KR20160106679A

KR20160106679A - 건설 기계

Info

Publication number: KR20160106679A
Application number: KR1020167021471A
Authority: KR
Inventors: 세이지 히지카타; 고오지 이시카와; 다카토시 오오키; 신야 이무라
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2016-09-12
Also published as: US20170058487A1; EP3128187B1; EP3128187A4; CN105980714B; JP6190944B2; JPWO2015151263A1; KR101847760B1; EP3128187A1; WO2015151263A1; CN105980714A; US10030361B2

Abstract

컨트롤러(8)는, 압력 센서(18)의 검출 압력(PS)이 오버로드 릴리프 밸브(10, 12)에 의해 미리 설정된 제1 설정값 P1 미만일 때에는, 회생 유압 모터(71)의 목표 유량을 제로 또는 회생 유로(16)의 유압이 부압으로 되지 않을 정도의 소 유량으로 설정하고, 상기 검출 압력이 상기 제1 설정값 이상일 때에는, 상기 회생 유압 모터의 목표 유량을 상기 검출 압력에 따른 값으로 설정하고, 상기 회생 유압 모터의 유량이 이 목표 유량으로 되도록 발전ㆍ전동기(72)의 회전수를 제어한다. 이에 의해 종래와 동등한 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

Description

건설 기계 {CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 건설 기계에 관한 것이며, 특히 유압 셔블 등의 유압 액추에이터를 갖는 건설 기계이며, 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유의 에너지를 회생시키는 건설 기계에 관한 것이다.

선회 유압 모터로부터의 복귀 압유로 유압 모터를 구동하고, 이 유압 모터에 직결된 전동 모터에 의해 발전을 행하고, 이 발전한 전기 에너지를 배터리에 축전함으로써 압유 에너지를 회생시키는 에너지 회수 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1 및 2에 기재된 것이 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 에너지 회수 장치의 제어 방법으로서, 압유 회생 시에 선회 유압 모터의 제동에 필요한 압력이 유지되도록 회생 유압 모터의 틸팅각을 제어하는 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2000-136806호 공보 일본 특허 공개 제2009-281525호 공보

그러나, 특허문헌 1에는, 에너지 회수 장치에서 회수하는 복귀 압유의 유량(이하, 회수 유량이라고 함)의 구체적인 제어 방법이 개시되어 있지 않다. 따라서, 예를 들어 회생 유압 모터의 유량이 과도하게 크게 조정되어 선회 유압 모터로부터의 배출 유량을 상회한 경우, 선회의 제동압이 저하되어 조작성이 악화될 가능성이 있다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 에너지 회수 장치는 틸팅각 제어에 의해 회수 유량을 제어하고 있지만, 틸팅각 제어는 응답성이 나쁘다. 그로 인해, 예를 들어 선회 유압 모터로부터의 배출 유량이 서서히 감소되어 가는 선회 감속 시에 있어서, 응답 지연에 의해 회수 유량이 선회 유압 모터로부터의 배출 유량을 상회해 버리는 경우를 생각할 수 있다. 이 경우도 마찬가지로, 선회의 제동압이 저하되어 선회 조작성이 악화될 가능성이 있다.

본 발명은 상기 문제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 선회 유압 모터에 급배하는 압유의 에너지를 회생시키는 건설 기계이며, 종래와 동등한 양호한 조작성을 확보할 수 있는 것을 제공하는 것이다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 선회체와, 상기 선회체를 선회 구동하는 선회 유압 모터와, 상기 선회 유압 모터의 압유를 급배하는 한 쌍의 액추에이터 유로에 접속된 회생 유로, 이 회생 유로에 접속된 회생 유압 모터 및 상기 회생 유압 모터와 함께 회전하는 발전ㆍ전동기를 갖는 회생 장치와, 상기 한 쌍의 액추에이터 유로 중 적어도 고압측의 압력을 검출할 수 있는 압력 검출 장치와, 상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 각각에 접속된 오버로드 릴리프 밸브와, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 고압측의 검출 압력이 상기 오버로드 릴리프 밸브에 의해 미리 설정된 제1 설정값 미만일 때에는, 상기 회생 유압 모터의 목표 유량을 제로 또는 회생 유로의 유압이 부압으로 되지 않을 정도의 소 유량으로 설정하고, 상기 검출 압력이 상기 제1 설정값 이상일 때에는, 상기 회생 유압 모터의 목표 유량을 상기 검출 압력에 따른 값으로 설정하고, 상기 회생 유압 모터의 유량이 이 목표 유량으로 되도록 상기 발전ㆍ전동기의 회전수를 제어하는 제어 장치를 구비하는 것으로 한다.

