KR20190026889A - 작업 기계 - Google Patents

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KR20190026889A
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accumulator
hydraulic
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유이치 오가와
세이지 히지카타
마사토시 호시노
기와무 다카하시
고지 이시카와
Original Assignee
히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

작업기(3)를 구동하는 유압 실린더(20)와, 유압 펌프(21)의 토출 관로를 유압 실린더(20)의 보텀 유실, 로드 유실 및 탱크로 전환하여 접속하는 컨트롤 밸브(22)와, 컨트롤 밸브(22)를 구동하는 파일럿압을 출력하는 파일럿 펌프(23)와, 유압 펌프(21) 및 파일럿 펌프(23)를 구동하는 엔진(24)과, 유압 실린더(20)로부터의 리턴 압유를 축적하는 어큐뮬레이터(26)를 구비한 작업 기계에, 컨트롤 밸브(22)를 바이패스하여 유압 실린더(20)의 보텀 유실과 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)를 접속함과 함께 어큐뮬레이터(26)를 설치한 바이패스 관로(41)와, 유압 실린더(20)의 보텀 유실과 어큐뮬레이터(26)의 사이에 마련한 축압용의 제어 밸브(27)와, 어큐뮬레이터(26)와 토출 관로(21a)의 사이에 마련한 방출용의 제어 밸브(28)와, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만이 되면 방출용의 제어 밸브(28)를 개방하는 유압 시스템 컨트롤러(30)를 마련한다.

Description

작업 기계
본 발명은, 유압 셔블 등의 작업 기계에 관한 것으로서, 특히 위치 에너지를 회수하여 회생하는 어큐뮬레이터를 구비한 작업 기계에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 작업 기계는, 붐, 아암, 버킷 등으로 구성되고, 유압 펌프로부터 유압 액추에이터로 압유를 공급함으로써 상하로 회전 운동하는 작업기를 가진다. 이 작업기가 자중에 의해 하강할 때의 위치 에너지를 회수하여 재이용하면 원동기 동력의 소비를 억제할 수 있다. 따라서 유압 액추에이터로부터의 리턴 압유를 어큐뮬레이터에 축적함으로써 위치 에너지를 회수하고, 축적한 압유를 방출하여 유압 액추에이터에 공급함으로써 위치 에너지를 회생하는 작업 기계가 있다. 단, 이 종류의 작업 기계에서는 어큐뮬레이터에 압유가 축적된 채 장시간 방치되면 어큐뮬레이터 내의 가스실의 가스가 압유에 용출되어, 가스를 재봉입하지 않으면 어큐뮬레이터의 축압(蓄壓) 성능이 저하되어버릴 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해, 수동 조작에 의해 어큐뮬레이터 내의 축압유가 방출되는 것 외, 키 오프 조작에 의해 작업 기계 원동기를 정지시킨 경우에도 자동적으로 축압유가 방출되는 유압 제어 시스템이 개시되어 있다(특허 문헌 1 등 참조).
일본특허 제4831679호 공보
특허 문헌 1의 유압 제어 시스템에서는, 수동 조작 또는 키 오프 조작이 된 것을 트리거로서 어큐뮬레이터 내의 축압유의 방출 처리를 실행한다. 이 때문에 엔진 스탑 등, 키 오프 조작에 관계없이 원동기가 정지한 경우에 축압유는 방출되지 않는다. 원동기를 재시동하지 않고 오퍼레이터가 하차하는 경우, 어큐뮬레이터 내의 축압유가 방출되고 있지 않은 것을 의식하여 수동 조작에 의해 어큐뮬레이터 내의 축압유를 방출하지 않으면 어큐뮬레이터에 압유가 축적된 채가 될 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 원동기가 정지된 경우 등에 어큐뮬레이터 내의 축압유가 자동적으로 방출되어 축압유에 가스가 용출되는 것을 억제할 수 있는 작업 기계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 작업 기계 본체와, 상기 작업 기계 본체에 장착된 작업기와, 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더와, 상기 유압 실린더를 구동하는 압유를 토출하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출 관로의 접속처를 전환하여 상기 유압 실린더의 보텀 유실(油室), 로드 유실 및 탱크 중 적어도 하나에 접속하는 컨트롤 밸브와, 상기 컨트롤 밸브를 구동하는 파일럿압을 출력하는 파일럿 펌프와, 상기 유압 펌프 및 상기 파일럿 펌프를 구동하는 원동기와, 상기 파일럿 펌프로부터 출력된 파일럿압을 조작에 따라 감압하여 상기 컨트롤 밸브를 구동하는 조작 신호를 생성하는 조작 장치와, 상기 유압 실린더로부터의 리턴 압유를 축적하는 어큐뮬레이터를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 컨트롤 밸브를 바이패스하여 상기 유압 실린더의 보텀 유실과 상기 유압 펌프의 토출 관로를 접속함과 함께 상기 어큐뮬레이터를 설치한 바이패스 관로와, 상기 바이패스 관로에 있어서의 상기 유압 실린더의 보텀 유실과 상기 어큐뮬레이터의 사이에 마련한 축압용의 제어 밸브와, 상기 바이패스 관로에 있어서의 상기 어큐뮬레이터와 상기 유압 펌프의 토출 관로의 사이에 마련한 방출용의 제어 밸브와, 상기 원동기의 회전수가 설정값 미만이 되면 상기 방출용의 제어 밸브를 개방하는 제어를 행하는 제어 장치를 구비한다.
본 발명에 의하면, 원동기가 정지한 경우 등에 어큐뮬레이터 내의 축압유가 자동적으로 방출되어 축압유에 가스가 용출되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 작업 기계의 대표예인 유압 셔블의 외관 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2은 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 회전 상태 판정부에 의한 식별 신호의 출력 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 축압유 제어부에 의한 축압 유량의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 회전 상태 판정부에 의한 식별 신호의 출력 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 축압유 제어부에 의한 축압 유량의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 축압유 제어부에 의한 축압 유량의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다.
이하에 도면을 이용하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
(제 1 실시 형태)
· 작업 기계
도 1은 본 발명과 관련된 작업 기계의 대표예인 유압 셔블의 외관 구성을 나타내는 측면도이다. 이하의 설명에 있어서 언급하지 않는 경우에는 운전석의 전방(동(同)도면 중에서는 좌측 방향)을 기체의 전방으로 한다. 단, 유압 셔블의 예시는 본 발명의 적용 대상을 한정하는 것은 아니고, 상하로 회전 운동하는 작업기를 가지는 작업 기계이면, 크레인 등의 다른 종류의 작업 기계에도 본 발명은 적용될 수 있다.
도 1에 나타낸 유압 셔블은, 주행체(1) 및 선회체(2)를 가지는 작업 기계 본체와, 작업기(프론트 작업기)(3)를 구비하고 있다. 주행체(1)는 작업 기계의 하부 구조체이며, 좌우의 크롤러(4)를 가지는 크롤러식의 것이다. 단, 고정식의 작업 기계의 경우에는, 지면에 고정한 포스트 등을 주행체 대신에 하부 구조체로서 구비하는 경우가 있다. 선회체(2)는 선회륜(6)을 개재하여 주행체(1)의 상부에 선회 가능하게 마련되며, 좌측 전부(前部)에 운전실(7)을 구비하고 있다. 단, 주행체(1)와 선회체(2)와 같이 하부 구조체가 상부 구조체에 대하여 선회하는 구조에 한정되지 않고, 하부 구조체에 대하여 상부 구조체가 선회하지 않는 구조로 하는 경우도 있다. 운전실(7) 내에는, 오퍼레이터가 앉는 운전석(도시 생략), 오퍼레이터가 조작하는 조작 장치(도 2의 조작 장치(25) 등)가 배치되어 있다. 작업기(3)는, 선회체(2)의 전부에 회전 운동 가능하게 장착한 붐(11), 붐(11)의 선단에 회전 운동 가능하게 연결한 아암(12), 아암(12)의 선단에 회전 운동 가능하게 연결한 버킷(13)을 구비하고 있다.
