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JP2009275769A - Fluid pressure cylinder control circuit - Google Patents

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JP2009275769A
JP2009275769A JP2008126173A JP2008126173A JP2009275769A JP 2009275769 A JP2009275769 A JP 2009275769A JP 2008126173 A JP2008126173 A JP 2008126173A JP 2008126173 A JP2008126173 A JP 2008126173A JP 2009275769 A JP2009275769 A JP 2009275769A
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Japan
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control valve
accumulator
cylinder
fluid pressure
pressure cylinder
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Application number
JP2008126173A
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Japanese (ja)
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Atsushi Wada
篤志 和田
Madoka Binnaka
円 備中
Takashi Iguchi
高志 井口
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Caterpillar Japan Ltd
Original Assignee
Caterpillar Japan Ltd
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels

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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid pressure cylinder control circuit efficiently recovering potential energy. <P>SOLUTION: The 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. The 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 accelerating the cylinder Cy subjected to a load by opening the reproduction control valve 2 in the contracting direction, and supplying and accumulating a flow rate from the head side into the accumulator Acc by opening the accumulator control valve 1 at a predetermined speed. <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シリンダ制御回路に関する。   The present invention relates to a hydraulic cylinder 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る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. According to the position of the machine, there is a position energy recovery and utilization device for a hydraulic excavator that controls the accumulator operation valve and the variable relief valve to generate hydraulic pressure in the accumulator that balances the weight of the work machine (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 01-199001 (page 2-3, FIG. 1)

この従来のものは、ブームシリンダのヘッド側から流出した戻り油の一部を蓄圧器操作弁を経て蓄圧器に蓄えるが、可変リリーフ弁を経てタンクに排出される油量も多く、位置エネルギの回収効率が良くない。   In this conventional one, a part of the return oil flowing out from the head side of the boom cylinder is stored in the pressure accumulator through the pressure accumulator operation valve, but the amount of oil discharged to the tank via the variable relief valve is large, and the potential energy Recovery efficiency is not good.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、位置エネルギを効率的に回収できる流体圧シリンダ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 such a point, and an object thereof is to provide a fluid pressure cylinder control circuit capable of efficiently recovering potential energy.

請求項1に記載された発明は、容量可変型のポンプから荷重体上下動用の片ロッド型の流体圧シリンダに供給されるポンプ流量を制御するポンプ流量制御弁と、流体圧シリンダのロッドのないヘッド側に連通可能な蓄圧用のアキュムレータと、流体圧シリンダのヘッド側とアキュムレータとの間の通路中に設けられて少なくとも流体圧シリンダのヘッド側からアキュムレータへの流体の流れを制御するアキュムレータ制御弁と、流体圧シリンダのヘッド側からロッド側への作動流体の再生流量を制御する再生制御弁と、再生制御弁を開くことにより荷重を受けた流体圧シリンダを縮小方向に加速し、所定のシリンダ速度にてアキュムレータ制御弁を開くことによりアキュムレータにヘッド側からの流量を供給して蓄圧させる機能を備えた制御装置とを具備した流体圧シリンダ制御回路である。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a pump flow rate control valve for controlling a pump flow rate supplied from a variable displacement type pump to a single rod type fluid pressure cylinder for moving up and down the load body, and there is no rod of the fluid pressure cylinder. An accumulator for pressure accumulation that can communicate with the head side, and an accumulator control valve that is provided in a passage between the head side of the fluid pressure cylinder and the accumulator and controls the flow of fluid from at least the head side of the fluid pressure cylinder to the accumulator And a regeneration control valve that controls the regeneration flow rate of the working fluid from the head side to the rod side of the fluid pressure cylinder, and the fluid pressure cylinder that receives the load by opening the regeneration control valve is accelerated in a contraction direction, and a predetermined cylinder Control with the function of supplying the flow from the head side to the accumulator and accumulating pressure by opening the accumulator control valve at speed A hydraulic cylinder control circuit; and a location.