이와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 액추에이터 유로의 압력이 오버로드 릴리프 밸브에 의해 미리 설정된 제1 설정값 미만일 때에는, 회생 유압 모터의 유량이 제로 또는 회생 유로의 유압이 부압으로 되지 않을 정도의 소 유량으로 되고, 액추에이터 유로의 압력이 제1 설정값 이상일 때에는, 응답성이 높은 발전ㆍ전동기의 회전수 제어에 의해 회생 유압 모터의 유량이 목표 유량과 일치하도록 제어되기 때문에, 액추에이터 유로의 압력이 종래의 건설 기계와 마찬가지로 유지되고, 종래와 동등한 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제어 장치는, 상기 검출 압력이 상기 제1 설정값 이상일 때의 목표 유량을, 상기 오버로드 릴리프 밸브의 오버라이드 특성을 모의하여 설정한다.

이에 의해, 회생 유압 모터의 유량이 오버로드 릴리프 밸브의 릴리프 유량과 동등 혹은 보다 커지도록 제어되기 때문에, 압유 에너지의 회생 효율을 향상시킬 수 있다.

(3) 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제어 장치는, 상기 검출 압력이 상기 제1 설정값보다 높게 설정된 제2 설정값 이상일 때에는, 상기 회생 유압 모터의 목표 유량을 일정값으로 설정한다.

이에 의해, 액추에이터 유로의 압력이 제1 설정값보다 높게 설정된 제2 설정값 이상일 때에는, 회생 유압 모터의 유량이 일정하게 되도록 제어되기 때문에, 회생 유압 모터의 유량 변동에 의한 액추에이터 유로의 압력 변동을 억제할 수 있다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 바람직하게는, 상기 회생 유로에 설치되고, 상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 고압측의 압력이 상기 제1 설정값과 동등하거나 그보다 낮게 설정된 제3 설정값 이상일 때에는 상기 회생 유로를 연통하고, 상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 고압측의 압력이 상기 제3 설정값 미만일 때에는 상기 회생 유로를 차단하는 전환 밸브를 더 구비한다.

이에 의해, 회생 장치가 고장나 회생 유압 모터가 압력을 유지할 수 없게 되었을 때에는, 회생 유압 모터가 액추에이터 유로로부터 분리되기 때문에, 회생 장치가 고장난 경우에도 액추에이터 유로의 압력이 종래의 건설 기계와 마찬가지로 유지되고, 종래와 동등한 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

본 발명에 따르면, 선회 유압 모터에 급배하는 압유의 에너지를 회생시키는 건설 기계에 있어서, 종래와 동등한 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 유압 셔블의 외관을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서의 유압 제어 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서의 컨트롤러의 연산 로직을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에서의 압력 센서의 검출 압력과 회생 유압 모터의 목표 유량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 변형예에 있어서의 압력 센서의 검출 압력과 회생 유압 모터의 목표 유량의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.

<구성>

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 건설 기계의 일례로서의 유압 셔블의 외관을 도시하는 도면이다. 도 1에 있어서, 유압 셔블은, 하부 주행체(100)와, 상부 선회체(200)와, 셔블 기구(300)를 구비하고 있다.

하부 주행체(100)는, 한 쌍의 크롤러(101)와, 크롤러 프레임(102)과, 각 크롤러를 독립적으로 구동하는 한 쌍의 주행 유압 모터(34)(모두 편측만 도시)를 구비하고 있다.

상부 선회체(200)는, 선회 프레임(201)을 갖고, 선회 프레임(201) 상에는, 원동기로서의 엔진(1), 엔진(1)에 의해 구동되는 유압 펌프(2), 하부 주행체(100)에 대하여 상부 선회체(200)(선회 프레임(201))를 선회 구동하는 선회 유압 모터(3), 유압 펌프(2)로부터 각 유압 액추에이터로의 압유 공급 유량을 제어하는 컨트롤 밸브(4) 등이 탑재되어 있다.