유압 셔블은 또한, 좌우의 주행 모터(15), 선회 모터(16), 붐 실린더(17), 아암 실린더(18) 및 버킷 실린더(19)를 구비하고 있다. 이들은 유압 액추에이터이다. 좌우의 주행 모터(15)는, 주행체(1)의 좌우의 크롤러(4)를 각각 구동한다. 선회 모터(16)는 선회륜(6)을 구동하여 주행체(1)에 대하여 선회체(2)를 선회시킨다. 붐 실린더(17)는 붐(11)을 상하로 구동한다. 아암 실린더(18)는 아암(12)을 덤프측(개방측) 및 크라우드측(끌어당기는 측)으로 구동한다. 버킷 실린더(19)는 버킷(13)을 덤프측 및 크라우드측으로 구동한다.
· 유압 시스템
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다. 동도면에 나타낸 바와 같이, 도 1에 나타낸 작업 기계에는 유압 실린더(20)를 구동하는 유압 시스템이 구비되어 있다. 유압 실린더(20)는 작업기(3)를 구동하는 유압 액추에이터이며, 본 실시 형태에서는 붐 실린더(17)인 경우를 설명하지만, 유압 실린더(20)를 아암 실린더(18) 또는 버킷 실린더(19)로 할 수도 있다. 이 유압 시스템은, 유압 펌프(21), 컨트롤 밸브(22), 파일럿 펌프(23), 엔진(24), 조작 장치(25), 어큐뮬레이터(26), 제어 밸브(27, 28), 유압 시스템 컨트롤러(30) 등을 구비하고 있다.
유압 펌프(21)는 예를 들면 가변 용량형의 펌프이며, 탱크에 저류된 작동유를 흡입하여 유압 실린더(20)를 구동하는 압유로서 토출 관로(21a)에 토출한다. 토출 관로(21a)는 컨트롤 밸브(22)에 접속하고 있다. 도면에 나타내고 있지는 않지만 토출 관로(21a)에는 릴리프 밸브가 마련되어 있으며, 릴리프 밸브에 의해 토출 관로(21a)의 최대압이 규정되고 있다. 파일럿 펌프(23)는 고정 용량형이며, 컨트롤 밸브(22)를 구동하는 조작 신호의 원압(元壓)이 되는 파일럿압을 출력한다. 유압 펌프(21) 및 파일럿 펌프(23)의 구동축은 엔진(24)의 출력축에 연결되어 있으며, 유압 펌프(21) 및 파일럿 펌프(23)는 엔진(24)에 의해 구동된다. 파일럿 펌프(23)의 토출 관로에는 파일럿 릴리프 밸브(23a)가 마련되어 있어, 파일럿 릴리프 밸브(23a)에 의해 파일럿압의 상한값이 규정되고 있다.
엔진(24)은 원동기이며 디젤 엔진 등의 내연 기관이다. 또한 엔진(24)은 키 스위치 등의 엔진 스위치(원동기 스위치)(35)의 조작에 의해 기동하고, 엔진(24)의 회전수(엔진 회전수(N))는 회전수 센서(36)에 의해 검출된다. 운전 시의 엔진 회전수(N)(목표 회전수(Nt))는 엔진 컨트롤 다이얼(37)에 의해 설정된다. 엔진 스위치(35), 회전수 센서(36) 및 엔진 컨트롤 다이얼(37)의 신호는 엔진 컨트롤러(원동기 제어 장치)(38)에 입력되고, 이들 신호에 따라 엔진 컨트롤러(38)는 엔진(24)을 제어한다. 예를 들면 엔진 스위치(35)로부터 기동(가동)을 지령하는 신호가 입력되고 있는 동안, 엔진 컨트롤러(38)는 회전수 센서(36)의 검출 결과(검출 신호)인 엔진 회전수(N)가 엔진 컨트롤 다이얼(37)에 의해 설정된 목표 회전수(Nt)에 근접하도록 연료 분사량을 제어하거나 한다. 또한 엔진 컨트롤러(38)는, 회전수 센서(36)로부터 입력된 엔진 회전수(N) 외, 회전수 센서(36)에 의해 검출된 엔진 회전수(N)에 의거하여 엔진(24)의 회전 상태의 판정 신호(F1)를 유압 시스템 컨트롤러(30)의 회전 상태 판정부(31)에 출력한다. 엔진(24)의 회전 상태의 판정 신호(F1)는, 예를 들면 작업 기계가 작업하는데 불충분한 회전수인지 여부를 식별하는 신호이다. 작업 기계가 작업하는데 불충분한 회전수란, 예를 들면 엔진 회전수(N)가 목표 회전수(Nt)를 기준으로 예를 들면 Nt보다 낮게 설정한 설정값(Ns) 미만의 회전수이며, 엔진 스탑할 것 같은 상황이나 엔진 스탑한 상황도 이 설정값(Ns)으로 판정할 수 있다.
조작 장치(25)는 파일럿 펌프(23)로부터 출력된 파일럿압을 조작에 따라 감압하여 컨트롤 밸브(22)를 구동하는 조작 신호(유압 신호)를 생성하는 유압 파일럿식의 레버 장치이다. 조작 장치(25)는 조작 레버로 파일럿 밸브(감압 밸브)(25a)를 조작하는 구성이다. 파일럿 밸브(25a)의 1차 포트에는 파일럿 펌프(23)가 접속하고, 레버 조작 방향에 대응하여 마련한 2개의 2차 포트에는 컨트롤 밸브(22)의 조작 포트(22a, 22b)가 제각기 접속하고 있다. 조작 레버를 일방측으로 경사 조작하면 조작량에 따라 파일럿 펌프(23)의 파일럿압이 감압되고, 이에 따라 생성된 조작 신호가 컨트롤 밸브(22)의 조작 포트(22a)에 출력된다. 조작 레버를 타방측으로 경사 조작하면 마찬가지로 생성된 조작 신호가 컨트롤 밸브(22)의 조작 포트(22b)에 출력된다.
컨트롤 밸브(22)는 유압 펌프(21)로부터 유압 실린더(20)로의 압유의 흐름을 제어하는 방향 전환 밸브이며, 본 실시 형태에서는 유압 구동식의 3위치 전환 밸브로 구성하고 있다. 컨트롤 밸브(22)는, 보텀 관로(20a)를 개재하여 유압 실린더(20)의 보텀 유실에, 로드 관로(20b)를 개재하여 유압 실린더(20)의 로드 유실에, 탱크 관로를 개재하여 탱크에 접속되어 있다. 컨트롤 밸브(22)의 스풀이 구동됨으로써 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)의 접속처가 보텀 유실, 로드 유실 및 탱크 중 적어도 하나로 전환된다. 구체적으로는 컨트롤 밸브(22)의 스풀은 양측으로부터 스프링으로 눌려 있으며, 무조작 시에는 스풀이 중립 위치에 있어서 토출 관로(21a)를 탱크에만 접속한다. 예를 들면 컨트롤 밸브(22)의 조작 포트(22a)에 조작 신호가 입력되면, 스풀이 도면 중의 상측으로 이동하여 토출 관로(21a)가 탱크 관로 및 보텀 관로(20a)에 접속한다. 스풀 이동량이 늘어남에 따라 보텀 관로(20a)에 흐르는 비율이 늘어나, 보텀 유실에 대한 공급 유량이 증가한다. 보텀 유실에 압유가 공급되면 유압 실린더(20)가 신장하여 붐(11)이 상승하고, 로드 유실로부터 압출된 리턴 오일은 컨트롤 밸브(22)를 개재하여 탱크로 배출된다. 반대로 컨트롤 밸브(22)의 조작 포트(22b)에 조작 신호가 입력되면, 스풀이 도면 중의 하측으로 이동하여 토출 관로(21a)가 탱크 관로 및 로드 관로(20b)에 접속한다. 스풀 이동량이 늘어남에 따라 로드 관로(20b)에 흐르는 비율이 늘어나, 로드 유실에 대한 공급 유량이 증가한다. 로드 유실에 압유가 공급되면 유압 실린더(20)가 수축하여 붐(11)이 하강하고, 보텀 유실로부터 압출된 리턴 오일은 컨트롤 밸브(22)를 개재하여 탱크로 배출된다.
