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JP2009275771A - Fluid pressure actuator control circuit - Google Patents

Fluid pressure actuator control circuit Download PDF

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JP2009275771A
JP2009275771A JP2008126175A JP2008126175A JP2009275771A JP 2009275771 A JP2009275771 A JP 2009275771A JP 2008126175 A JP2008126175 A JP 2008126175A JP 2008126175 A JP2008126175 A JP 2008126175A JP 2009275771 A JP2009275771 A JP 2009275771A
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JP
Japan
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accumulator
control valve
pump
flow rate
fluid pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008126175A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Wada
篤志 和田
Madoka Binnaka
円 備中
Takashi Iguchi
高志 井口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Japan Ltd
Original Assignee
Caterpillar Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Japan Ltd filed Critical Caterpillar Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid pressure actuator control circuit sharing control of pump required energy to the minimum when working fluid is supplied from a pump and an accumulator into a fluid pressure actuator. <P>SOLUTION: A head side of a cylinder Cy is connected to an accumulator Acc through an accumulator control valve 1, and connected to a rod side through a reproduction control valve 2. A discharge side passage of a variable displacement pump Pp is connected to a pump flow control valve 3, and connected to the cylinder Cy through a shut-off control valve 4. A control device 5 provides a function of reducing pump power and supply working fluid from the accumulator Acc into the cylinder Cy to make the accumulator Acc run out of accumulating force by opening the accumulator control valve 1 when a pressure accumulating force remains in the accumulator Acc, and supplying the working fluid from the pump Pp into the cylinder Cy by controlling pump power. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、位置エネルギ回収用のアキュムレータを備えた流体圧アクチュエータ制御回路に関する。   The present invention relates to a fluid pressure actuator control circuit including an accumulator for recovering potential energy.

ブームシリンダにより作業機を上下動する油圧式掘削機において、ブームシリンダのヘッド側を蓄圧器操作弁を介して蓄圧器(アキュムレータ)に接続するとともに、可変リリーフ弁を介してタンクに接続し、作業機の位置に応じて、蓄圧器操作弁および可変リリーフ弁を制御して、作業機の重量とバランスする油圧を蓄圧器内に発生させ、ブームを上げるときは、複数のブームシリンダにポンプとアキュムレータとから作動油を供給するようにした油圧式掘削機の位置エネルギ回収活用装置がある(例えば、特許文献1参照)。
特開平01−199001号公報(第2−3頁、第1図)
In a hydraulic excavator that moves a work machine up and down by a boom cylinder, the head side of the boom cylinder is connected to an accumulator via an accumulator operation valve, and connected to a tank via a variable relief valve. Depending on the position of the machine, the accumulator operation valve and variable relief valve are controlled to generate hydraulic pressure in the accumulator that balances the weight of the work equipment, and when raising the boom, pumps and accumulators are installed in multiple boom cylinders. There is a device for recovering and utilizing the potential energy of a hydraulic excavator in which hydraulic oil is supplied from (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 01-199001 (page 2-3, FIG. 1)

この従来の位置エネルギ回収活用装置は、複数のシリンダに対してポンプとアキュムレータとから作動油を供給するようにしているが、ポンプとアキュムレータとを共用運転する際に、ポンプで消費されるポンプ所要エネルギを最小にできる制御システムは確立されていない。   In this conventional potential energy recovery and utilization device, hydraulic oil is supplied to a plurality of cylinders from a pump and an accumulator. However, when the pump and the accumulator are operated in common, the pump needs to be consumed by the pump. No control system has been established that can minimize energy.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ポンプとアキュムレータとから流体圧アクチュエータに作動流体を供給する場合に、ポンプ所要エネルギを最小に分担制御できる流体圧アクチュエータ制御回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a fluid pressure actuator control circuit that can control the required energy of a pump to a minimum when supplying a working fluid from a pump and an accumulator to the fluid pressure actuator. With the goal.

請求項1に記載された発明は、容量可変型のポンプから流体圧アクチュエータに供給される作動流体を方向制御および流量制御するポンプ流量制御弁と、流体圧アクチュエータによって上昇された荷重体が有する位置エネルギを下降時に蓄圧力として蓄積可能なアキュムレータと、流体圧アクチュエータとアキュムレータとの間の通路中に設けられてアキュムレータから流体圧アクチュエータへの作動流体の流れを制御するアキュムレータ制御弁と、アキュムレータに蓄圧力がある間は、ポンプ動力を減少させるとともにアキュムレータ制御弁を開いてアキュムレータから流体圧アクチュエータに作動流体を供給し、アキュムレータの蓄圧力がなくなった状態で、ポンプ動力を制御してポンプからアクチュエータに作動流体を供給する機能を備えた制御装置とを具備した流体圧アクチュエータ制御回路である。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a pump flow rate control valve for controlling the direction and flow rate of a working fluid supplied from a variable displacement pump to a fluid pressure actuator, and a position of a load body raised by the fluid pressure actuator. An accumulator capable of accumulating energy as a stored pressure when descending, an accumulator control valve provided in a passage between the fluid pressure actuator and the accumulator to control the flow of the working fluid from the accumulator to the fluid pressure actuator, and an accumulator While the pressure is on, the pump power is reduced and the accumulator control valve is opened to supply the working fluid from the accumulator to the fluid pressure actuator. With the accumulated pressure in the accumulator running out, the pump power is controlled to move the pump to the actuator. Function to supply working fluid A hydraulic actuator control circuit comprising a example was controller.

請求項2に記載された発明は、請求項1記載の流体圧アクチュエータ制御回路におけるアキュムレータ制御弁の接続先を、ポンプ流量制御弁より下流側としたものである。   According to a second aspect of the present invention, the connection destination of the accumulator control valve in the fluid pressure actuator control circuit according to the first aspect is the downstream side of the pump flow rate control valve.

請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の流体圧アクチュエータ制御回路におけるアキュムレータ制御弁が、流体圧アクチュエータとアキュムレータとの間の通路中に設けられたエネルギ蓄積制御用の蓄積制御弁と、アキュムレータとポンプ流量制御弁の下流側との間に設けられたエネルギ放出制御用の放出制御弁とを具備したものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a storage control for energy storage control in which the accumulator control valve in the fluid pressure actuator control circuit according to the first or second aspect is provided in a passage between the fluid pressure actuator and the accumulator. And a release control valve for controlling energy release provided between the valve and an accumulator and a downstream side of the pump flow control valve.

請求項4に記載された発明は、請求項1乃至3のいずれか記載の流体圧アクチュエータ制御回路における荷重体を、油圧ショベルの作業装置とし、流体圧アクチュエータを、作業装置を上下方向に回動する油圧シリンダとしたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the load body in the fluid pressure actuator control circuit according to any one of the first to third aspects is a working device for a hydraulic excavator, and the fluid pressure actuator is rotated in the vertical direction. This is a hydraulic cylinder.

請求項1に記載された発明によれば、制御装置により容量可変型のポンプとアキュムレータ制御弁とを制御して、アキュムレータに蓄圧力がある間は、ポンプ動力を減少させるとともにアキュムレータ制御弁を開いてアキュムレータから流体圧アクチュエータに作動流体を供給し、アキュムレータの蓄圧力がなくなると、ポンプからアクチュエータに作動流体を供給することで、ポンプとアキュムレータとを共用運転する際に、ポンプで消費されるポンプ所要エネルギを最小にすることができる。   According to the first aspect of the present invention, the variable capacity type pump and the accumulator control valve are controlled by the control device, and while the accumulator has accumulated pressure, the pump power is reduced and the accumulator control valve is opened. When the accumulator supplies the working fluid to the fluid pressure actuator and the accumulator is depleted, the working fluid is supplied from the pump to the actuator. The required energy can be minimized.