셔블 기구(300)는, 상부 선회체(200)에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치된 붐(301)와, 붐(301)의 선단에 회동 가능하게 설치된 아암(302)과, 아암(302)의 선단에 회동 가능하게 설치된 버킷(303)을 갖고 있다. 붐(301)은 붐 실린더(31)의 신축에 의해 상하 방향으로 회동하고, 아암(302)은 아암 실린더(32)의 신축에 의해 상하ㆍ전후 방향으로 회동하고, 버킷(303)은 버킷 실린더(33)의 신축에 의해 상하ㆍ전후 방향으로 회동한다.

도 2는, 도 1에 도시한 건설 기계에 탑재되는 유압 제어 시스템(선회체(200)의 구동에 관한 부분만)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2에 있어서, 유압 제어 시스템은, 엔진(1)과, 유압 펌프(2)와, 선회 유압 모터(3)와, 컨트롤 밸브(4)(도 1에 도시함) 내에 설치된 스풀 밸브(5)와, 선회 조작 장치(6)와, 회생 장치(7)와, 제어 장치로서의 컨트롤러(8)를 구비하고 있다.

유압 펌프(2)는, 스풀 밸브(5) 및 한 쌍의 액추에이터 유로(9a, 9b)를 통하여 선회 유압 모터(3)에 접속되어 있다. 스풀 밸브(5)가 도시된 중립 위치로부터 위치(C)측으로 조작되면, 유압 펌프(2)로부터 토출된 압유는, 스풀 밸브(5)의 위치(C)에 형성된 미터 인 유로(Ca) 및 액추에이터 유로(9a)를 통하여 선회 유압 모터(3)의 포트(A)에 공급된다. 선회 유압 모터(3)의 포트(A)에 공급된 압유는 포트(B)로부터 배출되고, 액추에이터 유로(9b) 및 스풀 밸브(5)의 위치(C)에 형성된 미터 아웃 유로(Cb)를 통하여 탱크로 복귀된다. 이에 의해, 선회 유압 모터(3)는 우측 선회 방향으로 회전 구동되고, 선회체(200)는 우측 선회 동작을 행한다.

한편, 스풀 밸브(5)가 도시된 중립 위치로부터 위치(D)측으로 조작되면, 유압 펌프(2)로부터 토출된 압유는, 스풀 밸브(5)의 위치(D)에 형성된 미터 인 유로(Db) 및 액추에이터 유로(9b)를 통하여 선회 유압 모터(3)의 포트(B)에 공급된다. 선회 유압 모터(3)의 포트(B)에 공급된 압유는 포트(A)로부터 배출되고, 액추에이터 유로(9a) 및 스풀 밸브(5)의 위치(D)에 형성된 미터 아웃 유로(Da)를 통하여 탱크로 복귀된다. 이에 의해, 선회 유압 모터(3)는 좌측 선회 방향으로 회전 구동되고, 선회체(200)는 좌측 선회 동작을 행한다.

액추에이터 유로(9a)에는, 내부 압력이 릴리프 개시압(P0)을 초과하였을 때에 압유를 배출하는 오버로드 릴리프 밸브(10)와, 내부 압력이 부압으로 되었을 때에 탱크로부터 기름을 보충하는 메이크업 밸브(11)가 접속되어 있다. 액추에이터 유로(9b)에는, 내부 압력이 릴리프 개시압(P0)을 초과하였을 때에 압유를 배출하는 오버로드 릴리프 밸브(12)와, 내부 압력이 부압으로 되었을 때에 탱크로부터 기름을 보충하는 메이크업 밸브(13)가 접속되어 있다.

