技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置,更詳細地說(shuō),設及液壓挖掘機等具 有液壓執行機構的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置。
背景技術(shù)
[0002] 在作業(yè)機械中,具有如下的作業(yè)機械:其技術(shù)課題為提供一種能夠不占用配置空 間地配置在有限的空間中且能夠擴大回收能量的利用用途的液壓油的能量回收裝置及液 壓油的能量回收/再生裝置,且具有通過(guò)來(lái)自液壓執行機構的返回液壓油而驅動(dòng)的液壓累 馬達、通過(guò)液壓累馬達的驅動(dòng)力而發(fā)電的電動(dòng)馬達、和蓄存由電動(dòng)馬達發(fā)電所得的電力的 蓄電池(例如參照專(zhuān)利文獻1)。
[0003] 現有技術(shù)文獻
[0004] 專(zhuān)利文獻
[0005] 專(zhuān)利文獻1:日本特開(kāi)2000-136806號公報
發(fā)明內容
[0006] 根據上述的現有技術(shù),將液壓油的能量作為電能蓄存到蓄電池中,因此與通過(guò)蓄 能器等來(lái)蓄存液壓油的能量的情況相比,具有不需要較大的配置空間運一優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 但是,在現有技術(shù)的作業(yè)機械的情況下,存在如下的技術(shù)課題:由于要將液壓油的 能量先轉換成電能再蓄存到蓄電池中,所W回收時(shí)和利用時(shí)的損失增大,而無(wú)法有效地利 用能量。
[000引目P,在將液壓執行機構的返回油的能量蓄存到蓄電池中時(shí),會(huì )產(chǎn)生液壓累馬達的 損失、電動(dòng)馬達的損失、蓄電池的充放電損失,因此是將減去了運些損失的合計量而得到的 能量蓄存到蓄電池中。另外,在利用蓄存在蓄電池中的能量時(shí),也會(huì )產(chǎn)生蓄電池、電動(dòng)馬達、 液壓累馬達的損失。因此,在適用了現有技術(shù)的作業(yè)機械中,若考慮從回收到利用之間的損 失,則可W想到也存在可回收利用的能量的大約一半作為損失而失去了的情況。
[0009] 本發(fā)明是基于上述的情況而研發(fā)的,其目的在于提供一種能夠有效地利用來(lái)自液 壓執行機構的返回液壓油的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置。
[0010] 為了實(shí)現上述目的,第1發(fā)明提供一種作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置,具有:第1 液壓執行機構;再生用液壓馬達,其通過(guò)從上述第1液壓執行機構排出的返回油而驅動(dòng);第1 液壓累,其與上述再生用液壓馬達機械地連結;第2液壓累,其排出用于驅動(dòng)上述第1液壓執 行機構及/或第2液壓執行機構的液壓油;合流管路,其使上述第1液壓累排出的液壓油與上 述第2液壓累排出的液壓油合流;第1調整器,其能夠調整在上述合流管路中流通的來(lái)自上 述第1液壓累的液壓油的流量;第2調整器,其能夠調整上述第2液壓累的排出流量;和控制 裝置,其被輸入上述第2液壓累的目標容量指令,根據上述目標容量指令分別計算出從上述 第1液壓累和上述第2液壓累排出的液壓油的流量,并根據計算出的流量向上述第1調整器 和上述第2調整器輸出控制指令,上述控制裝置具有:第1運算部,其根據輸入的上述第2液 壓累的目標容量指令來(lái)計算出要求累流量,并W使在上述合流管路中流通的來(lái)自上述第I 液壓累的液壓油的流量成為上述要求累流量W下的方式向上述第1調整器輸出控制指令; 和第2運算部,其從上述要求累流量減去在上述合流管路中流通的來(lái)自上述第1液壓累的液 壓油的流量來(lái)進(jìn)行計算,并W成為該計算出的目標累流量的方式向上述第2調整器輸出控 制指令。
[0011] 另外,第2發(fā)明的特征在于,在第1發(fā)明中還具有:電動(dòng)機,其與上述第1液壓累及上 述再生用液壓馬達機械地連結;第3調整器,其能夠調整上述電動(dòng)機的轉速;操作裝置,其用 于對上述第1液壓執行機構進(jìn)行操作;和操作量檢測器,其檢測上述操作裝置的操作量,上 述控制裝置具有第3運算部,該第3運算部取入由上述操作量檢測器檢測出的上述操作裝置 的操作量,根據上述操作量來(lái)計算出通過(guò)從上述第1液壓執行機構排出的返回油而輸入到 上述再生用液壓馬達的回收動(dòng)力,計算出供給在上述合流管路中流通的來(lái)自上述第1液壓 累的液壓油的流量所需的要求輔助動(dòng)力,W不超過(guò)上述回收動(dòng)力和上述要求輔助動(dòng)力的方 式設定目標輔助動(dòng)力,并W成為上述目標輔助動(dòng)力的方式向上述第2調整器和上述第3調整 器輸出控制指令。
[0012] 而且,第3發(fā)明的特征在于,在第1發(fā)明中還具有:排出回路,其從設在將上述第1液 壓執行機構和上述再生用液壓馬達連接的管路上的分支部分支,用于將來(lái)自上述第1液壓 執行機構的返回油向油箱排出;切換閥,其設在上述排出回路上,對上述排出回路的連通/ 切斷進(jìn)行切換;操作裝置,其用于對上述第1液壓執行機構進(jìn)行操作;和操作量檢測器,其檢 測上述操作裝置的操作量,上述控制裝置具有第4運算部,該第4運算部取入由上述操作量 檢測器檢測出的上述操作裝置的操作量,并根據上述操作量向上述切換閥輸出切斷指令。 [001引另外,第4發(fā)明的特征在于,在第2發(fā)明中還具有:排出回路,其從設在將上述第1液 壓執行機構和上述再生用液壓馬達連接的管路上的分支部分支,用于將來(lái)自上述第1液壓 執行機構的返回油向油箱排出;和流量調整機構,其設在上述排出回路上,調整上述排出回 路的流量,上述控制裝置具有第5運算部,該第5運算部為了使上述回收動(dòng)力不超過(guò)上述電 動(dòng)機的最大動(dòng)力,而W將從上述第1液壓執行機構排出的動(dòng)力分配到上述排出回路的方式 向上述流量調整機構輸出控制指令。
[0014] 而且,第5發(fā)明的特征在于,在第2發(fā)明中還具有:排出回路,其從設在將上述第1液 壓執行機構和上述再生用液壓馬達連接的管路上的分支部分支,用于將來(lái)自上述第1液壓 執行機構的返回油向油箱排出;和流量調整機構,其設在上述排出回路上,調整上述排出回 路的流量,上述控制裝置具有第6運算部,該第6運算部為了使上述回收動(dòng)力不超過(guò)上述電 動(dòng)機的最大動(dòng)力和上述要求輔助動(dòng)力的合計值,而W將從上述第1液壓執行機構排出的動(dòng) 力分配到上述排出回路的方式向上述流量調整機構輸出控制指令。
[0015] 另外,第6發(fā)明的特征在于,在第1發(fā)明中還具有:分支部,其設在將上述第1液壓執 行機構和上述再生用液壓馬達連接的管路上;和流量調整機構,其設在上述排出回路上,調 整上述排出回路的流量,上述控制裝置具有第7運算部,該第7運算部為了不超過(guò)可輸入到 上述再生用液壓馬達中的最大流量,而W將從上述第1液壓執行機構排出的動(dòng)力分流到上 述排出回路的方式向上述流量調整機構輸出控制指令。
[0016] 而且,第7發(fā)明的特征在于,在第1發(fā)明中還具有:排出管路,其從上述合流管路分 支并與油箱連通;和放泄閥,其設在上述排出管路上,能夠將來(lái)自上述第1液壓累的液壓油 的一部分或全部向油箱釋放,上述第I調整器是能夠調整上述放泄閥的開(kāi)口面積的電磁比 例閥。
[0017]另外,第8發(fā)明的特征在于,在第1發(fā)明中,上述第1液壓累是可變容量型液壓累,上 述控制裝置構成為能夠控制上述可變容量型液壓累的容量。
[001引而且,第9發(fā)明的特征在于,在第1發(fā)明中,上述第2液壓累是可變容量型液壓累,上 述控制裝置構成為能夠控制上述可變容量型液壓累的容量。
[0019]發(fā)明效果
[0020] 根據本發(fā)明,能夠通過(guò)回收的能量來(lái)直接驅動(dòng)與再生用液壓馬達機械地連結的液 壓累,因此不會(huì )產(chǎn)生暫時(shí)蓄存能量時(shí)的損失。其結果為,能夠減少能量轉換損失,因此能夠 高效地利用能量。
