建設機械の制御装置
【課題】 ブームシリンダＢＣのピストン側室の戻り油を効率よく利用するとともに、その戻り油の一部をロッド側室に再生する。
【解決手段】ブームシリンダＢＣのビストン側室２５に連通する一方の通路２４に、下降時におけるブームシリンダＢＣのピストン側室２５の戻り油を回生流量として上記油圧モータに導く回生流量制御弁２６と、必要に応じて戻り油を再生流量として上記他方の通路に合流させてブームシリンダのロッド側室３０に導く再生流量制御弁３２とを設けている。
【解決手段】ブームシリンダＢＣのビストン側室２５に連通する一方の通路２４に、下降時におけるブームシリンダＢＣのピストン側室２５の戻り油を回生流量として上記油圧モータに導く回生流量制御弁２６と、必要に応じて戻り油を再生流量として上記他方の通路に合流させてブームシリンダのロッド側室３０に導く再生流量制御弁３２とを設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブームシリンダの戻り油を回生流量および再生流量とする建設機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブームシリンダの戻り油を利用して油圧モータを回転するとともに、この油圧モータの回転力で発電機を回す制御装置は、特許文献１に示すように従来から知られている。この従来の装置は、ブームシリンダのピストン側室と操作弁とを接続する通路過程に回生流量制御弁を設けるとともに、この回生流量制御弁を油圧モータに接続している。
【０００３】
そして、上記回生流量制御弁で回生流量を制御しながら、ブームシリンダの下降速度を制御するとともに、ブームシリンダの戻り油で上記回生流量以外の流量は、操作弁を経由してブームシリンダのロッド側室に一部再生するとともにタンクに戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０８１５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにした従来の制御装置では、操作弁を経由して再生流量を、ブームシリンダのロッド側室に一部戻すようにしているが、回生流量が操作弁を流れなくなったので、十分な再生流量を確保できない。このように再生流量を十分に確保できないとブームシリンダのロッド側室が負圧になって、スムーズな作動が損なわれるとともに、その作動中に音を発生するという問題があった。
この発明の目的は、ブームシリンダの下降速度を制御しながら十分な再生流量を確保できる建設機械の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、メインポンプと、このメインポンプに接続した複数の操作弁を備えた回路系統と、これら複数の操作弁のうち特定の操作弁に接続したブームシリンダと、この特定の操作弁とブームシリンダのピストン側室とを連通する一方の通路と、上記特定の操作弁とブームシリンダのロッド側室とを連通する他方の通路と、ブームシリンダのピストン側室からの戻り油の作用で回転する油圧モータと、この油圧モータの回転力で発電する発電機と、この発電機の発電電力を蓄電するバッテリーとを備えている。
【０００７】
そして、第１の発明は、上記ブームシリンダのピストン側室に連通する一方の通路に、下降時におけるブームシリンダのピストン側室の戻り油を回生流量として上記油圧モータに導くとともに、必要に応じて戻り油を再生流量として上記他方の通路に合流させてブームシリンダのロッド側室に導くバルブ機構を設けている。
【０００８】
第２の発明は、上記バルブ機構が、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記操作弁の操作量に応じて油圧モータへの供給流量を制御する制御機能を備えている。
【０００９】
第３の発明のバルブ機構は、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記ブームシリンダの下降速度指令が設定速度以上になったときブームシリンダの戻り油を再生流量として当該ブームシリンダのロッド側室に供給する構成にしている。
【００１０】
第４の発明のバルブ機構は、パイロット室とこのパイロット室と対向する側にスプリングのばね力を作用させるとともに、上記パイロット室には比例電磁弁を介してパイロット圧源を接続する一方、上記比例電磁弁の開度をコントローラで制御する構成にしている。
【００１１】
第５の発明のバルブ機構は、上記一方の通路を開放して油圧モータとの連通を遮断するノーマル位置および一方の通路を絞り制御しつつ油圧モータへの連通を開放する切換位置に切換可能にした回生流量制御弁と、ブームシリンダのピストン側室とロッド側室とを連通させる再生通路過程に設けるとともにノーマル位置で閉状態を保ち、切換位置で開状態を保つ再生流量制御弁とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、ブームシリンダの下降速度を制御しながらその戻り油を油圧モータに供給するとともに、必要に応じてロッド側室にも供給できるので、ブームシリンダの下降時に負圧を発生させることなく油圧モータを作動させることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、油圧モータに作動油を供給しながら、ブームシリンダの下降速度を制御できる。
第３の発明によれば、ブームシリンダの下降速度が設定速度以上になったとき、ブームシリンダの戻り油を再生させるようにしたので、油圧モータを効率よく回転させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、コントローラによって制御できるので、その制御が正確にできるようになる。
第５の発明によれば、回生流量制御弁と再生流量制御弁とを個別に設けたので、それら個々の制御が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態を示す回路図である。
【図２】第２実施形態を示す回路図である。
【図３】第３実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示した第１実施形態は、可変容量型の第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２を備えるとともに、第１メインポンプＭＰ１は第１切換弁Ｖ１を介して第１回路系統に接続し、第２メインポンプＭＰ２は第２切換弁Ｖ２を介して第２回路系統に接続している。
上記第１切換弁Ｖ１は、４ポート２位置の切換弁で、その一方にパイロット室を設けるとともに、このパイロット室と対向する側にスプリングのばね力を作用させ、通常はこのばね力の作用で図示のノーマル位置を保持する。
【００１７】
上記第１切換弁Ｖ１が、図示のノーマル位置にあるとき、供給通路および合流通路が開き、上記供給通路を介して第１メインポンプＭＰ１の吐出油を第１回路系統に導くとともに、上記合流通路およびチェック弁を介して、可変容量型のアシストポンプＡＰの吐出油を第１メインポンプＭＰ１の吐出油と合流させる。
また、上記パイロット室にパイロット圧が作用して第１切換弁Ｖ１が図面右側である切換位置に切り換わると、上記合流通路が閉ざされるので、第１メインポンプＭＰ１の吐出油のみが第１回路系統に供給される。
【００１８】
上記第２切換弁Ｖ２は、６ポート３位置の切換弁で、その両側にパイロット室を設けるとともにセンタリングスプリングを備え、このセンタリングスプリングのばね力で通常は図示のノーマル位置を保つ。そして、このノーマル位置においては、第１切換弁Ｖ１と同様に供給通路および合流通路が開くが、これら供給通路と合流通路との間に設けた回生流路を閉じる構成にしている。なお、この回生流路は第２メインポンプＭＰ２の吐出油を可変容量型の油圧モータＭに接続している。
上記のように第２切換弁Ｖ２がノーマル位置にあれば、アシストポンプＡＰの吐出油は上記合流通路およびチェック弁を介して第２メインポンプＭＰ２の吐出油と合流して、第２回路系統に導かれる。
【００１９】
また、第２切換弁Ｖ２が図面右側である第１切換位置に切り換わると、上記供給通路のみが開き、第２メインポンプＭＰ２の吐出油のみが第２回路系統に供給される。