선회 조작 장치(6)는, 파일럿 밸브(61)와, 파일럿 밸브(61)에 설치된 조작 레버(62)를 구비하고 있다. 파일럿 밸브(61)는, 조작 레버(62)의 조작량에 따른 파일럿을 발생시킨다. 파일럿 밸브(61)의 출력 포트(E, F)는, 각각 파일럿 유로(10a, 10b)를 통하여 스풀 밸브(5)의 파일럿 수압부(5a, 5b)에 접속되어 있다. 조작 레버(62)가 우측 선회측으로 조작됨으로써 발생한 파일럿압(Pr)은, 파일럿 유로(10a)를 통하여 스풀 밸브(5)의 파일럿 수압부(5a)로 유도되고, 스풀 밸브(5)를 위치(C)측으로 조작한다. 조작 레버(62)가 좌측 선회측으로 조작됨으로써 발생한 파일럿압(Pl)은, 파일럿 유로(10b)를 통하여 스풀 밸브(5)의 파일럿 수압부(5b)로 유도되고, 스풀 밸브(5)을 위치(D)측으로 조작한다.

회생 장치(7)는, 회생 유로(16)와, 회생 유압 모터(71)와, 발전ㆍ전동기(72)와, 인버터(73)와, 초퍼(74)와, 축전 장치(75)를 갖고 있다.

회생 유로(16)는, 액추에이터 유로(9a, 9b)에 각각 체크 밸브(14, 15)를 통하여 접속되어 있고, 회생 유로(16)에는 회생 유압 모터(71)가 접속되어 있다. 체크 밸브(14, 15)는, 액추에이터 유로(9a, 9b)로부터 회생 유로(16)로 향하는 압유의 흐름만을 허용하도록 배치되어 있고, 회생 유압 모터(71)는, 체크 밸브(14, 15)를 통하여 선택적으로 공급되는 액추에이터 유로(9a, 9b)의 고압측의 압유에 의해 회전 구동된다.

발전ㆍ전동기(72)는, 회생 유압 모터(71)에 직결되어 있고, 회생 유압 모터(71)와 함께 회전함으로써 발전한다. 발전ㆍ전동기(72)의 회전수는, 인버터(73)를 통하여 제어된다. 이에 의해 회생 유압 모터(71)의 회전수가 제어되고, 회생 유로(16)를 통하여 회수되는 압유의 유량이 조정된다. 발전ㆍ전동기(72)에 의해 발전된 전력은, 초퍼(74)를 통하여 승압되고, 축전 장치(75)에 축전된다.

회생 유로(16)에는, 연통 위치(G)와 차단 위치(H)의 사이에서 전환 가능한 전환 밸브(17)가 배치되어 있다. 전환 밸브(17)의 상류측의 압력(한 쌍의 액추에이터 유로(9a, 9b)의 고압측의 압력)이 설정값 P2(제3 설정값) 이상으로 되면, 전환 밸브(17)는 연통 위치(G)로 전환되고, 회생 유로(16)로 연통된다. 한편, 전환 밸브(17)의 상류측의 압력이 설정값 P2 미만으로 되면, 전환 밸브(17)는 차단 위치(H)로 전환되고, 회생 유로(16)를 차단한다. 여기서 설정값 P2는, 회생 유압 모터(71)의 설정값 P1(후술)과 동등하거나 그보다 약간 낮은 값으로 설정되어 있다. 이에 의해, 회생 장치(7)가 고장나 회생 유압 모터(71)가 설정압 P2 이상의 압력을 유지할 수 없게 되었을 때에는, 회생 유압 모터(71)가 액추에이터 유로(9a, 9b)로부터 분리되기 때문에, 회생 장치(7)가 고장난 경우에도 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압력이 종래의 건설 기계와 마찬가지로 유지되고, 종래와 동등한 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

회생 유로(16)의 전환 밸브(17)보다 상류측에는, 압력 검출 장치로서의 압력 센서(18)가 설치되어 있다. 압력 센서(18)는, 한 쌍의 액추에이터 유로(9a, 9b)의 고압측의 압력을 검출하고, 압력 검출 신호(PS)를 컨트롤러(8)에 출력한다. 또한, 압력 검출 장치는, 액추에이터 유로(9a, 9b) 중 적어도 고압측의 압력을 검출할 수 있는 구성이면 되며, 예를 들어 액추에이터 유로(9a, 9b)의 각각에 설치된 압력 센서에 의해 고압측과 저압측의 양쪽의 압력을 검출하는 구성으로 하고, 컨트롤러(8)에 의해 고압측을 선택해도 된다.