請求項2に記載された発明によれば、アキュムレータ制御弁の接続先を、ポンプ流量制御弁より下流側としたので、アキュムレータ利用時のポンプ吐出圧の不要な上昇によるエネルギ消費を防止できるとともに、複数のポンプが用いられている場合は、アキュムレータに接続されたポンプと接続されていないポンプとの間のアンバランスを防止できる。   According to the invention described in claim 2, since the connection destination of the accumulator control valve is located downstream of the pump flow rate control valve, energy consumption due to an unnecessary increase in pump discharge pressure when using the accumulator can be prevented, When a plurality of pumps are used, an imbalance between a pump connected to the accumulator and a pump not connected to the accumulator can be prevented.

請求項3に記載された発明によれば、アキュムレータ制御弁は、蓄積制御弁と放出制御弁とを別個に設けることで、アキュムレータに蓄積されたエネルギの再利用時の注入先を位置エネルギ回収元の流体圧アクチュエータ以外の他の流体圧アクチュエータとすることが可能となる。   According to the invention described in claim 3, the accumulator control valve is provided with the accumulation control valve and the discharge control valve separately, so that the injection destination when the energy accumulated in the accumulator is reused is the potential energy recovery source. It is possible to use other fluid pressure actuators other than the fluid pressure actuator.

請求項4に記載された発明によれば、油圧ショベルの作業装置を上下動する油圧シリンダに作動流体を供給する流体圧供給源のハイブリッド化において、ポンプとアキュムレータとを共用運転する際のポンプ所要エネルギを最小にすることができる。   According to the invention described in claim 4, in the hybridization of the fluid pressure supply source that supplies the working fluid to the hydraulic cylinder that moves up and down the working device of the hydraulic excavator, the pump requirement for the shared operation of the pump and the accumulator is required. Energy can be minimized.

以下、本発明を、図1乃至図8に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to one embodiment shown in FIGS.

図8に示されるように、作業機械としての油圧ショベル10は、機体11に対し荷重体としての作業装置12が可動的に設けられ、この作業装置12は、機体11と、この機体11に対し上下方向回動自在に軸支されたブーム13とに、油圧シリンダとしてのブームシリンダ14の基端部およびロッド先端部が回動自在に連結され、さらに、ブーム13と、このブーム13の先端部に回動自在に軸支されたアーム15とに、アームシリンダ16の基端部およびロッド先端部が回動自在に連結され、さらに、アーム15と、このアーム15の先端部に回動自在に軸支されたバケット17とに、バケットシリンダ18の基端部およびロッド先端部のリンケージ19が回動自在に連結されている。   As shown in FIG. 8, the excavator 10 as a work machine is provided with a work device 12 as a load body movably with respect to the machine body 11, and the work device 12 is connected to the machine body 11 and the machine body 11. A base end of a boom cylinder 14 as a hydraulic cylinder and a tip end of a rod are rotatably connected to a boom 13 pivotally supported so as to be rotatable in the vertical direction. Further, the boom 13 and the tip of the boom 13 are also connected. The base end portion of the arm cylinder 16 and the tip end portion of the rod are rotatably connected to the arm 15 pivotally supported by the arm 15, and the arm 15 and the tip end portion of the arm 15 are rotatable. A base end portion of the bucket cylinder 18 and a linkage 19 at the tip end portion of the rod are rotatably connected to the pivotally supported bucket 17.

ブームシリンダ14は、作業装置12の全体の荷重Wを受けて縮小動作が可能な流体圧アクチュエータであり、以下、この種の流体圧アクチュエータを、シリンダCyという。   The boom cylinder 14 is a fluid pressure actuator that can receive a load W of the work device 12 and perform a reduction operation. Hereinafter, this type of fluid pressure actuator is referred to as a cylinder Cy.

図1に示されるように、シリンダCyのヘッド側は、アキュムレータ制御弁1の一部であるエネルギ蓄積制御用の蓄積制御弁1aを経た通路によりアキュムレータAccに連通可能に設けられ、アキュムレータAccを介し反対側にはアキュムレータ制御弁1の一部であるエネルギ放出制御用の放出制御弁1bが設けられている。   As shown in FIG. 1, the head side of the cylinder Cy is provided so as to be able to communicate with the accumulator Acc through a passage passing through an accumulation control valve 1a for energy accumulation control which is a part of the accumulator control valve 1, and through the accumulator Acc. On the opposite side, a release control valve 1b for energy release control, which is a part of the accumulator control valve 1, is provided.

また、シリンダCyのヘッド側とロッド側とを連通可能な通路中には再生制御弁2が設けられている。   Further, a regeneration control valve 2 is provided in a passage that allows communication between the head side and the rod side of the cylinder Cy.

さらに、原動機としてのエンジンEにより駆動される容量可変型のポンプPpの吐出側通路はポンプ流量制御弁3の供給ポートに接続され、このポンプ流量制御弁3の一方の出力ポートは、通路Mを経てシリンダCyのヘッド側に連通され、他方のポートは、閉止制御弁4を介してシリンダCyのロッド側に接続されている。   Further, the discharge side passage of the variable displacement pump Pp driven by the engine E as the prime mover is connected to the supply port of the pump flow control valve 3, and one output port of the pump flow control valve 3 passes through the passage M. Then, the other port is connected to the rod side of the cylinder Cy via the closing control valve 4.

蓄積制御弁1aは、シリンダCyのヘッド側からアキュムレータAccまたはタンクTへの流れを方向制御および流量制御するエネルギ蓄積用制御弁であるが、アキュムレータAccとタンクTとの切替は、別の弁を用いても良い。   The accumulation control valve 1a is an energy accumulation control valve that controls the direction and flow rate of the flow from the head side of the cylinder Cy to the accumulator Acc or the tank T. To switch between the accumulator Acc and the tank T, another valve is used. It may be used.

放出制御弁1bは、アキュムレータAccからシリンダCyのヘッド側への流れを制御する蓄積工ネルギ放出用の弁であり、制御弁1に1つにまとめて共用することもできる。   The release control valve 1b is a valve for discharging the storage energy that controls the flow from the accumulator Acc to the head side of the cylinder Cy, and can be shared by the control valve 1 as one.

この放出制御弁1bがあれば、アキュムレータAccに蓄積されたエネルギを再利用するときの注入先を、位置エネルギ回収先のシリンダCy(ブームシリンダ14)以外の他の回路とすることも可能となる。   With this release control valve 1b, the injection destination when reusing the energy stored in the accumulator Acc can be a circuit other than the cylinder Cy (boom cylinder 14) as the potential energy recovery destination. .

また、この放出制御弁1bにより、接続先をポンプ流量制御弁3の下流側としているが、接続先をポンプ流量制御弁3の上流側に変更することもできる。この場合、アキュムレータAccを利用するときのポンプ動力が大きくなり、省エネルギ上は望ましくないが、接続先のフレキシビリティ上は有利である。   Moreover, although the connection destination is set downstream of the pump flow rate control valve 3 by the release control valve 1b, the connection destination can be changed to the upstream side of the pump flow rate control valve 3. In this case, the pump power when using the accumulator Acc increases, which is not desirable in terms of energy saving, but is advantageous in terms of flexibility of the connection destination.

