KR20220128477A - 건설 기계 - Google Patents

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KR20220128477A
KR20220128477A KR1020227029799A KR20227029799A KR20220128477A KR 20220128477 A KR20220128477 A KR 20220128477A KR 1020227029799 A KR1020227029799 A KR 1020227029799A KR 20227029799 A KR20227029799 A KR 20227029799A KR 20220128477 A KR20220128477 A KR 20220128477A
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KR
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pressure
accumulator
control valve
hydraulic
hydraulic pump
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Application number
KR1020227029799A
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세이지 히지카타
야스타카 츠루가
겐지 히라쿠
마사토시 호시노
Original Assignee
히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 어큐뮬레이터로 유압 실린더를 효율적으로 구동하는 것이 가능한 건설 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 때문에, 유압 실린더와, 상기 유압 실린더로부터의 리턴 오일을 제 1 설정압으로 축적하는 제 1 어큐뮬레이터와, 작동유를 저류하는 탱크와, 상기 탱크로부터 흡입한 작동유를 토출하는 제 1 유압 펌프와, 상기 제 1 유압 펌프에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터로부터의 리턴 오일을 제 2 설정압으로 축적하는 제 2 어큐뮬레이터를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 제 1 어큐뮬레이터와 상기 유압 실린더를 접속하는 제 1 유로에 배치된 제 1 제어 밸브와, 상기 제 2 어큐뮬레이터와 상기 유압 실린더를 접속하는 제 2 유로에 배치된 제 2 제어 밸브를 구비하며, 상기 제 2 설정압은, 상기 제 1 설정압보다도 높은 값으로 설정되어 있다.

Description

건설 기계
본 발명은, 유압 셔블 등의 건설 기계에 관한 것이다.
특허문헌 1에 의하면, 붐의 인하 동작 시에 붐 실린더의 보텀측과 로드측을 연통(連通)시키고, 추가로 보텀측을 어큐뮬레이터에 접속함으로써, 붐 실린더로부터의 리턴 오일을 승압하여 어큐뮬레이터에 축적할 수 있다. 추가로 특허문헌 2에서는, 어큐뮬레이터에 축적한 압유를 붐 실린더로 공급하여, 그만큼 펌프로부터 붐 실린더로 전달하는 유량을 저감시킴으로써, 연비를 저감할 수 있다.
일본국 공개특허 특개2009-275769호 공보 일본국 공개특허 특개2009-275771호 공보
특허문헌 1 또는 2의 구성에서는, 어큐뮬레이터가 일정한 압력으로 축압되는 한편, 붐 실린더의 보텀압은 아암과 버킷을 포함하는 프론트의 동작에 따라 변화된다. 그 때문에, 붐 실린더의 보텀압이 낮은 상태에서는, 어큐뮬레이터로부터 보텀측으로 압유를 공급할 때에 큰 압력 손실이 발생하여, 어큐뮬레이터에 축적한 에너지를 유효하게 사용할 수 없을 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 어큐뮬레이터로 유압 실린더를 효율적으로 구동하는 것이 가능한 건설 기계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 유압 실린더와, 상기 유압 실린더로부터의 리턴 오일을 제 1 설정압으로 축적하는 제 1 어큐뮬레이터와, 작동유를 저류하는 탱크와, 상기 탱크로부터 흡입한 작동유를 토출(吐出)하는 제 1 유압 펌프와, 상기 제 1 유압 펌프에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터로부터의 리턴 오일을 제 2 설정압으로 축적하는 제 2 어큐뮬레이터를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 제 1 어큐뮬레이터와 상기 유압 실린더를 접속하는 제 1 유로에 배치된 제 1 제어 밸브와, 상기 제 2 어큐뮬레이터와 상기 유압 실린더를 접속하는 제 2 유로에 배치된 제 2 제어 밸브를 구비하며, 상기 제 2 설정압은, 상기 제 1 설정압보다도 높은 값으로 설정되어 있는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 의하면, 제 1 제어 밸브 또는 제 2 제어 밸브 중 어느 일방을 개방하는 것에 의해, 저압측의 제 1 어큐뮬레이터 및 고압측의 제 2 어큐뮬레이터 중 어느 일방을 유압 실린더에 접속하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제 1 어큐뮬레이터(4) 또는 제 2 어큐뮬레이터(21)로부터 유압 실린더(1)로 압유를 공급할 때의 압력 손실이 억제되기 때문에, 효율적으로 유압 실린더(1)를 구동하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 관련된 건설 기계에 의하면, 어큐뮬레이터로 유압 실린더를 효율적으로 구동하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태와 관련되는 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 유압 셔블에 탑재되는 유압 구동 장치의 회로도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 컨트롤러에 의한 붐 실린더의 구동과 관련되는 제어 플로우를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 나타내는 컨트롤러에 의한 선회 모터의 회생 동작과 관련되는 제어 플로우를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 나타내는 컨트롤러에 의한 저압측의 어큐뮬레이터의 축압 동작과 관련되는 제어 플로우를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 나타내는 컨트롤러에 의한 고압측의 어큐뮬레이터의 축압 동작과 관련되는 제어 플로우를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태와 관련되는 건설 기계로서 유압 셔블을 예로 들어, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명은 적절히 생략한다.