第２切換弁Ｖ２が図面左側位置である第２切換位置に切り換わると、上記回生流路のみが開くので、第２メインポンプＭＰ２の吐出油全量が上記油圧モータＭに供給される。
【００２０】
なお、図中符号１は、第１切換弁Ｖ１のパイロット室をパイロット油圧源ＰＰに連通したり、その連通を遮断したりする電磁弁で、それが図示のノーマル位置にあるとき、パイロット油圧源ＰＰと第１切換弁Ｖ１のパイロット室との連通を遮断し、当該電磁弁１のソレノイドを励磁して切換位置に切り換えられたとき、パイロット油圧源ＰＰのパイロット圧を上記パイロット室に導くものである。
【００２１】
また、符号２ａは第２切換弁Ｖ２の一方のパイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させたりその連通を遮断したりする電磁弁、符号２ｂは第２切換弁Ｖ２の他方のパイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させたりその連通を遮断したりする電磁弁で、上記図示のノーマル位置で、上記パイロット室とパイロット油圧源ＰＰとの連通を遮断し、切換位置に切り換えられたとき、上記パイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させるものである。
そして、上記電磁弁１，２ａ，２ｂのソレノイドはコントローラＣに接続されているが、このコントローラＣはオペレータが入力する信号に応じて、上記電磁弁１，２ａ，２ｂのソレノイドを励磁したり非励磁にしたりする。
【００２２】
上記のようにした第１，２切換弁Ｖ１，Ｖ２に接続した第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２は、図示していない回転数センサーを備えたエンジンＥを駆動源として同軸回転するものである。
なお、図中符号３はエンジンＥに設けたジェネレータで、エンジンＥの余力を利用して発電機能を発揮するものである。
【００２３】
上記第１メインポンプＭＰ１は上記したように第１切換弁Ｖ１を介して第１回路系統に接続しているが、この第１回路系統は、その上流側から順に、旋回モータを制御する操作弁４、アームシリンダを制御する操作弁５、ブームシリンダＢＣを制御するブーム２速用の操作弁６、予備用アタッチメントを制御する操作弁７および左走行用のモータを制御する操作弁８を接続している。
【００２４】
上記各操作弁４〜８のそれぞれは、中立流路９およびパラレル通路１０及び第１切換弁Ｖ１を介して第１メインポンプＭＰ１に接続している。
上記中立流路９であって、左走行モータ用の操作弁８の下流にはパイロット圧を生成するためのパイロット圧制御用の絞り１１を設けている。この絞り１１はそこを流れる流量が多ければ、その上流側に高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。
【００２５】
また、上記中立流路９は、上記操作弁４〜８のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第１メインポンプＭＰ１から第１回路系統に供給された油の全部または一部を、絞り１１を介してタンクＴに導くが、このときには絞り１１を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。
【００２６】
一方、上記操作弁４〜８がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路９が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、絞り１１を流れる流量がなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁４〜８の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路９からタンクＴに導かれることになるので、絞り１１は、中立流路９に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、絞り１１は、操作弁４〜８の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。
【００２７】
また、上記中立流路９であって、操作弁８と絞り１１との間にはパイロット流路１２を接続しているが、このパイロット流路１２は、電磁切換弁１３を介して、第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御するレギュレータ１４に接続している。
上記レギュレータ１４は、パイロット流路１２のパイロット圧と逆比例して第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁４〜８をフルストロークして中立流路９の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第１メインポンプＭＰ１の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。
【００２８】
また、上記電磁切換弁１３はパイロット油圧源ＰＰに接続しているが、この電磁切換弁１３が図示のノーマル位置である通常制御位置では、レギュレータ１４がパイロット流路１２に連通し、電磁切換弁１３のソレノイドが励磁して切換位置に切り換わるとレギュレータ１４がパイロット油圧源ＰＰに連通する。そして、この電磁切換弁１３のソレノイドは上記したコントローラＣに接続しているが、コントローラＣは、オペレータから信号が入力したとき、上記電磁切換弁１３のソレノイドを励磁して上記切換位置に切り換え、その信号が入力しない限りソレノイドを非励磁にして、当該電磁切換弁１３を上記通常制御位置に保持する。
なお、この電磁切換弁１３は、すべての操作弁４〜８を中立位置に保っているときに、第１メインポンプＭＰ１の吐出量を通常の中立時よりも少なくする。例えばロスを少なくしたい暖機運転時などに切り換えるものである。
【００２９】
一方、上記第２メインポンプＭＰ２は第２回路系統に接続しているが、この第２回路系統は、その上流側から順に、右走行用モータを制御する操作弁１５、バケットシリンダを制御する操作弁１６、ブームシリンダＢＣを制御する操作弁１７およびアームシリンダを制御するアーム２速用の操作弁１８を接続している。
【００３０】
上記各操作弁１５〜１８は、中立流路１９および第２切換弁Ｖ２を介して第２メインポンプＭＰ２に接続するとともに、操作弁１６，１７はパラレル通路２０および第２切換弁Ｖ２を介して第２メインポンプＭＰ２に接続している。
上記中立流路１９であって、操作弁１８の下流側にはパイロット圧制御用の絞り２１を設けているが、この絞り２１は、第１回路系統の絞り１１と全く同様に機能するものである。
【００３１】
そして、上記中立流路１９であって、最下流の操作弁１８と上記絞り２１との間には、パイロット流路２２を接続しているが、このパイロット流路２２は、第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御するレギュレータ２３に接続している。
【００３２】
上記レギュレータ２３は、パイロット流路２２のパイロット圧と逆比例して第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁１５〜１８をフルストロークして中立流路１９の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第２メインポンプＭＰ２の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。
【００３３】
上記ブームシリンダＢＣを制御する操作弁１７は、その一方のアクチュエータポートを一方の通路２４を介してピストン側室２５に連通しているが、その連通過程における上記通路２４には、この発明のバルブ機構を構成する回生流量制御弁２６を設けている。この回生流量制御弁２６は、その一方の側にパイロット室２６ａを設けるとともに、このパイロット室２６ａに対向する側にスプリング２６ｂを設けている。