附圖說(shuō)明
[0021] 圖1是表示具有本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的液壓 挖掘機的立體圖。
[0022] 圖2是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的驅動(dòng)控制 系統的概略圖。
[0023] 圖3是構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的控制器的 框圖。
[0024] 圖4是說(shuō)明構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的控制 器的第2函數發(fā)生器的內容的特性圖。
[0025] 圖5是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式的驅動(dòng)控制 系統的概略圖。
[0026] 圖6是構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式的控制器的 框圖。
[0027] 圖7是構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式的控制器的 框圖。
[0028] 圖8是說(shuō)明構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式的控制 器的可變動(dòng)力限制運算部的內容的特性圖。
[0029] 圖9是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式的驅動(dòng)控制 系統的概略圖。
[0030] 圖10是構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式的控制器的 框圖。
具體實(shí)施方式
[0031] W下使用附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的實(shí)施方式。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 圖1是表示具有本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的液壓 挖掘機的立體圖,圖2是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的驅 動(dòng)控制系統的概略圖。
[0034] 在圖I中,液壓挖掘機I具有:多關(guān)節型的作業(yè)裝置lA,其具有動(dòng)臂la、斗桿lb及伊 斗Ic;和車(chē)身1B,其具有上部旋轉體Id及下部行駛體le。動(dòng)臂Ia能夠轉動(dòng)地支承在上部旋轉 體Id上,通過(guò)作為第1液壓執行機構的動(dòng)臂液壓缸(液壓缸)3a而被驅動(dòng)。上部旋轉體Id能夠 旋轉地設在下部行駛體Ie上。
[0035] 斗桿Ib能夠轉動(dòng)地支承在動(dòng)臂Ia上,通過(guò)斗桿液壓缸(液壓缸)3b而被驅動(dòng)。伊斗 Ic能夠轉動(dòng)地支承在斗桿Ib上,通過(guò)伊斗液壓缸(液壓缸)3c而被驅動(dòng)。下部行駛體Ie通過(guò) 左右的行駛馬達3d、3e而被驅動(dòng)。動(dòng)臂液壓缸3曰、斗桿液壓缸3b及伊斗液壓缸3c的驅動(dòng)由設 置在上部旋轉體Id的駕駛室(操作室)內且輸出液壓信號的操作裝置4、24(參照圖2)控制。
[0036] 圖2所示的驅動(dòng)控制系統具有:動(dòng)力再生裝置70、操作裝置4、24、由多個(gè)滑閥型方 向切換閥構成的控制閥5、單向閥6、電磁切換閥7、切換閥8、作為第3調整器的逆變器9A、斬 波器9B和蓄電裝置9C,作為控制裝置具有控制器100。
[0037] 作為液壓源裝置,具有作為第2液壓累的可變容量型的液壓累10、供給先導液壓油 的先導液壓累11和油箱12。液壓累10和先導液壓累11通過(guò)W驅動(dòng)軸連結的發(fā)動(dòng)機50而被驅 動(dòng)。液壓累10具有作為第2調整器的調節器10A,調節器IOA根據來(lái)自后述的控制器100的指 令來(lái)控制液壓累10的斜盤(pán)傾轉角,由此調整液壓累10的排出流量。
[0038] 在將來(lái)自液壓累10的液壓油向動(dòng)臂液壓缸3a~行駛馬達3d供給的油路30上,設 有:經(jīng)由后述的單向閥6而連結的作為合流管路的輔助油路31、控制向各執行機構供給的液 壓油的方向和流量的由多個(gè)滑閥型方向切換閥構成的控制閥5、和檢測液壓累10的排出壓 的壓力傳感器40?刂崎y5通過(guò)先導液壓油向其先導受壓部的供給來(lái)切換各方向切換閥的 滑閥位置,將來(lái)自液壓累10的液壓油向各液壓執行機構供給,來(lái)驅動(dòng)斗桿化等。壓力傳感器 40將檢測出的液壓累10的排出壓向后述的控制器100輸出。
[0039] 控制閥5的各方向切換閥的滑閥位置通過(guò)操作裝置4、24的操作桿等的操作而被切 換。操作裝置4、24通過(guò)操作桿等的操作,將從先導液壓累11經(jīng)由未圖示的先導一級側油路 供給的先導一級液壓油通過(guò)先導二級側油路向控制閥5的先導受壓部供給。在此,W操作裝 置4對作為第1液壓執行機構的動(dòng)臂液壓缸3a進(jìn)行操作、操作裝置24匯總成一個(gè)而對作為第 2液壓執行機構的除了動(dòng)臂液壓缸3aW外的執行機構進(jìn)行操作的形式來(lái)示出。
[0040] 操作裝置4在內部設有先導閥4A,經(jīng)由先導配管與控制閥5的控制動(dòng)臂液壓缸3a的 驅動(dòng)的滑閥型方向切換閥的受壓部連接。先導閥4A根據操作裝置4的操作桿的傾倒方向和 操作量來(lái)向控制閥5的先導受壓部輸出液壓信號?刂苿(dòng)臂液壓缸3a的驅動(dòng)的滑閥型方向 切換閥根據從操作裝置輸入的液壓信號來(lái)切換位置,并根據該切換位置來(lái)控制從液壓累10 排出的液壓油的流動(dòng),由此控制動(dòng)臂液壓缸3a的驅動(dòng)。在此,在供用于W使動(dòng)臂Ia向下降方 向動(dòng)作的方式驅動(dòng)動(dòng)臂液壓缸3a的液壓信號(動(dòng)臂下降操作信號Pd)所通過(guò)的先導配管上 安裝有作為操作量檢測器的壓力傳感器41。壓力傳感器41將檢測到的動(dòng)臂下降操作信號Pd 向后述的控制器100輸出。
[0041] 操作裝置24在內部設有先導閥24A,經(jīng)由先導配管與控制閥5的控制除了動(dòng)臂液壓 缸3aW外的執行機構的驅動(dòng)的滑閥型方向切換閥的受壓部連接。先導閥24A根據操作裝置 24的操作桿的傾倒方向和操作量來(lái)向控制閥5的先導受壓部輸出液壓信號?刂葡鄳膱 行機構的驅動(dòng)的滑閥型方向切換閥根據從操作裝置輸入的液壓信號來(lái)切換位置,并根據該 切換位置來(lái)控制從液壓累10排出的液壓油的流動(dòng),由此控制相應的執行機構的驅動(dòng)。
[0042] 在將操作裝置24的先導閥24A和控制閥5的受壓部連接的兩個(gè)系統的先導配管上 設有檢測各自的先導壓力的壓力傳感器42、43。壓力傳感器42、43將檢測出的操作裝置24的 操作量信號向后述的控制器100輸出。
[0043] 接下來(lái),說(shuō)明作為再生裝置的動(dòng)力再生裝置70。動(dòng)力再生裝置70具有:缸底側油路 32、再生回路33、切換閥7、電磁切換閥8、逆變器9A、斬波器9B、蓄電裝置9C、作為再生用液壓 馬達的液壓馬達13、電動(dòng)機14、輔助液壓累15和控制器100。
[0044] 缸底側油路32是在動(dòng)臂液壓缸3a縮短時(shí)供向油箱12返回的油(返回油)流通的油 路,一端側與動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3al連接,另一端側與控制閥5的連接端口連接。在 缸底側油路32上設有:檢測動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3al的壓力的壓力傳感器44、和對是 否經(jīng)由控制閥引尋來(lái)自動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3曰1的返回油向油箱12排出進(jìn)行切換的 切換閥7。壓力傳感器44將檢測出的缸底側油室3al的壓力向后述的控制器100輸出。
