿압에 따라 그 개구 면적이 조정된다.
또한, 컨트롤러(19)는 발전/전동기(10)를 발전기로서 제어한다. 도 4a는 이때 컨트롤러(19)가 행하는 제어 내용(연산) 처리를 나타내는 도면이다. 컨트롤러(19)에는, 붐 실린더(5)의 하강 속도가, 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 하강 조작량에 적당한 실린더 스피드로 되도록, 파일럿압 P가 커지는 것에 따라서 발전/전동기(10)의 발전 토크 τg가 작아지는 P와 τg의 관계를 미리 설정해 두고, 압력 센서(16)에 의해 검출한 파일럿압 P를 그 관계를 참조하여 대응하는 τg를 연산하고(블록 9j), 이 발전 토크의 지령값 τg에 기초하여 인버터(18a)를 통해 발전/전동기(10)의 발전 토크를 제어한다. 이에 의해 유압 펌프/모터(7)에는 발전/전동기(10)의 발전 토크에 따른 저항 토크가 부여되고, 유압 펌프/모터(7)는 발전/전동기(10)의 발전 토크에 따른 회전수로 회전하고, 유압 펌프/모터(7)의 토출 유량이 제어된다.
또한, 컨트롤러(19)는 유압 펌프/모터(7)와 재생 회로(23)를 통해 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 로드측실(5a)로 공급되는 압유의 유량(재생 유량)이 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 조작량에 대응하는 붐 실린더(5)의 하강 속도에 적당한 유량으로 되고, 로드측실(5a)이 부압으로 되지 않도록, 가변 스로틀 밸브(11)의 개구 면적을 제어한다. 도 5는 이때 컨트롤러(19)가 행하는 제어 내용(연산) 처리를 나타내는 도면이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(19)에는, 붐 공중 하강 조작에 적합한 목표 개구 면적 A1과 잭업 조작에 적합한 목표 개구 면적 A2가 미리 설정되어 있고, 컨트롤러(19)는 목표 개구 면적 A로서 공중 하강 조작의 목표 개구 면적 A1을 선택한다(블록 9f). 계속해서, 컨트롤러(19)는 선택한 목표 개구 면적 A(A1)를 전자기 밸브(14)의 목표 전류값 I로 변환하고, 대응하는 제어 전류를 전자기 밸브(14)에 출력한다(블록 9g). 전자기 밸브(14)는 컨트롤러(19)로부터 출력된 목표 전류값 I에 따라 동작하고, 유로(25, 27)를 통해 유도된 파일럿용 펌프(3)의 토출압을 원압으로 하여 그 목표 전류값 I에 따른 크기의 파일럿압을 생성하고, 파일럿 유로(28)에 출력한다. 이 파일럿 유로(28)에 출력된 파일럿압은, 가변 스로틀 밸브(11)의 조작 포트에 유도되고, 가변 스로틀 밸브(11)는 그 파일럿압에 따라 그 개구 면적이 A1로 되도록 조정된다.
상기한 바와 같이 제어함으로써, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 압유가 배출되고, 이 배출된 압유는, 보유 지지 밸브(9)를 거쳐 배출 유로(22)를 흐름으로써 유압 펌프/모터(7)를 회전시키고, 발전/전동기(10)의 발전 동작에 의해 발전이 행해지고, 그 발전 전력이 배터리(18c)에 축전됨으로써, 붐(131)의 위치 에너지를 전기 에너지로서 회생한다. 또한, 유압 펌프/모터(7)를 회전시킨 압유의 일부는 재생 회로(23)의 체크 밸브(8)를 통해 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로 유입되고, 나머지의 압유는 가변 스로틀 밸브(11)를 통해 작동유 탱크(T)로 복귀된다.
이와 같이 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 배출된 압유의 일부를 재생 유량으로서 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)측으로 공급함으로써, 메인 펌프(2)로부터 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로는 압유가 공급되지 않아, 메인 펌프(2)의 구동 에너지를 절감할 수 있다.