上記のようにした回生流量制御弁２６は、上記スプリング２６ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、パイロット室２６ａにパイロット圧が作用すると、図面右側である切換位置に切り換わる。
【００３４】
そして、回生流量制御弁２６が図示のノーマル位置にあるときには、操作弁１７の一方のアクチュエータポートとピストン側室２５とを連通させる主流路２６ｃを全開させるとともに、ピストン側室２５と上記油圧モータＭとを連通させる回生流路２６ｄを閉じる。
なお、図中符号２７は、上記回生流路２６ｄと油圧モータＭを連通させる通路で、その通路過程には、回生流路２６ｄから油圧モータＭへの流通のみを許容するチェック弁２８を設けている。
【００３５】
ブームシリンダＢＣを制御する操作弁１７の他方のアクチュエータポートは、他方の通路２９を介して当該ブームシリンダＢＣのロッド側室３０に連通させている。そして、この他方の通路２９と上記ピストン側室２５とを再生通路３１を介して接続するとともに、この再生通路３１には、この発明のバルブ機構を構成する再生流量制御弁３２を設けている。この再生流量制御弁３２は、その一方の側にパイロット室３２ａを設けるとともに、このパイロット室３２ａに対向する側にスプリング３２ｂを設けている。
【００３６】
上記のようにした再生流量制御弁３２は、上記スプリング３２ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、このノーマル位置においては再生流路３２ｃを閉じる一方、パイロット室３２ａにパイロット圧が作用すると、図面右側である切換位置に切り換わって、再生流路３２ｃを切り換え量に応じた絞り開度に維持する。
なお、図中符号３３は再生通路３１に設けたチェック弁で、ピストン側室２５から他方の通路２９への流通のみを許容するものである。
【００３７】
上記回生流量制御弁２６および再生流量制御弁３２のそれぞれのパイロット室２６ａ，３２ａは、比例電磁弁３４を介してパイロット油圧源ＰＰに接続している。この比例電磁弁３４は、その一方にコントローラＣに接続したソレノイド３４ａを設け、このソレノイド３４ａとは反対側にスプリング３４ｂを設けている。
【００３８】
このようにした比例電磁弁３４は、スプリング３４ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、オペレータの入力信号に応じてコントローラＣがソレノイド３４ａを励磁すると切り換わるとともに、その励磁電流に応じて開度が制御される構成にしている。
したがって、回生流量制御弁２６および再生流量制御弁３２のパイロット室２６ａ，３２ａに作用するパイロット圧は、コントローラＣによって制御できる。
ただし、回生流量制御弁２６のスプリング２６ｂに対して、再生流量制御弁３２のスプリング３２ｂのばね力の方を大きくし、同じパイロット圧でも再生流量制御弁３２の開くタイミングが遅くなる設定にしている。
【００３９】
また、回生流量制御弁２６の回生流路２６ｄに連通した油圧モータＭは、上記アシストポンプＡＰと同軸回転するとともに、電動モータ兼発電機３５に連係している。この電動モータ兼発電機３５は、油圧モータＭが回転することによって発電機能を発揮するとともに、この電動モータ兼発電機３５で発電された電力は、インバータ３６を介してバッテリー３７に充電されるようにしている。そして、このバッテリー３７はコントローラＣに接続し、バッテリー３７の蓄電量をコントローラＣが把握できるようにしている。
【００４０】
なお、図中符号３８はバッテリーチャージャーで、ジェネレータ３で発電された電力をバッテリー３７に充電するためのものであるが、この実施形態では、バッテリーチャージャー３８を、家庭用の電源などの別系統の電源３９にも接続している。
【００４１】
また、上記油圧モータＭはレギュレータ４０でその傾転角が制御される。そして、レギュレータ４０はコントローラＣに接続され、コントローラＣからの信号に応じて上記傾転角が制御されるようにしている。
上記アシストポンプＡＰも可変容量型であって、そのレギュレータ４１で傾転角が制御されるとともに、レギュレータ４１はコントローラＣに接続されている。
【００４２】
したがって、油圧モータＭが電動モータ兼発電機３５を回しているときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最小にして、その負荷が油圧モータＭにほとんど作用しない状態に設定できる。また、電動モータ兼発電機３５を電動モータとして機能させれば、その駆動力で上記アシストポンプＡＰが回転してポンプ機能を発揮させることができる。
【００４３】
上記のようにした第１実施形態において、電磁弁１，２ａ，２ｂを非励磁にし、第１，２切換弁Ｖ１，Ｖ２を図示のノーマル位置に保った状態で、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２から作動油を吐出させれば、それらの吐出油は第１，２回路系統に供給される。
このときにアシストポンプＡＰからも作動油を吐出させれば、その吐出油は、上記第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油と合流して第１，２回路系統に供給される。
【００４４】
そして、上記のようにアシストポンプＡＰを回転させるためには、電動モータ兼発電機３５をバッテリー３７に蓄電した電力で電動モータとして回転させその回転力をアシストポンプＡＰの駆動源とすることができる。この場合には、油圧モータＭの傾転角を最少にしてその負荷を小さくし、電動モータとして機能する電動モータ兼発電機３５の出力損失を最小にする。
また、油圧モータＭの回転力でアシストポンプＡＰを回すこともできるが、油圧モータＭを駆動源にする場合については後で説明する。
【００４５】
なお、上記第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２のレギュレータ１４，２３に導かれる圧力を検出する圧力センサー４２，４３を設け、その圧力信号がコントローラＣに入力される構成にしている。そして、コントローラＣは、この圧力センサー４２，４３の圧力信号に応じてアシストポンプＡＰの傾転角をあらかじめ設定された角度に維持するが、それは上記圧力信号に応じて、最も効率的なアシスト出力が得られるように設定されている。
【００４６】
また、第１切換弁Ｖ１を図面右側の切換位置に切りかえるとともに、第２切換弁Ｖ２を図面右側の第１切換位置に切りかえると、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油のみが第１，２回路系統に供給される。
さらに、第２切換弁Ｖ２を図面左側の第２切換位置に切りかえると、第２メインポンプＭＰ２の吐出油が油圧モータＭに供給される。したがって、第２回路系統に接続したアクチュエータを作動させていないときに、オペレータが第２切換弁Ｖ２を第２切換位置に切り換えれば、油圧モータＭを回転して電動モータ兼発電機３５に発電機能を発揮させることができる。このようにして電動モータ兼発電機３５で発電された電力はインバータ３６を介してバッテリー３７に充電される。
【００４７】
なお、上記のように油圧モータＭで電動モータ兼発電機３５を回しているときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最小に保って発電効率を上げることができる。
また、コントローラＣはバッテリー３７の蓄電量を検出し、その蓄電量に応じて油圧モータＭの回転数を制御する機能を備えている。
【００４８】
一方、上記油圧モータＭは、ブームシリンダＢＣの下降時にピストン側室２５から排出される戻り油によっても回転させることができる。すなわち、コントローラＣはブームシリンダＢＣを操作する操作レバー（図示していない）の操作方向に応じて、当該ブームシリンダＢＣが上昇するのか下降するのかを判定する。そして、ブームシリンダＢＣが下降するときには、その操作レバーの操作量に応じて、言い換えるとオペレータが意図したブームシリンダＢＣの下降速度に応じて、コントローラＣは比例電磁弁３４のソレノイド３４ａの励磁電流を制御する。したがって、比例電磁弁３４は、オペレータが意図した下降速度が大きければ大きいほどその開度が大きくなる。