도 1은, 본 실시형태에 관련되는 유압 셔블의 측면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블(100)은, 주행체(101)와, 주행체(101) 상에 선회 가능하게 배치되어, 차체를 구성하는 선회체(102)와, 선회체(102)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되어, 토사(土砂)의 굴삭 작업 등을 행하는 작업 장치(103)를 구비하고 있다. 선회체(102)는, 선회 모터(22)에 의해 구동된다.
작업 장치(103)는, 선회체(102)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 붐(105)과, 붐(105)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 아암(106)과, 아암(106)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 버킷(107)을 포함하고 있다. 붐(105)은 붐 실린더(1)에 의해 구동되고, 아암(106)은 아암 실린더(108)에 의해 구동되고, 버킷(107)은 버킷 실린더(109)에 의해 구동된다.
선회체(102) 상의 전측(前側) 위치에는 운전실(110)을 마련하고 있으며, 후측 위치에는 중량 밸런스를 확보하는 카운터 웨이트(111)를 마련하고 있다. 운전실(110)과 카운터 웨이트(111)의 사이에는 기계실(112)을 마련하고 있다. 기계실(112)에는, 엔진, 유압 펌프, 컨트롤 밸브(113) 등이 수용된다. 컨트롤 밸브(113)는, 유압 펌프로부터 각 액추에이터로 공급되는 작동유의 흐름을 제어한다.
도 2는, 유압 셔블(100)에 탑재되는 유압 구동 장치의 회로도이다.
어큐뮬레이터(4)는, 붐 실린더(1)의 보텀측으로부터의 리턴 오일을 축적하고, 붐 실린더(1)의 신장(伸長) 시에 압유를 공급하는 유압 기기이다. 어큐뮬레이터(4)와 붐 실린더(1)의 보텀측 유실(1a)은 유로(41,42)를 개재하여 접속되어 있으며, 유로(41)에는 제어 밸브(2)가 배치되어 있다. 제어 밸브(2)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 유로(41)를 연통 또는 차단한다. 유로(42)에는 어큐뮬레이터(4)의 압력을 검출하는 압력 센서(30)가 마련되어 있으며, 압력 센서(30)의 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다.
붐 실린더(1)의 로드측 유실(1b)과 탱크(40)는 유로(43)로 접속되어 있으며, 유로(43)에는 제어 밸브(3)가 배치되어 있다. 제어 밸브(3)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 유로(43)를 연통 또는 차단한다.
유로(41) 중 보텀측 유실(1a)과 제어 밸브(2)를 접속하는 유로 부분은, 유로(43) 중 로드측 유실(1b)과 제어 밸브(3)를 접속하는 유로 부분과 유로(44)를 개재하여 접속되어 있으며, 유로(44)에는 제어 밸브(7)가 배치되어 있다. 제어 밸브(7)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 유로(44)를 연통 또는 차단한다. 컨트롤러(6)는, 붐 조작 레버(5)로부터 붐 인하 조작 신호가 입력되었을 때에 제어 밸브(7)를 연통 위치로 전환하여, 붐 실린더(1)의 보텀측을 로드측에 연통시킴으로써, 보텀측을 승압할 수 있다.
또한, 유로(41) 중 보텀측 유실(1a)과 제어 밸브(2)를 접속하는 유로 부분은, 유로(45,46)를 개재하여 어큐뮬레이터(21)에 접속되어 있으며, 유로(45)에는 제어 밸브(19)가 배치되어 있다. 제어 밸브(19)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 유로(45)를 연통 또는 차단한다. 유로(45) 중 제어 밸브(19)와 유로(41)를 접속하는 유로 부분에는 붐 실린더(1)의 보텀압을 검출하는 압력 센서(9)가 마련되어 있으며, 압력 센서(9)의 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 붐 조작 레버(5)로부터 입력되는 조작 신호(붐 인상 조작 신호 또는 붐 인하 조작 신호)와 압력 센서(9)로 검출한 붐 실린더(1)의 보텀압에 따라, 제어 밸브(2,3,19)를 각각 연통 위치 또는 차단 위치로 전환한다.