컨트롤러(8)는, 압력 센서(18)로부터 입력된 압력 검출 신호(PS)에 기초하여 소정의 연산 처리(후술)를 행하여, 발전ㆍ전동기(72)를 소정의 회전수로 제어하기 위한 회전수 제어 신호(CS)를 인버터(73)에 출력한다.

<제어>

이어서, 컨트롤러(8)의 연산 처리에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은, 컨트롤러(8)의 연산 로직을 도시하는 도면이다. 도 3에 있어서, 컨트롤러(8)의 제어 로직은, 목표 유량 설정부(81)와, 제산부(83)와, 출력 변환부(84)로 구성되어 있다.

목표 유량 설정부(81)는, 미리 설정된 변환 테이블(82)을 참조하여 압력 검출 신호(PS)에 따른 목표 유량을 설정하고, 제산부(83)에 출력한다.

여기서, 도 3에 도시한 변환 테이블(82)의 상세를 도 4에 도시한다. 도 4에 있어서, 변환 테이블(82)은, 회생 유로(16)의 압력(한 쌍의 액추에이터 유로(9a, 9b)의 고압측의 압력)과 회생 유압 모터(71)의 목표 유량을 대응짓는 압력 유량 특성(실선(a)으로 나타냄)으로 구성되고, 미리 컨트롤러(8) 내의 메모리 등에 기억되어 있다. 도면 중 파선(b)은, 오버로드 릴리프 밸브(10, 12)의 오버라이드 특성을 나타내고 있다. 회생 유압 모터(71)가 압유의 회수를 개시하는 설정값 P1(제1 설정값)은, 오버로드 릴리프 밸브(10, 12)의 릴리프 개시압(P0)과 동등하거나 그보다 약간 낮은 값으로 설정되어 있다. 또한, 전환 밸브(17)(도 2에 도시함)의 설정값 P2는, 전술한 바와 같이 설정값 P1과 동등하거나 그보다 약간 낮은 값으로 설정되어 있다. 또한, 압력 유량 특성(a)에 있어서, 회생 유로(16)의 압력이 설정값 P1을 초과하였을 때의 목표 유량의 변화율(실선(a)의 기울기)은, 오버로드 릴리프 밸브(10, 11)의 오버라이드 특성(파선(b)의 기울기)을 모의하여 설정되어 있다. 이에 의해, 목표 유량이 항상 릴리프 유량과 동등하거나 그보다 큰 값으로 설정되기 때문에, 회생 장치(7)의 회생 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 압력 유량 특성(a)에 있어서, 회생 유로(16)의 압력이 설정값 P1 이상일 때의 목표 유량의 변화율(실선(a)의 기울기)은, 반드시 오버라이드 특성(실선(b)의 기울기)을 모의하여 설정할 필요는 없으며, 실선(b)의 기울기보다 완만하게 설정해도 된다. 또한, 회생 유로(16)의 압력이 설정값 P1 이하일 때의 목표 유량은 제로에 한정되지 않고, 회생 유로(16)의 유압이 부압으로 되지 않을 정도의 소 유량으로 설정해도 된다. 이에 의해, 회생 유로(16)의 유압이 설정압 P1 이하일 때에도 양호한 조작성을 확보하면서 회생을 행할 수 있고, 압유 에너지의 회생 효율을 향상시킬 수 있다.

도 3으로 복귀하여, 제산부(83)는, 목표 유량 설정부(81)로부터 입력된 목표 유량을 모터 용량(회생 유압 모터(71)의 1회전당 유량)으로 제산함으로써 발전ㆍ전동기(72)의 목표 회전수를 산출하고, 출력 변환부(84)에 출력한다. 출력 변환부(84)는, 제산부(83)로부터 입력된 목표 회전수를 발전ㆍ전동기(72)의 회전수 제어 신호(CS)로 변환하고, 인버터(73)에 출력한다. 이에 의해, 발전ㆍ전동기(72)의 회전수가 목표 회전수로 제어되고, 회생 유압 모터(71)의 유량이 목표 유량으로 조정된다.

<동작>

본 실시 형태에 관한 유압 제어 시스템의 동작에 대하여, 도 2를 사용하여 설명한다.