【００４９】
上記のようにして比例電磁弁３４が開くと、パイロット油圧源ＰＰからのパイロット圧が回生流量制御弁２６のパイロット室２６ａと再生流量制御弁３２のパイロット室３２ａとに導かれる。
ただし、上記したように回生流量制御弁２６のスプリング２６ｂの方が、再生流量制御弁３２のスプリング３２ｂのばね力よりも小さいので、回生流量制御弁２６が先に切換位置に切り換わる。そして、このときの回生流量制御弁２６の切り換え量は上記パイロット圧に比例したものになる。
【００５０】
上記のようにして回生流量制御弁２６が切換位置に切り換われば、ブームシリンダＢＣのピストン側室２５からの戻り油は、回生流量制御弁２６の切り換え量に応じて、一方の通路２４に戻る流量と油圧モータＭに供給される流量とに配分される。
なお、このときコントローラＣは、ブームシリンダＢＣが目的の下降速度を維持するために、油圧モータＭやアシストポンプＡＰの傾転角を制御して、それらモータＭおよびアシストポンプＡＰの負荷を制御する。
【００５１】
そして、オペレータが意図する下降速度が大きくなれば、比例電磁弁３４の開度も大きくなるので、その分、上記パイロット室２６ａ、３２ａに作用するパイロット圧も大きくなる。このようにパイロット圧が大きくなれば、再生流量制御弁３２が切換位置に切り換わり、そのパイロット圧に比例した分だけ再生流路３２ｃを開く。
このように再生流路３２ｃが開けば、ブームシリンダＢＣのピストン側室２５からの戻り油の一部が再生通路３１および他方の通路２９を経由してブームシリンダＢＣのロッド側室３０に供給される。
【００５２】
上記のようにブームシリンダＢＣの下降速度が大きくなったときに、ピストン側室２５の戻り油をロッド側室３０に再生させたのは、ロッド側室３０が負圧になって異音が発生しないようにするためである。
そして、再生流量制御弁３２が開くタイミングとその開度は、比例電磁弁３４の開度とスプリング３２ｂのばね力などによって決まるが、それはブームシリンダＢＣに求められる特性などによってあらかじめ設定される。
【００５３】
なお、上記油圧モータＭの回転力でアシストポンプＡＰの回転力をアシストすることもできるが、油圧モータＭに流入する圧力は第２メインポンプＭＰ２の吐出圧よりも低いことが考えられる。しかし、この実施形態では、圧力が低くてもアシストポンプＡＰに高い吐出圧を維持させるために、油圧モータＭおよびアシストポンプＡＰによって増圧機能を発揮させるようにしている。
【００５４】
すなわち、上記油圧モータＭの出力は、１回転当たりの押しのけ容積Ｑ１とそのときの圧力Ｐ１の積で決まる。また、アシストポンプＡＰの出力は１回転当たりの押しのけ容積Ｑ２と吐出圧Ｐ２の積で決まる。そして、この実施形態では、油圧モータＭとアシストポンプＡＰとが同軸回転するので、Ｑ１×Ｐ１＝Ｑ２×Ｐ２が成立しなければならない。そこで、例えば、油圧モータＭの上記押しのけ容積Ｑ１を上記アシストポンプＡＰの押しのけ容積Ｑ２の３倍すなわちＱ１＝３Ｑ２にしたとすれば、上記等式が３Ｑ２×Ｐ１＝Ｑ２×Ｐ２となる。この式から両辺をＱ２で割れば、３Ｐ１＝Ｐ２が成り立つ。
したがって、アシストポンプＡＰの傾転角を変えて、上記押しのけ容積Ｑ２を制御すれば、油圧モータＭの出力で、アシストポンプＡＰに所定の吐出圧を維持させることができる。言い換えると、ブームシリンダＢＣからの油圧を増圧してアシストポンプＡＰから吐出させることができる。
【００５５】
図２に示した第２実施形態は、回生流量制御弁２６と再生流量制御弁３２とを２位置４ポート弁としたもので、実質的には再生流量制御弁３２のみを第１実施形態と相違させたものである。つまり、第１実施形態における再生流量制御弁３２は、２位置２ポート弁であるが、この第２実施形態の再生流量制御弁３２は上記したように２位置４ポート弁としている。ただし、第２実施形態の再生流量制御弁３２の機能は第１実施形態の再生流量制御弁と同じである。すなわち、そのノーマル位置において、再生流路３２ｃを閉じるとともに、その切換位置において再生流路３２ｃを開くようにしたものである。
【００５６】
上記のように第２実施形態において再生流量制御弁３２を２位置４ポート弁にしたのは、回生流量制御弁２６と再生流量制御弁３２とのポート数を同じにしておけば、それらのバルブ本体を共通化できるメリットがあるからである。
【００５７】
図３に示した第３実施形態は、第１，２実施形態とは次の点で相違する。第１，２実施形態は、この発明のバルブ機構を回生流量制御弁２６と再生流量制御弁３２との２つのバルブで構成したが、第３実施形態はそれらを１つの合成弁４４にした点が相違する。
すなわち、上記合成弁４４は、２位置６ポート弁とし、その一方に第１実施例と同じ比例電磁弁３４を介してパイロット油圧源ＰＰに接続したパイロット室４４ａを設け、このパイロット室４４ａに対向する側にスプリング４４ｂを設けている。また、この合成弁４４には、主流路４４ｃ，回生流路４４ｄおよび再生流路４４ｅを設けるとともに、当該合成弁４４が図示のノーマル位置にあるときには、主流路４４ｃのみを全開状態に維持するようにしている。
【００５８】
また、上記回生流路４４ｄおよび再生流路４４ｅは、合成弁４４の切換位置において切り換わるが、それは図示していないスプールの移動量に応じて、開くタイミンが異なるようにしている。
以上の点以外は、第１，２実施形態と全く同じなので、その詳細な説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
この発明は、パワーショベルに用いるのに最適である。
【符号の説明】
【００６０】
ＭＰ１ 第１メインポンプ
ＭＰ２ 第２メインポンプ
Ｍ 油圧モータ
４〜８ 操作弁
１５〜１８ 操作弁
ＢＣ ブームシリンダ
２４ 一方の通路
２５ ピストン側室
２６ 回生流量制御弁
２６ａ パイロット室
２６ｂ スプリング
３０ ロッド側室
３２ 再生流量制御弁
３２ａ パイロット室
３２ｂ スプリング
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブームシリンダの戻り油を回生流量および再生流量とする建設機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブームシリンダの戻り油を利用して油圧モータを回転するとともに、この油圧モータの回転力で発電機を回す制御装置は、特許文献１に示すように従来から知られている。この従来の装置は、ブームシリンダのピストン側室と操作弁とを接続する通路過程に回生流量制御弁を設けるとともに、この回生流量制御弁を油圧モータに接続している。
【０００３】
そして、上記回生流量制御弁で回生流量を制御しながら、ブームシリンダの下降速度を制御するとともに、ブームシリンダの戻り油で上記回生流量以外の流量は、操作弁を経由してブームシリンダのロッド側室に一部再生するとともにタンクに戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０８１５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにした従来の制御装置では、操作弁を経由して再生流量を、ブームシリンダのロッド側室に一部戻すようにしているが、回生流量が操作弁を流れなくなったので、十分な再生流量を確保できない。このように再生流量を十分に確保できないとブームシリンダのロッド側室が負圧になって、スムーズな作動が損なわれるとともに、その作動中に音を発生するという問題があった。
この発明の目的は、ブームシリンダの下降速度を制御しながら十分な再生流量を確保できる建設機械の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、メインポンプと、このメインポンプに接続した複数の操作弁を備えた回路系統と、これら複数の操作弁のうち特定の操作弁に接続したブームシリンダと、この特定の操作弁とブームシリンダのピストン側室とを連通する一方の通路と、上記特定の操作弁とブームシリンダのロッド側室とを連通する他方の通路と、ブームシリンダのピストン側室からの戻り油の作用で回転する油圧モータと、この油圧モータの回転力で発電する発電機と、この発電機の発電電力を蓄電するバッテリーとを備えている。