[0045] 切換閥7在一端側具有彈黃7b,在另一端側具有先導受壓部7a,根據有無(wú)先導液壓 油向該先導受壓部7a的供給,來(lái)切換滑閥位置,從而控制從動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3曰1 向控制閥5流入的返回油的連通/切斷。從先導液壓累11經(jīng)由后述的電磁切換閥8向先導受 壓部7a供給先導液壓油。
[0046] 向電磁切換閥8的輸入端口輸入從先導液壓累11輸出的液壓油。另一方面,向電磁 切換閥8的操作部輸入從控制器100輸出的指令信號。根據該指令信號來(lái)控制從先導液壓累 11供給的先導液壓油向切換閥7的先導操作部7a的供給/切斷。
[0047] 再生回路33將其一端連接在缸底側油路32的切換閥7與動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油 室3al之間,將其另一端與液壓馬達13的入口連接。由此,經(jīng)由該液壓馬達13將來(lái)自缸底側 油室3曰1的返回油向油箱12導入。
[0048] 作為再生用液壓馬達的液壓馬達13與輔助液壓累15機械地連結。輔助液壓累15通 過(guò)液壓馬達13的驅動(dòng)力而旋轉。
[0049] 在作為第1液壓累的輔助液壓累15的排出口上連接有輔助油路31的一端側,輔助 油路31的另一端側與油路30連接。在輔助油路31上設有允許液壓油從輔助液壓累15向油路 30流入、禁止液壓油從油路30向輔助液壓累15側流入的單向閥6。
[0050] 輔助液壓累15具有作為第1調整器的調節器15A,調節器15A根據來(lái)自后述的控制 器100的指令來(lái)控制輔助液壓累15的斜盤(pán)傾轉角,由此調整輔助液壓累15的排出流量。
[0051] 液壓馬達13還與電動(dòng)機14機械地連結,通過(guò)液壓馬達13的驅動(dòng)力來(lái)進(jìn)行發(fā)電。在 電動(dòng)機14上電連接有用于控制轉速的逆變器9A、用于升壓的斬波器9B、用于蓄存發(fā)電所得 的電能的蓄電裝置9C。
[0052] 對于控制器100,除了輸入來(lái)自上述的各壓力傳感器的信號W外還輸入由作為上 級控制器的車(chē)身控制用控制器200運算出的液壓累10的推定累流量信號。
[0053] 控制器100輸入由壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓力、由壓力傳感器41 檢測出的操作裝置4的先導閥4A的下降側先導壓信號PcU由壓力傳感器42、43檢測出的操作 裝置24的先導閥24A的先導壓信號、由壓力傳感器44檢測出的動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室 3al的壓力信號和來(lái)自車(chē)身控制用控制器200的推定累流量信號,并根據運些輸入值進(jìn)行運 算,向電磁切換閥8、逆變器9A、液壓累用調節器IOA及輔助液壓累用調節器15A輸出控制指 令。
[0054] 電磁切換閥8根據來(lái)自控制器100的指令信號進(jìn)行切換,向切換閥7輸送來(lái)自先導 液壓累11的液壓油。逆變器9A根據來(lái)自控制器100的信號而控制成所期望的轉速,輔助液壓 累15及液壓累10根據來(lái)自控制器100的信號而被控制成所期望的容量。
[0055] 接下來(lái),說(shuō)明上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的 動(dòng)作概要。
[0056] 首先,當將圖2所示的操作裝置4的操作桿向動(dòng)臂下降方向操作時(shí),先導壓Pd從先 導閥4A傳遞到控制閥5的先導受壓部,對控制閥5的控制動(dòng)臂液壓缸3a的驅動(dòng)的滑閥型方向 切換閥進(jìn)行切換操作。由此,來(lái)自液壓累10的液壓油經(jīng)由控制閥5向動(dòng)臂液壓缸3a的活塞桿 側油室3a2流入。其結果為,動(dòng)臂液壓缸3a的活塞桿進(jìn)行縮小動(dòng)作。與之相隨地,從動(dòng)臂液壓 缸3a的缸底側油室3al排出的返回油從缸底側油路32和連通狀態(tài)的切換閥7、控制閥5通過(guò) 而被導入到油箱12。
[0057] 此時(shí),向控制器100輸入由壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓信號、由壓力 傳感器44檢測出的動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3曰1的壓力信號、由壓力傳感器41檢測出的 先導閥4A的下降側先導壓信號PcU和來(lái)自車(chē)身控制用控制器200的推定累流量信號。
[0058] 在運樣的狀態(tài)下,當操作員W規定值W上將操作裝置4的操作桿向動(dòng)臂下降方向 操作時(shí),控制器100向電磁切換閥8輸出切換指令,向逆變器9A輸出轉速指令,向輔助液壓累 15的調節器15A輸出容量指令,向液壓累10的調節器IOA輸出容量指令。
[0059] 其結果為,切換閥7切換到切斷位置,來(lái)自動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3al的返回 油因向控制閥5的油路被切斷,而向再生回路33流動(dòng),驅動(dòng)液壓馬達13,然后向油箱12排出。
[0060] 輔助液壓累15通過(guò)液壓馬達13的驅動(dòng)力而旋轉。輔助液壓累15排出的液壓油經(jīng)由 輔助油路31和單向閥6與液壓累10排出的液壓油合流?刂破鱅OOW輔助液壓累10的動(dòng)力的 方式向輔助液壓累15的調節器15A輸出容量指令?刂破鱅OOW使液壓累10的容量減少與從 輔助液壓累15供給的液壓油的流量相應的量的方式向調節器IOA輸出容量指令。
[0061] 輸入到液壓馬達13的液壓能量中的沒(méi)有完全被輔助液壓累15消耗的剩余能量通 過(guò)驅動(dòng)電動(dòng)機14發(fā)電而被消耗。電動(dòng)機14發(fā)電所得的電能被蓄存到蓄電裝置9C中。
[0062] 在本實(shí)施方式中,從動(dòng)臂液壓缸3a排出的液壓油的能量通過(guò)液壓馬達13來(lái)回收, 并作為輔助液壓累15的驅動(dòng)力來(lái)輔助液壓累10的動(dòng)力。另外,多余的動(dòng)力經(jīng)由電動(dòng)機14蓄 存到蓄電裝置9C中。由此,實(shí)現了能量的有效利用和油耗的降低。
[0063] 接下來(lái),使用圖3及圖4來(lái)說(shuō)明控制器100的控制概要。圖3是構成本發(fā)明的作業(yè)機 械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的控制器的框圖,圖4是說(shuō)明構成本發(fā)明的作業(yè)機 械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的控制器的控制內容的特性圖。在圖3及圖4中,與 圖1及圖2所示的附圖標記相同的附圖標記所示的部分是同一部分,因此省略其詳細說(shuō)明。
[0064] 圖3所示的控制器100具有:第1函數發(fā)生器101、第2函數發(fā)生器102、第1減法運算 器103、第1乘法運算器104、第2乘法運算器105、第1輸出轉換部106、第2輸出轉換部107、最 小值選擇運算部108、第1除法運算器109、第2除法運算器110、第3輸出轉換部111、第2減法 運算器112、第4輸出轉換部113和最小流量信號指令部114。
[0065] 如圖3所示,第1函數發(fā)生器101將由壓力傳感器41檢測出的操作裝置4的先導閥4A 的下降側先導壓Pd作為操作桿操作信號141輸入。在第1函數發(fā)生器101中,將相對于操作桿 操作信號141的切換開(kāi)始點(diǎn)預先存儲在表中。