어큐뮬레이터(26)는 작업기(3)가 하강할 때에 유압 실린더(20)의 보텀 유실로부터 압출되는 리턴 압유를 회생 에너지로서 축적하는 회생 장치이다. 본 실시 형태에서는, 유압 실린더(20)의 보텀 유실(보텀 관로(20a))과 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)가 바이패스 관로(41)에 의해 컨트롤 밸브(22)를 바이패스하여 접속되어 있다. 어큐뮬레이터(26)는 이 바이패스 관로(41)에 설치되어 있다. 또한 바이패스 관로(41)에는, 유압 실린더(20)의 보텀 유실과 어큐뮬레이터(26)의 사이에 위치하도록 축압용의 제어 밸브(27)가, 또한 어큐뮬레이터(26)와 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)의 사이에 위치하도록 방출용의 제어 밸브(28)가 마련되어 있다. 이들 제어 밸브(27, 28)는 유압 시스템 컨트롤러(30)의 축압유 제어부(32)의 지령 신호에 의해 구동되는 전자 구동식의 제어 밸브이며, 개폐 밸브여도 되지만 본 실시 형태에서는 비례 전자 밸브를 이용하고 있다. 본 실시 형태에 있어서의 축압용의 제어 밸브(27)는 노멀 클로즈형의 전자 밸브이며, 통상 시에는 어큐뮬레이터(26)와 유압 실린더(20)의 보텀 유실과의 접속을 차단하고 있다. 축압유 제어부(32)로부터의 지령 신호로 솔레노이드가 여자되면 제어 밸브(27)가 개방되어 어큐뮬레이터(26)에 유압 실린더(20)의 보텀 유실을 접속한다. 방출용의 제어 밸브(28)는 노멀 오픈형의 전자 밸브이며, 통상 시에는 어큐뮬레이터(26)를 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)에 접속하고 있다. 축압유 제어부(32)로부터의 지령 신호에 의해 솔레노이드가 여자되면 제어 밸브(28)가 폐쇄되어, 어큐뮬레이터(26)와 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)와의 접속이 차단된다.
또한, 축압용의 제어 밸브(27)와 어큐뮬레이터(26)의 사이에는 체크 밸브(42)가, 방출용의 제어 밸브(28)와 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)의 사이에는 체크 밸브(43)가 마련되어 있다. 이들 체크 밸브(42, 43)에 의해 바이패스 관로(41)의 기름의 유통 방향은 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)에 합류하는 방향에만 한정된다. 이에 따라 유압 펌프(21)의 토출유가 어큐뮬레이터(26)에 유입되거나, 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유가 유압 실린더(20)의 보텀 관로(20a)에 흘러 들어 오거나 하는 경우가 없다.
또한, 컨트롤 밸브(22)의 조작 포트(22a)와 파일럿 밸브(25a)를 잇는 파일럿 라인에는, 조작 포트(22a)에 가해지는 압력(유압 실린더(20)의 신장을 지시하는 조작 신호(P1)의 크기)을 측정하는 압력 센서(51)가 마련되어 있다. 마찬가지로 컨트롤 밸브(22)의 조작 포트(22b)와 파일럿 밸브(25a)를 잇는 파일럿 라인에는, 조작 포트(22b)에 가해지는 압력(유압 실린더(20)의 수축을 지시하는 조작 신호(P2)의 크기)를 측정하는 압력 센서(52)가 마련되어 있다. 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)에 있어서의 컨트롤 밸브(22)보다 상류측의 부분에는, 유압 펌프(21)의 토출 압력을 측정하는 압력 센서(53)가 마련되어 있다. 또한 바이패스 관로(41)에 있어서의 체크 밸브(42), 방출용의 제어 밸브(28) 및 어큐뮬레이터(26)로 끼워진 부분에는, 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 압력을 측정하는 압력 센서(54)가 마련되어 있다. 이들 압력 센서(51-54)는 유압 시스템 컨트롤러(30)에 전기적으로 접속되어 있으며, 압력 센서(51-54)의 검출 신호가 유압 시스템 컨트롤러(30)에 입력된다.
유압 시스템 컨트롤러(30)는, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만이 되면 방출용의 제어 밸브(28)를 개방하는 축압유 방출 장치로서의 제어를 행하는 기능을 구비한 제어 장치이다. 이 유압 시스템 컨트롤러(30)는, 적어도 회전 상태 판정부(31)와 축압유 제어부(32)를 포함한다. 또한, 본원 명세서에 있어서 “엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만”이라고 기재한 경우에는, 엄밀하게 회전수 센서(36)에 의해 검출된 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인 경우 외, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인 것이 추정되는 경우도 포함된다. 이 점은 제 2 실시 형태 등에서 후술한다. 설정값(Ns, Ps)(후술) 등은 미리 설정되어 각각 회전 상태 판정부(31), 축압유 제어부(32), 혹은 유압 시스템 컨트롤러(30)가 구비하는 것 외의 기억 장치에 기억되어 있으며, 필요 시에 회전 상태 판정부(31), 축압유 제어부(32)에서 참조된다.
회전 상태 판정부(31)는, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인지 여부를 판정하고, 그 판정 결과인(판정 결과를 식별하기 위한) 식별 신호(F2)를 출력한다. 본 실시 형태의 회전 상태 판정부(31)는, 회전수 센서(36)의 신호에 의거하여 엔진 회전수(N)를 연산하고, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인지 여부를 판정한다. 그 때, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인 취지의 식별 신호(F2)를 출력할 때에는, 회전 상태 판정부(31)는 엔진 스위치(35)의 기동 지령 신호(가동 지령 신호)(Se)를 판정하고, 엔진(24)의 기동(가동)이 지령되고 있는 상태인 것을 전제로 한다. 또한, 단순히 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인지 여부를 판정하는 것은 아니고, 회전 상태 판정부(31)는 엔진 컨트롤러(38)로부터의 판정 신호(F1)도 가미하여 식별 신호(F2)를 출력한다. 구체적으로는, 회전 상태 판정부(31)는, 판정 신호(F1)에 의거하여 엔진(24)의 회전 상태가 불량이라고 판정한 경우에 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인 것을 추정하고, 그 취지를 식별하는 식별 신호(F2(=1))를 출력한다. 정리하면, 회전 상태 판정부(31)는, 엔진(24)이 회전 이상인 상태에 있다고 자기 판단한 경우 외, 엔진(24)이 회전 이상인 상태에 있다고 엔진 컨트롤러(38)가 판단한 경우에 그 취지의 식별 신호(F2)(=1)를 출력한다.
축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27, 28)의 개방도를 제어하여 어큐뮬레이터(26)에 공급 또는 어큐뮬레이터(26)로부터 배출되는 유량을 제어하고, 작업기(3)의 위치 에너지의 회수 및 회생을 지령하는 것이다. 이 축압유 제어부(32)에는, 회전 상태 판정부(31)의 식별 신호(F2)에 의거하여 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만이라고 판정한 경우에 방출용의 제어 밸브(28)를 개방하는 지령 신호를 출력하는 기능이 포함된다.
· 제어 순서
도 3은 회전 상태 판정부(31)에 의한 식별 신호의 출력 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 동도면에 나타낸 일련의 처리는, 유압 시스템 컨트롤러(30)에 통전되어 있는 동안, 회전 상태 판정부(31)에 의해 소정의 사이클 타임(예를 들면 0.1s)으로 반복하여 실행된다.