∼잭업∼
이어서, 프론트 작업기(130)가 지면에 접지한 상태에서, 또한 붐(131)의 하강 조작을 행하여 프론트 작업기(130)로 지면을 누름으로써 주행체(110)의 일부를 지면으로부터 띄우려고 하는 경우(잭업)의 움직임에 대해 설명한다.
오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 하강 방향 B로 계속해서 조작하고, 프론트 작업기(131)의 버킷(135)이 지면에 접촉하게 되면, 프론트 작업기(130)에 압박력이 작용하게 된다. 이때, 붐 실린더(5)에는 인장력이 작용하기 때문에, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)의 압유의 압력은 저하된다.
컨트롤러(19)는 압력 센서(16)가 검출하는 파일럿압이 파일럿압의 최저 압력보다도 높아지고, 또한 압력 센서(15)가 검출하는 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)측의 압유의 압력이 소정의 압력 이하이면, 프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의해 하강 방향으로의 회전이 불가능한 상태, 즉 잭업 동작이 지시되어 있다고 판단하여, 이하에 나타내는 바와 같은 제어를 행한다.
먼저, 컨트롤러(19)는 가변 스로틀 밸브(12)의 개구 면적을 작게 하도록, 붐 공중 하강 조작 시와 동일한 처리에 의해, 전자기 밸브(13)에 목표 전류값 I를 출력한다.
또한, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(19)는 발전/전동기(10)를 전동기로서 제어한다. 도 4b는 이때 컨트롤러(19)가 행하는 제어 내용(연산) 처리를 나타내는 도면이다. 컨트롤러(19)에는, 붐 실린더(5)의 하강 속도가, 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 하강 조작량에 적당한 실린더 스피드로 되도록, 파일럿압 P가 커지는 것에 따라서 발전/전동기(10)의 전동 토크 τd가 커지는 P와 τd의 관계를 미리 설정해 두고, 압력 센서(16)에 의해 검출한 파일럿압 P를 그 관계를 참조하여 대응하는 τd를 연산하고(블록 9k), 이 전동 토크의 지령값 τd에 기초하여 인버터(18a)를 통해 발전/전동기(10)의 전동 토크를 제어한다. 이에 의해 유압 펌프/모터(7)에는 발전/전동기(10)의 전동 토크에 따른 저항 토크가 부여되고, 유압 펌프/모터(7)는 발전/전동기(10)의 전동 토크에 따른 회전수로 회전하여, 유압 펌프/모터(7)의 토출 유량이 제어된다.
또한, 컨트롤러(19)는 유압 펌프/모터(7)와 재생 회로(23)를 통해 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 로드측실(5a)로 공급되는 압유의 유량(재생 유량)이 주행체(110)의 일부를 지면으로부터 부상시키는 데에 필요한 크기의 압박력을 붐 실린더(5)를 통해 프론트 작업기(130)에 작용시키기 위해 필요한 유량으로 되도록, 가변 스로틀 밸브(11)의 개구 면적을 제어한다. 도 5는 이때 컨트롤러(19)가 행하는 제어 내용(연산) 처리를 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 컨트롤러(19)에는, 붐 공중 하강 조작에 적합한 목표 개구 면적 A1과 잭업 조작에 적합한 목표 개구 면적 A2가 미리 설정되어 있고, 컨트롤러(19)는 목표 개구 면적 A로서 잭업 조작의 목표 개구 면적 A2를 선택한다(블록 9f). 계속해서, 컨트롤러(19)는 선택한 목표 개구 면적 A(A2)를 전자기 밸브(14)의 목표 전류값 I로 변환하고, 대응하는 제어 전류를 전자기 밸브(14)에 출력한다(블록 9g). 전자기 밸브(14)는 컨트롤러(19)로부터 출력된 목표 전류값 I에 따라 동작하고, 유로(25, 27)를 통해 유도된 파일럿용 펌프(3)의 토출압을 원압으로 하여 그 목표 전류값 I에 따른 크기의 파일럿압을 생성하고, 파일럿 유로(28)에 출력한다. 이 파일럿 유로(28)에 출력된 파일럿압은, 가변 스로틀 밸브(11)의 조작 포트에 유도되고, 가변 스로틀 밸브(11)는 그 파일럿압에 따라 그 개구 면적이 A2로 되도록 조정된다.