[0066] 第I函數發(fā)生器101在操作桿操作信號141為切換開(kāi)始點(diǎn)W下的情況下將OFF信號 向第1輸出轉換部106輸出,在超過(guò)切換開(kāi)始點(diǎn)的情況下將ON信號向第1輸出轉換部106輸 出。第1輸出轉換部106將輸入信號轉換成電磁切換閥8的控制信號,并作為電磁閥指令208 向電磁切換閥8輸出。由此,電磁切換閥8進(jìn)行動(dòng)作,對切換閥7進(jìn)行切換,動(dòng)臂液壓缸3a的缸 底側油室3al的油向再生回路33側流入。
[0067] 第2函數發(fā)生器102將下降側先導壓Pd作為操作桿操作信號141輸入到一個(gè)輸入 端,將由壓力傳感器44檢測出的動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3曰1的壓力作為壓力信號144輸 入到另一輸入端;谶\些輸入信號來(lái)計算出動(dòng)臂液壓缸3a的目標缸底流量。
[0068] 使用圖4來(lái)說(shuō)明第2函數發(fā)生器102的運算詳情。圖4是說(shuō)明構成本發(fā)明的作業(yè)機械 的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式的控制器的第2函數發(fā)生器的內容的特性圖。
[0069] 在圖4中,橫軸表示操作桿操作信號141的操作量,縱軸表示目標缸底流量(從動(dòng)臂 液壓缸3a的缸底側油室3曰1流出的返回油的目標流量)。在圖4中,實(shí)線(xiàn)的基本特性線(xiàn)a是為 了得到與基于W往的控制閥5進(jìn)行的返回油控制同等的特性而設定的。W上側的虛線(xiàn)表示 的特性線(xiàn)b和W下側的虛線(xiàn)表示的特性線(xiàn)C示出根據缸底側油室3al的壓力信號144對特性 線(xiàn)a進(jìn)行了修正的情況。
[0070] 具體地說(shuō),當缸底側油室3al的壓力信號144增加時(shí),基本特性線(xiàn)a的傾斜度增加而 被向特性線(xiàn)b的方向修正,特性連續地發(fā)生變化。相反地,當壓力信號144減少時(shí),基本特性 線(xiàn)a的傾斜度減少而被向特性線(xiàn)C的方向修正,特性連續地發(fā)生變化。像運樣,第2函數發(fā)生 器根據操作桿操作信號141來(lái)計算出基本的目標缸底流量,根據缸底側油室3al的壓力信號 144的變化來(lái)修正基本的目標缸底流量,并計算出最終目標缸底流量。
[0071] 返回到圖3,第2函數發(fā)生器102將最終目標缸底流量信號102A向第2輸出轉換部 107和第1乘法運算器104輸出。第2輸出轉換部107將輸入的最終目標缸底流量信號102A轉 換成目標電動(dòng)機轉速并作為轉速指令信號209A向逆變器9A輸出。由此,控制與液壓馬達13 的排油容量相當的電動(dòng)機14的轉速。另外,將轉速指令信號209A向第2除法運算器110輸入。
[0072] 第1減法運算器103輸入從車(chē)身控制用控制器200輸入的推定累流量信號120和來(lái) 自最小流量信號指令部114的最小流量信號,將其偏差作為要求累流量信號103A計算出,并 向第2乘法運算器105和第2減法運算器112輸出。在此,推定累流量信號120是液壓累10的排 出流量的推定值。
[0073] 第1乘法運算器104輸入來(lái)自第2函數發(fā)生器102的最終目標缸底流量信號102A和 缸底側油室3al的壓力信號144,將其乘積值作為回收動(dòng)力信號104A計算出,并向最小值選 擇運算部108輸出。
[0074] 第2乘法運算器105將由壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓作為壓力信號 140輸入到一個(gè)輸入端,將第1減法運算器103計算出的要求累流量信號103A輸入到另一輸 入端,將其乘積值作為要求累動(dòng)力信號105A計算出,并向最小值選擇運算部108輸出。
[0075] 最小值選擇運算部108輸入來(lái)自第1乘法運算器104的回收動(dòng)力信號104A、和來(lái)自 第2乘法運算器105的要求累動(dòng)力信號105A,將某一較小的一方作為輔助液壓累15的目標輔 助動(dòng)力信號108A選擇計算出,并向第1除法運算器109輸出。
[0076] 在此,在考慮了機器的效率的情況下,由于與將回收的動(dòng)力通過(guò)電動(dòng)機14轉換成 電能并蓄存到蓄電裝置9C中進(jìn)行再利用相比,盡可能地通過(guò)輔助液壓累15來(lái)使用能夠減少 損失,所W效率高。因此,通過(guò)最小值選擇運算部108來(lái)選擇回收動(dòng)力信號104A和要求累動(dòng) 力信號105A中的某一較小的一方,由此能夠在不超過(guò)要求累動(dòng)力信號105A的范圍內將回收 動(dòng)力最大限度地向輔助液壓累供給。
[0077] 第1除法運算器109輸入來(lái)自最小值選擇運算部108的目標輔助動(dòng)力信號108A和液 壓累10的排出壓的壓力信號140,將使目標輔助動(dòng)力信號108A除W壓力信號140所得的值作 為目標輔助流量信號109A計算出,并向第2除法運算器110和第2減法運算器112輸出。
[0078] 第2除法運算器110輸入來(lái)自第1除法運算器109的目標輔助流量信號109A和來(lái)自 第2輸出轉換部107的轉速指令信號209A,將使目標輔助流量信號109A除W轉速指令信號 209A所得的值作為輔助液壓累15的目標容量信號1IOA計算出,并向第3輸出轉換部111輸 出。
[0079] 第3輸出轉換部111將輸入的目標容量信號IlOA轉換成例如傾轉角并作為容量指 令信號215A向調節器15A輸出。由此,控制輔助液壓累15的容量。
[0080] 第2減法運算器112輸入來(lái)自第1減法運算器103的要求累流量信號103A、來(lái)自第1 除法運算器109的目標輔助流量信號109A、和來(lái)自最小流量信號指令部114的最小流量信 號。第2減法運算器112將要求累流量信號103A和最小流量信號相加來(lái)計算出從車(chē)身控制用 控制器200輸入的推定累流量信號120,將該推定累流量信號120與目標輔助流量信號109A 的偏差作為目標累流量信號112A計算出,并向第4輸出轉換部113輸出。
[0081] 第4輸出轉換部113將輸入的目標累流量信號112A轉換成例如傾轉角并作為容量 指令信號210A向調節器IOA輸出。由此,控制液壓累10的容量。
[0082] 接下來(lái),使用圖2及圖3來(lái)說(shuō)明基于上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝 置的第1實(shí)施方式的控制邏輯進(jìn)行的動(dòng)作。
[0083] 當將操作裝置4的操作桿向動(dòng)臂下降方向操作時(shí),從先導閥4A生成先導壓Pd,由壓 力傳感器41檢測出,并作為操作桿操作信號141輸入到控制器100。此時(shí),液壓累10的排出壓 由壓力傳感器40檢測出并作為壓力信號140輸入到控制器100。另外,動(dòng)臂液壓缸3a的缸底 側油室3曰1的壓力由壓力傳感器44檢測出并作為壓力信號144輸入到控制器100。
[0084] 在控制器100中,將操作桿操作信號141輸入到第1函數發(fā)生器101和第2函數發(fā)生 器102。第1函數發(fā)生器101在操作桿操作信號141超過(guò)切換開(kāi)始點(diǎn)的情況下輸出ON信號,經(jīng) 由第1輸出轉換部106向電磁切換閥8輸出ON信號。由此,來(lái)自先導液壓累11的液壓油經(jīng)由電 磁切換閥8輸入到切換閥7的先導操作部7曰。其結果為,向將缸底側油路32切斷的方向(切換 閥7的關(guān)閉側)進(jìn)行切換動(dòng)作,來(lái)自動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3al的返回油因經(jīng)由控制閥5 向油箱12流入的油路被堵塞,而向流入液壓馬達13的再生回路33流入。
[0085] 而且,操作桿操作信號141和缸底側油室3al的壓力信號144在控制器100中被輸入 到第2函數發(fā)生器102,第2函數發(fā)生器102計算出與操作桿操作信號141和缸底側油室3al的 壓力信號144相應的最終目標缸底流量信號102A。最終目標缸底流量信號102A在第2輸出轉 換部107中被轉換成目標電動(dòng)機轉速,并作為轉速指令信號209A輸出到逆變器9A。