선회 모터(22)는, 방향 제어 밸브(14)를 개재하여 유압 펌프(13) 및 탱크(40)에 접속된다. 방향 제어 밸브(14)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 중립 위치로부터 좌우 어느 쪽의 위치로 전환된다. 방향 제어 밸브(14)가 좌우 어느 쪽의 위치로 전환되면, 유압 펌프(13)의 토출유가 선회 모터(22)의 일방의 포트로 유입되고, 선회 모터(22)의 타방의 포트로부터 배출되는 작동유가 탱크(40)로 되돌아온다. 이에 의해, 선회 모터(22)가 구동되어, 선회체(102)가 좌우 어느 쪽의 방향으로 선회한다. 컨트롤러(6)는, 선회 조작 레버(18)로부터 입력되는 조작 신호에 따라, 방향 제어 밸브(14)를 중립 위치로부터 좌우 어느 쪽의 위치로 전환한다.
방향 제어 밸브(14)와 선회 모터(22)를 접속하는 유로(47,48)는, 체크 밸브(23,24)를 개재하여 유로(49)에 접속하고 있으며, 유로(47,48)의 고압측의 압유가 유로(49)로 유입된다. 유로(49)는 유로(46)에 접속하고 있으며, 유로(49)에는 제어 밸브(20)가 배치되어 있다. 유로(49) 중 체크 밸브(23,24)와 제어 밸브(20)를 접속하는 유로 부분에는 압력 센서(25)가 마련되어 있으며, 압력 센서(25)의 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 압력 센서(25)로 검출한 유로(49)의 압력(유로(47,48)의 고압측의 압력)에 따라 제어 밸브(20)를 연통 위치 또는 차단 위치로 전환한다. 어큐뮬레이터(21)는 제어 밸브(20)를 개재하여 선회 모터(22)의 리턴 오일을 축적하고, 축적한 압유를 제어 밸브(19)를 개재하여 붐 실린더(1)로 공급한다.
여기에서, 어큐뮬레이터(4,21)의 설정압에 대해서 설명한다. 어큐뮬레이터(4)는 주로 붐 실린더(1)의 리턴 오일을 회수하기 위해서 사용되고, 어큐뮬레이터(21)는 주로 선회 모터(22)의 리턴 오일을 회수하기 위해서 사용된다. 어큐뮬레이터(4)의 설정압은, 붐 실린더(1)의 리턴 오일이 어큐뮬레이터(4)로 유입될 때의 압력 손실을 억제하여 에너지의 회수 효율을 향상시키기 위해서, 붐 실린더(1)의 보텀압에 가까운 값으로 설정된다. 마찬가지로, 어큐뮬레이터(21)의 설정압은, 선회 모터(22)의 리턴 오일이 어큐뮬레이터(21)로 유입될 때의 압력 손실을 억제하여 에너지의 회수 효율을 향상시키기 위해서, 선회 모터(22)의 리턴압에 가까운 값으로 설정된다. 또한, 선회 모터(22)의 리턴압은 붐 실린더(1)의 보텀압보다도 높기 때문에, 어큐뮬레이터(21)의 설정압은 어큐뮬레이터(4)의 설정압보다도 높게 된다.
유압 펌프(27)는 주로 어큐뮬레이터(4)를 축압하기 위한 유압 기기이며, 유압 펌프(27)의 토출 포트는 제어 밸브(26) 및 유로(42)를 개재하여 어큐뮬레이터(4)에 접속되어 있다. 제어 밸브(26)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 언로드 위치(26a)로부터 차지 위치(26b)로 전환된다. 제어 밸브(26)가 언로드 위치(26a)에 있을 때에는 유압 펌프(27)의 토출유가 탱크(40)로 배출되고, 제어 밸브(26)가 차지 위치(26b)로 전환되면 유압 펌프(27)의 토출유가 어큐뮬레이터(4)에 축적된다. 유로(42)에는 어큐뮬레이터(4)의 압력을 검출하는 압력 센서(30)가 마련되어 있으며, 압력 센서(30)의 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 압력 센서(30)로 검출한 어큐뮬레이터(4)의 압력에 따라, 제어 밸브(26)를 언로드 위치(26a) 또는 차지 위치(26b)로 전환한다.
유압 펌프(29)는 주로 어큐뮬레이터(21)를 축압하기 위한 유압 기기이며, 유압 펌프(29)의 토출 포트는 제어 밸브(28) 및 유로(46)를 개재하여 어큐뮬레이터(21)에 접속되어 있다. 제어 밸브(28)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 언로드 위치(28a)로부터 차지 위치(28b)로 전환된다. 제어 밸브(28)가 언로드 위치(26a)에 있을 때에는 유압 펌프(27)의 토출유가 탱크(40)로 배출되고, 제어 밸브(28)가 차지 위치(26b)로 전환되면 유압 펌프(29)의 토출유가 어큐뮬레이터(21)에 축적된다. 유로(46)에는 어큐뮬레이터(21)의 압력을 검출하는 압력 센서(31)가 마련되어 있으며, 압력 센서(31)의 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 압력 센서(30)로 검출한 어큐뮬레이터(21)의 압력에 따라, 제어 밸브(28)를 언로드 위치(28a) 또는 차지 위치(28b)로 전환한다.