상기한 바와 같이 제어함으로써, 발전/전동기(10)의 전동 동작에 의해 유압 펌프/모터(7)는 펌프로서 작용하고, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 압유가 흡입되고, 이 압유의 일부가 재생 회로(23)의 체크 밸브(8)를 통해 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)에 공급된다. 따라서, 붐 실린더(5)가 수축되고, 주행체(110)의 일부를 지면으로부터 부상시키는 데에 필요한 크기의 압박력이 붐 실린더(5)를 통해 프론트 작업기(130)에 작용하여 잭업 동작이 행해진다.
이와 같이 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 배출된 압유의 일부를 재생 유량으로서 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)측으로 공급함으로써, 메인 펌프(2)로부터 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로는 압유가 공급되는 일 없이, 메인 펌프(2)의 구동 에너지를 절감할 수 있다.
∼효과∼
상술한 바와 같이 작동하는 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에서는, 프론트 작업기(130)의 위치 에너지를 회생하는 발전/전동기(10)를 잭업 시에 전동기로서 작동시키고, 회생용 모터인 유압 펌프/모터(7)를 펌프로서 회전시킨다. 또한, 조작 레버(6a)가 붐(131)의 하강 방향 B로 조작될 때는, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 로드측실(5a)로 압유가 공급되도록 유로, 회로가 배치되어 있다. 이로 인해, 프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의한 회전이 가능한 붐 공중 하강 조작 시에는, 유압 펌프/모터(7)를 모터로서 작용시키고 발전/전동기(10)를 발전기로서 작동시키고, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 배출되는 압유에 의해 발전 동작을 행함으로써 위치 에너지의 회생을 행하여, 에너지 효율의 개선을 도모한다. 회생 후의 압유의 일부를 재생 회로(23)를 통해 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)에 공급함으로써, 메인 펌프(2)로부터 압유를 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로 공급할 필요가 없다. 또한, 프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의한 회전이 불가능한 잭업 조작 시에는, 발전/전동기(10)를 전동기로서 작동시킴으로써 유압 펌프/모터(7)를 펌프로서 작용시키고, 이 유압 펌프/모터(7)의 펌프 작용에 의해 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 로드측실(5a)로 압유를 공급하고, 메인 펌프(2)로부터 압유를 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로 공급하는 일 없이 잭업 동작을 실현한다.
따라서, 특허문헌 1에 기재된 유압 구동 장치와 같이, 잭업 조작 시에, 제1 및 제2의 2개의 보유 지지 밸브를 설치하여 그들의 개폐를 제어할 필요가 없어, 유압 구동 장치의 회로 구성이 복잡해지지 않고, 설치 스페이스나 비용면에서 곤란이 발생할 가능성도 없다. 또한, 잭업 조작 시에 메인 펌프(2)로부터 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로 압유를 공급할 필요도 없어, 에너지 효율을 개선할 수 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 유압 구동 장치와 같이, 붐(131)의 공중 하강 조작과 잭업 조작의 양쪽을 행할 수 있도록 하기 위한 잭업 전환 밸브나 유량 제어 밸브를 설치할 필요도 없어, 유압 구동 장치의 회로 구성이 복잡해지지 않고, 설치 스페이스나 비용면에서 곤란이 발생할 가능성도 없다고 하는 이점을 갖고 있다. 또한, 잭업 조작 시에 메인 펌프(2)로부터 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로 압유를 공급할 필요가 없기 때문에, 에너지 효율을 개선할 수 있다.