[0086] 由此,將電動(dòng)機14的轉速控制成所期望的轉速。其結果為,從動(dòng)臂液壓缸3a的缸底 側油室3al排出的返回油的流量被調整,而能夠實(shí)現與操作裝置4的操作桿操作相應的順楊 的液壓缸動(dòng)作。
[0087] 另一方面,將從車(chē)身控制用控制器200輸入到控制器100的推定累流量信號120與 來(lái)自最小流量信號指令部114的最小流量信號一起輸入到第I減法運算器103,由第I減法運 算器103計算出要求累流量信號103A。
[008引將由第2函數發(fā)生器102計算出的最終目標缸底流量信號102A和缸底側油室3al的 壓力信號144輸入到第1乘法運算器104,由第1乘法運算器104計算出回收動(dòng)力信號104A。另 夕h將由第1減法運算器103計算出的要求累流量信號103A和液壓累10的壓力信號140輸入 到第2乘法運算器105,由第2乘法運算器105計算出要求累動(dòng)力信號105A。將回收動(dòng)力信號 104A和要求累動(dòng)力信號105A向最小值選擇運算部108輸入。
[0089] 最小值選擇運算部108將兩個(gè)輸入中的較小一方作為目標輔助動(dòng)力信號108A輸 出。運是相對于回收動(dòng)力信號104A在不超過(guò)要求累動(dòng)力信號105A的范圍內計算出能夠優(yōu)先 用于輔助液壓累15的動(dòng)力(能量的量)。由此,將轉換成電能的損失抑制在最小限度,而進(jìn)行 高效的再生動(dòng)作。
[0090] 將由最小值選擇運算部108計算出的目標輔助動(dòng)力信號108A和液壓累10的排出壓 的壓力信號140輸入到第1除法運算器109,由第1除法運算器109計算出目標輔助流量信號 109A。
[0091] 將由第1除法運算器109計算出的目標輔助流量信號109A和由第2輸出轉換部107 計算出的轉速指令信號209A輸入到第2除法運算器110,由第2除法運算器110計算出目標容 量信號110A。目標容量信號IlOA在第3輸出轉換部111中被轉換成例如傾轉角,并作為容量 指令信號215A輸出到調節器15A。
[0092] 由此,輔助液壓累15在不超過(guò)要求累動(dòng)力信號105A的范圍內進(jìn)行將盡可能多的流 量向液壓累10供給的控制。其結果為,能夠高效地利用回收動(dòng)力。
[0093] 將由第1減法運算器103計算出的要求累流量信號103A、由第1除法運算器109計算 出的目標輔助流量信號109A和來(lái)自最小流量信號指令部114的最小流量信號輸入到第2減 法運算器112,由第2減法運算器112計算出目標累流量信號112A。目標累流量信號112A在第 4輸出轉換部113中被轉換成例如傾轉角,并作為容量指令信號210A輸出到調節器10A。
[0094] 由此,液壓累10能夠與從輔助液壓累15供給的流量相應地減少容量,因此能夠減 少液壓累10的輸出。另外,由于向控制閥5供給的液壓油的流量在沒(méi)有來(lái)自輔助液壓累15的 供給的情況下、和在有來(lái)自輔助液壓累15的供給的情況下不會(huì )變化,所W能夠確保與操作 裝置25的操作桿相應的良好的操作性。
[0095] 根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式,能夠W回 收的能量來(lái)直接驅動(dòng)與再生用的液壓馬達13機械地連結的作為液壓累的輔助液壓累15,因 此不會(huì )產(chǎn)生暫時(shí)蓄存能量時(shí)的損失。其結果為,能夠減少能量轉換損失,因此能夠高效地利 用能量。
[0096] 另外,根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實(shí)施方式,W與 從輔助液壓累15供給的量相應地減少液壓累10的容量的方式進(jìn)行控制,因此向控制閥5供 給的液壓油的流量不會(huì )發(fā)生變動(dòng)。由此,能夠確保良好的操作性。
[0097] 實(shí)施例2
[0098] W下,使用附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式。 圖5是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式的驅動(dòng)控制系統的概 略圖,圖6是構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式的控制器的框 圖。在圖5及圖6中,與圖I至圖4所示的附圖標記相同的附圖標記所示的部分是同一部分,因 此省略其詳細說(shuō)明。
[0099] 圖5及圖6所示的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式大致由 與第1實(shí)施方式相同的液壓源和作業(yè)機等構成,但W下的結構不同。在本實(shí)施方式中,在將 電磁切換閥8變?yōu)殡姶疟壤y60、將切換閥7變更成控制閥61的方面上、和在將液壓馬達13 替換成可變容量型液壓馬達62、且設置了可改變馬達容量的馬達調節器62A的方面上不同。 馬達調節器62A根據來(lái)自控制器100的指令使可變容量型液壓馬達62的容量變化。另外,控 制器100在設置了流量限制運算部130、動(dòng)力限制運算部131、第3除法運算器133、第3函數發(fā) 生器134、第5輸出轉換部135、固定轉速指令部136、第4除法運算器137和第6輸出轉換部138 的方面上與第1實(shí)施方式不同。
[0100] 在本實(shí)施方式中,能夠通過(guò)控制閥61對來(lái)自動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3al的返 回油進(jìn)行分流,并且使電動(dòng)機14 W固定的轉速轉動(dòng),來(lái)控制可變容量型液壓馬達62的容量, 由此控制再生流量。由此,即使在將超過(guò)了電動(dòng)機14的最大動(dòng)力或液壓馬達62的最大回收 流量的能量/流量從動(dòng)臂液壓缸3a排出的情況下,也能夠防止機器破損,并且能夠確保動(dòng)臂 的操作性。在圖5中,說(shuō)明與第1實(shí)施方式不同的部位。
[0101] 在缸底側油路32上代替切換閥7而設有控制閥61?刂崎y61對來(lái)自動(dòng)臂液壓缸3a 的缸底側油室3al的返回油中的經(jīng)由控制閥5向油箱12排出的流量進(jìn)行分流控制。
[0102] 控制閥61在一端側具有彈黃61b,在另一端側具有先導受壓部61a?刂崎y61的滑 閥根據輸入到先導受壓部61a的先導液壓油的壓力來(lái)進(jìn)行移動(dòng),因此控制供液壓油通過(guò)的 開(kāi)口面積,在先導液壓油的壓力為某固定值W上時(shí)完全關(guān)閉。由此,能夠控制來(lái)自動(dòng)臂液壓 缸3a的缸底側油室3曰1的返回油中的經(jīng)由控制閥5向油箱12排出的流量。從先導液壓累11經(jīng) 由后述的電磁比例減壓閥60向先導受壓部61a供給先導液壓油。
[0103] 向本實(shí)施方式中的電磁比例減壓閥60的輸入端口輸入從先導液壓累11輸出的液 壓油。另一方面,向電磁比例減壓閥60的操作部輸入從控制器100輸出的指令信號。根據該 指令信號來(lái)調整電磁比例減壓閥60的滑閥位置,由此,適當調整從先導液壓累11向控制閥 61的先導受壓部61a供給的先導液壓油的壓力。
[0104] 控制器IOOW成為在控制器內部運算出的應分流到控制閥61的目標排出流量的方 式向電磁比例減壓閥60輸出控制指令,來(lái)調整控制閥61的開(kāi)口面積。
[0105] 接下來(lái),使用圖6來(lái)說(shuō)明本實(shí)施方式的控制器100的控制概要。在圖6中說(shuō)明與第1 實(shí)施方式不同的部位。