다음으로, 컨트롤러(6)의 처리 내용에 대해서 도 3~도 5를 이용하여 설명한다. 도 3은 붐 실린더(1)의 구동과 관련되는 제어 플로우를 나타낸 것이며, 도 4는 선회 모터(22)의 회생 동작과 관련되는 제어 플로우를 나타낸 것이며, 도 5는 저압측의 어큐뮬레이터(4)의 축압 동작과 관련되는 제어 플로우를 나타낸 것이며, 도 6은 고압측의 어큐뮬레이터(21)의 축압 동작과 관련되는 제어 플로우를 나타낸 것이다. 이들의 제어 플로우는, 예를 들면 도시하지 않은 키 스위치를 ON으로 하였을 경우에 개시되며, 동시 병행적으로 실행된다.
처음으로, 도 3을 참조하여, 붐 실린더(1)의 구동과 관련되는 제어 플로우에 대해서 설명한다.
컨트롤러(6)는, 우선, 붐 조작 레버(5)로부터 붐 인상 조작 신호가 입력되어 있는지 아닌지를 판정한다(단계 S101).
단계 S101에서 Yes(붐 인상 조작 신호가 입육되어 있다)라고 판정한 경우에는, 압력 센서(9)로 검출한 붐 실린더(1)의 보텀압이 소정의 압력 set1보다도 높은지 아닌지를 판정한다(단계 S102).
단계 S102에서 Yes(붐 실린더(1)의 보텀압이 소정의 압력 set1보다도 높다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(2,7)는 폐쇄한 채, 제어 밸브(3,19)를 개방하고(단계 S103), 단계 S101로 되돌아간다. 이에 의해, 고압측의 어큐뮬레이터(21)로부터 붐 실린더(1)의 보텀측에 작동유가 공급되는 것과 함께, 로드측의 작동유가 탱크(40)로 배출되어, 붐 실린더(1)가 신장 동작한다.
단계 S102에서 No(붐 실린더(1)의 보텀압이 소정의 압력 set1 이하이다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(7,19)는 폐쇄한 채, 제어 밸브(2,3)를 개방하고(단계 S104), 단계 S101로 되돌아간다. 이에 의해, 저압측의 어큐뮬레이터(4)로부터 붐 실린더(1)의 보텀측에 작동유가 공급되는 것과 함께, 로드측의 작동유가 탱크(40)로 배출되어, 붐 실린더(1)가 신장 동작한다.
단계 S101에서 No(붐 인상 조작 신호가 입력되어 있지 않다)라고 판정한 경우에는, 붐 조작 레버(5)로부터 붐 인하 조작 신호가 입력되어 있는지 아닌지를 판정한다(단계 S105).
단계 S105에서 Yes(붐 인하 조작 신호가 입력되어 있다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(3,19)는 폐쇄한 채, 제어 밸브(2,7)를 개방하고(단계 S106), 단계 S101로 되돌아간다. 이에 의해, 붐 실린더(1)의 보텀측으로부터 배출된 압유의 일부가 제어 밸브(2)를 개재하여 어큐뮬레이터(4)에 축적되는 것과 함께, 나머지의 일부가 제어 밸브(7)를 개재하여 붐 실린더(1)의 로드측으로 공급되어, 붐 실린더(1)가 수축 동작한다.
단계 S105에서 No(붐 인하 파일럿압 Pd가 검출되지 않았다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(2,3,7,10)를 폐쇄하고(단계 S107), 단계 S101로 되돌아간다. 이에 의해, 붐 실린더(1)에 작동유를 급배(給排)하는 유로가 모두 차단되기 때문에, 붐 실린더(1)는 정지 상태로 유지된다.
이상의 제어 플로우에 의해, 붐 실린더(1)의 보텀압이 낮을 때에는 저압측의 어큐뮬레이터(4)가 보텀측에 접속되고, 보텀압이 높을 때에는 고압측의 어큐뮬레이터(21)가 보텀측에 접속되기 때문에, 어큐뮬레이터(4,21)로부터 붐 실린더(1)의 보텀측으로 압유를 공급할 때의 압력 손실을 억제할 수 있어, 효율적으로 붐 실린더(1)를 신장 구동하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 선회 모터(22)의 회생 동작과 관련되는 제어 플로우에 대해서 설명한다.