또한, 제1 유로(20)의 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)의 압력을 검출하는 압력 센서(15)를 구비하고, 컨트롤러(19)가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)가 프론트 작업기(130)의 하강 방향으로 조작되고, 또한 압력 센서(15)에 의해 검출된 압력이 소정의 압력 이상인 경우에는 붐 실린더(5)가 프론트 작업기(130)의 붐(131)의 자중에 의해 하강하는 상태일 때라고 판정하고, 그 이외의 경우에는 붐 실린더(5)가 프론트 작업기(130)의 붐(131)의 자중에 의해 하강하지 않는 상태라고 판정함으로써, 프론트 작업기(130)의 붐(131)의 자중에 의한 회전이 가능한지 불가능한지의 판정을, 간이한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 컨트롤러(19)는 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)가 프론트 작업기(130)의 인상 방향 A로 조작되었을 때는 가변 스로틀 밸브(12)를 개방 상태로 한다. 또한, 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)가 프론트 작업기(130)의 하강 방향 B로 조작되었을 때는 가변 스로틀 밸브(12)를 폐쇄 방향으로 제어하고 또한 그때의 폐쇄 방향의 동작 속도를 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 조작 속도가 증가하는 것에 따라서 작아지도록 제어함으로써, 프론트 작업기(130)의 인상 방향 조작 시 및 하강 방향 조작 시의 조작 레버(6a)의 조작에 대한 붐 실린더(5)의 응답 속도를 높일 수 있어, 조작성의 향상을 도모할 수 있다. 특히, 유압 펌프/모터(7)는 관성에 의해 동작 개시가 지연되기 때문에, 프론트 작업기(130)의 하강 조작 시에 압유가 곧바로는 배출 유로(22)를 흐를 수 없지만, 가변 스로틀 밸브(12)를 폐쇄 방향으로 제어하고, 또한 그때의 폐쇄 방향의 동작 속도를 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 조작 속도가 증가하는 것에 따라서 작아지도록 제어하기 때문에, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 압유를 제1 유로(20)를 통해 배출하여, 응답성을 개선할 수 있다.
또한, 발전/전동기(10)의 회전수를 제어함으로써 유압 펌프/모터(7)의 토출 유량을 제어함으로써, 프론트 작업기(130)의 위치 에너지를 회생하기 위한 구성으로, 조작 레버(6a)의 조작량 및 조작 속도에 따른 붐 실린더(5)의 하강 방향에 있어서의 동작 속도를 실현할 수 있다.
<제2 실시 형태>
이어서, 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제2 실시 형태를 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 도면이며, 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서, 가변 스로틀 밸브(12)를 구비한 제1 유로(20) 대신에, 가변 스로틀 밸브를 구비하지 않는 제1 유로(20A)를 구비하고 있다.
또한, 방향 제어 밸브(4) 대신에 방향 제어 밸브(4A)를 구비하고 있다. 방향 제어 밸브(4A)는, 중립 위치 및 붐(131)의 인상 방향 동작 시의 구성은 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치의 방향 제어 밸브(4)와 거의 동일하다. 조작 레버 장치(6)가 붐(131)의 하강 방향으로 조작되었을 때는, 중립 위치로 되고, 제1 유로 및 제2 유로를 블록하고, 메인 펌프(2)로부터 토출되는 압유를 탱크(T)로 환류시킨다. 또한, 파일럿 유로(6e) 대신에, 보유 지지 밸브(9)에 대해 파일럿압을 전달하는 파일럿 유로(6e1)가 설치되어 있다.
또한, 유로(25, 27) 대신에, 파일럿용 펌프(3)의 토출압을 전자기 밸브(14)를 통해 가변 스로틀 밸브(11)에 유도하는 유로(25a)를 구비하고 있다.
그 외의 구성은, 상술한 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치와 거의 동일하다.