[0106] 在本實(shí)施方式中,將來(lái)自第3函數發(fā)生器134的目標面積信號134A向第5輸出轉換 部135輸出,第5輸出轉換部135將輸入的目標開(kāi)口面積信號135A轉換成電磁比例減壓閥60 的控制指令并作為電磁閥指令信號260A向電磁比例減壓閥60輸出。由此,對控制閥61的開(kāi) 度進(jìn)行控制,從而能夠控制來(lái)自動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3曰1的返回油中的經(jīng)由控制閥5 向油箱12排出的流量。另外,將來(lái)自第4除法運算器137的目標容量信號137A向第6輸出轉換 部138輸出,由第6輸出轉換部138將輸入的目標容量信號137A轉換成例如傾轉角并作為容 量指令信號262A向調節器62A輸出。由此,控制可變容量型液壓馬達62的容量。
[0107] 本實(shí)施方式中的控制器100省略了第1實(shí)施方式中的第1函數發(fā)生器101和第1輸出 轉換部106,除了剩余的運算器還具有流量限制運算部130、動(dòng)力限制運算部131、第3除法運 算器133、第3函數發(fā)生器134、第5輸出轉換部135、固定轉速指令部136、第4除法運算器137 和第6輸出轉換部138。
[0108] 如圖6所示,流量限制運算部130輸入由第2函數發(fā)生器102計算出的最終目標缸底 流量信號102A,并輸出通過(guò)可變容量型液壓累62的最大回收流量的上限進(jìn)行了限制的限制 流量信號130A。由于通常液壓馬達的最大流量是確定的,所W設定與機器的規格相匹配的 特性。將限制流量信號130A向第1乘法運算器104輸出。
[0109] 第1乘法運算器104輸入來(lái)自流量限制運算部130的限制流量信號130A和缸底側油 室3曰1的壓力信號144,將其乘積值作為回收動(dòng)力信號104A計算出,并向動(dòng)力限制運算部131 輸出。
[0110] 動(dòng)力限制運算部131輸入由第1乘法運算器104計算出的回收動(dòng)力信號104A,并輸 出通過(guò)電動(dòng)機14的最大動(dòng)力的上限進(jìn)行了限制的限制回收動(dòng)力信號131A。關(guān)于電動(dòng)機14, 由于通常其最大動(dòng)力也是確定的,所W設定與機器的規格相匹配的特性。將限制回收動(dòng)力 信號131A向第3除法運算器132和最小值選擇運算部108輸出。通過(guò)流量限制運算部130和動(dòng) 力限制運算部131來(lái)施加限制,由此能夠防止機器破損。
[0111] 第3除法運算器132輸入來(lái)自動(dòng)力限制運算部131的限制回收動(dòng)力信號131A和缸底 側油室3al的壓力信號144,將使限制回收動(dòng)力信號131A除W壓力信號144所得的值作為目 標回收流量信號132A計算出,并向第3減法運算器133和第4除法運算器137輸出。
[0112] 第3減法運算器133輸入來(lái)自第2函數發(fā)生器102的最終目標缸底流量信號102A和 來(lái)自第3除法運算器132的目標回收流量信號132A,將其偏差作為應分流到控制閥61的目標 排出流量信號133A計算出,并向第3函數發(fā)生器134輸出。
[0113] 第3函數發(fā)生器134將由壓力傳感器44檢測出的動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3曰1的 壓力作為壓力信號144輸入到一個(gè)輸入端,并將來(lái)自第3減法運算部133的應分流到控制閥 61的目標排出流量信號133A輸入到另一輸入端。根據運些輸入信號并基于孔口的公式來(lái)計 算出控制閥61的目標開(kāi)口面積,將目標開(kāi)口面積信號134A向第5輸出轉換部135輸出。
[0114] 在此,控制閥61的目標開(kāi)口面積A通過(guò)W下的算式(1)和(2)來(lái)計算出。若使目標排 出流量為Qt、使流量系數為C、使動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3al的壓力為化、使控制閥61的 開(kāi)口面積為A、使油箱壓力為OMpa,則為
[011引由此,能夠根據算式(2)來(lái)計算出控制閥61的開(kāi)口面積。
[0119] 第5輸出轉換部135將輸入的目標開(kāi)口面積信號134A轉換成電磁比例減壓閥60的 控制指令并作為電磁閥指令信號260A向電磁比例減壓閥60輸出。由此,控制控制閥61的開(kāi) 度,從而控制應分流到控制閥61的流量。
[0120] 固定轉速指令部136為了使電動(dòng)機14W最大轉速的固定轉速轉動(dòng)而將電動(dòng)機的轉 速指令信號向第2輸出轉換部107輸出。第2輸出轉換部107將輸入的轉速指令信號轉換成目 標電動(dòng)機轉速并作為轉速指令信號209A向逆變器9A輸出。
[0121] 固定轉速指令部136也將電動(dòng)機的轉速指令信號向第2除法運算器110的另一端和 第4除法運算器137的另一端輸出。
[0122] 第2除法運算器110輸入來(lái)自第1除法運算器109的目標輔助流量信號109A和來(lái)自 固定轉速指令部136的電動(dòng)機的轉速指令信號,將使目標輔助流量信號109A除W電動(dòng)機的 轉速指令信號所得的值作為輔助液壓累15的目標容量信號IlOA計算出,并向第3輸出轉換 部111輸出。
[0123] 第4除法運算器137輸入來(lái)自第3除法運算器132的目標回收流量信號132A和來(lái)自 固定轉速指令部136的電動(dòng)機的轉速指令信號,將使目標回收流量信號132A除W電動(dòng)機的 轉速指令信號所得的值作為可變容量型液壓馬達62的目標容量信號137A計算出,并向第6 輸出轉換部138輸出。
[0124] 第6輸出轉換部138將輸入的目標容量信號137A轉換成例如傾轉角并作為容量指 令信號262A向調節器62A輸出。由此,控制可變容量型液壓馬達62的容量。
[0125] 接下來(lái),使用圖5及圖6來(lái)說(shuō)明基于上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝 置的第2實(shí)施方式的控制邏輯進(jìn)行的動(dòng)作。
[0126] 從圖6所示的第2函數發(fā)生器102輸出的最終目標缸底流量信號102A通過(guò)流量限制 運算部130而被限制成可變容量型液壓馬達62的最大流量的限制流量信號130A。由此,W避 免規格W上的流量向可變容量型液壓馬達62流動(dòng)的方式進(jìn)行限制,從而能夠防止可變容量 型液壓馬達62破損。
[0127] 另外,將該被限制后的最終目標缸底流量信號102A與缸底側油室3al的壓力信號 144 一起輸入到第1乘法運算器104,計算出回收動(dòng)力信號104A。
[01%]計算出的回收動(dòng)力信號104A通過(guò)動(dòng)力限制運算部131被限制成W電動(dòng)機14的最大 動(dòng)力的上限進(jìn)行了限制的限制回收動(dòng)力信號131A。由此,能夠防止過(guò)大的能量輸入到電動(dòng) 機軸,從而避免機器破損或超速。
[0129] 將從動(dòng)力限制運算部131輸出的限制回收動(dòng)力信號131A與缸底側油室3al的壓力 信號144 一起輸入到第3除法運算器132,計算出目標回收流量信號132A。
[0130] 而且,將目標回收流量132A與最終目標缸底流量信號102A-起輸入到第3減法運 算器133,計算出為了實(shí)現操作員所期望的動(dòng)臂液壓缸速度而應分流到控制閥61的目標排 出流量信號133A。
[0131] 將目標排出流量信號133A與缸底側油室3al的壓力信號144 一起輸入到第3函數發(fā) 生器134,計算出控制閥61的目標開(kāi)口面積。該目標開(kāi)口面積的信號經(jīng)由第5輸出轉換部135 作為電磁閥指令信號260A輸出到電磁閥60。
[0132] 由此,來(lái)自圖5所示的動(dòng)臂液壓缸3a的排出油也分流到控制閥61,將可變容量型液 壓馬達62無(wú)法回收的流量流出,從而能夠確保操作員所期望的動(dòng)臂液壓缸速度。
[0133] 返回到圖6,將從第3除法運算器132輸出的目標回收流量信號132A與來(lái)自固定轉 速指令部136的電動(dòng)機的轉速指令信號一起輸入到第4除法運算器137,計算出可變容量型 液壓馬達62的目標容量。該目標容量的信號經(jīng)由第6輸出轉換部138作為容量指令信號262A 向調節器62A輸出。