請求項2に記載された発明は、請求項1記載の流体圧シリンダ制御回路における制御装置が、最初は再生制御弁を開いて流体圧シリンダ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を絞って流体圧シリンダのヘッド側の圧力を増加させる昇圧優先モードに切換える機能を備えたものである。   According to a second aspect of the present invention, the control device in the fluid pressure cylinder control circuit according to the first aspect opens the regeneration control valve and regenerates the fluid flowing out from the head side of the fluid pressure cylinder to the rod side. The control is performed in the priority mode, and when the cylinder speed reaches the target speed, the regeneration control valve is throttled to switch to the pressure increase priority mode for increasing the pressure on the head side of the fluid pressure cylinder.

請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の流体圧シリンダ制御回路における制御装置が、流体圧シリンダのヘッド側の圧力がアキュムレータに蓄圧された圧力以上になると、流体圧シリンダの速度指令値、アキュムレータ制御弁の前後差圧、再生制御弁の開度および再生制御弁の前後差圧に応じて、アキュムレータ制御弁の開度を制御する制御機能を備えたものである。   According to a third aspect of the present invention, in the control device in the fluid pressure cylinder control circuit according to the first or second aspect, when the pressure on the head side of the fluid pressure cylinder becomes equal to or higher than the pressure accumulated in the accumulator, A control function is provided for controlling the opening degree of the accumulator control valve according to the speed command value, the differential pressure across the accumulator control valve, the opening degree of the regeneration control valve, and the differential pressure across the regeneration 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シリンダ制御回路における制御装置が、アキュムレータ圧の増加に応じて流体圧シリンダのヘッド側の圧力が増加してくると再生制御弁を開く機能を備えたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the fluid pressure cylinder control circuit according to any one of the first to third aspects, the pressure on the head side of the fluid pressure cylinder increases as the accumulator pressure increases. And a function to open the regeneration control valve.

請求項5に記載された発明は、請求項1乃至4のいずれか記載の流体圧シリンダ制御回路において、ポンプ流量制御弁の出口側に設けられた閉止制御弁を具備したものである。   A fifth aspect of the present invention is the fluid pressure cylinder control circuit according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a closing control valve provided on the outlet side of the pump flow rate control valve.

請求項6に記載された発明は、請求項1乃至5のいずれか記載の流体圧シリンダ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、片ロッド型の流体圧シリンダを、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 sixth aspect of the present invention, the load body in the fluid pressure cylinder control circuit according to any one of the first to fifth aspects is a working device for a hydraulic excavator, a single rod type fluid pressure cylinder is moved up and down the working device. The hydraulic cylinder rotates in the direction.

請求項1に記載された発明によれば、制御装置は、荷重体の荷重を受けて片ロッド型の流体圧シリンダが縮小するときに、再生制御弁を制御して流体圧シリンダのヘッド側から流出した流体をロッド側へ再生させる再生流量を制御することで、流体圧シリンダのヘッド側に蓄積された位置エネルギを無駄に廃棄することなく、ロッド側に有効に再生させて、ロッド側の流体圧により荷重体を所定の下降速度まで迅速に加速することができ、下降時の速度および応答性を確保できるとともに、荷重体が持つ位置エネルギを運動エネルギに変換して、流体圧シリンダのロッド側およびヘッド側の圧力を高めることができ、この状態で、アキュムレータ制御弁を制御して開くことで、アキュムレータに位置エネルギを効率良く回収できる。   According to the first aspect of the present invention, the control device controls the regeneration control valve from the head side of the fluid pressure cylinder when the one-rod type fluid pressure cylinder contracts in response to the load of the load body. By controlling the regenerative flow rate for regenerating the fluid that flows out to the rod side, the potential energy accumulated on the head side of the fluid pressure cylinder can be effectively regenerated on the rod side without being wasted, and the fluid on the rod side can be regenerated. The load body can be quickly accelerated to a predetermined lowering speed by pressure, and the speed and responsiveness at the time of lowering can be secured, and the potential energy of the load body is converted into kinetic energy, so that the rod side of the fluid pressure cylinder Further, the pressure on the head side can be increased, and in this state, by controlling and opening the accumulator control valve, the potential energy can be efficiently collected in the accumulator.