再生制御弁2は、シリンダCyのヘッド側からロッド側への再生流量を制御する弁であり、全開時の開口面積が大きな弁を選定する。   The regeneration control valve 2 is a valve that controls the regeneration flow rate from the head side of the cylinder Cy to the rod side, and selects a valve having a large opening area when fully opened.

ポンプ流量制御弁3は、各荷重体駆動装置(ブームシリンダ14、アームシリンダ16、バケットシリンダ18等)に注入されるポンプ流量および各荷重体駆動装置からタンクTへ戻される戻り流量を方向制御および流量制御するコントロール弁であり、注入流量と戻り流量との関係が固定されるスプール弁でもよいが、注入流量と戻り流量との関係を複数のロジック弁で別々に制御できるようにすることが望ましい。   The pump flow rate control valve 3 controls the direction of the pump flow rate injected into each load body drive device (boom cylinder 14, arm cylinder 16, bucket cylinder 18, etc.) and the return flow rate returned from each load body drive device to the tank T. It is a control valve that controls the flow rate and may be a spool valve in which the relationship between the injection flow rate and the return flow rate is fixed, but it is desirable that the relationship between the injection flow rate and the return flow rate can be controlled separately by a plurality of logic valves. .

閉止制御弁4は、シリンダCyのヘッド側からロッド側への再生時にポンプ流量制御弁3でタンクT側への流路を閉にできないときにタンクT側への流路を閉じる補助弁である。   The closing control valve 4 is an auxiliary valve that closes the flow path to the tank T side when the pump flow control valve 3 cannot close the flow path to the tank T side during regeneration from the head side to the rod side of the cylinder Cy. .

なお、図1では、流体ポンプおよび1つの荷重体駆動装置を構成するシリンダCy(ブームシリンダ14等)を1セットのみ示したが、複数セット設ける場合もある。   In FIG. 1, only one set of the cylinder Cy (boom cylinder 14 or the like) constituting the fluid pump and one load body driving device is shown, but a plurality of sets may be provided.

シリンダCyなどを操作する操作レバー(電気ジョイスティック)L、シリンダCyのヘッド圧Phおよびロッド圧Prを検出する圧力センサSph,Spr、アキュムレータAccに蓄えられた圧力すなわちアキュムレータ圧Paを検出する圧力センサSac、ポンプ吐出圧Pppを検出する圧力センサSpp、ブーム13などの荷重体の角度を検出する角度センサSan、およびエンジンEの回転速度(=ポンプ回転数)を検出する回転数センサRが、制御装置5の入力部に接続されている。   An operating lever (electric joystick) L for operating the cylinder Cy, etc., pressure sensors Sph, Spr for detecting the head pressure Ph and rod pressure Pr of the cylinder Cy, a pressure sensor Sac for detecting the pressure accumulated in the accumulator Acc, that is, the accumulator pressure Pa The pressure sensor Spp for detecting the pump discharge pressure Ppp, the angle sensor San for detecting the angle of the load body such as the boom 13, and the rotational speed sensor R for detecting the rotational speed (= pump rotational speed) of the engine E are the control device. 5 is connected to the input unit.

この制御装置5は、内部に演算処理装置および記憶装置などを内蔵し、この制御装置5の出力部は、各制御弁1,1a,2,3,4の可動制御部(ソレノイドなど)、エンジンEの回転速度(=ポンプ回転数)を制御するエンジン制御部(電子ガバナGなど)、およびポンプPpの容量を制御するポンプ容量制御部(斜板レギュレータなど)に接続され、これらを電気信号により制御する。図1中の実線は油圧ラインを表わし、一点鎖線は制御信号ラインを表わす。   The control device 5 incorporates an arithmetic processing device, a storage device, and the like, and an output unit of the control device 5 includes a movable control unit (solenoid or the like) of each control valve 1, 1a, 2, 3, 4 and an engine. It is connected to an engine controller (such as an electronic governor G) that controls the rotational speed of E (= pump speed) and a pump capacity controller (such as a swash plate regulator) that controls the capacity of the pump Pp. Control. The solid line in FIG. 1 represents a hydraulic line, and the alternate long and short dash line represents a control signal line.

そして、制御装置5は、荷重体の荷重を受けて片ロッド型のシリンダCyが縮小するときに容量可変型のポンプPpおよびポンプ流量制御弁3を制御して、ポンプPpからシリンダCyのロッド側に供給されるポンプ流量をほぼ0に制御し、再生制御弁2を開くことにより、荷重を受けたシリンダCyを縮小方向に加速し、アキュムレータ制御弁1を開くことによりアキュムレータAccにヘッド側からの流量を供給して蓄圧する。   Then, the control device 5 controls the variable displacement pump Pp and the pump flow rate control valve 3 when the single rod type cylinder Cy is reduced by receiving the load of the load body, and the rod side of the cylinder Cy from the pump Pp. The flow rate of the pump supplied to the cylinder is controlled to almost zero, the opening of the regeneration control valve 2 accelerates the cylinder Cy that receives the load in the reduction direction, and the accumulator control valve 1 opens to the accumulator Acc from the head side. Accumulate pressure by supplying flow rate.

その際、最初は再生制御弁2を開いてシリンダCyのヘッド側から流出した流体をロッド側に再生する加速優先モードで制御し、シリンダ速度が目標速度に到達したら再生制御弁2を絞ってシリンダCyのヘッド側の圧力すなわちシリンダヘッド圧を増加させる昇圧優先モードに切換える。   At that time, first, the regeneration control valve 2 is opened to control in the acceleration priority mode in which the fluid flowing out from the head side of the cylinder Cy is regenerated to the rod side, and when the cylinder speed reaches the target speed, the regeneration control valve 2 is throttled to the cylinder. Switch to the boost priority mode that increases the pressure on the cylinder head side, that is, the cylinder head pressure.

次に、上記のようにしてアキュムレータAccに蓄積されたエネルギを放出する際は、ポンプ流量との併用で、アキュムレータAccに蓄積された位置エネルギを再利用して、ブームアップ等の操作を行なうが、単にポンプ流量にアキュムレータ流量が追加されるだけでは、流体圧アクチュエータの速度向上による作業性の向上は期待できるが、ポンプ所要エネルギを低減することはできず、ポンプ駆動エンジンの燃費低減にはつながらないので、以下に、作業性を維持しつつ、最も燃費低減に寄与できる制御方式を説明する。   Next, when the energy accumulated in the accumulator Acc is released as described above, the position energy accumulated in the accumulator Acc is reused in combination with the pump flow rate to perform operations such as boom-up. However, simply adding the accumulator flow rate to the pump flow rate can be expected to improve the workability by improving the speed of the fluid pressure actuator, but the energy required for the pump cannot be reduced, and the fuel consumption of the pump drive engine will not be reduced. Therefore, a control method that can contribute to the most fuel consumption reduction while maintaining workability will be described below.