[0134] 由此,向可變容量型液壓馬達62流入根據與旋轉軸連結的機器的規格進(jìn)行了流量 限制及動(dòng)力限制而得的流量的工作油。其結果為,不會(huì )輸入過(guò)大的動(dòng)力,因此能夠防止機器 破損、或發(fā)生超速。
[0135] 此外,在本實(shí)施方式中,W同時(shí)進(jìn)行回收動(dòng)力的流量限制和動(dòng)力的限制的情況為 例進(jìn)行了說(shuō)明,但不必限于此,期望與機器的規格相匹配地進(jìn)行適當選擇并設計。例如,若 電動(dòng)機的轉矩足夠而不需要進(jìn)行動(dòng)力限制,則也可W制作僅進(jìn)行流量限制的控制邏輯。
[0136] 根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式,能夠得到 與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0137] 另外,根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實(shí)施方式,向再 生用的可變容量型液壓馬達62流入與機器的規格相應的進(jìn)行了流量限制及動(dòng)力限制而得 的流量的工作油,因此不會(huì )輸入過(guò)大的動(dòng)力。其結果為,能夠防止機器破損、或產(chǎn)生超速,可 靠性提高。
[013引實(shí)施例3
[0139] W下使用附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式。 圖7是構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式的控制器的框圖,圖8 是說(shuō)明構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式的控制器的可變動(dòng)力 限制運算部的內容的特性圖。在圖7及圖8中,與圖1至圖6所示的附圖標記相同的附圖標記 所示的部分是同一部分,因此省略其詳細說(shuō)明。
[0140] 圖7及圖8所示的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式由與第 2實(shí)施方式相同的液壓源和作業(yè)機等構成,但控制邏輯的結構不同。在本實(shí)施方式中,在代 替第2實(shí)施方式的動(dòng)力限制運算部131而設置可變動(dòng)力限制運算部140的方面上與第2實(shí)施 方式不同。在第2實(shí)施方式中,僅通過(guò)電動(dòng)機14的最大動(dòng)力來(lái)限制工作油向可變容量型液壓 馬達62流入的流量等,但在本實(shí)施方式中,通過(guò)電動(dòng)機14的最大動(dòng)力和輔助液壓累15的要 求累動(dòng)力的合計來(lái)施加限制。由此,動(dòng)力限制的上限提高,因此能夠進(jìn)一步增加回收的能 量,油耗降低效果提高。
[0141] 如圖7所示,可變動(dòng)力限制運算部140輸入由第1乘法運算器104計算出的回收動(dòng)力 信號104A、和由第2乘法運算器105計算出的要求累動(dòng)力信號105A,并輸出與電動(dòng)機14的最 大動(dòng)力的上限和輔助液壓累15的要求動(dòng)力相應的帶限制的回收動(dòng)力信號140A。將帶限制的 回收動(dòng)力信號140A向第3除法運算器132和最小值選擇運算部108輸出。
[0142] 使用圖8來(lái)說(shuō)明可變動(dòng)力限制運算部140的運算詳情。在圖8中,橫軸表示由第1乘 法運算器104計算出的作為回收動(dòng)力信號104A的目標回收動(dòng)力,縱軸表示由可變動(dòng)力限制 運算部140計算出的帶限制的回收動(dòng)力。在圖8中,實(shí)線(xiàn)的特性線(xiàn)xW電動(dòng)機14的最大動(dòng)力來(lái) 規定與橫軸平行的上限限制線(xiàn)。此時(shí),從第2乘法運算器105輸入的要求累動(dòng)力信號105A為 0。
[0143] 在輸入到可變動(dòng)力限制運算部140的要求累動(dòng)力信號105A從0增加的情況下,特性 線(xiàn)X的上限限制線(xiàn)與該增加的量相應地沿y方向向上方移動(dòng)。換言之,可變動(dòng)力限制運算部 140與要求累動(dòng)力的輸入的量相應地使帶限制的回收動(dòng)力的上限增加。
[0144] 由此,目標回收動(dòng)力的上限提高,回收動(dòng)力增加,油耗降低效果提高,并且即使超 過(guò)了電動(dòng)機14的動(dòng)力的能量被輸入到可變容量型液壓馬達62,也會(huì )通過(guò)輔助液壓累15來(lái)使 用,由此能夠防止超過(guò)規格的動(dòng)力進(jìn)入電動(dòng)機14。
[0145] 根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式,能夠得到 與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0146] 另外,根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實(shí)施方式,目標 回收動(dòng)力的上限提高,回收動(dòng)力增加,油耗降低效果提高。其結果為,能夠防止機器破損、或 發(fā)生超速,可靠性提高。
[0147] 實(shí)施例4
[0148] W下,使用附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式。 圖9是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式的驅動(dòng)控制系統的概 略圖,圖10是構成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式的控制器的框 圖。在圖9及圖10中,與圖1至圖8所示的附圖標記相同的附圖標記所示的部分是同一部分, 因此省略其詳細說(shuō)明。
[0149] 圖9及圖10所示的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式大致 由與第1實(shí)施方式相同的液壓源和作業(yè)機等構成,但W下的結構不同。在本實(shí)施方式中,在 W下方面上不同:向液壓累10的油路30供給的輔助液壓累15的液壓油的流量控制不是通過(guò) 輔助液壓累15的容量控制來(lái)進(jìn)行,而是通過(guò)調整設在與輔助油路31連結的作為排出回路的 排出油路34上的放泄閥16的開(kāi)口面積來(lái)進(jìn)行。因此,在通過(guò)固定容量型液壓累來(lái)構成輔助 液壓累15的方面上不同。另外,控制器100在設置了第4函數發(fā)生器122、第4減法運算器123、 開(kāi)口面積運算部124和第7輸出轉換部125的方面上與第1實(shí)施方式不同。
[0150] 在圖9中,說(shuō)明與第1實(shí)施方式不同的部位。
[0151] 在輔助油路31中的輔助液壓累15與單向閥6之間的部位上連結有與油箱12連通的 排出油路34。在排出油路34上設有控制從輔助油路31向油箱12排出的油的流量的放泄閥 16。
[0152] 放泄閥16在一端側具有彈黃16b,在另一端側具有先導受壓部16a。放泄閥16的滑 閥根據輸入到先導受壓部16a的先導液壓油的壓力進(jìn)行移動(dòng),因此控制供液壓油通過(guò)的開(kāi) 口面積,在先導液壓油的壓力為某固定值W上時(shí)完全關(guān)閉。由此,能夠控制從輔助油路31向 油箱12排出的在排出油路34中流動(dòng)的油的流量。從先導液壓累11經(jīng)由后述的電磁比例減壓 閥17向先導雙壓部16a供給先導液壓油。
[0153] 向本實(shí)施方式中的電磁比例減壓閥17的輸入端口輸入從先導液壓累11輸出的液 壓油。另一方面,向電磁比例減壓閥17的操作部輸入從控制器100輸出的指令信號。根據該 指令信號來(lái)調整電磁比例減壓閥17的滑閥位置,由此,適當調整從先導液壓累11向放泄閥 16的先導受壓部16a供給的先導液壓油的壓力。