컨트롤러(6)는, 우선, 압력 센서(25)로 검출한 선회 모터(22)의 압력(선회 모터압)이 소정의 압력 set2보다도 높은지 아닌지를 판정한다(단계 S201). 여기에서 말하는 소정의 압력 set2는, 후술하는 어큐뮬레이터(21)의 설정압 set3 이상의 값으로 설정된다.
단계 S201에서 Yes(선회 모터압이 소정의 압력 set2보다도 높다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(20)를 개방하고(단계 S202), 단계 S201로 되돌아간다. 이에 의해, 선회 모터(22)의 리턴측이 어큐뮬레이터(21)에 접속되어, 선회체(102)의 감속 시의 에너지가 회생된다.
단계 S201에서 No(선회 모터압이 소정의 압력 set2 이하이다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(20)를 폐쇄하고(단계 S202), 단계 S201로 되돌아간다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 저압측의 어큐뮬레이터(4)의 축압 동작과 관련되는 제어 플로우에 대해서 설명한다.
컨트롤러(6)는, 우선, 압력 센서(30)로 검출한 어큐뮬레이터(4)의 압력(어큐뮬레이터압)이 소정의 압력 set3보다도 낮은지 아닌지를 판정한다(단계 S301). 여기에서 말하는 소정의 압력 set3은, 어큐뮬레이터(4)의 설정압이며, 후술하는 어큐뮬레이터(21)의 설정압 set4보다도 낮은 값으로 설정된다.
단계 S301에서 Yes(어큐뮬레이터압이 소정의 압력 set3보다도 낮다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(26)를 차지 위치(26b)로 전환하여 유압 펌프(27)의 토출 포트를 어큐뮬레이터(4)에 접속하고(단계 S302), 단계 S301로 되돌아간다. 이에 의해, 유압 펌프(27)의 토출유가 어큐뮬레이터(4)에 축적되어, 어큐뮬레이터(4)의 압력이 소정의 압력 set3 이상으로 유지된다.
단계 S301에서 No(어큐뮬레이터압이 소정의 압력 set3 이상이다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(26)를 언로드 위치(26a)로 전환하여 유압 펌프(27)의 토출 포트를 탱크(40)에 접속하고(단계 S303), 단계 S301로 되돌아간다. 이에 의해, 유압 펌프(27)에 의해 필요 이상으로 어큐뮬레이터(4)가 축압되지 않기 때문에, 불필요한 에너지 소비를 억제할 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 어큐뮬레이터(21)의 축압 동작과 관련되는 제어 플로우에 대해서 설명한다.
컨트롤러(6)는, 우선, 압력 센서(31)로 검출한 어큐뮬레이터(21)의 압력(어큐뮬레이터압)이 소정의 압력 set4보다도 낮은지 아닌지를 판정한다(단계 S401). 여기에서 말하는 소정의 압력 set4는, 어큐뮬레이터(21)의 설정압이며, 어큐뮬레이터(4)의 설정압 set4보다도 높은 값으로 설정된다.
단계 S401에서 Yes(어큐뮬레이터압이 소정의 압력 set4보다도 낮다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(28)를 차지 위치(26b)로 전환하여 유압 펌프(29)의 토출 포트를 어큐뮬레이터(21)에 접속하고(단계 S402), 단계 S401로 되돌아간다. 이에 의해, 유압 펌프(29)의 토출유가 어큐뮬레이터(21)에 축적되어, 어큐뮬레이터(21)의 압력이 소정의 압력 set4 이상으로 유지된다.
단계 S401에서 No(어큐뮬레이터압이 소정의 압력 set4 이상이다)라고 판정한 경우에는, 제어 밸브(28)를 언로드 위치(28a)로 전환하여 유압 펌프(29)의 토출 포트를 탱크(40)에 접속하고(단계 S402), 단계 S401로 되돌아간다. 이에 의해, 유압 펌프(29)에 의해 필요 이상으로 어큐뮬레이터(21)가 축압되지 않기 때문에, 불필요한 에너지 소비를 억제할 수 있다.
(동작)
도 2를 참조하여, 유압 구동 장치(200)의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 선회체(102)의 동작에 대해서 설명한다.
선회 조작 레버(18)가 조작되면, 컨트롤러(6)가 우측 방향과 좌측 방향 중 어느 쪽으로 선회할지를 판정하고, 방향 제어 밸브(14)를 중립 위치로부터 좌우 어느 쪽의 위치로 전환한다. 유압 펌프(13)는 방향 제어 밸브(14)를 개재하여 선회 모터(22)로 압유를 공급하여, 선회체(102)를 선회시킨다. 선회 조작 레버(18)가 중립 위치로 되돌려지면, 방향 제어 밸브(14)는 중립 위치로 되돌아감으로써 선회 모터(22)의 리턴측의 압력이 상승하여, 선회체(102)가 감속한다. 이 때, 선회 모터(22)의 리턴 오일이 체크 밸브(23) 또는 체크 밸브(24)를 개재하여 유로(44)로 유입된다. 그리고, 압력 센서(25)로 검출한 유로(44)의 압력이 소정의 압력 set2를 초과하면, 컨트롤러(6)는 제어 밸브(20)를 개방한다. 이에 의해, 선회 모터(22)의 리턴 오일이 어큐뮬레이터(21)에 축적되어, 선회체(102)의 제동 에너지가 회수된다.