【０００７】
そして、第１の発明は、上記ブームシリンダのピストン側室に連通する一方の通路に、下降時におけるブームシリンダのピストン側室の戻り油を回生流量として上記油圧モータに導くとともに、必要に応じて戻り油を再生流量として上記他方の通路に合流させてブームシリンダのロッド側室に導くバルブ機構を設けている。
【０００８】
第２の発明は、上記バルブ機構が、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記操作弁の操作量に応じて油圧モータへの供給流量を制御する制御機能を備えている。
【０００９】
第３の発明のバルブ機構は、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記ブームシリンダの下降速度指令が設定速度以上になったときブームシリンダの戻り油を再生流量として当該ブームシリンダのロッド側室に供給する構成にしている。
【００１０】
第４の発明のバルブ機構は、パイロット室とこのパイロット室と対向する側にスプリングのばね力を作用させるとともに、上記パイロット室には比例電磁弁を介してパイロット圧源を接続する一方、上記比例電磁弁の開度をコントローラで制御する構成にしている。
【００１１】
第５の発明のバルブ機構は、上記一方の通路を開放して油圧モータとの連通を遮断するノーマル位置および一方の通路を絞り制御しつつ油圧モータへの連通を開放する切換位置に切換可能にした回生流量制御弁と、ブームシリンダのピストン側室とロッド側室とを連通させる再生通路過程に設けるとともにノーマル位置で閉状態を保ち、切換位置で開状態を保つ再生流量制御弁とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、ブームシリンダの下降速度を制御しながらその戻り油を油圧モータに供給するとともに、必要に応じてロッド側室にも供給できるので、ブームシリンダの下降時に負圧を発生させることなく油圧モータを作動させることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、油圧モータに作動油を供給しながら、ブームシリンダの下降速度を制御できる。
第３の発明によれば、ブームシリンダの下降速度が設定速度以上になったとき、ブームシリンダの戻り油を再生させるようにしたので、油圧モータを効率よく回転させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、コントローラによって制御できるので、その制御が正確にできるようになる。
第５の発明によれば、回生流量制御弁と再生流量制御弁とを個別に設けたので、それら個々の制御が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態を示す回路図である。
【図２】第２実施形態を示す回路図である。
【図３】第３実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示した第１実施形態は、可変容量型の第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２を備えるとともに、第１メインポンプＭＰ１は第１切換弁Ｖ１を介して第１回路系統に接続し、第２メインポンプＭＰ２は第２切換弁Ｖ２を介して第２回路系統に接続している。
上記第１切換弁Ｖ１は、４ポート２位置の切換弁で、その一方にパイロット室を設けるとともに、このパイロット室と対向する側にスプリングのばね力を作用させ、通常はこのばね力の作用で図示のノーマル位置を保持する。
【００１７】
上記第１切換弁Ｖ１が、図示のノーマル位置にあるとき、供給通路および合流通路が開き、上記供給通路を介して第１メインポンプＭＰ１の吐出油を第１回路系統に導くとともに、上記合流通路およびチェック弁を介して、可変容量型のアシストポンプＡＰの吐出油を第１メインポンプＭＰ１の吐出油と合流させる。
また、上記パイロット室にパイロット圧が作用して第１切換弁Ｖ１が図面右側である切換位置に切り換わると、上記合流通路が閉ざされるので、第１メインポンプＭＰ１の吐出油のみが第１回路系統に供給される。
【００１８】
上記第２切換弁Ｖ２は、６ポート３位置の切換弁で、その両側にパイロット室を設けるとともにセンタリングスプリングを備え、このセンタリングスプリングのばね力で通常は図示のノーマル位置を保つ。そして、このノーマル位置においては、第１切換弁Ｖ１と同様に供給通路および合流通路が開くが、これら供給通路と合流通路との間に設けた回生流路を閉じる構成にしている。なお、この回生流路は第２メインポンプＭＰ２の吐出油を可変容量型の油圧モータＭに接続している。
上記のように第２切換弁Ｖ２がノーマル位置にあれば、アシストポンプＡＰの吐出油は上記合流通路およびチェック弁を介して第２メインポンプＭＰ２の吐出油と合流して、第２回路系統に導かれる。
【００１９】
また、第２切換弁Ｖ２が図面右側である第１切換位置に切り換わると、上記供給通路のみが開き、第２メインポンプＭＰ２の吐出油のみが第２回路系統に供給される。
第２切換弁Ｖ２が図面左側位置である第２切換位置に切り換わると、上記回生流路のみが開くので、第２メインポンプＭＰ２の吐出油全量が上記油圧モータＭに供給される。
【００２０】
なお、図中符号１は、第１切換弁Ｖ１のパイロット室をパイロット油圧源ＰＰに連通したり、その連通を遮断したりする電磁弁で、それが図示のノーマル位置にあるとき、パイロット油圧源ＰＰと第１切換弁Ｖ１のパイロット室との連通を遮断し、当該電磁弁１のソレノイドを励磁して切換位置に切り換えられたとき、パイロット油圧源ＰＰのパイロット圧を上記パイロット室に導くものである。
【００２１】
また、符号２ａは第２切換弁Ｖ２の一方のパイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させたりその連通を遮断したりする電磁弁、符号２ｂは第２切換弁Ｖ２の他方のパイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させたりその連通を遮断したりする電磁弁で、上記図示のノーマル位置で、上記パイロット室とパイロット油圧源ＰＰとの連通を遮断し、切換位置に切り換えられたとき、上記パイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させるものである。
そして、上記電磁弁１，２ａ，２ｂのソレノイドはコントローラＣに接続されているが、このコントローラＣはオペレータが入力する信号に応じて、上記電磁弁１，２ａ，２ｂのソレノイドを励磁したり非励磁にしたりする。
【００２２】
上記のようにした第１，２切換弁Ｖ１，Ｖ２に接続した第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２は、図示していない回転数センサーを備えたエンジンＥを駆動源として同軸回転するものである。
なお、図中符号３はエンジンＥに設けたジェネレータで、エンジンＥの余力を利用して発電機能を発揮するものである。
【００２３】
上記第１メインポンプＭＰ１は上記したように第１切換弁Ｖ１を介して第１回路系統に接続しているが、この第１回路系統は、その上流側から順に、旋回モータを制御する操作弁４、アームシリンダを制御する操作弁５、ブームシリンダＢＣを制御するブーム２速用の操作弁６、予備用アタッチメントを制御する操作弁７および左走行用のモータを制御する操作弁８を接続している。
【００２４】
上記各操作弁４〜８のそれぞれは、中立流路９およびパラレル通路１０及び第１切換弁Ｖ１を介して第１メインポンプＭＰ１に接続している。
上記中立流路９であって、左走行モータ用の操作弁８の下流にはパイロット圧を生成するためのパイロット圧制御用の絞り１１を設けている。この絞り１１はそこを流れる流量が多ければ、その上流側に高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。
【００２５】