[0154] 控制器100為了使輔助液壓累15的排出流量成為在控制器內部運算出的目標輔助 流量,而W使輔助液壓累15的排出流量與目標輔助流量的差量經(jīng)由放泄閥16向油箱12流動(dòng) 的方式,向電磁比例減壓閥17輸出控制指令,來(lái)調整放泄閥16的開(kāi)口面積。
[0155] 接下來(lái),說(shuō)明上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式的 動(dòng)作概要。在W規定值W下對操作裝置4的操作桿向動(dòng)臂下降方向進(jìn)行了操作的情況下的 動(dòng)作與第1實(shí)施方式相同,因此省略說(shuō)明。
[0156] 當操作員W規定值W上對操作裝置4的操作桿向動(dòng)臂下降方向進(jìn)行操作時(shí),控制 器100向電磁切換閥8輸出切換指令,向逆變器9A輸出轉速指令,向控制放泄閥16的電磁比 例閥17輸出控制指令,向液壓累10的調節器1OA輸出容量指令。
[0157] 其結果為,切換閥7切換到切斷位置,來(lái)自動(dòng)臂液壓缸3a的缸底側油室3al的返回 油向控制閥5的油路被切斷,因此向再生回路33流動(dòng),驅動(dòng)液壓馬達13,然后向油箱12排出。
[0158] 輔助液壓累15通過(guò)液壓馬達13的驅動(dòng)力而旋轉。輔助液壓累15排出的液壓油經(jīng)由 輔助油路31和單向閥6與液壓累10排出的液壓油合流,W輔助液壓累10的動(dòng)力的方式進(jìn)行 動(dòng)作。
[0159] 控制器100向電磁比例減壓閥17輸出控制指令,來(lái)控制放泄閥16的開(kāi)口面積,由此 調整與液壓累10合流的來(lái)自輔助液壓累15的液壓油流量。由此,將向液壓累10的合流流量 控制成所期望的流量。另外,控制器IOOW與從輔助液壓累15供給的液壓油的流量相應地減 少液壓累10的容量的方式向調節器IOA輸出容量指令。
[0160] 輸入到液壓馬達13的液壓能量中的沒(méi)有完全被輔助液壓累15消耗的剩余能量通 過(guò)驅動(dòng)電動(dòng)機14發(fā)電來(lái)消耗。電動(dòng)機14發(fā)電所得的電能被蓄存到蓄電裝置9C中。
[0161] 在本實(shí)施方式中,從動(dòng)臂液壓缸3a排出的液壓油的能量通過(guò)液壓馬達13來(lái)回收, 并作為輔助液壓累15的驅動(dòng)力來(lái)輔助液壓累10的動(dòng)力。另外,多余的動(dòng)力經(jīng)由電動(dòng)機14蓄 存到蓄電裝置9C中。由此,實(shí)現了能量的有效利用和油耗的降低。另外,由于是通過(guò)放泄閥 16的開(kāi)口面積的調整來(lái)進(jìn)行合流流量的調整,所W輔助液壓累15可W是固定容量型液壓 累。其結果為,動(dòng)力再生裝置70的結構變簡(jiǎn)單。
[0162] 接下來(lái),使用圖10來(lái)說(shuō)明本實(shí)施方式中的控制器100的控制概要。在圖10中,說(shuō)明 與第1實(shí)施方式不同的部位。
[0163] 在第1實(shí)施方式中,將使目標輔助流量信號109A除W最終目標缸底流量信號102A 所計算出的目標容量信號1IOA從第3輸出轉換部111向調節器15A輸出,但在本實(shí)施方式中, 將來(lái)自開(kāi)口面積運算部124的目標開(kāi)口面積信號124A向第7輸出轉換部125輸出,第7輸出轉 換部125將輸入的目標開(kāi)口面積信號124A轉換成電磁比例減壓閥17的控制指令并作為電磁 閥指令217向電磁比例減壓閥17輸出。由此,控制放泄閥16的開(kāi)度,從而控制向油箱12側排 出的輔助液壓累15的流量。其結果為,將從輔助液壓累15排出的液壓油向液壓累10的合流 流量控制成所期望的流量。
[0164] 本實(shí)施方式中的控制器100省略了第1實(shí)施方式中的第2除法運算器110和第3輸出 轉換部111,除了剩余的運算器,還具有第4函數發(fā)生器122、第4減法運算器123、開(kāi)口面積運 算部124和第7輸出轉換部125。
[0165] 如圖10所示,第4函數發(fā)生器122輸入由第2函數發(fā)生器102計算出的最終目標缸底 流量信號102A,并基于最終缸底流量信號102A計算出輔助液壓累15的排出流量信號122A。 將排出流量信號122A向第4減法運算器123輸出。
[0166] 第4減法運算器123輸入來(lái)自第4函數發(fā)生器122的輔助液壓累15的排出流量信號 122A、和來(lái)自第1除法運算器109的目標輔助流量信號109A,將其偏差作為目標放泄流量信 號123A計算出,并向開(kāi)口面積運算部123的一個(gè)輸入端輸出。
[0167] 開(kāi)口面積運算部124將來(lái)自第4減法運算器123的目標放泄流量信號123A輸入到一 個(gè)輸入端,將壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓作為壓力信號140輸入到另一輸入 端。根據運些輸入信號并基于孔口的公式來(lái)計算出放泄閥16的目標開(kāi)口面積,將目標開(kāi)口 面積信號124A向第7輸出轉換部125輸出。
[0168] 在此,放泄閥1 6的目標開(kāi)口面積A 0通過(guò)W下的算式(3 )來(lái)計算出。 R26; R26; R26; R26; (3)
[0169] 在此,Qo是目標放泄流量,Pp是液壓累壓力,C是流量系數。
[0170] 第7輸出轉換部125將輸入的目標開(kāi)口面積信號124A轉換成電磁比例減壓閥17的 控制指令并作為電磁閥指令217向電磁比例減壓閥17輸出。由此,控制放泄閥16的開(kāi)度,從 而控制向油箱12側排出的輔助液壓累15的流量。
[0171] 接下來(lái),使用圖9及圖10來(lái)說(shuō)明基于上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生 裝置的第4實(shí)施方式的控制邏輯進(jìn)行的動(dòng)作。說(shuō)明與添加到第1實(shí)施方式中的運算器相關(guān)的 部分。
[0172] 在控制器100中,將由第2函數發(fā)生器102計算出的最終目標缸底流量信號102A輸 入到第4函數發(fā)生器122,由第4函數發(fā)生器122計算出輔助液壓累15的排出流量信號122A。
[0173] 將由第4函數發(fā)生器122計算出的排出流量信號122A和由第1除法運算器109計算 出的目標輔助流量信號109A輸入到第4減法運算器123,由第4減法運算器123計算出目標放 泄流量信號123A。將目標放泄流量信號123A輸入到開(kāi)口面積運算部124。
[0174] 在開(kāi)口面積運算部124中,根據輸入的目標放泄流量信號123A和液壓累10的壓力 信號140來(lái)計算出放泄閥16的開(kāi)口面積信號124A,并向第7輸出轉換部125輸出。
[0175] 第7輸出轉換部125W放泄閥16的開(kāi)口面積成為計算出的開(kāi)口面積的方式向電磁 比例減壓閥17輸出控制指令。由此,將從輔助液壓累15排出的液壓油的剩余流量經(jīng)由放泄 閥16向油箱12排出。其結果為,將液壓累10的液壓油與輔助液壓累15的液壓油的合流流量 調整為所期望的流量。
[0176] 根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式,能夠得到 與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0177] 另外,根據上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實(shí)施方式,通過(guò) 放泄閥16的開(kāi)口面積的調整來(lái)進(jìn)行來(lái)自輔助液壓累10的動(dòng)力的輔助液壓累15的液壓油的 流量調整。由此,動(dòng)力再生裝置70的結構變簡(jiǎn)單,而能夠實(shí)現降低生產(chǎn)成本和提高維護性。 [017引此外,本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施例,還包含各種各樣的變形例。例如,上述的 實(shí)施例為了易于理解地說(shuō)明本發(fā)明而詳細地進(jìn)行了說(shuō)明,并不一定限定于具有所說(shuō)明的全 部結構。