다음으로, 붐(105)의 인하 동작(붐 실린더(1)의 수축 동작)에 대해서 설명한다.
붐 조작 레버(5)가 붐 인하 방향으로 조작되면, 컨트롤러(6)는 제어 밸브(7)를 개방하여, 붐 실린더(1)의 보텀측을 로드측과 연통시켜서 승압한다. 또한 동시에, 컨트롤러(6)가 제어 밸브(2)를 개방함으로써, 붐 실린더(1)의 보텀측의 리턴 오일이 어큐뮬레이터(4)에 축적된다. 이에 의해, 붐 실린더(1)가 수축하여 붐(105)이 인하 동작하는 것과 함께 붐(105)의 위치 에너지가 회생된다.
다음으로, 붐(105)의 인상 동작(붐 실린더(1)의 신장 동작)에 대해서 설명한다.
붐 조작 레버(5)가 붐 인상 방향으로 조작되면, 컨트롤러(6)는 제어 밸브(3)를 개방하여 붐 실린더(1)의 로드측을 탱크(40)에 연통시키는 것과 함께, 붐 실린더(1)의 보텀압에 따라 제어 밸브(2,19) 중 어느 일방을 개방한다. 구체적으로는, 보텀압이 소정의 압력 set1 이하일 때에는 제어 밸브(2)를 개방하고, 보텀압이 소정의 압력 set1보다도 높을 때에는 제어 밸브(19)를 개방한다. 이에 의해, 보텀압이 소정의 압력 set1 이하일 때에는, 저압측의 어큐뮬레이터(21)가 보텀측에 접속되고, 보텀압이 소정의 압력 set1보다도 높을 때에는, 고압측의 어큐뮬레이터(4)가 보텀측에 접속된다. 그리고, 어큐뮬레이터(4,21)로부터 붐 실린더(1)의 보텀측으로 압유가 공급됨으로써 붐 실린더(1)가 신장하여, 붐(105)이 인상 동작한다. 상기 서술한 바와 같이, 붐 실린더(1)의 보텀압에 따라 어큐뮬레이터(4,21)와 붐 실린더(1)의 접속을 전환하는 것에 의해, 어큐뮬레이터(4,21)로부터 붐 실린더(1)로 압유를 공급할 때의 압력 손실이 억제되기 때문에, 효율적으로 붐 실린더(1)를 구동하는 것이 가능하게 된다. 또한, 어큐뮬레이터(4,21)는 각각 유압 펌프(27,29)에 의해 설정압 이상으로 유지되어 있기 때문에, 임의의 타이밍에서 붐 실린더(1)를 구동할 수 있다.
(효과)
본 실시형태에서는, 유압 실린더(1)와, 유압 실린더(1)로부터의 리턴 오일을 제 1 설정압 set3으로 축적하는 제 1 어큐뮬레이터(4)와, 작동유를 저류하는 탱크(40)와, 탱크(40)로부터 흡입한 작동유를 토출하는 제 1 유압 펌프(13)와, 제 1 유압 펌프(13)에 의해 구동되는 유압 액추에이터(22)와, 유압 액추에이터(22)로부터의 리턴 오일을 제 2 설정압 set4로 축적하는 제 2 어큐뮬레이터(21)를 구비한 건설 기계(100)에 있어서, 제 1 어큐뮬레이터(4)와 유압 실린더(1)를 접속하는 제 1 유로(41)에 배치된 제 1 제어 밸브(2)와, 제 2 어큐뮬레이터(21)와 유압 실린더(1)를 접속하는 제 2 유로(45)에 배치된 제 2 제어 밸브(19)를 구비하며, 제 2 설정압 set4는, 제 1 설정압 set3보다도 높은 값으로 설정되어 있다.
이상과 같이 구성한 본 실시형태에 의하면, 제 1 제어 밸브(2) 및 제 2 제어 밸브(19) 중 어느 일방을 개방하는 것에 의해, 저압측의 제 1 어큐뮬레이터(4) 및 고압측의 제 2 어큐뮬레이터(21) 중 어느 일방을 유압 실린더(1)에 접속하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제 1 어큐뮬레이터(4) 또는 제 2 어큐뮬레이터(21)로부터 유압 실린더(1)로 압유를 공급할 때의 압력 손실이 억제되기 때문에, 효율적으로 유압 실린더(1)를 구동하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에 관련되는 건설 기계(100)는, 유압 실린더(1)의 압력을 검출하는 제 1 압력 센서(9)와, 제 1 압력 센서(9)로부터 압력 신호가 입력되고, 제 1 제어 밸브(2) 및 제 2 제어 밸브(19)에 제어 신호를 출력하는 컨트롤러(6)를 구비하며, 컨트롤러(6)는, 유압 실린더(1)의 압력에 따라 제 1 제어 밸브(2) 및 제 2 제어 밸브(19)를 제어한다.