유압 시스템 컨트롤러(30)가 기동되면, 회전 상태 판정부(31)는 도 3의 순서를 개시하고, 우선 단계 S101에서 엔진 컨트롤러(38)로부터의 판정 신호(F1)가 엔진(24)의 회전 상태의 이상을 통지하는 것(F1=1)인지의 여부를 판정한다. 판정 신호(F1)가 이상을 통지하는 것(F1=1)이면 단계 S104로, 정상을 통지하는 것(F1=0)이면 단계 S102로 순서가 이동한다.
단계 S102로 순서가 이동하면, 회전 상태 판정부(31)는 회전수 센서(36)에 의해 검출된 신호를 기초로 엔진 회전수(N)를 연산하고, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns)보다 작은지를 판정한다. 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns)보다 작으면(N<Ns이면) 단계 S103으로, 설정값(Ns) 이상이면(N≥Ns이면) 단계 S105로 순서가 이동한다. 단계 S103으로 순서가 이동하면, 회전 상태 판정부(31)는 엔진 스위치(35)의 기동 지령 신호(Se)가 입력 상태(Se=1)인지를 판정한다. 기동 지령 신호(Se)가 입력 상태(Se=1)이면 단계 S104로, 끊김 상태(Se=0)이면 단계 S105로 순서가 이동한다. 단계 S104로 순서를 이동한 경우, 회전 상태 판정부(31)는 엔진(24)의 회전 상태가 이상인 것을 식별하는 식별 신호(F2)(F2=1)를 축압유 제어부(32)에 출력하고, 도 3의 순서를 종료한다. 단계 S105로 순서를 이동한 경우, 회전 상태 판정부(31)는 엔진(24)의 회전 상태가 정상인 것을 식별하는 식별 신호(F2)(F2=0)를 축압유 제어부(32)에 출력하고, 도 3의 순서를 종료한다.
도 3의 순서에 의해, 엔진 컨트롤러(38)는 엔진의 회전 이상을 통지하고 있지 않지만 기동 지령이 되어 있음에도 불구하고 엔진 회전수가 낮은 경우(F1=0, Se=1, N<Ns)에는, 엔진(24)의 회전 상태는 이상이라고 판정된다. 엔진 컨트롤러(38)가 엔진(24)의 회전 이상을 통지한 경우(F1=1)도 동일하다. 한편, 엔진(24)의 회전 이상이 알려져 있지 않고 엔진 회전수도 충분한 경우(F1=0, N≥Ns)에는, 엔진(24)의 회전 상태는 정상이라고 판정된다. 또한 엔진(24)의 회전 이상이 알려져 있지 않지만 엔진 회전수가 낮은 경우에도, 애당초 엔진(24)의 기동 지령이 되어 있지 않으면(F1=0, N<Ns, Se=0) 마찬가지로 엔진(24)의 회전 상태는 정상이라고 판정된다.
도 4는 축압유 제어부(32)에 의한 축압 유량의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 동도면에 나타낸 일련의 처리는, 유압 시스템 컨트롤러(30)에 통전되고 있는 동안, 축압유 제어부(32)에 의해 소정의 사이클 타임(예를 들면 0.1s)으로 반복하여 실행된다.
유압 시스템 컨트롤러(30)가 기동하면, 축압유 제어부(32)는 도 4의 순서를 개시하고, 우선 단계 S201에서 회전 상태 판정부(31)로부터의 식별 신호(F2)가 엔진(24)의 회전 상태의 이상을 식별하는 것(F2=1)인지 여부를 판정한다. F2가 이상을 통지하는 것(F2=1)이면 단계 S205로, 정상을 통지하는 것(F2=0)이면 단계 S202로 순서가 이동한다.
단계 S202로 순서가 이동하면, 축압유 제어부(32)는 압력 센서(51)에 의해 검출된 조작 신호(P1)가 설정값(Ps)보다 큰지(즉 유압 실린더(20)의 신장 조작이 되어 있는지)를 판정한다. 조작 신호(P1)가 설정값(Ps)보다 크면(P1>Ps이면) 단계 S205로, 설정값(Ps) 이하이면(P1≤Ps이면) 단계 S203으로 순서가 이동한다. 단계 S203으로 순서가 이동하면, 축압유 제어부(32)는 압력 센서(52)에 의해 검출된 조작 신호(P2)가 설정값(Ps)보다 큰지(즉 유압 실린더(20)의 수축 조작이 되어 있는지)를 판정한다. 조작 신호(P2)가 설정값(Ps)보다 크면(P2>Ps이면) 단계 S204로, 설정값(Ps) 이하이면(P2≤Ps이면) 단계 S207로 순서가 이동한다. 단계 S204로 순서가 이동하면, 축압유 제어부(32)는 압력 센서(53)에 의해 검출된 유압 펌프(21)의 토출압(Pp)이 압력 센서(54)에 의해 검출된 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 압력 Pa보다 작은지(Pp<Pa)를 판정한다. 토출압(Pp)이 압력(Pa)보다 작으면(Pp<Pa) 단계 S205로, 압력(Pa) 이상이면 단계 S206으로 순서가 이동한다.
단계 S201-S204의 판정의 결과, 우선 식별 신호(F2)에 의해 엔진(24)의 이상을 식별한 경우, 축압유 제어부(32)는 단계 S205의 순서를 실행하여 도 4의 순서를 종료한다. 엔진(24)의 이상을 식별하지 않는 경우라도, 유압 실린더(20)의 신장 조작이 되어 있으면, 축압유 제어부(32)는 단계 S205의 순서를 실행하여 도 4의 순서를 종료한다. 또한 엔진(24)이 정상인 경우에 유압 실린더(20)의 수축 조작이 되어 있어 토출압(Pp)이 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 압력(Pa)보다 작으면, 축압유 제어부(32)는 단계 S205의 순서를 실행하여 도 4의 순서를 종료한다. 단계 S205는 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 방출의 처리이다. 단계 S205에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27, 28)를 소자(消磁)하고, 축압용의 제어 밸브(27)를 폐쇄함과 동시에 방출용의 제어 밸브(28)를 개방하여 도 2의 상태로 한다. 이에 따라 어큐뮬레이터(26)와 유압 실린더(20)의 보텀 유실의 접속은 차단되고, 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)에 어큐뮬레이터(26)가 접속한다. 엔진(24)이 정상이며 유압 실린더(20)의 신장 조작이 되어 있는 경우(단계 S202 경유로 단계 S205가 실행되는 경우)에는, 유압 펌프(21)의 토출압(Pp)이 축압유의 압력(Pa)보다 낮으면 회생된다. 즉 축압유가 유압 펌프(21)의 토출유에 합류하고, 컨트롤 밸브(22)를 개재하여 유압 실린더(20)에 공급된다. 그 때, 가령 토출압(Pp)이 압력(Pa)보다 높아도, 유압 펌프(21)의 토출유가 역류하여 어큐뮬레이터(26)에 유입되는 경우는 없다. 엔진(24)이 정상이며 유압 실린더(20)의 수축 조작이 되어 있으며, 또한 유압 펌프(21)의 토출압(Pp)이 축압유의 압력(Pa)보다 낮은 경우(단계 S204 경유로 단계 S205가 실행되는 경우)도, 마찬가지로 회생된다. 엔진(24)의 회전 이상이 식별되고 있는(단계 S202, S204의 판정을 거치지 않고 단계 S205의 처리가 실행됨) 경우에는, 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유는 컨트롤 밸브(22)를 개재하여 탱크로 되돌려진다.