また、上記中立流路９は、上記操作弁４〜８のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第１メインポンプＭＰ１から第１回路系統に供給された油の全部または一部を、絞り１１を介してタンクＴに導くが、このときには絞り１１を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。
【００２６】
一方、上記操作弁４〜８がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路９が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、絞り１１を流れる流量がなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁４〜８の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路９からタンクＴに導かれることになるので、絞り１１は、中立流路９に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、絞り１１は、操作弁４〜８の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。
【００２７】
また、上記中立流路９であって、操作弁８と絞り１１との間にはパイロット流路１２を接続しているが、このパイロット流路１２は、電磁切換弁１３を介して、第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御するレギュレータ１４に接続している。
上記レギュレータ１４は、パイロット流路１２のパイロット圧と逆比例して第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁４〜８をフルストロークして中立流路９の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第１メインポンプＭＰ１の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。
【００２８】
また、上記電磁切換弁１３はパイロット油圧源ＰＰに接続しているが、この電磁切換弁１３が図示のノーマル位置である通常制御位置では、レギュレータ１４がパイロット流路１２に連通し、電磁切換弁１３のソレノイドが励磁して切換位置に切り換わるとレギュレータ１４がパイロット油圧源ＰＰに連通する。そして、この電磁切換弁１３のソレノイドは上記したコントローラＣに接続しているが、コントローラＣは、オペレータから信号が入力したとき、上記電磁切換弁１３のソレノイドを励磁して上記切換位置に切り換え、その信号が入力しない限りソレノイドを非励磁にして、当該電磁切換弁１３を上記通常制御位置に保持する。
なお、この電磁切換弁１３は、すべての操作弁４〜８を中立位置に保っているときに、第１メインポンプＭＰ１の吐出量を通常の中立時よりも少なくする。例えばロスを少なくしたい暖機運転時などに切り換えるものである。
【００２９】
一方、上記第２メインポンプＭＰ２は第２回路系統に接続しているが、この第２回路系統は、その上流側から順に、右走行用モータを制御する操作弁１５、バケットシリンダを制御する操作弁１６、ブームシリンダＢＣを制御する操作弁１７およびアームシリンダを制御するアーム２速用の操作弁１８を接続している。
【００３０】
上記各操作弁１５〜１８は、中立流路１９および第２切換弁Ｖ２を介して第２メインポンプＭＰ２に接続するとともに、操作弁１６，１７はパラレル通路２０および第２切換弁Ｖ２を介して第２メインポンプＭＰ２に接続している。
上記中立流路１９であって、操作弁１８の下流側にはパイロット圧制御用の絞り２１を設けているが、この絞り２１は、第１回路系統の絞り１１と全く同様に機能するものである。
【００３１】
そして、上記中立流路１９であって、最下流の操作弁１８と上記絞り２１との間には、パイロット流路２２を接続しているが、このパイロット流路２２は、第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御するレギュレータ２３に接続している。
【００３２】
上記レギュレータ２３は、パイロット流路２２のパイロット圧と逆比例して第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁１５〜１８をフルストロークして中立流路１９の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第２メインポンプＭＰ２の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。
【００３３】
上記ブームシリンダＢＣを制御する操作弁１７は、その一方のアクチュエータポートを一方の通路２４を介してピストン側室２５に連通しているが、その連通過程における上記通路２４には、この発明のバルブ機構を構成する回生流量制御弁２６を設けている。この回生流量制御弁２６は、その一方の側にパイロット室２６ａを設けるとともに、このパイロット室２６ａに対向する側にスプリング２６ｂを設けている。
上記のようにした回生流量制御弁２６は、上記スプリング２６ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、パイロット室２６ａにパイロット圧が作用すると、図面右側である切換位置に切り換わる。
【００３４】
そして、回生流量制御弁２６が図示のノーマル位置にあるときには、操作弁１７の一方のアクチュエータポートとピストン側室２５とを連通させる主流路２６ｃを全開させるとともに、ピストン側室２５と上記油圧モータＭとを連通させる回生流路２６ｄを閉じる。
なお、図中符号２７は、上記回生流路２６ｄと油圧モータＭを連通させる通路で、その通路過程には、回生流路２６ｄから油圧モータＭへの流通のみを許容するチェック弁２８を設けている。
【００３５】
ブームシリンダＢＣを制御する操作弁１７の他方のアクチュエータポートは、他方の通路２９を介して当該ブームシリンダＢＣのロッド側室３０に連通させている。そして、この他方の通路２９と上記ピストン側室２５とを再生通路３１を介して接続するとともに、この再生通路３１には、この発明のバルブ機構を構成する再生流量制御弁３２を設けている。この再生流量制御弁３２は、その一方の側にパイロット室３２ａを設けるとともに、このパイロット室３２ａに対向する側にスプリング３２ｂを設けている。
【００３６】
上記のようにした再生流量制御弁３２は、上記スプリング３２ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、このノーマル位置においては再生流路３２ｃを閉じる一方、パイロット室３２ａにパイロット圧が作用すると、図面右側である切換位置に切り換わって、再生流路３２ｃを切り換え量に応じた絞り開度に維持する。
なお、図中符号３３は再生通路３１に設けたチェック弁で、ピストン側室２５から他方の通路２９への流通のみを許容するものである。
【００３７】
上記回生流量制御弁２６および再生流量制御弁３２のそれぞれのパイロット室２６ａ，３２ａは、比例電磁弁３４を介してパイロット油圧源ＰＰに接続している。この比例電磁弁３４は、その一方にコントローラＣに接続したソレノイド３４ａを設け、このソレノイド３４ａとは反対側にスプリング３４ｂを設けている。
【００３８】
このようにした比例電磁弁３４は、スプリング３４ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、オペレータの入力信号に応じてコントローラＣがソレノイド３４ａを励磁すると切り換わるとともに、その励磁電流に応じて開度が制御される構成にしている。
したがって、回生流量制御弁２６および再生流量制御弁３２のパイロット室２６ａ，３２ａに作用するパイロット圧は、コントローラＣによって制御できる。
ただし、回生流量制御弁２６のスプリング２６ｂに対して、再生流量制御弁３２のスプリング３２ｂのばね力の方を大きくし、同じパイロット圧でも再生流量制御弁３２の開くタイミングが遅くなる設定にしている。