請求項2に記載された発明によれば、制御装置は、再生制御弁を開いて加速優先モードで制御してから、荷重体の下降速度が目標速度に到達したら再生制御弁を絞って昇圧優先モードに切換えるので、アキュムレータに蓄圧される圧力を初期ヘッド圧以上に高めることも可能であり、アキュムレータに位置エネルギを効率良く回収できる。   According to the second aspect of the present invention, the control device opens the regeneration control valve and performs control in the acceleration priority mode, and when the descending speed of the load body reaches the target speed, the control device throttles the regeneration control valve to prioritize the pressure increase. Since the mode is switched, the pressure accumulated in the accumulator can be increased more than the initial head pressure, and the potential energy can be efficiently collected in the accumulator.

請求項3に記載された発明によれば、流体圧シリンダのヘッド側の圧力がアキュムレータに蓄圧された圧力以上になると、流体圧シリンダの速度指令値、アキュムレータ制御弁の前後差圧、再生制御弁の開度および再生制御弁の前後差圧に応じて、アキュムレータ制御弁の開度を制御するので、一定の条件下でアキュムレータ制御弁を開いてアキュムレータへの流量を確保できるとともに、速度指令値に応じた所定のシリンダ下降速度を達成し維持できる。すなわち、片ロッド型の流体圧シリンダが下降側に作動したことによるシリンダ内全容積の減少分を、ヘッド側の圧力の増加と、アキュムレータへの流量およびロッド側への再生流量とでバランスさせ、アキュムレータ制御弁の開度を制御することで、アキュムレータ流量を確保しつつ、速度指令値に応じたシリンダ下降速度を実現できる。   According to the third aspect of the invention, when the pressure on the head side of the fluid pressure cylinder becomes equal to or higher than the pressure accumulated in the accumulator, the speed command value of the fluid pressure cylinder, the differential pressure across the accumulator control valve, the regeneration control valve Since the opening of the accumulator control valve is controlled according to the opening of the valve and the differential pressure across the regeneration control valve, the accumulator control valve can be opened under certain conditions to ensure the flow rate to the accumulator and the speed command value A predetermined cylinder lowering speed can be achieved and maintained. That is, the decrease in the total volume in the cylinder due to the downward movement of the single rod type fluid pressure cylinder is balanced by the increase in pressure on the head side, the flow rate to the accumulator, and the regeneration flow rate to the rod side, By controlling the opening degree of the accumulator control valve, it is possible to realize the cylinder lowering speed according to the speed command value while ensuring the accumulator flow rate.

請求項4に記載された発明によれば、制御装置は、アキュムレータ圧の増加に応じてヘッド圧が増加したら、再生制御弁を開くことで、ヘッド圧を高圧に維持したまま荷重体の下降速度を一定に維持することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, when the head pressure increases in accordance with the increase in the accumulator pressure, the control device opens the regeneration control valve, so that the load body descending speed is maintained while maintaining the head pressure at a high pressure. Can be kept constant.

請求項5に記載された発明によれば、流体圧シリンダのヘッド側からロッド側への再生時に、ポンプ流量制御弁でタンク側への通路を閉じることができないときにも、この閉止制御弁を閉じることで、再生流量のタンクへの排出を防止して、再生効率の低下を防止できる。   According to the fifth aspect of the present invention, even when the passage to the tank side cannot be closed by the pump flow rate control valve at the time of regeneration from the head side to the rod side of the fluid pressure cylinder, the closing control valve is set. By closing, it is possible to prevent the regeneration flow rate from being discharged into the tank and to prevent the regeneration efficiency from being lowered.

請求項6に記載された発明によれば、油圧ショベルの作業装置が上昇位置から下降するときに、上昇位置の作業装置が有する位置エネルギをアキュムレータに効率よく回収できる。   According to the sixth aspect of the present invention, when the working device of the excavator is lowered from the raised position, the potential energy of the working device at the raised position can be efficiently collected in the accumulator.