또한, 엔진(24)이 정상이며 유압 실린더(20)의 수축 조작이 되어 있는 경우, 토출압(Pp)이 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 압력(Pa) 이상이면, 축압유 제어부(32)는 단계 S206의 순서를 실행하여 도 4의 순서를 종료한다. 단계 S206은 어큐뮬레이터(26)에 유압 실린더(20)로부터의 리턴 압유를 축적하는 처리(축압의 처리)이다. 단계 S206에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27, 28)를 여자하고, 축압용의 제어 밸브(27)를 개방함과 동시에 방출용의 제어 밸브(28)를 폐쇄한다. 이에 따라 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)와 어큐뮬레이터(26)의 접속이 차단되어, 어큐뮬레이터(26)에 유압 실린더(20)의 보텀 유실이 접속한다. 이에 따라 유압 실린더(20)의 보텀 유실로부터 압출된 압유가 어큐뮬레이터(26)로 흘러 들어 와 축압된다. 유압 실린더(20)의 보텀 유실이 압력(Pa)보다 저압이어도, 체크 밸브(42)에 의해 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유가 보텀 관로(20a)에 흘러 들어 오는 경우는 없다.
엔진의 이상이 식별되지 않고 조작 장치(25)의 조작도 되고 있지 않은 경우에는, 축압유 제어부(32)는 단계 S207의 순서를 실행하여 도 4의 순서를 종료한다. 단계 S207은, 엔진(24)이 정상적으로 기동하고 있는 상황에서 무조작 시에 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유를 보지(保持)하는(축압도 회생도 하지 않는) 처리이다. 단계 S207에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27)를 소자함과 동시에 제어 밸브(28)를 여자하여, 제어 밸브(27, 28)의 쌍방을 폐쇄한다. 이에 따라, 어큐뮬레이터(26)와 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)와의 접속도, 어큐뮬레이터(26)와 유압 실린더(20)의 보텀 유실과의 접속도 차단되어, 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유가 보지된다.
· 효과
(1) 본 실시 형태에 있어서는, 엔진 스탑 시를 포함하여 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns)을 하회하는 것 같은 저속 회전인 경우, 단계 S205의 처리가 실행되어 방출용의 제어 밸브(28)가 개방되어 어큐뮬레이터(26)가 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)에 접속한다. 이 때, 파일럿 릴리프 밸브(23a)의 오버라이드 특성에 의해 파일럿 펌프(23)로부터 출력되는 파일럿압이 엔진 회전수의 저하에 따라 저하된다. 그러면 조작 포트(22a, 22b)에 가해질 수 있는 압력(조작 신호(P1, P2))이 내려가, 컨트롤 밸브(22)는 조작 장치(25)의 조작의 유무에 관계없이 중립 위치가 된다. 이에 따라 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유는 방출용의 제어 밸브(28), 체크 밸브(43), 컨트롤 밸브(22)를 통하여 탱크에 흘러내린다. 즉 엔진(24)이 정지된 경우 등에 엔진(24)을 재시동하지 않고 오퍼레이터가 하차했다고 해도, 유압적으로 자연히 중립 위치로 복귀하는 컨트롤 밸브(22)를 개재하여 탱크에 이어짐으로써 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유가 자동적으로 방출된다. 따라서 엔진(24)이 정지된 경우 등에 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 방출 수속하는 것을 잊어도, 축압유에 어큐뮬레이터(26) 내의 가스실 내의 가스가 용출되는 것을 억제할 수 있다. 또한 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유가 방출됨으로써, 예를 들면 어큐뮬레이터(26)나 유압 배관의 정비 작업 중에 있어서 예측할 수 없이 압유가 분출되는 것도 방지할 수 있다.
(2) 본 실시 형태에서는 엔진 컨트롤러(38)가 엔진(24)의 회전 상태를 판정하는 것 외, 회전 상태 판정부(31)를 마련하여 회전 상태 판정부(31)에서도 별도 엔진(24)의 회전 상태를 판정하는 구성으로 했다. 이와 같이 2단계에서 엔진(24)의 회전 상태를 판정함으로써, 엔진 컨트롤러(38)에서는 검지할 수 없었던 엔진(24)의 회전 상태의 이상이 회전 상태 판정부(31)에 의해 검지될 수 있다. 이에 따라, 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 방출 잊어버림을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
단, 2단계에서 엔진(24)의 회전 상태를 판정할 필요성이 낮은 경우에는, 엔진 컨트롤러(38)에 의한 판정 또는 회전 상태 판정부(31)에 의한 판정 중 어느 것을 축압유 제어의 기초 정보로부터 제외해도 된다. 엔진 컨트롤러(38)의 판정을 제외하는 경우, 예를 들면 회전 상태 판정부(31)에 의한 도 3의 순서의 단계 S101의 판정은 생략된다. 회전 상태 판정부(31)의 판정을 제외하는 경우, 예를 들면 회전 상태 판정부(31) 그 자체를 생략하고, 축압유 제어부(32)에 의한 도 4의 순서의 단계 S201의 판정에서 엔진 컨트롤러(38)의 판정 신호(F1)가 1인지 0인지를 판정한다. 이 경우, 엔진 컨트롤러(38)가 회전 상태 판정부이다. 또한 엔진 컨트롤러(38)와 회전 상태 판정부(31)에서 사용하는 설정값(Ns)은 동일한 값이어도 되고, 상이한 값이어도 된다. 예를 들면 회전 상태 판정부(31)에서 이용하는 설정값(Ns)을 엔진 컨트롤러(38)에서 이용하는 설정값(Ns)보다 높게 설정하면, 에너지 효율은 저하될 수 있지만 축압유로의 가스가 용출되는 것은 보다 억제할 수 있다.
(3) 방출용의 제어 밸브(28)를 가령 노멀 클로즈형으로 한 경우, 엔진(24)에 회전 이상이 발생한 경우에 전기 계통의 불량 등으로 축압유 제어부(32)로부터 지령 신호가 출력되지 않아 제어 밸브(28)의 솔레노이드가 여자되지 않으면, 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유는 방출되지 않는다. 이에 비하여, 본 실시 형태에서는 제어 밸브(28)가 노멀 오픈형이므로, 축압유 제어부(32)로부터 지령 신호를 출력할 수 없는 상황에서는 자연히 어큐뮬레이터(26)가 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)에 접속한다. 그 때에 엔진(24)이 정지 등 하고 있으면 컨트롤 밸브(22)가 중립이 되므로 축압유를 탱크에 방출할 수 있다. 단, 축압유 제어부(32)로부터 지령 신호를 출력할 수 없는 상황이 상정되지 않는 경우에는, 방출용의 제어 밸브(28)를 노멀 클로즈형으로 해도 된다.
(제 2 실시 형태)
도 5는 본 발명의 제 2 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다. 동도면은 제 1 실시 형태의 도 2에 대응하고 있다. 도 5에 있어서 제 1 실시 형태에서 설명한 요소에 대응하는 요소에는 도 2와 동일한 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태가 제 1 실시 형태와 상이한 점은, 파일럿 펌프(23)가 출력하는 파일럿압(Po)을 검출하는 압력 센서(55)를 마련하고, 회전 상태 판정부(31)에 의해 압력 센서(55)의 신호에 의거하여 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인지 여부를 판정하는 점이다. 본 실시 형태의 다른 점은 제 1 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략하는 것으로 하고, 제 1 실시 형태와의 상이점에 대하여 이하에 설명한다.
파일럿 펌프(23)가 엔진(24)에 의해 구동되기 때문에, 엔진 회전수(N)에 의해 파일럿 펌프(23)의 회전수가 변화된다. 파일럿 펌프(23)의 회전수(=엔진 회전수(N))가 작아지면 파일럿 릴리프 밸브(23a)의 오버라이드 특성에 의해 파일럿압(Po)이 저하된다. 즉 파일럿압(Po)으로부터 엔진 회전수(N)를 추측할 수 있고, 이것이 파일럿압(Po)을 축압유 제어의 기초 정보로서 검출하는 이유이다. 본 실시 형태에서는 압력 센서(55)의 신호를 회전 상태 판정부(31)에 입력하고, 파일럿압(Po)과 설정값(Pq)과의 대소 관계로부터 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns)을 하회하여 저하된 것이라고 추정된 경우에 식별 신호(F2)(=1)를 출력한다. 설정값(Pq)은 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns)일 때의 파일럿압(Po)의 값이며, 미리 설정되어 회전 상태 판정부(31) 또는 유압 시스템 컨트롤러(30)가 구비하는 다른 기억 장치에 기억되어 있으며, 필요 시에 회전 상태 판정부(31)에서 참조된다. 그 밖의 구성은 제 1 실시 형태와 마찬가지이다.