(a) アキュムレータAccに蓄積されたエネルギを燃費向上に最も寄与できる方法で利用する。 (a) The energy stored in the accumulator Acc is used in a way that can contribute the most to fuel efficiency.

i.アキュムレータAccに圧の蓄積がある間は、対象駆動系(例えばブーム等、但し、エネルギ回収駆動系と別の駆動系(例えばアーム等)でもよい)には、アキュムレータAccからのみ作動流体を供給する。   i. While pressure is accumulated in the accumulator Acc, the target drive system (for example, a boom, etc., but may be a drive system (for example, an arm, etc.) different from the energy recovery drive system) is supplied with working fluid only from the accumulator Acc. Supply.

アキュムレータ制御弁1(蓄積制御弁1aまたは放出制御弁1b)を速度指令値に応じて0〜全開まで制御して、シリンダCyのヘッド側に供給されるヘッド流量を確保し、シリンダCyを駆動する。   The accumulator control valve 1 (accumulation control valve 1a or discharge control valve 1b) is controlled from 0 to fully open according to the speed command value to secure the head flow rate supplied to the head side of the cylinder Cy and drive the cylinder Cy. .

このとき、再生制御弁2は閉じ、閉止制御弁4は開とし、シリンダCyのロッド側の作動流体はポンプ流量制御弁3からタンクに排出する。これにより、ポンプ流量をアキュムレータ流量分だけ節約できる。   At this time, the regeneration control valve 2 is closed, the closing control valve 4 is opened, and the working fluid on the rod side of the cylinder Cy is discharged from the pump flow control valve 3 to the tank. As a result, the pump flow rate can be saved by the accumulator flow rate.

ii.アキュムレータ制御弁1(蓄積制御弁1aまたは放出制御弁1b)の接続先は、ポンプ流量制御弁3の下流側とし、アキュムレータAcc利用時のポンプ吐出圧Pppの不要な上昇を防止する。   ii. The accumulator control valve 1 (accumulation control valve 1a or discharge control valve 1b) is connected to the downstream side of the pump flow rate control valve 3 to prevent an unnecessary increase in the pump discharge pressure Ppp when the accumulator Acc is used.

このとき、省エネのため、該当駆動系のポンプ動力が最小になるよう(最小流量をタンクへバイパスする程度)制御する。   At this time, in order to save energy, control is performed so that the pump power of the corresponding drive system is minimized (the degree of bypassing the minimum flow rate to the tank).

ここで、ポンプ動力は、圧力センサSppで検出されたポンプ吐出圧Pppと、回転数センサRで検出されたポンプ回転数およびポンプ容量(制御装置5により制御可能な斜板傾転角)で決まるポンプ流量との積により演算できるので、制御装置5は、ポンプ回転数またはポンプ容量を可変制御することで、このポンプ動力を制御できる。   Here, the pump power is determined by the pump discharge pressure Ppp detected by the pressure sensor Spp, the pump rotational speed and the pump capacity detected by the rotational speed sensor R (swash plate tilt angle controllable by the control device 5). Since the calculation can be performed by the product of the pump flow rate, the control device 5 can control the pump power by variably controlling the pump rotation speed or the pump capacity.

該当ポンプPpが複数台あれば、全てのポンプPpを最小流量に運転する。ポンプ流量制御弁3からタンクTへの流路のみとし(圧を最小とし)、また、ポンプPpの容量(斜板傾転角など)も最小に制御する。   If there are a plurality of corresponding pumps Pp, all the pumps Pp are operated to the minimum flow rate. Only the flow path from the pump flow rate control valve 3 to the tank T is used (the pressure is minimized), and the capacity of the pump Pp (swash plate tilt angle, etc.) is also controlled to a minimum.

さらに、ポンプ吐出圧Pppもアキュムレータ再利用時は、ほぼ0とすることで、ポンプPpで消費されるパワーを節約する。   Further, the pump discharge pressure Ppp is also set to almost zero when the accumulator is reused, thereby saving the power consumed by the pump Pp.

iii.上記の制御により、ポンプ入力(動力/機器効率)の運転サイクル中の最小化を図っている。   iii. The above control minimizes the pump input (power / equipment efficiency) during the operation cycle.

iv.仮にアキュムレータAccの接続先をポンプ流量制御弁3の上流側にすると、複数台のポンプを用いる場合、片側のポンプのみアキュムレータAccでアシストすることになり、ポンプバランス上、特にトルク制約を全ポンプ制御している場合に、片側高圧の影響を受け、好ましくないが、アキュムレータAccの接続先をポンプ流量制御弁3の下流側にすると、この問題を解消できる。   iv. If the accumulator Acc is connected to the upstream side of the pump flow rate control valve 3, if multiple pumps are used, only one of the pumps will be assisted by the accumulator Acc. When pump control is performed, it is not preferable due to the influence of high pressure on one side, but this problem can be solved by connecting the accumulator Acc to the downstream side of the pump flow control valve 3.

(b) アキュムレータAccが空になると、ポンプPpからポンプ流量制御弁3を経て注入先シリンダCyのヘッド側などに供給する。 (b) When the accumulator Acc becomes empty, the accumulator Acc is supplied from the pump Pp to the head side of the injection destination cylinder Cy through the pump flow rate control valve 3.

(c) この方法は、アキュムレータAccへのエネルギ蓄積方法に関係なく、一般的に適用可能な方法である。 (c) This method is generally applicable regardless of the energy storage method in the accumulator Acc.

次に、図2は、アキュムレータ蓄積エネルギ再利用時の燃費向上運転を説明するための構成を示した模式図であり、この図2に基づき、ポンプPpとアキュムレータAccとの両方から流体を供給する場合に、ポンプエネルギを最小にできる分担方式を検証する。   Next, FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration for explaining the fuel efficiency improvement operation at the time of reusing accumulator stored energy. Based on FIG. 2, fluid is supplied from both the pump Pp and the accumulator Acc. In some cases, a sharing scheme that can minimize pump energy is verified.

(システム構成)
この図2は、ポンプPpとアキュムレータAccの両方から分担して複数の回路に流体を供給するエネルギ放出システムを示し、アキュムレータAccの容量に制約がある場合を対象としている構成例である。
(System configuration)
FIG. 2 shows an energy discharge system that supplies fluids to a plurality of circuits in a shared manner from both the pump Pp and the accumulator Acc, and is a configuration example for a case where the capacity of the accumulator Acc is limited.

Qpはポンプ流量、Qaはアキュムレータ流量、Qmは第1回路での必要流量、Qoは第2回路での必要流量、Qbはタンクに戻されるバイパス流量を表わす。第1回路および第2回路の各開度が大きくなると、バイパス回路の開度は小さくなる。図2において、実線は流体圧(油圧)回路を示し、1点鎖線は制御信号(制御指令など)回路を表わす。   Qp is the pump flow rate, Qa is the accumulator flow rate, Qm is the required flow rate in the first circuit, Qo is the required flow rate in the second circuit, and Qb is the bypass flow rate returned to the tank. As each opening degree of the first circuit and the second circuit increases, the opening degree of the bypass circuit decreases. In FIG. 2, a solid line represents a fluid pressure (hydraulic pressure) circuit, and a one-dot chain line represents a control signal (control command or the like) circuit.

この図2において、ポンプ流量制御弁3の構成と回路数は、他の変形例も考えられるが、ここではポンプ流量制御弁3の回路数が2つで、オープンセンタ方式の構成で例示している。   In FIG. 2, the pump flow control valve 3 may have other configurations and configurations, but here, the pump flow control valve 3 has two circuits and is illustrated as an open center configuration. Yes.