∼동작∼
상술한 제2 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치의 동작을 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같은 유압 셔블(100)에 있어서, 오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 상승 방향 A로 조작하면, 조작 레버(6a)의 조작량에 따른 파일럿압이 조작 레버 장치(6)의 파일럿 밸브(6b1)로부터 파일럿 유로(6c)로 출력되고, 방향 제어 밸브(4)가 a 위치로 전환된다. 이때, 메인 펌프(2)로부터 토출된 압유는 방향 제어 밸브(4A)를 통해 제1 유로(20A)를 통하고, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로 유입된다. 이 결과, 붐 실린더(5)가 신장되고, 붐(131)이 상승 방향으로 회전한다. 붐 실린더(5)의 로드측실(5a)로부터 배출된 압유는, 제2 유로(21), 방향 제어 밸브(4)를 통해 작동유 탱크(T)로 복귀된다.
또한, 프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의해 하강 방향으로의 회전이 가능한 자세에 있는 상태에서, 오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 하강 방향 B로 조작한 경우에는, 먼저, 방향 제어 밸브(4A)가 중립 위치로 전환되고, 제1 유로(20A) 및 제2 유로(21)는 블록된다. 그로 인해, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 배출되는 압유가, 유압 펌프/모터(7)의 동작 개시에 따라 배출 유로(22)로 흐른다. 그 외의 동작은, 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서의 붐 공중 하강 동작 시의 동작과 거의 동일하다.
또한, 프론트 작업기(130)가 지면에 접지한 상태에서, 또한 붐(131)의 하강 조작을 행하여 프론트 작업기(130)로 지면을 누름으로써 주행체(110)의 일부를 띄우려고 하는 잭업 동작의 경우에는, 방향 제어 밸브(4A)가 중립 위치로 전환되어, 제1 유로(20A) 및 제2 유로(21)는 블록되고, 붐 실린더(5)의 바닥측실(5b)로부터 배출되는 압유가, 유압 펌프/모터(7)의 동작 개시에 따라 배출 유로(22)에 흐른다. 그 외의 동작은, 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서의 잭업 동작 시의 동작과 거의 동일하다.
∼효과∼
제2 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에서는, 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에 비하면 조작성은 뒤떨어지지만, 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치와 거의 동일한 효과가 얻어지고, 또한 장치 구성이 보다 간단해진다고 하는 이점을 갖고 있다.
<제3 실시 형태>
∼구성∼
본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제3 실시 형태를 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 건설 기계의 유압 구동 장치의 제3 실시 형태를 도시하는 도면이며, 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서, 고정 용량식의 유압 펌프/모터(7) 대신에, 가변 용량식의 유압 펌프/모터(7A)를 구비하고 있다. 이 유압 펌프/모터(7A)는 레귤레이터(7b)를 구비하고 있다. 컨트롤러(19)로부터의 제어 신호에 의해 레귤레이터(7b)를 동작시킴으로써 유압 펌프/모터(7A)의 틸팅각을 바꾸고, 유압 펌프/모터(7A)의 용량을 원하는 용량으로 하여, 유압 펌프/모터(7A)의 토출 유량, 토크가 가변으로 되도록 구성되어 있다.
그 외의 구성은, 상술한 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태와 거의 동일하다.
∼동작∼
상술한 제3 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치의 동작을, 도 8을 이용하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같은 유압 셔블(100)에 있어서, 오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 상승 방향 A로 조작을 행하였을 때의 동작은, 제1 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치와 거의 동일하다.
프론트 작업기(130)가 붐(131)의 자중에 의해 하강 방향으로의 회전이 가능한 자세에 있어서, 오퍼레이터가 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)를 붐 하강 방향 B로 조작한 경우에는, 컨트롤러(19)는 제1 실시 형태의 붐 공중 하강 조작 시와 동일한 처리에 의해, 가변 스로틀 밸브(12)의 개구 면적을 작게 하도록, 전자기 밸브(13)에 목표 전류값 I를 출력한다.