도 6은 본 실시 형태의 회전 상태 판정부(31)에 의한 식별 신호의 출력 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 동도면은 제 1 실시 형태의 도 3에 대응하고 있다. 도 6에 나타낸 일련의 처리는, 유압 시스템 컨트롤러(30)에 통전되고 있는 동안, 회전 상태 판정부(31)에 의해 소정의 사이클 타임(예를 들면 0.1s)으로 반복하여 실행된다.
도 6의 순서는 단계 S102의 처리가 단계 S102a로 대체되는 점에서만 도 3의 순서와 상이하고, 그 밖의 단계 S101, S103-S105의 처리는 도 3의 동일 번호의 처리와 마찬가지이다. 엔진 컨트롤러(38)의 판정 신호(F1)가 엔진(24)의 회전 상태가 정상인 것을 판정하는 것(F1=0)인 경우, 단계 S102로 순서가 이동한다. 단계 S102a에서는, 회전 상태 판정부(31)는 압력 센서(55)에 의해 검출된 파일럿압(Po)이 설정값(Pq)보다 작은지를 판정한다. 파일럿압(Po)이 설정값(Pq)보다 작으면(Po<Pq이면) 단계 S103으로, 설정값(Pq) 이상이면(Po≥Pq이면) 단계 S105로 순서가 이동한다. Po<Pq이면 N<Ns가 추정되고, 계속되는 단계 S103에서 기동 지령 신호(Se)=1이면 엔진(24)을 동작시키려고 하고 있음에도 불구하고 엔진(24)이 정상적으로 회전하고 있지 않은 상태라고 할 수 있어, 단계 S104에서 회전 이상이라고 판정된다(F2=1). 말할 필요도 없지만, Po≥Pq이면 N≥Ns가 추정되고, 단계 S105에서 엔진(24)의 회전 상태는 정상이라고 판정된다(F2=0).
축압유 제어부(32)의 순서는 제 1 실시 형태와 마찬가지이다. 본 실시 형태에 있어서도 제 1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(제 3 실시 형태)
도 7은 본 발명의 제 3 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다. 동도면은 제 1 실시 형태의 도 2에 대응하고 있다. 도 7에 있어서 제 1 실시 형태에서 설명한 요소에 대응하는 요소에는 도 2와 동일한 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태가 제 1 실시 형태와 상이한 점은, 탱크 관로(61)와 탱크 밸브(62)가 추가된 점이다. 본 실시 형태의 다른 점은 제 1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략하는 것으로 하고, 제 1 실시 형태와의 상이점에 대하여 이하에 설명한다.
탱크 관로(61)는 바이패스 관로(41)에 있어서의 제어 밸브(27, 28)의 사이(엄밀하게는 체크 밸브(42)와 방출용의 제어 밸브(28)의 사이)로부터 분기되며, 컨트롤 밸브(22)를 개재하지 않고(컨트롤 밸브(22)를 바이패스하여) 탱크에 접속하고 있다. 탱크 밸브(62)는 노멀 오픈형으로 전자 구동식의 개폐 밸브이며, 탱크 관로(61)의 도중에 마련되어 있다. 탱크 밸브(62)는 축압유 제어부(32)의 지령 신호에 의해 구동되어 탱크 관로(61)를 개폐한다. 탱크 관로(61)에는 오일 필터(도시 생략)나 역류 방지용의 체크 밸브(도시 생략)는 마련할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 탱크 밸브(62)의 다른 제어 밸브류는 마련되어 있지 않다(단, 필요에 따라 마련해도 된다). 그리고, 본 실시 형태의 축압유 제어부(32)는, 엔진 회전수(N)가 설정값(Ns) 미만인 것이 식별된 경우에 방출용의 제어 밸브(28)를 개방할 때, 제어 밸브(28)와 함께 탱크 밸브(62)를 개방하는 처리를 실행한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 축압유 제어부에 의한 축압 유량의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 동도면은 제 1 실시 형태의 도 4에 대응하고 있다. 동도면에 나타낸 일련의 처리는, 유압 시스템 컨트롤러(30)에 통전되고 있는 동안, 축압유 제어부(32)에 의해 소정의 사이클 타임(예를 들면 0.1s)으로 반복하여 실행된다. 도 8의 순서는 단계 S205-S207의 처리가 단계 S205a-S207a의 처리로 대체되고, 또한 단계 S208a의 처리가 추가되어 있는 점에서 도 4의 순서와 상이하다. 이 점을 제외하고 제 1 실시 형태(도 4)와 마찬가지이다.
본 실시 형태에서는 단계 S201-S204의 판정의 결과, 우선 식별 신호(F2)에 의해 엔진(24)의 이상을 식별한 경우, 축압유 제어부(32)는 단계 S205a의 순서를 실행하여 도 8의 순서를 종료한다. 단계 S205a는 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유의 방출의 처리이며, 본 실시 형태의 방출의 처리는 제 1 실시 형태의 방출의 처리와 상이하다. 단계 S205a에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27, 28) 및 탱크 밸브(62)를 소자하여, 축압용의 제어 밸브(27)를 폐쇄함과 동시에 방출용의 제어 밸브(28) 및 탱크 밸브(62)를 개방하여 도 7의 상태로 한다. 단계 S205a의 실행 시에는, 전술한 바와 같이 엔진 회전수(N)의 저하에 따라 컨트롤 밸브(22)가 중립 위치가 된다. 이에 따라 어큐뮬레이터(26)와 유압 실린더(20)의 보텀 유실의 접속은 차단되고, 어큐뮬레이터(26)는 바이패스 관로(41) 및 탱크 관로(61)를 개재해 탱크에 접속하여 축압유는 방출된다.
또한 본 실시 형태에서는, 단계 S202의 판정이 충족된 경우, 또는 단계 S202의 판정은 충족되지 않고 단계 S203, S204의 판정이 충족된 경우, 축압유 제어부(32)는 단계 S208a의 처리를 실행하여 도 8의 순서를 종료한다. 단계 S208a는 회생의 처리이며, 축압유의 거동은 제 1 실시 형태에서 조작 시에 실행되는 방출 처리와 마찬가지이다. 단계 S208a에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27, 28)를 소자하여 탱크 밸브(62)를 여자하고, 축압용의 제어 밸브(27) 및 탱크 밸브(62)를 폐쇄함과 동시에 방출용의 제어 밸브(28)를 개방한다. 단계 S208a의 실행 시에는 컨트롤 밸브(22)가 구동되기 때문에, 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유는 유압 펌프(21)의 토출유에 합류하여 유압 실린더(20)를 구동한다.
또한 유압 실린더(20)의 수축 조작 시에 토출압(Pp)이 어큐뮬레이터(26)의 압력(Pa) 이상이면, 축압유 제어부(32)는 단계 S201-S204를 거쳐 단계 S206a로 순서를 이동하고, 축압의 처리를 실행하여 도 8의 순서를 종료한다. 단계 S206a를 실행하였을 때의 축압유의 거동은 제 1 실시 형태의 단계 S206을 실행하였을 때의 축압유의 거동과 마찬가지이다. 단계 S206a에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27, 28) 및 탱크 밸브(62)를 여자하고, 축압용의 제어 밸브(27)를 개방함과 동시에 방출용의 제어 밸브(28) 및 탱크 밸브(62)를 폐쇄한다.