이처럼 구성함으로써, 유압 실린더(1)의 압력에 따라, 유압 실린더(1)에 접속되는 어큐뮬레이터(4,21)를 선택하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 어큐뮬레이터(4,21)로부터 붐 실린더(1)로 압유를 공급할 때의 압력 손실이 억제되기 때문에, 효율적으로 붐 실린더(1)를 구동하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(6)는, 유압 실린더(1)의 압력이 제 1 설정압 set3보다도 높은 경우에는, 제 1 제어 밸브(2)를 폐쇄하는 것과 함께 제 2 제어 밸브(19)를 개방하고, 유압 실린더(1)의 압력이 제 1 설정압 set3 이하인 경우에는, 제 2 제어 밸브(19)를 폐쇄하는 것과 함께 제 1 제어 밸브(2)를 개방하도록 제어한다.
이처럼 구성함으로써, 유압 실린더(1)의 압력이 제 1 설정압 set3 이하일 때에는 저압측의 제 1 어큐뮬레이터(4)가 유압 실린더(1)에 접속되고, 유압 실린더(1)의 압력이 제 1 설정압 set3보다도 높을 때에는 고압측의 제 2 어큐뮬레이터(21)가 유압 실린더(1)에 접속된다. 이에 의해, 어큐뮬레이터(4,21)로부터 붐 실린더(1)로 압유를 공급할 때의 압력 손실이 억제되기 때문에, 효율적으로 붐 실린더(1)를 구동하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에 관련되는 건설 기계(100)는, 제 2 유압 펌프(27)와, 제 1 어큐뮬레이터(4)의 압력을 검출하는 제 2 압력 센서(30)와, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호에 따라, 제 2 유압 펌프(27)의 토출 포트를 제 1 어큐뮬레이터(4)에 접속하는 차지 위치(26b)와 제 2 유압 펌프(27)의 토출 포트를 탱크(40)에 접속하는 언로드 위치(26a)로 전환 가능한 제 3 제어 밸브(26)를 구비하며, 컨트롤러(6)는, 제 1 어큐뮬레이터(4)의 압력이 제 1 설정압 set3보다도 낮은 경우에, 제 3 제어 밸브(26)를 차지 위치(26b)로 전환하고, 제 1 어큐뮬레이터(4)의 압력이 제 1 설정압 set3 이상인 경우에, 제 3 제어 밸브(26)를 언로드 위치(26a)로 전환하도록 제어한다.
이처럼 구성함으로써, 제 1 어큐뮬레이터(4)의 압력을 제 1 설정압 set3 이상으로 유지할 수 있다. 또한, 제 2 유압 펌프(27)에 의해 필요 이상으로 제 1 어큐뮬레이터(4)가 축압되지 않기 때문에, 불필요한 에너지 소비를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련되는 건설 기계(100)는, 제 3 유압 펌프(29)와, 제 2 어큐뮬레이터(21)의 압력을 검출하는 제 3 압력 센서(31)와, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호에 따라, 제 3 유압 펌프(29)의 토출 포트를 제 2 어큐뮬레이터에 접속하는 차지 위치(28b)와 제 3 유압 펌프(29)의 토출 포트를 탱크(40)에 접속하는 언로드 위치(28a)로 전환 가능한 제 4 제어 밸브(28)를 구비하며, 컨트롤러(6)는, 제 2 어큐뮬레이터(21)의 압력이 제 2 설정압 set4보다도 낮은 경우에, 제 4 제어 밸브(28)를 차지 위치(28b)로 전환하고, 제 2 어큐뮬레이터(21)의 압력이 제 2 설정압 set4 이상인 경우에, 제 4 제어 밸브(28)를 언로드 위치(28a)로 전환하도록 제어한다.
이처럼 구성함으로써, 제 2 어큐뮬레이터(21)의 압력을 제 2 설정압 set4 이상으로 유지할 수 있다. 또한, 제 3 유압 펌프(29)에 의해 필요 이상으로 제 2 어큐뮬레이터(21)가 축압되지 않기 때문에, 불필요한 에너지 소비를 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 서술하였지만, 본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시형태는, 본 발명을 이해하기 쉽도록 설명하기 위해서 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.