また、従来は、ポンプPpが回路必要流量に対し余裕を持った流量を供給し、ポンプ流量制御弁3で所定流量に調整しているが、ここでの検証は、ポンプPpとアキュムレータAccの両方から流量が供給でき、各々流量制御機能を有する場合を対象とする。   Conventionally, the pump Pp supplies a flow having a margin with respect to the required flow of the circuit and is adjusted to a predetermined flow rate by the pump flow rate control valve 3, but the verification here is for both the pump Pp and the accumulator Acc. The case where the flow rate can be supplied from each and each has a flow rate control function is targeted.

さらに、アキュムレータAccの圧力は十分高く(必要なら専用ポンプPpを持ってもよい)、各回路に供給できるものとする。また、アキュムレータAccの容量(蓄積流体容積)には制約があり、1サイクルの操作(ブームアップ等)に必要な流量を全て供給できない場合(ポンプPpからの供給も必要な場合)を検討対処とする。   Further, the pressure of the accumulator Acc is sufficiently high (you may have a dedicated pump Pp if necessary) and can be supplied to each circuit. In addition, the capacity (accumulated fluid volume) of accumulator Acc is limited, so consider the case where it is not possible to supply all the flow rate required for one-cycle operation (boom-up, etc.) (when supply from pump Pp is also required) To do.

(検討、考察)
(1) 流量バランス式
Qp+Qa=Qm+Qo+Qb
(Examination, consideration)
(1) Flow balance type
Qp + Qa = Qm + Qo + Qb

(2) 前提
要求流量Q1、Q2を満たすQpとQaの組み合わせは多数あるが、1サイクル操作のポンプエネルギを最小とできる分担方式を考える。
(2) Assumptions There are many combinations of Qp and Qa that satisfy the required flow rates Q1 and Q2, but consider a sharing method that can minimize the pump energy for one-cycle operation.

アキュムレータAccは、1サイクルの間を通して一定流量(Qa0)で供給できるものとする。すなわち、アキュムレータAccの容量はQa0・tcとする。tcは、1サイクルの時間である。   It is assumed that the accumulator Acc can be supplied at a constant flow rate (Qa0) throughout one cycle. That is, the capacity of the accumulator Acc is Qa0 · tc. tc is the time of one cycle.

(3) 運転方式とポンプ所要エネルギ
(a) ベース運転(図3)
アキュムレータ流量Qa=Qa0(一定)で制御する。
(3) Operation method and pump energy requirement
(a) Base operation (Fig. 3)
Control with accumulator flow rate Qa = Qa0 (constant).

ここで、操作レバーLからの操作指令が小で、Qa0<Qm+Qoのときは、Qa=Qm+Qa0とする。このときは、1サイクル中にアキュムレータAccに蓄積された流体を使い切れない。逆に、操作サイクルが想定より長いと、サイクル途中でアキュムレータAccが空になるが、このときは、Qa=0とする。   Here, when the operation command from the operation lever L is small and Qa0 <Qm + Qo, Qa = Qm + Qa0. At this time, the fluid accumulated in the accumulator Acc during one cycle cannot be used up. Conversely, if the operation cycle is longer than expected, the accumulator Acc becomes empty during the cycle. In this case, Qa = 0.

ポンプ流量Qp=Qm+Qo+Qb−Qaで制御する。   Control with pump flow rate Qp = Qm + Qo + Qb-Qa.

ただし、ポンプ流量Qpは、時間的に変動するが、図3は模式的に平均流量Qpaで例示している。よって、トータル流量も平均流量で一定に図示する。以後も、簡単化のため、使用時間内の平均流量で図示して検討を進める(実際には操作指令に応じて変動している)。   However, although the pump flow rate Qp varies with time, FIG. 3 schematically illustrates the average flow rate Qpa. Therefore, the total flow rate is also shown as a constant average flow rate. Thereafter, for the sake of simplification, the investigation is illustrated with the average flow rate within the usage time (actually, it varies according to the operation command).

さらに、以下の検討において、操作指令は十分大きく、1サイクル中にアキュムレータAccに蓄積された流体が使い切れる場合について検討する。   Furthermore, in the following examination, the operation command is sufficiently large, and the case where the fluid accumulated in the accumulator Acc is used up in one cycle will be examined.

図3は、アキュムレータAccとポンプPpとの流量分担模式図を示す。   FIG. 3 shows a flow rate sharing schematic diagram of the accumulator Acc and the pump Pp.

この図3にて、ポンプ所要エネルギを計算すると、1サイクルでのポンプ所要エネルギEOは、以下の式で近似できる。厳密には、時間関数として取扱い、エネルギも積分で計算するが、傾向をつかむことが目的であるので、以下、平均値で一定とする。   In FIG. 3, when the required pump energy is calculated, the required pump energy EO in one cycle can be approximated by the following equation. Strictly speaking, it is treated as a time function, and energy is also calculated by integration. However, since the purpose is to grasp a tendency, hereinafter, the average value is assumed to be constant.

EO=∫(Qp・P・CO)dt≒Qpa・P・CO・tc EO = ∫ (Qp ・ P ・ CO) dt ≒ Qpa ・ P ・ CO ・ tc

ここで、Qp(時間関数)を一定値Qpaとして近似して検討を進める。また、COは、ポンプ効率の逆数であり、この効率も、同じく1サイクル中の平均値をとり、一定値として検討を進める。さらに、Pはポンプ圧力であり、実際は多少変動するが、荷重体に応じてほぼ一定値で近似でき、簡単化のため、一定値Pとする。   Here, Qp (time function) is approximated as a constant value Qpa and the study proceeds. CO is the reciprocal of the pump efficiency, and this efficiency is also taken as an average value during one cycle, and the study proceeds as a constant value. Furthermore, P is a pump pressure, which actually varies somewhat, but can be approximated with a substantially constant value according to the load body, and is set to a constant value P for simplification.

(b) 短時間にアキュムレータ流量Qaを増やす運転(図4)
t1(<tc)内にQaを増やし、アキュムレータAccに蓄積された流体を使い切る方式を検討する。
(b) Operation to increase accumulator flow Qa in a short time (Fig. 4)
Consider increasing the Qa within t1 (<tc) and using up the fluid accumulated in the accumulator Acc.

0<t<t1では、Qa=Qa0+Qa1>Qa0、t1<t<tcでは、Qa=0   When 0 <t <t1, Qa = Qa0 + Qa1> Qa0, and when t1 <t <tc, Qa = 0

ベース運転時と同様に、ポンプ流量Qpは、Qp=Qm+Qo+Qb−Qaで制御する。   As in the base operation, the pump flow rate Qp is controlled by Qp = Qm + Qo + Qb−Qa.

このときの流量配分摸式図は、図4に示されるようになる。なお、実際は、時間とともにポンプ流量Qp、トータル流量は変動するが、平均値で一定として表示される。   A flow rate distribution diagram at this time is as shown in FIG. Actually, the pump flow rate Qp and the total flow rate change with time, but the average value is displayed as constant.

ここで、次の式Aが成り立つ。
Qa1・t1=Qa0・t2 …(A)
Here, the following equation A holds.
Qa1 ・ t1 = Qa0 ・ t2 (A)

このときの、ポンプ所要エネルギE1は、以下の式で近似される。   The required pump energy E1 at this time is approximated by the following equation.