또한 조작 장치(25)의 조작이 검지되고 있지 않은 경우, 축압유 제어부(32)는 단계 S201-S203을 거쳐 단계 S207a로 순서를 이동하고, 축압유의 보지의 처리를 실행하여 도 8의 순서를 종료한다. 단계 S207a를 실행하였을 때의 축압유의 거동은 제 1 실시 형태의 단계 S207을 실행하였을 때의 축압유의 거동과 마찬가지이다. 단계 S207a에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27)를 소자하여 제어 밸브(28) 및 탱크 밸브(62)를 여자하고, 제어 밸브(27, 28) 및 탱크 밸브(62)를 폐쇄한다.
회전 상태 판정부(31)의 순서는 제 1 실시 형태와 마찬가지이다. 본 실시 형태에 있어서는 제 1 실시 형태와 마찬가지의 효과에 더해, 단계 S205a의 실행 시에는 방출용의 제어 밸브(28)에 더해 탱크 밸브(62)가 개방된다. 탱크 밸브(62)가 개방됨으로써 컨트롤 밸브(22)를 바이패스하여 어큐뮬레이터(26)가 탱크에 접속하므로, 어떠한 이유에 의해 엔진 이상 시에 컨트롤 밸브(22)가 중립 위치로 복귀하지 않아도 확실하게 축압유를 방출할 수 있다. 또한 축압유의 배출의 확실성 외, 신속성도 향상된다. 축압유의 배출의 신속성이 향상됨으로써, 일상적으로 압유의 흡수 배기가 반복되는 중에 어큐뮬레이터(26)의 축압 시간을 누적적으로 단축할 수 있어, 축압유로의 가스의 용출이 보다 억제된다. 또한 방출용의 제어 밸브(28)와 마찬가지로 탱크 밸브(62)도 노멀 오픈형이므로, 축압유의 방출 잊어버림 억제에 공헌한다.
(제 4 실시 형태)
도 9는 본 발명의 제 4 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다. 동도면은 제 1 실시 형태의 도 2에 대응하고 있다. 도 9에 있어서 제 1 실시 형태에서 설명한 요소에 대응하는 요소에는 도 2와 동일한 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태가 제 1 실시 형태와 상이한 점은, 전자 구동식의 방출용의 제어 밸브(28) 대신에 노멀 오픈형으로 유압 구동식의 방출용의 제어 밸브(28a)를 이용한 점이다. 본 실시 형태의 다른 점은 제 1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략하는 것으로 하고, 제 1 실시 형태와의 상이점에 대하여 이하에 설명한다.
본 실시 형태에서는 파일럿 펌프(23)의 토출 관로에 있어서의 조작 장치(25)보다 상류측의 부분으로부터 분기 관로(63)가 분기되어 있다. 분기 관로(63)는 전자 구동식의 전환 밸브(65) 및 파일럿 관로(64)를 개재하여 방출용의 제어 밸브(28a)의 조작 포트에 접속되어 있다. 전환 밸브(65)는 축압유 제어부(32)의 지령 신호에 의해 구동되며, 통상 시(소자 시)에 파일럿 관로(64)를 탱크에 접속하고, 여자 시에 파일럿 관로(64)를 분기 관로(63)에 접속한다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 축압유 제어부에 의한 축압 유량의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 동도면은 제 1 실시 형태의 도 4에 대응하고 있다. 동도면에 나타낸 일련의 처리는, 유압 시스템 컨트롤러(30)에 통전되고 있는 동안, 축압유 제어부(32)에 의해 소정의 사이클 타임(예를 들면 0.1s)으로 반복하여 실행된다. 도 4의 순서에서는 단계 S205-S207에 있어서의 지령 대상이 제어 밸브(27, 28)였던 것에 비해, 도 10의 순서에서는 단계 S205b-S207b에 있어서의 지령 대상이 축압용의 제어 밸브(27)와 전환 밸브(65)인 점에서, 본 실시 형태와 제 1 실시 형태는 상이하다. 그 밖의 점에 대해서는, 도 10의 순서와 도 4의 순서는 동일하다. 단 단계 S205-S207과 단계 S205b-S207b는 대응 관계에 있어, 축압유의 흐름에 차이점은 없다. 즉 축압유의 흡수 배기에 직접 관계되는 본 실시 형태의 제어 밸브(27, 28a)는, 제 1 실시 형태의 제어 밸브(27, 28)와 동일한 조건하에서 개폐한다.
구체적으로는, F2=1이며 단계 S205b로 순서가 이동하면, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27) 및 전환 밸브(65)를 소자한다. 전환 밸브(65)가 소자되면 파일럿 관로(64) 및 전환 밸브(65)를 개재하여 조작 포트가 탱크에 이어짐으로써 방출용의 제어 밸브(28a)가 개방된다. 이에 따라 제 1 실시 형태에서 단계 S205가 실행된 경우와 마찬가지로, 어큐뮬레이터(26)가 유압 펌프(21)의 토출 관로(21a)에 접속하여 축압유가 방출된다. F2=0, P1>Ps인 경우, F2=0, P2>Ps, Pp<Pa인 경우도, 마찬가지로 단계 S205b가 실행된다.
F2=0, P1>Ps, P2>Ps, Pp≥Pa인 경우에는, 단계 S206b로 순서가 이동한다. 단계 S206b에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27) 및 전환 밸브(65)를 여자한다. 전환 밸브(65)가 여자되면 파일럿 관로(64), 전환 밸브(65) 및 분기 관로(63)를 개재하여 조작 포트가 파일럿 펌프(23)에 이어짐으로써 방출용의 제어 밸브(28a)가 폐쇄된다. 이에 따라 제 1 실시 형태에서 단계 S206이 실행된 경우와 마찬가지로, 어큐뮬레이터(26)가 유압 실린더(20)의 보텀 유실에 접속하여 축압된다.
F2=0, P1≤Ps, P2≤Ps인 경우에는 단계 S207b로 순서가 이동된다. 단계 S207b에서는, 축압유 제어부(32)는 제어 밸브(27)를 소자하여 전환 밸브(65)를 여자한다. 이에 따라 제어 밸브(27, 28a)가 폐쇄되고, 제 1 실시 형태에서 단계 S207이 실행된 경우와 마찬가지로 어큐뮬레이터(26) 내의 축압유가 보지된다.
본 실시 형태에 있어서도 제 1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
(제 5 실시 형태)
도 11은 본 발명의 제 5 실시 형태와 관련된 작업 기계에 구비된 유압 시스템의 주요부를 나타내는 회로도이다. 동도면은 제 4 실시 형태의 도 9에 대응하고 있다. 도 11에 있어서 제 4 실시 형태에서 설명한 요소에 대응하는 요소에는 도 9와 동일한 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태가 제 4 실시 형태와 서로 상이한 점은, 유압 시스템 컨트롤러(30)의 회전 상태 판정부(31)를 생략한 점이다. 본 실시 형태의 다른 점은 제 1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략하는 것으로 하고, 제 1 실시 형태와의 상이점에 대하여 이하에 설명한다.