우선, 선회체(200)의 기동 시의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 조작 레버(62)를 우측 선회측으로 조작한 경우의 동작과 좌측 선회측으로 조작한 경우의 동작은, 좌우가 반대로 되는 점을 제외하고 동일하기 때문에, 여기서는 우측 선회측으로 조작한 경우에 대해서만 설명한다.

조작 레버(62)가 중립 위치로부터 우측 선회측으로 조작되면, 파일럿 밸브(61)로부터 출력된 파일럿압(Pr)이 스풀 밸브(5)의 파일럿 수압부(5a)로 유도되고, 스풀 밸브(5)는 위치(C)측으로 전환된다. 이에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 압유는 미터 인 유로(Ca) 및 액추에이터 유로(9a)를 통하여 선회 유압 모터(3)의 포트(A)에 공급된다. 포트(A)에 공급된 압유는 포트(B)로부터 배출되고, 액추에이터 유로(9b) 및 미터 아웃 유로(Cb)를 통하여 탱크로 복귀된다. 이에 의해, 선회 유압 모터(3)는 우측 선회 방향으로 회전 구동되고, 선회체(200)는 우측 선회 동작을 개시한다.

여기서, 선회체(200)는 관성이 크기 때문에, 선회 기동 시에는, 유압 펌프(2)로부터 액추에이터 유로(9a)로 공급되는 압유의 유량을 선회 유압 모터(3)의 포트(A)에서 완전히 흡수할 수 없어, 액추에이터 유로(9a)의 압력(Pa)이 급격하게 상승한다. 압력(Pa)이 전환 밸브(17)의 설정값 P3 이상으로 되면, 전환 밸브(17)는 위치(G)로 전환되어 회생 유로(16)로 연통된다. 압력(Pa)이 더 상승하여 설정값 P1 이상으로 되면, 회생 유압 모터(71)는 압유의 회수를 개시한다. 이때, 압력 유량 특성(a)(도 4 참조)에 따라, 릴리프 개시압(P0)과 동등하거나 그보다는 약간 낮은 설정값 P1 이상으로 유지된 회생 유로(16)의 압력이, 액추에이터 유로(9a)를 통하여 선회 유압 모터(3)에 구동압으로서 작용하고, 선회체(200)는 가속된다.

액추에이터 유로(9a)의 압력(Pa)이 더 상승하여, 오버로드 릴리프 밸브(10)의 릴리프 개시압(P0) 이상으로 되면, 선회 유압 모터(3)의 포트(A)에서 완전히 흡수하지 못한 유량은, 회생 유압 모터(71)에 의해 회수됨과 함께 오버로드 릴리프 밸브(10)로부터 배출된다. 이때, 회생 유압 모터(71)의 유량은, 응답성이 높은 발전ㆍ전동기의 회전수 제어에 의해, 압력 유량 특성(a)에 따른(오버로드 릴리프 밸브(10)에 의한 릴리프 유량과 동등하거나 그보다 큰) 목표 유량으로 빠르게 조정된다.

선회체(200)의 우측 선회 속도가 상승함에 따라, 선회 유압 모터(3)의 포트(A)에서 흡수되는 유량은 증가하고, 액추에이터 유로(9a)의 압력(Pa)은 저하된다. 압력(Pa)이 설정값 P1 미만으로 되면, 회생 유압 모터(72)는 압유의 회수를 정지하고, 유압 펌프(2)로부터 액추에이터 유로(9a)로 공급되는 유량은 모두 선회 유압 모터(3)의 포트(A)에서 흡수된다.

이어서, 선회체(200)의 감속 시의 동작에 대하여 설명한다.

선회체(200)가 우측 선회 동작을 행하고 있는 상태에서 조작 레버(62)를 중립으로 되돌리면, 스풀 밸브(5)는 중립 위치로 전환되고, 스풀 밸브(5)를 통한 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압유의 급배가 불가능하게 되고, 유압 펌프(2)로부터의 압유에 의한 선회 유압 모터(3)의 구동은 정지된다. 한편, 큰 관성을 갖는 선회체(200)는, 선회 유압 모터(3)에 의한 구동이 정지한 후에도 우측 선회 동작을 계속한다. 그로 인해, 선회 유압 모터(3)는, 선회체(200)의 관성력에 의해 회전 구동된다.