E1≒(Qpa−Qa1)・P・C1・t1+(Qpa+Qa0)P・C2・t2
=(Qpa−Qa1)・P・C1・t1+Qpa・P・C2・t2+Qa0・P・C2・t2
E1 ≒ (Qpa-Qa1) ・ P ・ C1 ・ t1 + (Qpa + Qa0) P ・ C2 ・ t2
= (Qpa-Qa1) · P · C1 · t1 + Qpa · P · C2 · t2 + Qa0 · P · C2 · t2

ただし、トータル流量はベース運転と同じなので、ポンプ圧力Pは同じとなる。また、C1,C2は、時間t1,t2におけるポンプ効率の逆数であり、ポンプ効率は、その一般的特性として、圧力の増加、流量の減少につれて悪化するので、C1>CO>C2となる。   However, since the total flow rate is the same as that in the base operation, the pump pressure P is the same. C1 and C2 are reciprocals of the pump efficiency at times t1 and t2, and the pump efficiency generally deteriorates as the pressure increases and the flow rate decreases, so that C1> CO> C2.

前記ベース運転での1サイクルのポンプ所要エネルギEOを変形すると、
tc=t1+t2であるから、
EO=(Qpa−Qa1)・P・CO・t1+Qa1・P・CO・t1+Qpa・P・CO・t2
式Aより、
EO=(Qpa−Qa1)・P・CO・t1+Qa0・P・CO・t2+Qpa・P・CO・t2
ポンプ所要エネルギEO、E1を比較すると、
EO−E1
=(Qpa−Qa1)・P・t1・(CO−C1)+Qpa・P・t2・(CO−C2)+Qa0・P・t2・(CO−C2)
=(Qpa−Qa1)・P・t1・(CO−C1)+(Qpa+Qa0)・P・t2・(CO−C2) …(B)
When the energy EO required for one cycle of the base operation is transformed,
Since tc = t1 + t2,
EO = (Qpa-Qa1) · P · CO · t1 + Qa1 · P · CO · t1 + Qpa · P · CO · t2
From equation A:
EO = (Qpa-Qa1) · P · CO · t1 + Qa0 · P · CO · t2 + Qpa · P · CO · t2
Comparing the required energy EO and E1 of the pump,
EO-E1
= (Qpa−Qa1) ・ P ・ t1 ・ (CO−C1) + Qpa ・ P ・ t2 ・ (CO−C2) + Qa0 ・ P ・ t2 ・ (CO−C2)
= (Qpa−Qa1) ・ P ・ t1 ・ (CO−C1) + (Qpa + Qa0) ・ P ・ t2 ・ (CO−C2)… (B)

ポンプ効率の一般的特性(C1>CO>C2)より、式(B)の第1項は負、第2項は正となる。   From the general characteristic of pump efficiency (C1> CO> C2), the first term of the formula (B) is negative and the second term is positive.

式(B)の正負は、Qa1が小では判断できないが、Qa1を大きくしてQpaに近づけていくと、すなわち全量をアキュムレータAccから注入すると、第1項の影響は少なくなり、第2項が主要素となり、プラスになるとともに、プラス幅が増大する。   The sign of equation (B) cannot be determined if Qa1 is small. However, if Qa1 is increased and brought closer to Qpa, that is, if the entire amount is injected from the accumulator Acc, the influence of the first term is reduced and the second term is reduced. It becomes the main element, and as it becomes positive, the positive range increases.

そして、EO−E1>0であるから、EO>E1となり、ベース運転時のポンプ所要エネルギEOよりも、短時間にアキュムレータ流量Qaを増やす運転時のポンプ所要エネルギE1は減少する。   Since EO−E1> 0, EO> E1, and the required pump energy E1 during operation of increasing the accumulator flow rate Qa in a short time is less than the required pump energy EO during base operation.

要するに、ポンプ所要エネルギを最小にするには、最初にアキュムレータAccを使い切るのが良い。   In short, to minimize the energy required for the pump, it is better to use up the accumulator Acc first.

(c) 効率上有利な分担方式(結論)
以上より、下記の分担方式がポンプ使用エネルギ上、良いことが判明した。
(c) Efficient sharing method (conclusion)
From the above, it has been found that the following sharing method is good in terms of energy used by the pump.

(i) アキュムレータAccが空になる前は、アキュムレータAccだけで注入する。   (i) Before the accumulator Acc becomes empty, the accumulator Acc is used alone.

(アキュムレータAccをポンプ流量制御弁3の上流側(ポンプ側)に接続した場合)
ポンプ最小流量Qminは確保する。ポンプ流量制御弁3は、第1回路用の第1制御弁3aと第2回路用の第2制御弁3bとを備え、第1回路必要流量Qmと第2回路必要流量Qoとの流量比が確保できるように、第1制御弁3aと第2制御弁3bとの開度バランスを制御する。
(When accumulator Acc is connected upstream of pump flow control valve 3 (pump side))
Ensure minimum pump flow rate Qmin. The pump flow rate control valve 3 includes a first control valve 3a for the first circuit and a second control valve 3b for the second circuit, and the flow rate ratio between the first circuit required flow rate Qm and the second circuit required flow rate Qo is The opening balance between the first control valve 3a and the second control valve 3b is controlled so as to be secured.

(アキュムレータAccをポンプ流量制御弁3の下流側に接続した場合)
ポンプPpは、第2回路必要流量Qoを分担する。Qo≒0のときは、バイパスラインを大きく開いてポンプ圧Pを下げることで、さらに使用エネルギを下げることができる。
(When accumulator Acc is connected downstream of pump flow control valve 3)
The pump Pp shares the second circuit required flow rate Qo. When Qo≈0, the energy used can be further reduced by greatly opening the bypass line to lower the pump pressure P.

Qp=Qo+Qb≧Qmin Qp = Qo + Qb ≧ Qmin

第1制御弁3aは全閉じ(すなわちバイパスラインは全開き)、第2制御弁3bは少し開く状態にある。   The first control valve 3a is fully closed (that is, the bypass line is fully opened), and the second control valve 3b is slightly opened.

Qo>Qminのときは、Qp=Qoとなる。 When Qo> Qmin, Qp = Qo.

ポンプ流量制御弁3は、第2回路必要流量Qoのみを対象とすればよいので、制御が簡単にできる。   Since the pump flow rate control valve 3 only needs to target the second circuit required flow rate Qo, the control can be easily performed.

第1制御弁3aは全閉時(バイパスラインは全開き)、第2制御弁3bは、図5に示されるように全開きの状態にある。ただし、Qb<Qmの微小流量要求時のみ、第2制御弁3bはバイパスラインを大きく開ける。   When the first control valve 3a is fully closed (bypass line is fully open), the second control valve 3b is in a fully open state as shown in FIG. However, the second control valve 3b opens the bypass line greatly only when a minute flow rate of Qb <Qm is required.

ポンプ流量制御弁3の通過流量は、第2回路必要流量Qoのみとなるので、このポンプ流量制御弁3での圧損が小さくなる。すなわち、ポンプ圧Pが少し下がる。よって、効率アップ上は有利である。   Since the passage flow rate of the pump flow rate control valve 3 is only the second circuit required flow rate Qo, the pressure loss at the pump flow rate control valve 3 is reduced. That is, the pump pressure P is slightly reduced. Therefore, it is advantageous for efficiency improvement.