이미 설명한 바와 같이 엔진(24)에 의해 파일럿 펌프(23)를 구동하는 경우, 엔진 회전수(N)가 저하되면 파일럿 펌프(23)가 출력하는 파일럿압(Po)이 저하된다. 본 실시 형태에 있어서는 파일럿압(Po)이 저하되면 방출용의 제어 밸브(28a)는 작동하지 않고 개방 위치가 된다. 즉 파일럿압(Po)이 조작 포트에 입력되어 폐쇄하는 유압 구동식이며 노멀 오픈형의 제어 밸브(28a)를 이용하는 경우, 전환 밸브(65)의 포지션에 관계없이 엔진(24)의 회전 이상 시에는 어큐뮬레이터(26)가 탱크에 접속한다. 도 4의 단계 S201에서 엔진(24)의 회전 이상을 식별하여 방출용의 제어 밸브(28a)를 개방하는 순서를 생략해도, 본 실시 형태에 있어서는 엔진(24)의 회전 이상 시에는 유압적으로 자연히 제어 밸브(28a)가 개방된다. 따라서 축압유 제어부(32)의 정상 시에 축압유를 제어하는 기능(도 4의 단계 S202-S207)을 남기는 한편 이상 시에 축압유를 방출하는 기능(단계 S201)을 생략하고, 유압 구동식의 제어 밸브(28a) 그 자체로 이상 시에 기능하는 축압유 방출 장치를 겸하고 있다. 단계 S201의 처리를 생략하는 경우, 엔진(24)의 회전 이상 시에 제어 밸브(28a)를 작동시키는 한에 있어서는 회전 상태 판정부(31)나 그 판정 처리에 이용하는 기기는 불필요하다. 이 때문에 도 11에서는 엔진 스위치(35)나 회전수 센서(36), 엔진 컨트롤 다이얼(37), 엔진 컨트롤러(38)를 생략하고 있지만, 작업 기계의 통상 기능을 확보하기 위해 실제로는 존재한다.
방출용의 제어 밸브에 엔진(24)의 회전 동력에 의거한 파일럿압(Po)에 의해 구동되는 노멀 오픈형의 제어 밸브(28a)를 이용함으로써, 본 실시 형태와 같이 회전 상태 판정부(31)를 생략해도 엔진(24)의 회전 이상 시에 축압유의 자동 방출을 실현할 수 있다.
(변형예)
이상의 실시 형태는 적절히 조합 가능하다. 예를 들면 제 3 실시 형태나 제 4 실시 형태에서 제 2 실시 형태와 마찬가지로 압력 센서(55)의 신호를 기초로 엔진(24)의 회전 상태를 판정하는 구성으로 해도 된다. 또한, 제 4 실시 형태나 제 5 실시 형태에서 제 3 실시 형태와 같은 탱크 밸브(62)를 추가한 구성으로 할 수도 있다.
또한 예를 들면 붐 실린더(17)의 보텀측을 선회체(2)에, 로드측을 붐(11)에 접속한 구성을 예시했지만, 붐 실린더의 보텀측을 선회체에, 로드측을 붐에 접속한 구성이어도 된다. 이 경우에도 작업기가 하강할 때, 즉 붐 실린더가 수축할 때에 리턴 압유는 보텀측으로부터 압출되므로, 회로 구성은 변경되지 않는다. 또한 엔진(24)(내연 기관)을 원동기로서 유압 펌프(21) 등을 구동하는 구성을 예시했지만, 원동기로서 전동 모터를 채용한 작업 기계에도 본 발명은 적용 가능하다.
3…작업기, 17…붐 실린더(유압 실린더), 18…아암 실린더(유압 실린더), 19…버킷 실린더(유압 실린더), 20…유압 실린더, 21…유압 펌프, 21a…토출 관로, 22…컨트롤 밸브, 23…파일럿 펌프, 24…엔진(원동기), 25…조작 장치, 26…어큐뮬레이터, 27…축압용의 제어 밸브, 28…방출용의 제어 밸브, 28a…방출용의 제어 밸브, 30…유압 시스템 컨트롤러(제어 장치), 31…회전 상태 판정부, 32…축압유 제어부, 35…엔진 스위치(원동기 스위치), 36…회전수 센서, 38…엔진 컨트롤러(원동기 제어 장치), 41…바이패스 관로, 51-55…압력 센서, 61…탱크 관로, 62…탱크 밸브, N…엔진 회전수, Ns…설정값, P1, P2…조작 신호, Po…파일럿압, Se…기동 지령 신호

Claims (8)

  1. 작업 기계 본체와, 상기 작업 기계 본체에 장착된 작업기와, 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더와, 상기 유압 실린더를 구동하는 압유를 토출하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출 관로의 접속처를 전환하여 상기 유압 실린더의 보텀 유실, 로드 유실 및 탱크 중 적어도 하나에 접속하는 컨트롤 밸브와, 상기 컨트롤 밸브를 구동하는 파일럿압을 출력하는 파일럿 펌프와, 상기 유압 펌프 및 상기 파일럿 펌프를 구동하는 원동기와, 상기 파일럿 펌프로부터 출력된 파일럿압을 조작에 따라 감압하여 상기 컨트롤 밸브를 구동하는 조작 신호를 생성하는 조작 장치와, 상기 유압 실린더로부터의 리턴 압유를 축적하는 어큐뮬레이터를 구비한 작업 기계에 있어서,
    상기 컨트롤 밸브를 바이패스하여 상기 유압 실린더의 보텀 유실과 상기 유압 펌프의 토출 관로를 접속함과 함께 상기 어큐뮬레이터를 설치한 바이패스 관로와,
    상기 바이패스 관로에 있어서의 상기 유압 실린더의 보텀 유실과 상기 어큐뮬레이터의 사이에 마련한 축압용의 제어 밸브와,
    상기 바이패스 관로에 있어서의 상기 어큐뮬레이터와 상기 유압 펌프의 토출 관로의 사이에 마련한 방출용의 제어 밸브와,
    상기 원동기의 회전수가 설정값 미만이 되면 상기 방출용의 제어 밸브를 개방하는 제어를 행하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 원동기의 회전수가 상기 설정값 미만인지 여부를 판정하는 회전 상태 판정부와,
    상기 회전 상태 판정부의 판정 결과에 의거하여 상기 원동기의 회전수가 상기 설정값 미만이라고 판정된 경우에 상기 방출용의 제어 밸브를 개방하는 지령 신호를 출력하는 축압유 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원동기의 회전수를 검출하는 회전수 센서, 또는 상기 파일럿 펌프가 출력하는 파일럿압을 검출하는 압력 센서를 구비하고 있으며,
    상기 회전 상태 판정부는, 상기 회전수 센서 또는 상기 압력 센서의 신호에 의거하여 상기 원동기의 회전수가 상기 설정값 미만인지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 원동기의 회전수를 검출하는 회전수 센서와,
    상기 원동기를 제어하는 제어 장치로서, 상기 회전수 센서에 의해 검출된 검출 결과에 의거하여 상기 원동기의 회전 상태의 판정 신호를 출력하는 원동기 제어 장치를 구비하고,
    상기 회전 상태 판정부는, 상기 원동기 제어 장치의 판정 신호에 의거하여 상기 원동기의 회전 상태가 불량하다고 판정된 경우에 상기 원동기의 회전수가 상기 설정값 미만인 것을 식별하는 식별 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 원동기의 회전수를 검출하는 회전수 센서와,
    상기 원동기의 기동을 지령하는 원동기 스위치를 구비하고,
    상기 회전 상태 판정부는, 상기 원동기 스위치로부터 기동 지령 신호가 입력되고, 또한 상기 회전수 센서에 의해 검출된 상기 원동기의 회전수가 상기 설정값 미만인 경우에, 상기 원동기의 회전수가 상기 설정값 미만인 것을 식별하는 식별 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 바이패스 관로에 있어서의 상기 축압용의 제어 밸브와 상기 방출용의 제어 밸브의 사이로부터 분기되어 상기 컨트롤 밸브를 바이패스하여 상기 탱크에 접속하는 탱크 관로와,
    상기 탱크 관로를 개폐하는 탱크 밸브를 구비하고,
    상기 축압유 제어부는, 상기 원동기의 회전수가 상기 설정값 미만인 것이 식별된 경우에 상기 방출용의 제어 밸브와 함께 상기 탱크 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 방출용의 제어 밸브는, 상기 축압유 제어부의 지령 신호에 의해 여자되어 폐쇄되는 전자 구동식이며 노멀 오픈형의 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출용의 제어 밸브는, 상기 파일럿 펌프가 출력하는 파일럿압이 입력되어 폐쇄되는 유압 구동식이며 노멀 오픈형의 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
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