1…붐 실린더(유압 실린더)
2…제어 밸브(제 1 제어 밸브)
3…제어 밸브
4…어큐뮬레이터(제 1 어큐뮬레이터)
5…붐 조작 레버
6…컨트롤러
7…제어 밸브
9…압력 센서(제 1 압력 센서)
13…유압 펌프(제 1 유압 펌프)
14…방향 제어 밸브
18…선회 조작 레버
19…제어 밸브(제 2 제어 밸브)
20…제어 밸브
21…어큐뮬레이터(제 2 어큐뮬레이터)
22…선회 모터(유압 액추에이터)
23…체크 밸브
24…체크 밸브
25…압력 센서
26…제어 밸브(제 3 제어 밸브)
26a …언로드 위치
26b…차지 위치
27…유압 펌프(제 2 유압 펌프)
28…제어 밸브(제 4 제어 밸브)
28a …언로드 위치
28b…차지 위치
29…유압 펌프(제 3 유압 펌프)
30…압력 센서(제 2 압력 센서)
31…압력 센서(제 3 압력 센서)
40…탱크
41…유로(제 1 유로)
42~44…유로
45…유로(제 2 유로)
46~49…유로
100…유압 셔블(건설 기계)
101…주행체
102…선회체
103…작업 장치
105…붐
106…아암
107…버킷
108…아암 실린더
109…버킷 실린더
110…운전실
111…카운터 웨이트
112…기계실
113…컨트롤 밸브
200…유압 구동 장치

Claims (5)

  1. 유압 실린더와,
    상기 유압 실린더로부터의 리턴 오일을 제 1 설정압으로 축적하는 제 1 어큐뮬레이터와,
    작동유를 저류하는 탱크와,
    상기 탱크로부터 흡입한 작동유를 토출하는 제 1 유압 펌프와,
    상기 제 1 유압 펌프에 의해 구동되는 유압 액추에이터와,
    상기 유압 액추에이터로부터의 리턴 오일을 제 2 설정압으로 축적하는 제 2 어큐뮬레이터를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 제 1 어큐뮬레이터와 상기 유압 실린더를 접속하는 제 1 유로에 배치된 제 1 제어 밸브와,
    상기 제 2 어큐뮬레이터와 상기 유압 실린더를 접속하는 제 2 유로에 배치된 제 2 제어 밸브를 구비하며,
    상기 제 2 설정압은, 상기 제 1 설정압보다도 높은 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 실린더의 압력을 검출하는 제 1 압력 센서와,
    상기 제 1 압력 센서로부터 압력 신호가 입력되고, 상기 제 1 제어 밸브 및 제 2 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 유압 실린더의 압력에 따라 상기 제 1 제어 밸브 및 상기 제 2 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유압 실린더의 압력이 상기 제 1 설정압보다도 높은 경우에는, 상기 제 1 제어 밸브를 폐쇄하는 것과 함께 상기 제 2 제어 밸브를 개방하고, 상기 유압 실린더의 압력이 상기 제 1 설정압 이하인 경우에는, 상기 제 2 제어 밸브를 폐쇄하는 것과 함께 상기 제 1 제어 밸브를 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제 2 유압 펌프와,
    상기 제 1 어큐뮬레이터의 압력을 검출하는 제 2 압력 센서와,
    상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 따라, 상기 제 2 유압 펌프의 토출 포트를 상기 제 1 어큐뮬레이터에 접속하는 차지 위치와 상기 제 2 유압 펌프의 토출 포트를 상기 탱크에 접속하는 언로드 위치로 전환 가능한 제 3 제어 밸브를 구비하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 1 어큐뮬레이터의 압력이 상기 제 1 설정압보다도 낮은 경우에, 상기 제 3 제어 밸브를 상기 차지 위치로 전환하고, 상기 제 1 어큐뮬레이터의 압력이 상기 제 1 설정압 이상인 경우에, 상기 제 3 제어 밸브를 상기 언로드 위치로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  5. 제 2 항에 있어서,
    제 3 유압 펌프와,
    상기 제 2 어큐뮬레이터의 압력을 검출하는 제 3 압력 센서와,
    상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 따라, 상기 제 3 유압 펌프의 토출 포트를 상기 제 2 어큐뮬레이터에 접속하는 차지 위치와 상기 제 3 유압 펌프의 토출 포트를 상기 탱크에 접속하는 언로드 위치로 전환 가능한 제 4 제어 밸브를 구비하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 2 어큐뮬레이터의 압력이 상기 제 2 설정압보다도 낮은 경우에, 상기 제 4 제어 밸브를 상기 차지 위치로 전환하고, 상기 제 2 어큐뮬레이터의 압력이 상기 제 2 설정압 이상인 경우에, 상기 제 4 제어 밸브를 상기 언로드 위치로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
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