(ii) アキュムレータAccが空になった後は、ポンプPpのみから作動流体を供給する。   (ii) After the accumulator Acc becomes empty, the working fluid is supplied only from the pump Pp.

このときは、アキュムレータAccの接続先による違いはなく、以下とする。   At this time, there is no difference depending on the connection destination of the accumulator Acc.

Qp=Qm+Qo+Qb   Qp = Qm + Qo + Qb

Qb=0を目指すが、最小流量Qminを確保する上で、Qm+Qo<Qminの場合は、バイパスラインを開く。   Aiming for Qb = 0, but in order to secure the minimum flow rate Qmin, if Qm + Qo <Qmin, open the bypass line.

ポンプ流量制御弁3は、第1回路必要流量Qmと第2回路必要流量Qoとの流量比が確保できるように、第1制御弁3aと第2制御弁3bとの開度バランスをとる。   The pump flow rate control valve 3 balances the opening between the first control valve 3a and the second control valve 3b so that a flow rate ratio between the first circuit required flow rate Qm and the second circuit required flow rate Qo can be secured.

すなわち、第1回路必要流量Qm>第2回路必要流量Qoのときは、第1制御弁3aは全開に制御し、第2制御弁3bは要求流量比に応じて絞る。   That is, when the first circuit required flow rate Qm> the second circuit required flow rate Qo, the first control valve 3a is controlled to be fully opened, and the second control valve 3b is throttled according to the required flow rate ratio.

また、第1回路必要流量Qm<第2回路必要流量Qoのときは、第1制御弁3aは要求流量比に応じて絞り、第2制御弁3bは全開に制御する。   Further, when the first circuit required flow rate Qm <the second circuit required flow rate Qo, the first control valve 3a is throttled according to the required flow rate ratio, and the second control valve 3b is controlled to be fully opened.

次に、図6に示されるフローチャートにより、エネルギ放出制御の概略を説明する。   Next, the outline of the energy release control will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

(ステップ1)
アキュムレータAccにエネルギの蓄積、すなわち蓄圧状態があるか否かを判定する。
(Step 1)
It is determined whether or not the accumulator Acc has an energy accumulation, that is, a pressure accumulation state.

(ステップ2)
ステップ1でエネルギの蓄積がある場合(YES)は、要するに、ポンプPpを可能な限り最小流量Qminに制御して、アキュムレータAccのみから必要な流量Qaを供給する。
(Step 2)
If there is energy accumulation in step 1 (YES), in short, the pump Pp is controlled to the lowest possible flow rate Qmin, and the necessary flow rate Qa is supplied only from the accumulator Acc.

すなわち、制御装置5は、既存系のポンプPpは最小動力運転に制御する。例えば、ポンプPpの容量をほぼ0に制御して、ポンプPpの吐出量をほぼ0に制御するとともに、ポンプ吐出圧Pppをほぼ0に制御する。ポンプPpが複数台ある場合も、全ポンプ共に同様の制御を行なう。このことが可能となるように、蓄積制御弁1aまたは放出制御弁1bの接続先はポンプ流量制御弁3の下流にする。   That is, the control device 5 controls the existing system pump Pp to the minimum power operation. For example, the capacity of the pump Pp is controlled to approximately 0, the discharge amount of the pump Pp is controlled to approximately 0, and the pump discharge pressure Ppp is controlled to approximately 0. When there are a plurality of pumps Pp, the same control is performed for all the pumps. In order to enable this, the connection destination of the accumulation control valve 1a or the discharge control valve 1b is set downstream of the pump flow rate control valve 3.

同時に、制御装置5は、速度指令に応じて専用の蓄積制御弁1aまたは放出制御弁1bの開度を0〜全開で制御して、指令に応じた荷重体上昇速度を確保する。   At the same time, the control device 5 controls the opening degree of the dedicated accumulation control valve 1a or the discharge control valve 1b from 0 to fully open according to the speed command, and ensures the load body ascending speed according to the command.

(ステップ3)
図7に示されるようにアキュムレータ圧Paとアキュムレータ蓄積量との間には一定の関係があるので、アキュムレータ圧Paが最小設定値Pmin以下となったときにアキュムレータAccからの放出が完了したと判断でき、アキュムレータAccの放出完了時間t1がわかるので、この放出完了時間t1を常にチェックして、経過したか否かを判定する。放出完了時間t1の前であれば(NO)、ステップ1〜3を繰返す。
(Step 3)
As shown in FIG. 7, since there is a certain relationship between the accumulator pressure Pa and the accumulator accumulation amount, it is determined that the release from the accumulator Acc is completed when the accumulator pressure Pa becomes the minimum set value Pmin or less. Since the discharge completion time t1 of the accumulator Acc is known, the discharge completion time t1 is always checked to determine whether or not it has elapsed. If it is before the discharge completion time t1, (NO), steps 1 to 3 are repeated.

(ステップ4)
アキュムレータAccの放出完了時間t1が経過したか、またはステップ1でエネルギの蓄積がない場合(NO)は、必要な全量をポンプPpから供給する。
(Step 4)
If the discharge completion time t1 of the accumulator Acc has elapsed or if no energy is accumulated in step 1 (NO), the entire amount required is supplied from the pump Pp.

要するに、制御装置5は、圧力センサSacから検出したアキュムレータ圧PaからアキュムレータAccが空になったことを感知すると、既存系のポンプPpから作動流体をアクチュエータに供給する。   In short, when the control device 5 senses that the accumulator Acc is empty from the accumulator pressure Pa detected by the pressure sensor Sac, the control device 5 supplies the working fluid from the existing system pump Pp to the actuator.

次に、図示された実施の形態の効果を説明する。   Next, effects of the illustrated embodiment will be described.

制御装置5により容量可変型のポンプPpとアキュムレータ制御弁1とを制御して、アキュムレータAccに蓄圧力がある間は、ポンプ動力を減少させるとともにアキュムレータ制御弁1を開いてアキュムレータAccからシリンダCyに作動流体を供給し、アキュムレータAccの蓄圧力がなくなると、ポンプPpからシリンダCyに作動流体を供給することで、ポンプPpとアキュムレータAccとを共用運転する際に、ポンプPpで消費されるポンプ所要エネルギを最小にすることができる。   The control device 5 controls the variable displacement pump Pp and the accumulator control valve 1 to reduce the pump power and open the accumulator control valve 1 from the accumulator Acc to the cylinder Cy while the accumulator Acc has accumulated pressure. When the working fluid is supplied and the accumulated pressure of the accumulator Acc disappears, the pump Pp consumes the pump Pp when the pump Pp and the accumulator Acc are operated in common by supplying the working fluid from the pump Pp to the cylinder Cy. Energy can be minimized.

アキュムレータ制御弁1の接続先を、ポンプ流量制御弁3より下流側としたので、アキュムレータ利用時のポンプ吐出圧Pppの不要な上昇によるエネルギ消費を防止できるとともに、複数のポンプが用いられている場合は、アキュムレータAccに接続されたポンプと、接続されていないポンプとの間のアンバランスを防止できる。   When the accumulator control valve 1 is connected to the downstream side of the pump flow control valve 3, energy consumption due to an unnecessary increase in the pump discharge pressure Ppp when using the accumulator can be prevented, and a plurality of pumps are used. Can prevent imbalance between the pump connected to the accumulator Acc and the pump not connected.