以下、本発明を、図1乃至図3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 an embodiment shown in FIGS.

図3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. 3, a hydraulic excavator 10 as a work machine is provided with a work device 12 as a load body movably provided to a 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シリンダであり、以下、この種の流体圧シリンダを、単にシリンダCyという。   The boom cylinder 14 is a fluid pressure cylinder capable of performing a reduction operation in response to the entire load W of the work device 12. Hereinafter, this kind of fluid pressure cylinder is simply 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.

また、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。   The discharge side passage of the pump Pp is connected to the supply port of the pump flow rate control valve 3, and one output port of the pump flow rate control valve 3 is connected to the head side of the cylinder Cy via the passage M, and 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、アキュムレータ制御弁1に1つにまとめて共用することもできる。   The discharge control valve 1b is a valve for discharging accumulation energy that controls the flow from the accumulator Acc to the head side of the cylinder Cy, and can be shared by the accumulator 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出力が大きくなり、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 output when the accumulator Acc is used is increased, 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(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 cylinders (boom cylinder 14 and the like) constituting the fluid pump and one load body driving device is shown, but a plurality of sets may be provided.

このような位置エネルギ回収・再利用システムにおいて、圧力センサSphにより検出されたシリンダCyのピストンよりヘッド側の圧力をヘッド圧Phとし、そのピストンのヘッド側の面積をヘッダ面積Ahとし、圧力センサSprにより検出されたシリンダCyのピストンよりロッド側の圧力をロッド圧Prとし、そのピストンのロッド側の面積をロッド面積Arとし、荷重体質量をm、シリンダ位置Xの2階微分すなわち加速度をαとすると、力の平衡式は、次のようになる。   In such a potential energy recovery / reuse system, the pressure on the head side from the piston of the cylinder Cy detected by the pressure sensor Sph is the head pressure Ph, the head side area of the piston is the header area Ah, and the pressure sensor Spr The rod-side pressure from the piston of the cylinder Cy detected by the above is the rod pressure Pr, the rod-side area of the piston is the rod area Ar, the load body mass is m, the second-order differential of the cylinder position X, that is, the acceleration is α. Then, the force balance equation is as follows.

m・α=W+(Pr・Ar−Ph・Ah)……(1)   m ・ α = W + (Pr ・ Ar−Ph ・ Ah) …… (1)

シリンダ速度一定の平衡状態では、(1)式の両辺は0となる。   In an equilibrium state where the cylinder speed is constant, both sides of equation (1) are zero.

アキュムレータAccに蓄圧された圧力すなわちアキュムレータ圧はPa、アキュムレータAccの初期圧(封入ガス圧より若干高め)はPaOとする。   The pressure accumulated in the accumulator Acc, that is, the accumulator pressure is Pa, and the initial pressure of the accumulator Acc (slightly higher than the enclosed gas pressure) is PaO.

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、ブーム13などの荷重体の角度を検出する角度センサSanが、制御装置5の入力部に接続され、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の可動制御部およびポンプPpの容量可変制御部(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中の一点鎖線は制御信号ラインを表わすとともに、実線は油圧ラインを表わす。   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 An angle sensor San that detects the angle of the load body such as the boom 13 is connected to an input unit of the control device 5, and the control device 5 includes an arithmetic processing device, a storage device, and the like. Are connected to the movable control units of the control valves 1, 1a, 2, 3 and 4 and the capacity variable control unit (swash plate regulator, etc.) of the pump Pp, and these are controlled by electric signals. A one-dot chain line in FIG. 1 represents a control signal line, and a solid line represents a hydraulic line.

この制御装置5は、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、所定のシリンダ速度にて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させる機能を備えている。   The control device 5 opens the regeneration control valve 2 to accelerate the cylinder Cy that receives the load in the contracting direction, and opens the accumulator control valve 1 at a predetermined cylinder speed, thereby supplying the flow rate from the head side to the accumulator Acc. It has a function of supplying and accumulating pressure.