또한, 컨트롤러(19)는 발전/전동기(10)를 발전기로서 제어한다. 도 8a는 이때 컨트롤러(19)가 행하는 제어 내용(연산) 처리를 나타내는 도면이다. 컨트롤러(19)에는, 붐 실린더(5)의 하강 속도가, 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 하강 조작량에 적당한 실린더 스피드로 되도록, 파일럿압 P가 커지는 것에 따라서 유압 펌프/모터(7A)의 틸팅각 θg가 작아지는 P와 θg의 관계를 미리 설정해 두고, 압력 센서(16)에 의해 검출한 파일럿압 P를 그 관계를 참조하여 대응하는 θg를 연산하고(블록 9l), 이 틸팅각의 지령값 θg에 기초하여 레귤레이터(7a)를 통해 유압 펌프/모터(7)의 경사판의 틸팅각을 제어한다. 이에 의해 유압 펌프/모터(7)는 경사판의 틸팅각에 따른 유량의 압유를 흘려, 유압 펌프/모터(7)의 토출 유량이 제어된다.
또한, 컨트롤러(19)는 가변 스로틀 밸브(11)의 개구 면적을 제어하기 위한 전자기 밸브(14)에, 제1 실시 형태의 붐 공중 하강 조작 시와 동일한 처리에 의해, 목표 전류값 I를 출력한다.
또한, 프론트 작업기(130)가 지면에 접지한 상태에서, 또한 붐(131)의 하강 조작을 행하여 프론트 작업기(130)로 지면을 누름으로써 주행체(110)의 일부를 띄우려고 하는 잭업 동작의 경우에는, 컨트롤러(19)는 제1 실시 형태의 잭업 조작 시와 동일한 처리에 의해, 가변 스로틀 밸브(12)의 개구 면적을 작게 하도록, 전자기 밸브(13)에 목표 전류값 I를 출력한다.
또한, 컨트롤러(19)는 발전/전동기(10)를 전동기로서 제어한다. 도 8b는 이때 컨트롤러(19)가 행하는 제어 내용(연산) 처리를 나타내는 도면이다. 컨트롤러(19)에는, 붐 실린더(5)의 하강 속도가, 조작 레버 장치(6)의 조작 레버(6a)의 하강 조작량에 적당한 실린더 스피드로 되도록, 파일럿압 P가 커지는 것에 따라서 유압 펌프/모터(7A)의 틸팅각 θd가 커지는 P와 θd의 관계를 미리 설정해 두고, 압력 센서(16)에 의해 검출한 파일럿압 P를 그 관계를 참조하여 대응하는 θd를 연산하고(블록 9m), 이 틸팅각의 지령값 θd에 기초하여 레귤레이터(7a)를 통해 유압 펌프/모터(7)의 경사판의 틸팅각을 제어한다. 이에 의해 유압 펌프/모터(7)는 경사판의 틸팅각에 따른 유량의 압유를 흘려, 유압 펌프/모터(7)의 토출 유량이 제어된다.
또한, 컨트롤러(19)는 가변 스로틀 밸브(11)의 개구 면적을 제어하기 위한 전자기 밸브(14)에, 제1 실시 형태의 붐 공중 하강 조작 시와 동일한 처리에 의해, 목표 전류값 I를 출력한다.
∼효과∼
제3 실시 형태의 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서도, 전술한 건설 기계의 유압 구동 장치의 제1 실시 형태와 거의 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 유압 펌프/모터(7)의 용량을 제어함으로써 유압 펌프/모터(7)의 토출 유량을 제어하는 것에 의해서도, 간단한 구성으로, 조작 레버(6a)의 조작량에 따른 붐 실린더(5)의 하강 속도를 실현할 수 있다.
<그 외>
또한, 본 발명은 상기한 실시 형태로 한정되지 않고, 다양한 변형, 응용이 가능한 것이다.