이때, 스풀 밸브(5)를 통한 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압유의 급배가 불가능하게 되므로, 선회 유압 모터(3)의 포트(A)측(액추에이터 유로(9a))의 압력(Pa)은 급격하게 내려가고, 포트(B)측(액추에이터 유로(9b))의 압력(Pb)은 급격하게 상승한다. 액추에이터 유로(9a)의 압력(Pa)이 부압으로 되려고 하면, 메이크업 밸브(11)를 통하여 액추에이터 유로(9a)에 기름이 보충된다. 액추에이터 유로(9b)의 압력(Pb)이 설정값 P2 이상으로 되면, 전환 밸브(17)는 위치(G)로 전환되고, 회생 유로(16)로 연통된다.

액추에이터 유로(9b)의 압력(Pb)이 더 상승하여, 설정값 P1 이상으로 되면, 도 4에 도시하는 압력 유량 특성(a)에 따른 유량이 회생 유압 모터(71)에 의해 회수된다. 이때, 압력 유량 특성(a)에 따라, 릴리프 개시압(P0)과 동등하거나 그보다 약간 낮은 설정값 P1 이상으로 유지된 회생 유로(16)의 압력이, 액추에이터 유로(9b)를 통하여 선회 유압 모터(3)에 제동압으로서 작용하고, 선회체(200)는 감속을 개시한다.

액추에이터 유로(9b)의 압력(Pb)이 더 상승하여, 오버로드 릴리프 밸브(12)의 설정값 P1 이상으로 되면, 액추에이터 유로(9b)의 압유는, 회생 유압 모터(71)에 의해 회수됨과 함께 오버로드 릴리프 밸브(12)로부터 배출된다. 이때, 회생 유압 모터(71)의 유량은, 응답성이 높은 발전ㆍ전동기(72)의 회전수 제어에 의해, 압력 유량 특성(a)에 따른(오버로드 릴리프 밸브(12)의 릴리프 유량과 동등하거나 그보다 큰) 목표 유량으로 빠르게 조정된다.

그 후, 선회체(200)가 감속됨에 따라, 선회 유압 모터(3)로부터의 배출 유량이 저하됨과 함께 액추에이터 유로(9b)의 압력(Pb)도 저하된다. 이때, 응답성이 높은 발전ㆍ전동기(72)의 회전수 제어에 의해, 회생 유압 모터(71)의 유량이 이 압력(Pb)에 대응하는 목표 유량으로 빠르게 조정되기 때문에, 선회 감속 중에 액추에이터 유로(9b)의 압력(Pb)이 설정값 P1 미만으로 되는 일이 없고, 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

<효과>

상기와 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서는, 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압력이 오버로드 릴리프 밸브(10, 12)의 릴리프 개시압(P0)과 동등하거나 그보다 약간 낮은 값으로 설정된 설정값 P1 미만일 때에는, 압력 유량 특성(a)에 따라 회생 유압 모터(71)의 목표 유량이 제로 또는 회생 유로의 유압이 부압으로 되지 않을 정도의 소 유량으로 설정되고, 액추에이터 유로(9a, 9b)로부터 압유가 회수되지 않기 때문에, 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압력은 저하되지 않고, 종래와 동등한 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

한편, 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압력이 설정값 P1을 초과하였을 때에는, 회생 유압 모터(71)의 유량이, 응답성이 높은 발전ㆍ전동기의 회전수 제어에 의해, 액추에이터 유로(9a, 9b)의 고압측의 압력에 대응하는 목표 유량으로 빠르게 조정되기 때문에, 선회 기동 시 및 선회 감속 시에 액추에이터 유로(9a, 9b)의 고압측의 압력이 설정값 P1 이상으로 유지되고, 종래와 마찬가지의 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

또한, 회생 유로(16)의 압력이 설정값 P1을 초과하였을 때의 유량 변화율을 오버로드 릴리프 밸브(10, 12)의 오버라이드 특성에서의 유량 변화율과 동등하게 설정함으로써, 회생 유압 모터(71)의 목표 유량이 항상 오버로드 릴리프 밸브(10, 12)에 의한 릴리프 유량과 동등하거나 그보다 큰 값으로 설정되기 때문에, 압유 에너지의 회생 효율을 향상시킬 수 있다.