【００３９】
また、回生流量制御弁２６の回生流路２６ｄに連通した油圧モータＭは、上記アシストポンプＡＰと同軸回転するとともに、電動モータ兼発電機３５に連係している。この電動モータ兼発電機３５は、油圧モータＭが回転することによって発電機能を発揮するとともに、この電動モータ兼発電機３５で発電された電力は、インバータ３６を介してバッテリー３７に充電されるようにしている。そして、このバッテリー３７はコントローラＣに接続し、バッテリー３７の蓄電量をコントローラＣが把握できるようにしている。
【００４０】
なお、図中符号３８はバッテリーチャージャーで、ジェネレータ３で発電された電力をバッテリー３７に充電するためのものであるが、この実施形態では、バッテリーチャージャー３８を、家庭用の電源などの別系統の電源３９にも接続している。
【００４１】
また、上記油圧モータＭはレギュレータ４０でその傾転角が制御される。そして、レギュレータ４０はコントローラＣに接続され、コントローラＣからの信号に応じて上記傾転角が制御されるようにしている。
上記アシストポンプＡＰも可変容量型であって、そのレギュレータ４１で傾転角が制御されるとともに、レギュレータ４１はコントローラＣに接続されている。
【００４２】
したがって、油圧モータＭが電動モータ兼発電機３５を回しているときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最小にして、その負荷が油圧モータＭにほとんど作用しない状態に設定できる。また、電動モータ兼発電機３５を電動モータとして機能させれば、その駆動力で上記アシストポンプＡＰが回転してポンプ機能を発揮させることができる。
【００４３】
上記のようにした第１実施形態において、電磁弁１，２ａ，２ｂを非励磁にし、第１，２切換弁Ｖ１，Ｖ２を図示のノーマル位置に保った状態で、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２から作動油を吐出させれば、それらの吐出油は第１，２回路系統に供給される。
このときにアシストポンプＡＰからも作動油を吐出させれば、その吐出油は、上記第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油と合流して第１，２回路系統に供給される。
【００４４】
そして、上記のようにアシストポンプＡＰを回転させるためには、電動モータ兼発電機３５をバッテリー３７に蓄電した電力で電動モータとして回転させその回転力をアシストポンプＡＰの駆動源とすることができる。この場合には、油圧モータＭの傾転角を最少にしてその負荷を小さくし、電動モータとして機能する電動モータ兼発電機３５の出力損失を最小にする。
また、油圧モータＭの回転力でアシストポンプＡＰを回すこともできるが、油圧モータＭを駆動源にする場合については後で説明する。
【００４５】
なお、上記第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２のレギュレータ１４，２３に導かれる圧力を検出する圧力センサー４２，４３を設け、その圧力信号がコントローラＣに入力される構成にしている。そして、コントローラＣは、この圧力センサー４２，４３の圧力信号に応じてアシストポンプＡＰの傾転角をあらかじめ設定された角度に維持するが、それは上記圧力信号に応じて、最も効率的なアシスト出力が得られるように設定されている。
【００４６】
また、第１切換弁Ｖ１を図面右側の切換位置に切りかえるとともに、第２切換弁Ｖ２を図面右側の第１切換位置に切りかえると、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油のみが第１，２回路系統に供給される。
さらに、第２切換弁Ｖ２を図面左側の第２切換位置に切りかえると、第２メインポンプＭＰ２の吐出油が油圧モータＭに供給される。したがって、第２回路系統に接続したアクチュエータを作動させていないときに、オペレータが第２切換弁Ｖ２を第２切換位置に切り換えれば、油圧モータＭを回転して電動モータ兼発電機３５に発電機能を発揮させることができる。このようにして電動モータ兼発電機３５で発電された電力はインバータ３６を介してバッテリー３７に充電される。
【００４７】
なお、上記のように油圧モータＭで電動モータ兼発電機３５を回しているときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最小に保って発電効率を上げることができる。
また、コントローラＣはバッテリー３７の蓄電量を検出し、その蓄電量に応じて油圧モータＭの回転数を制御する機能を備えている。
【００４８】
一方、上記油圧モータＭは、ブームシリンダＢＣの下降時にピストン側室２５から排出される戻り油によっても回転させることができる。すなわち、コントローラＣはブームシリンダＢＣを操作する操作レバー（図示していない）の操作方向に応じて、当該ブームシリンダＢＣが上昇するのか下降するのかを判定する。そして、ブームシリンダＢＣが下降するときには、その操作レバーの操作量に応じて、言い換えるとオペレータが意図したブームシリンダＢＣの下降速度に応じて、コントローラＣは比例電磁弁３４のソレノイド３４ａの励磁電流を制御する。したがって、比例電磁弁３４は、オペレータが意図した下降速度が大きければ大きいほどその開度が大きくなる。
【００４９】
上記のようにして比例電磁弁３４が開くと、パイロット油圧源ＰＰからのパイロット圧が回生流量制御弁２６のパイロット室２６ａと再生流量制御弁３２のパイロット室３２ａとに導かれる。
ただし、上記したように回生流量制御弁２６のスプリング２６ｂの方が、再生流量制御弁３２のスプリング３２ｂのばね力よりも小さいので、回生流量制御弁２６が先に切換位置に切り換わる。そして、このときの回生流量制御弁２６の切り換え量は上記パイロット圧に比例したものになる。
【００５０】
上記のようにして回生流量制御弁２６が切換位置に切り換われば、ブームシリンダＢＣのピストン側室２５からの戻り油は、回生流量制御弁２６の切り換え量に応じて、一方の通路２４に戻る流量と油圧モータＭに供給される流量とに配分される。
なお、このときコントローラＣは、ブームシリンダＢＣが目的の下降速度を維持するために、油圧モータＭやアシストポンプＡＰの傾転角を制御して、それらモータＭおよびアシストポンプＡＰの負荷を制御する。
【００５１】
そして、オペレータが意図する下降速度が大きくなれば、比例電磁弁３４の開度も大きくなるので、その分、上記パイロット室２６ａ、３２ａに作用するパイロット圧も大きくなる。このようにパイロット圧が大きくなれば、再生流量制御弁３２が切換位置に切り換わり、そのパイロット圧に比例した分だけ再生流路３２ｃを開く。
このように再生流路３２ｃが開けば、ブームシリンダＢＣのピストン側室２５からの戻り油の一部が再生通路３１および他方の通路２９を経由してブームシリンダＢＣのロッド側室３０に供給される。
【００５２】
上記のようにブームシリンダＢＣの下降速度が大きくなったときに、ピストン側室２５の戻り油をロッド側室３０に再生させたのは、ロッド側室３０が負圧になって異音が発生しないようにするためである。
そして、再生流量制御弁３２が開くタイミングとその開度は、比例電磁弁３４の開度とスプリング３２ｂのばね力などによって決まるが、それはブームシリンダＢＣに求められる特性などによってあらかじめ設定される。
【００５３】
なお、上記油圧モータＭの回転力でアシストポンプＡＰの回転力をアシストすることもできるが、油圧モータＭに流入する圧力は第２メインポンプＭＰ２の吐出圧よりも低いことが考えられる。しかし、この実施形態では、圧力が低くてもアシストポンプＡＰに高い吐出圧を維持させるために、油圧モータＭおよびアシストポンプＡＰによって増圧機能を発揮させるようにしている。
【００５４】
すなわち、上記油圧モータＭの出力は、１回転当たりの押しのけ容積Ｑ１とそのときの圧力Ｐ１の積で決まる。また、アシストポンプＡＰの出力は１回転当たりの押しのけ容積Ｑ２と吐出圧Ｐ２の積で決まる。そして、この実施形態では、油圧モータＭとアシストポンプＡＰとが同軸回転するので、Ｑ１×Ｐ１＝Ｑ２×Ｐ２が成立しなければならない。そこで、例えば、油圧モータＭの上記押しのけ容積Ｑ１を上記アシストポンプＡＰの押しのけ容積Ｑ２の３倍すなわちＱ１＝３Ｑ２にしたとすれば、上記等式が３Ｑ２×Ｐ１＝Ｑ２×Ｐ２となる。この式から両辺をＱ２で割れば、３Ｐ１＝Ｐ２が成り立つ。