1 : 엔진
2 : 메인 펌프
3 : 파일럿용 펌프
4, 4A : 방향 제어 밸브
5 : 붐 실린더
5a : 로드측실
5b : 바닥측실
6 : 조작 레버 장치(조작 장치)
6a : 조작 레버
6b1, 6b2 : 파일럿 밸브
6c, 6d, 6d1, 6e : 파일럿 유로
7, 7A : 유압 펌프/모터
7b : 레귤레이터
8 : 체크 밸브
9 : 보유 지지 밸브
10 : 발전/전동기
11 : 가변 스로틀 밸브
12 : 가변 스로틀 밸브
13, 14 : 전자기 밸브
15 : 압력 센서(압력 검출 장치)
16 : 압력 센서
18a : 인버터
18b : 초퍼
18c : 배터리
19 : 컨트롤러(제어 장치)
20, 20A : 제1 유로
21 : 제2 유로
22 : 배출 유로
23 : 재생 회로
25, 25a, 27 : 유로
26, 28 : 파일럿 유로
100 : 유압 셔블
110 : 주행체
111a, 111b : 크롤러
112a, 112b : 크롤러 프레임
113, 114 : 우측 및 좌측 주행용 유압 모터
120 : 선회체
130 : 프론트 작업기
131 : 붐
133 : 아암
134 : 아암 실린더
135 : 버킷
136 : 버킷 실린더
T : 탱크

Claims (5)

  1. 건설 기계의 작업 요소를 구동하는 유압 구동 장치에 있어서,
    메인 펌프와,
    이 메인 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되고, 상기 작업 요소를 구동하는 복동식의 유압 실린더이며, 로드측실과 바닥측실을 갖고, 또한 상기 작업 요소의 자중이 상기 유압 실린더의 수축 방향으로 작용하는 유압 실린더와,
    조작 장치와,
    상기 작업 요소가 상승 방향으로 동작하도록 상기 조작 장치가 조작되었을 때에 상기 메인 펌프로부터 토출되는 압유를 상기 유압 실린더의 바닥측실로 공급하고, 상기 유압 실린더의 로드측실로부터 배출된 압유를 탱크로 복귀시키는 방향 제어 밸브와,
    상기 유압 실린더의 바닥측실과 탱크를 접속하는 배출 유로와,
    상기 배출 유로에 배치된 유압 펌프/모터와,
    상기 배출 유로의 상기 유압 펌프/모터와 상기 탱크 사이의 유로 부분에 배치된 제1 가변 스로틀 밸브와,
    상기 배출 유로의 상기 유압 펌프/모터와 상기 제1 가변 스로틀 밸브 사이의 유로 부분을 상기 유압 실린더의 로드측실에 접속하는 재생 회로와,
    상기 유압 펌프/모터와 일체로 회전하도록 접속된 발전/전동기와,
    상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하는 상태일 때는, 상기 발전/전동기를 발전기로서 제어하고, 또한 상기 재생 회로로부터 상기 유압 실린더의 로드측실로 재생 유량이 공급되도록 상기 제1 가변 스로틀 밸브의 개구 면적을 제어하고, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태일 때는, 상기 발전/전동기를 전동기로서 제어하고, 또한 상기 재생 회로로부터 상기 유압 실린더의 로드측실로 재생 유량이 공급되도록 상기 제1 가변 스로틀 밸브의 개구 면적을 제어하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 실린더의 바닥측실의 압력을 검출하는 압력 검출 장치를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력이 소정의 압력 이상인 경우에 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하는 상태일 때라고 판정하고, 그 이외의 경우에는 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방향 제어 밸브를 상기 유압 실린더의 바닥측실에 접속하는 제1 유로와,
    상기 방향 제어 밸브를 상기 유압 실린더의 로드측실에 접속하는 제2 유로와,
    상기 제1 유로에 배치된 제2 가변 스로틀 밸브를 더 구비하고,
    상기 방향 제어 밸브는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 상승 방향으로 조작되었을 때는 상기 메인 펌프를 상기 제1 유로에 접속하고 또한 상기 제2 유로를 상기 탱크에 접속하고, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되었을 때는 상기 제1 유로를 상기 탱크에 접속하고, 또한 상기 제2 유로를 블록하도록 구성되고,
    상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 상승 방향으로 조작되었을 때는 상기 제2 가변 스로틀 밸브를 개방 상태로 하고, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되었을 때는 상기 제2 가변 스로틀 밸브를 폐쇄 방향으로 제어하고, 또한 그때의 폐쇄 방향의 동작 속도를 상기 조작 장치의 조작 속도가 증가하는 것에 따라서 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태일 때는, 상기 발전/전동기의 회전수를 제어함으로써 상기 유압 펌프/모터의 토출 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 조작 장치가 상기 작업 요소의 하강 방향으로 조작되고, 또한 상기 유압 실린더가 상기 작업 요소의 자중에 의해 하강하지 않는 상태일 때는, 상기 유압 펌프/모터의 용량을 제어함으로써 상기 유압 펌프/모터의 토출 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 구동 장치.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9725882B2 (en) * 2013-01-24 2017-08-08 Volvo Construction Equipment Ab Device and method for controlling flow rate in construction machinery