<변형예>

또한, 도 3에 도시한 목표 유량 설정부(81)는, 도 4에 도시한 변환 테이블(82) 대신에 도 5에 도시하는 변환 테이블(82A)을 참조해도 된다. 변환 테이블(82A)의 변환 테이블(82)과의 차이는, 검출 압력이 설정값 P1보다 높게 설정된 설정값 P3(제2 설정값) 이상일 때의 목표 유량이 일정값으로 되는 점이다.

이에 의해, 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압력이 설정값 P1보다 높게 설정된 설정값 P3 이상일 때에는, 회생 유압 모터(71)의 유량이 일정하게 되도록 제어되기 때문에, 회생 유압 모터(71)의 유량 변동에 기인하는 액추에이터 유로(9a, 9b)의 압력 변동을 억제할 수 있다.

1: 엔진(원동기)
2: 유압 펌프
3: 선회 유압 모터
4: 컨트롤 밸브
5: 스풀 밸브
5a, 5b: 파일럿 수압부
6: 선회 조작 장치
7: 회생 장치
8: 컨트롤러(제어 장치)
9a, 9b: 액추에이터 유로
10a, 10b: 파일럿 유로
10, 12: 오버로드 릴리프 밸브
11, 13: 메이크업 밸브
14, 15: 체크 밸브
16: 회생 유로
17: 전환 밸브
18: 압력 센서
31: 붐 실린더
32: 아암 실린더
33: 버킷 실린더
34: 주행 유압 모터
61: 파일럿 밸브
62: 조작 레버
71: 회생 유압 모터
72: 발전ㆍ전동기
73: 인버터
74: 초퍼
75: 축전 장치
81: 목표 회수 유량 설정부
82: 변환 테이블
83: 제산부
84: 출력 변환부
100: 하부 주행체
101: 크롤러
102: 크롤러 프레임
200: 상부 선회체
201: 선회 프레임
300: 셔블 기구
301: 붐
302: 아암
303: 버킷

Claims

선회체와,
상기 선회체를 선회 구동하는 선회 유압 모터와,
상기 선회 유압 모터의 압유를 급배하는 한 쌍의 액추에이터 유로에 접속된 회생 유로, 이 회생 유로에 접속된 회생 유압 모터 및 상기 회생 유압 모터와 함께 회전하는 발전ㆍ전동기를 갖는 회생 장치와,
상기 한 쌍의 액추에이터 유로 중 적어도 고압측의 압력을 검출할 수 있는 압력 검출 장치와,
상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 각각에 접속된 오버로드 릴리프 밸브와,
상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 고압측의 검출 압력이 상기 오버로드 릴리프 밸브에 의해 미리 설정된 제1 설정값 미만일 때에는, 상기 회생 유압 모터의 목표 유량을 제로 또는 회생 유로의 유압이 부압으로 되지 않을 정도의 소 유량으로 설정하고, 상기 검출 압력이 상기 제1 설정값 이상일 때에는, 상기 회생 유압 모터의 목표 유량을 상기 검출 압력에 따른 값으로 설정하고, 상기 회생 유압 모터의 유량이 이 목표 유량으로 되도록 상기 발전ㆍ전동기의 회전수를 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 검출 압력이 상기 제1 설정값 이상일 때의 목표 유량을, 상기 오버로드 릴리프 밸브의 오버라이드 특성을 모의하여 설정하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 검출 압력이 상기 제1 설정값보다 높게 설정된 제2 설정값 이상일 때에는, 상기 회생 유압 모터의 목표 유량을 일정값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회생 유로에 설치되고, 상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 고압측의 압력이 상기 제1 설정값과 동등하거나 그보다 낮게 설정된 제3 설정값 이상일 때에는 상기 회생 유로를 연통하고, 상기 한 쌍의 액추에이터 유로의 고압측의 압력이 상기 제3 설정값 미만일 때에는 상기 회생 유로를 차단하는 전환 밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 건설 기계.