したがって、アシストポンプＡＰの傾転角を変えて、上記押しのけ容積Ｑ２を制御すれば、油圧モータＭの出力で、アシストポンプＡＰに所定の吐出圧を維持させることができる。言い換えると、ブームシリンダＢＣからの油圧を増圧してアシストポンプＡＰから吐出させることができる。
【００５５】
図２に示した第２実施形態は、回生流量制御弁２６と再生流量制御弁３２とを２位置４ポート弁としたもので、実質的には再生流量制御弁３２のみを第１実施形態と相違させたものである。つまり、第１実施形態における再生流量制御弁３２は、２位置２ポート弁であるが、この第２実施形態の再生流量制御弁３２は上記したように２位置４ポート弁としている。ただし、第２実施形態の再生流量制御弁３２の機能は第１実施形態の再生流量制御弁と同じである。すなわち、そのノーマル位置において、再生流路３２ｃを閉じるとともに、その切換位置において再生流路３２ｃを開くようにしたものである。
【００５６】
上記のように第２実施形態において再生流量制御弁３２を２位置４ポート弁にしたのは、回生流量制御弁２６と再生流量制御弁３２とのポート数を同じにしておけば、それらのバルブ本体を共通化できるメリットがあるからである。
【００５７】
図３に示した第３実施形態は、第１，２実施形態とは次の点で相違する。第１，２実施形態は、この発明のバルブ機構を回生流量制御弁２６と再生流量制御弁３２との２つのバルブで構成したが、第３実施形態はそれらを１つの合成弁４４にした点が相違する。
すなわち、上記合成弁４４は、２位置６ポート弁とし、その一方に第１実施例と同じ比例電磁弁３４を介してパイロット油圧源ＰＰに接続したパイロット室４４ａを設け、このパイロット室４４ａに対向する側にスプリング４４ｂを設けている。また、この合成弁４４には、主流路４４ｃ，回生流路４４ｄおよび再生流路４４ｅを設けるとともに、当該合成弁４４が図示のノーマル位置にあるときには、主流路４４ｃのみを全開状態に維持するようにしている。
【００５８】
また、上記回生流路４４ｄおよび再生流路４４ｅは、合成弁４４の切換位置において切り換わるが、それは図示していないスプールの移動量に応じて、開くタイミンが異なるようにしている。
以上の点以外は、第１，２実施形態と全く同じなので、その詳細な説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
この発明は、パワーショベルに用いるのに最適である。
【符号の説明】
【００６０】
ＭＰ１ 第１メインポンプ
ＭＰ２ 第２メインポンプ
Ｍ 油圧モータ
４〜８ 操作弁
１５〜１８ 操作弁
ＢＣ ブームシリンダ
２４ 一方の通路
２５ ピストン側室
２６ 回生流量制御弁
２６ａ パイロット室
２６ｂ スプリング
３０ ロッド側室
３２ 再生流量制御弁
３２ａ パイロット室
３２ｂ スプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインポンプと、このメインポンプに接続した複数の操作弁を備えた回路系統と、これら複数の操作弁のうち特定の操作弁に接続したブームシリンダと、この特定の操作弁とブームシリンダのピストン側室とを連通する一方の通路と、上記特定の操作弁とブームシリンダのロッド側室とを連通する他方の通路と、ブームシリンダのピストン側室からの戻り油の作用で回転する油圧モータと、この油圧モータの回転力で発電する発電機と、この発電機の発電電力を蓄電するバッテリーとを備えた建設機械の制御装置において、上記ブームシリンダのピストン側室に連通する一方の通路に、下降時におけるブームシリンダのピストン側室の戻り油を回生流量として上記油圧モータに導くとともに、必要に応じて戻り油を再生流量として上記他方の通路に合流させてブームシリンダのロッド側室に導くバルブ機構を設けた建設機械の制御装置。
【請求項２】
上記バルブ機構は、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記操作弁の操作量に応じて油圧モータへの供給流量を制御する制御機能を備えた請求項１記載の建設機械の制御装置。
【請求項３】
上記バルブ機構は、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記ブームシリンダの下降速度指令が設定速度以上になったときブームシリンダの戻り油を再生流量として当該ブームシリンダのロッド側室に供給する構成にした請求項１または２記載の建設機械の制御装置。
【請求項４】
上記バルブ機構はパイロット室とこのパイロット室と対向する側にスプリングのばね力を作用させるとともに、上記パイロット室には比例電磁弁を介してパイロット圧源を接続する一方、上記比例電磁弁の開度をコントローラで制御する構成にした請求項１〜３のいずれか１に記載の建設機械の制御装置。
【請求項５】
上記バルブ機構は、上記一方の通路を開放して油圧モータとの連通を遮断するノーマル位置および一方の通路を絞り制御しつつ油圧モータへの連通を開放する切換位置に切換可能にした回生流量制御弁と、ブームシリンダのピストン側室とロッド側室とを連通させる再生通路過程に設けるとともにノーマル位置で閉状態を保ち、切換位置で開状態を保つ再生流量制御弁とからなる請求項１〜４のいずれか１に記載の建設機械の制御装置。
【請求項１】
メインポンプと、このメインポンプに接続した複数の操作弁を備えた回路系統と、これら複数の操作弁のうち特定の操作弁に接続したブームシリンダと、この特定の操作弁とブームシリンダのピストン側室とを連通する一方の通路と、上記特定の操作弁とブームシリンダのロッド側室とを連通する他方の通路と、ブームシリンダのピストン側室からの戻り油の作用で回転する油圧モータと、この油圧モータの回転力で発電する発電機と、この発電機の発電電力を蓄電するバッテリーとを備えた建設機械の制御装置において、上記ブームシリンダのピストン側室に連通する一方の通路に、下降時におけるブームシリンダのピストン側室の戻り油を回生流量として上記油圧モータに導くとともに、必要に応じて戻り油を再生流量として上記他方の通路に合流させてブームシリンダのロッド側室に導くバルブ機構を設けた建設機械の制御装置。
【請求項２】
上記バルブ機構は、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記操作弁の操作量に応じて油圧モータへの供給流量を制御する制御機能を備えた請求項１記載の建設機械の制御装置。
【請求項３】
上記バルブ機構は、上記特定の操作弁を操作してブームシリンダを下降させる下降制御時において、上記ブームシリンダの下降速度指令が設定速度以上になったときブームシリンダの戻り油を再生流量として当該ブームシリンダのロッド側室に供給する構成にした請求項１または２記載の建設機械の制御装置。
【請求項４】
上記バルブ機構はパイロット室とこのパイロット室と対向する側にスプリングのばね力を作用させるとともに、上記パイロット室には比例電磁弁を介してパイロット圧源を接続する一方、上記比例電磁弁の開度をコントローラで制御する構成にした請求項１〜３のいずれか１に記載の建設機械の制御装置。
【請求項５】
上記バルブ機構は、上記一方の通路を開放して油圧モータとの連通を遮断するノーマル位置および一方の通路を絞り制御しつつ油圧モータへの連通を開放する切換位置に切換可能にした回生流量制御弁と、ブームシリンダのピストン側室とロッド側室とを連通させる再生通路過程に設けるとともにノーマル位置で閉状態を保ち、切換位置で開状態を保つ再生流量制御弁とからなる請求項１〜４のいずれか１に記載の建設機械の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１７９５４１（Ｐ２０１１−１７９５４１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２２３３（Ｐ２０１０−４２２３３）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]