アキュムレータ制御弁1は、蓄積制御弁1aと放出制御弁1bとを別個に設けることで、アキュムレータAccに蓄積されたエネルギの再利用時の注入先を位置エネルギ回収元のシリンダCy(ブームシリンダ14)以外の他の流体圧アクチュエータ(例えばアームシリンダ16など)とすることが可能となる。   The accumulator control valve 1 is provided with a storage control valve 1a and a discharge control valve 1b separately, so that the injection destination when the energy stored in the accumulator Acc is reused is the cylinder Cy (boom cylinder 14) that is the source of potential energy recovery. Other fluid pressure actuators (for example, arm cylinder 16 etc.) can be used.

油圧ショベル10の作業装置12を上下動するブームシリンダ14に作動油を供給する油圧供給源のハイブリッド化において、ポンプPpとアキュムレータAccとを共用運転する際のポンプ所要エネルギを最小にすることができる。   In the hybrid of the hydraulic supply source that supplies hydraulic oil to the boom cylinder 14 that moves up and down the working device 12 of the excavator 10, the energy required for the pump when the pump Pp and the accumulator Acc are shared can be minimized. .

以上のように、アキュムレータAccは、既存の制御弁(ポンプ流量制御弁3)の下流側に接続し、制御装置5は、アキュムレータ制御弁1すなわち蓄積制御弁1aまたは放出制御弁1bを直接制御する方式により、アキュムレータAccが利用できる時は、アキュムレータAccのみから作動流体をアクチュエータに供給することが、アキュムレータAccに蓄えたエネルギを放出して再利用する際の効率の良い制御方法である。   As described above, the accumulator Acc is connected to the downstream side of the existing control valve (pump flow rate control valve 3), and the control device 5 directly controls the accumulator control valve 1, that is, the accumulation control valve 1a or the discharge control valve 1b. When the accumulator Acc can be used by the method, supplying the working fluid to the actuator only from the accumulator Acc is an efficient control method when the energy stored in the accumulator Acc is released and reused.

なお、本発明のアキュムレータ制御弁1は、蓄積制御弁1aおよび放出制御弁1bを一体的に構成してもよいし分離して構成してもよい。分離して構成した場合は、他の回路へ蓄積エネルギを放出することができる。また、本発明は、油圧ショベルの旋回用油圧モータなどのシリンダ以外の流体圧アクチュエータにも適用できる。   In the accumulator control valve 1 of the present invention, the accumulation control valve 1a and the discharge control valve 1b may be configured integrally or separately. When configured separately, the stored energy can be released to other circuits. The present invention can also be applied to fluid pressure actuators other than cylinders, such as a hydraulic motor for turning a hydraulic excavator.

本発明は、油圧ショベルだけでなく、クレーン車などの作業機械にも利用可能である。   The present invention can be used not only for a hydraulic excavator but also for a working machine such as a crane truck.

本発明に係る流体圧シリンダ制御回路の一実施の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram showing one embodiment of a fluid pressure cylinder control circuit concerning the present invention. 同上制御回路のアキュムレータ蓄積エネルギ再利用時の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure at the time of the accumulator stored energy reuse of a control circuit same as the above. ポンプ流量を模式的に平均流量で例示した特性図である。It is the characteristic view which illustrated the pump flow rate typically by the average flow rate. 同上制御回路のアキュムレータ蓄積エネルギ再利用に係る流量配分状態を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the flow volume distribution state which concerns on the accumulator storage energy reuse of a control circuit same as the above. 同上制御回路のポンプ流量制御弁内に設けられた第2制御弁の開口特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the opening characteristic of the 2nd control valve provided in the pump flow control valve of a control circuit same as the above. 同上制御回路の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of a control circuit same as the above. 同上制御回路のアキュムレータ圧とアキュムレータ蓄積量との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the accumulator pressure and accumulator accumulation amount of a control circuit same as the above. 同上制御回路を備えた油圧ショベルの側面図である。It is a side view of a hydraulic excavator provided with the control circuit same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

Pp ポンプ
Cy 流体圧アクチュエータ(これをシリンダという)
Acc アキュムレータ
1 アキュムレータ制御弁
1a 蓄積制御弁
1b 放出制御弁
3 ポンプ流量制御弁
5 制御装置
10 油圧ショベル
12 荷重体としての作業装置
14 油圧シリンダとしてのブームシリンダ
Pp pump
Cy fluid pressure actuator (this is called a cylinder)
Acc Accumulator 1 Accumulator control valve
1a Accumulation control valve
1b Release control valve 3 Pump flow control valve 5 Control device
10 Excavator
12 Working device as a load
14 Boom cylinder as a hydraulic cylinder

Claims (4)

容量可変型のポンプから流体圧アクチュエータに供給される作動流体を方向制御および流量制御するポンプ流量制御弁と、
流体圧アクチュエータによって上昇された荷重体が有する位置エネルギを下降時に蓄圧力として蓄積可能なアキュムレータと、
流体圧アクチュエータとアキュムレータとの間の通路中に設けられてアキュムレータから流体圧アクチュエータへの作動流体の流れを制御するアキュムレータ制御弁と、
アキュムレータに蓄圧力がある間は、ポンプ動力を減少させるとともにアキュムレータ制御弁を開いてアキュムレータから流体圧アクチュエータに作動流体を供給し、アキュムレータの蓄圧力がなくなった状態で、ポンプ動力を制御してポンプからアクチュエータに作動流体を供給する機能を備えた制御装置と
を具備したことを特徴とする流体圧アクチュエータ制御回路。
A pump flow control valve that controls the direction and flow of the working fluid supplied from the variable displacement pump to the fluid pressure actuator;
An accumulator capable of accumulating potential energy of the load body raised by the fluid pressure actuator as accumulated pressure when descending;
An accumulator control valve provided in a passage between the fluid pressure actuator and the accumulator to control the flow of the working fluid from the accumulator to the fluid pressure actuator;
While the accumulator is accumulating, the pump power is reduced and the accumulator control valve is opened to supply the working fluid from the accumulator to the fluid pressure actuator. And a control device having a function of supplying a working fluid from the actuator to the actuator.
アキュムレータ制御弁の接続先は、ポンプ流量制御弁より下流側とした
ことを特徴とする請求項1記載の流体圧アクチュエータ制御回路。
The fluid pressure actuator control circuit according to claim 1, wherein the connection destination of the accumulator control valve is on the downstream side of the pump flow rate control valve.
アキュムレータ制御弁は、
流体圧アクチュエータとアキュムレータとの間の通路中に設けられたエネルギ蓄積制御用の蓄積制御弁と、
アキュムレータとポンプ流量制御弁の下流側との間に設けられたエネルギ放出制御用の放出制御弁と
を具備したことを特徴とする請求項1または2記載の流体圧アクチュエータ制御回路。
The accumulator control valve
A storage control valve for controlling energy storage provided in a passage between the fluid pressure actuator and the accumulator;
The fluid pressure actuator control circuit according to claim 1, further comprising: a release control valve for controlling energy release provided between the accumulator and a downstream side of the pump flow control valve.
荷重体は、油圧ショベルの作業装置であり、
流体圧アクチュエータは、作業装置を上下方向に回動する油圧シリンダである
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の流体圧アクチュエータ制御回路。
The load body is an excavator working device,
The fluid pressure actuator control circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluid pressure actuator is a hydraulic cylinder that rotates the working device in a vertical direction.
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