JP6147153B2 (ja) * 2013-09-24 2017-06-14 株式会社神戸製鋼所 動力制御装置及びこれを備えた建設機械
DE102014226236A1 (de) * 2014-09-29 2016-03-31 Robert Bosch Gmbh Hydraulische Schaltung und Maschine mit einer hydraulischen Schaltung
JP2017072171A (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 日立建機株式会社 建設機械
CN105387032B (zh) * 2015-12-22 2017-11-03 江苏师范大学 一种用于负载敏感比例控制系统的液能回馈节能装置
JP6651101B2 (ja) * 2015-12-28 2020-02-19 株式会社 神崎高級工機製作所 作業機の昇降制御装置
JP2018044366A (ja) * 2016-09-15 2018-03-22 コベルコ建機株式会社 作業機械の挟み処理装置及びこれを備えた作業機械
US10352805B2 (en) * 2016-10-26 2019-07-16 National Oilwell Varco, L.P. Load-measuring hydraulic cylinder
JP7252762B2 (ja) * 2019-01-08 2023-04-05 日立建機株式会社 作業機械
CN111706564A (zh) * 2020-06-03 2020-09-25 华侨大学 一种基于容积变压差主动控制的二通调速阀
KR20220154496A (ko) * 2021-05-13 2022-11-22 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 유압기계

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004070211A1 (ja) 2003-01-14 2004-08-19 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. 油圧作業機
JP2009299719A (ja) 2008-06-10 2009-12-24 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd 建設機械
JP2010112559A (ja) * 2009-12-25 2010-05-20 Yanmar Co Ltd 作業車の方向切換弁
US7827787B2 (en) * 2007-12-27 2010-11-09 Deere & Company Hydraulic system
KR20110072723A (ko) * 2009-12-23 2011-06-29 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 굴삭기 붐 구동시스템 및 그 제어방법
US20120180470A1 (en) * 2010-12-13 2012-07-19 Eaton Corporation Hydraulic system for energy regeneration in a work machine such as a wheel loader

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005002828A1 (ja) 2003-07-08 2005-01-13 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. 射出成形機の駆動装置及び成形方法
JP5363369B2 (ja) * 2010-02-05 2013-12-11 日立建機株式会社 建設機械の油圧駆動装置
KR101390078B1 (ko) * 2010-12-24 2014-05-30 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 굴삭기 붐 구동시스템 및 그 제어방법
CN102322329B (zh) * 2011-08-17 2013-04-03 上海三一重机有限公司 一种工程机械用发动机冷却风扇的智能控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004070211A1 (ja) 2003-01-14 2004-08-19 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. 油圧作業機
US7827787B2 (en) * 2007-12-27 2010-11-09 Deere & Company Hydraulic system
JP2009299719A (ja) 2008-06-10 2009-12-24 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd 建設機械
KR20110072723A (ko) * 2009-12-23 2011-06-29 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 굴삭기 붐 구동시스템 및 그 제어방법
JP2010112559A (ja) * 2009-12-25 2010-05-20 Yanmar Co Ltd 作業車の方向切換弁
US20120180470A1 (en) * 2010-12-13 2012-07-19 Eaton Corporation Hydraulic system for energy regeneration in a work machine such as a wheel loader

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EP2918854A1 (en) 2015-09-16

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