さらに、制御装置5は、最初は再生制御弁2を全開に開いてシリンダ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を絞って流体圧シリンダCyのヘッド圧Phを増加させる昇圧優先モードに切換える機能を備えている。   Furthermore, the control device 5 initially controls the regeneration control valve 2 in the acceleration priority mode in which the regeneration control valve 2 is fully opened to regenerate the fluid flowing out from the head side of the cylinder Cy to the rod side, and regeneration control is performed when the cylinder speed reaches the target speed. The valve 2 is throttled to have a function of switching to a boosting priority mode for increasing the head pressure Ph of the fluid pressure cylinder Cy.

さらに、制御装置5は、シリンダCyのヘッド圧Phがアキュムレータ圧Pa以上になると、操作レバーLによるシリンダCyの速度指令値、再生制御弁2の開度、アキュムレータ制御弁1および再生制御弁2の前後差圧に応じて、アキュムレータ制御弁1の開度を制御する制御機能を備えている。   Further, when the head pressure Ph of the cylinder Cy becomes equal to or higher than the accumulator pressure Pa, the control device 5 determines the speed command value of the cylinder Cy by the operation lever L, the opening degree of the regeneration control valve 2, the accumulator control valve 1 and the regeneration control valve 2. A control function is provided for controlling the opening degree of the accumulator control valve 1 in accordance with the front-rear differential pressure.

すなわち、制御装置5は、ヘッド圧Phがアキュムレータ圧Pa以上になると、アキュムレータ制御弁1を開いてアキュムレータAccへの流路を確立し、片ロッド型のシリンダCyのロッドがヘッド側に移動(下降動作)したことによるシリンダ内全容積の減少分を、ヘッド圧Phの増加と、アキュムレータAccへの流量およびシリンダCyのロッド側への再生流量でバランスさせるが、この時、アキュムレータ制御弁1を速度指令値に応じたアキュムレータ流量を確保できるように制御する機能を備えている。   That is, when the head pressure Ph becomes equal to or higher than the accumulator pressure Pa, the control device 5 opens the accumulator control valve 1 to establish a flow path to the accumulator Acc, and the rod of the one-rod cylinder Cy moves to the head side (down) The decrease in the total volume in the cylinder due to operation) is balanced by the increase in the head pressure Ph, the flow rate to the accumulator Acc, and the regenerative flow rate to the rod side of the cylinder Cy. At this time, the accumulator control valve 1 is speeded. A function for controlling the accumulator flow rate according to the command value is provided.

また、制御装置5は、アキュムレータ圧Paの増加に応じて再生制御弁2を開く機能を備えている。   Further, the control device 5 has a function of opening the regeneration control valve 2 in accordance with an increase in the accumulator pressure Pa.

次に、この図1に示された制御装置5の制御動作を、図2に示されたフローチャートを参照しながら説明する。なお、フローチャート中の丸数字は、ステップ番号を示す。   Next, the control operation of the control device 5 shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the circled numbers in the flowchart indicate step numbers.

(ステップ1)
操作前の平衡状態(m・α=0)では、アキュムレータAccの初期圧PaOは、アキュムレータ設定圧Psetに基づいて設定され、ロッド圧Prは、ほぼ0となり、ヘッド圧Phは、上記(1) 式の右辺を0とする正のある値となっている。すなわち、(1) 式の右辺の括弧内の値は、−Wとなっている。
(Step 1)
In an equilibrium state (m · α = 0) before operation, the initial pressure PaO of the accumulator Acc is set based on the accumulator set pressure Pset, the rod pressure Pr is almost 0, and the head pressure Ph is the above (1). It is a positive value with the right side of the expression being 0. That is, the value in parentheses on the right side of the equation (1) is −W.

(ステップ2)
操作レバーLを下降操作すると、制御装置5は、再生制御弁2を全開に制御して、シリンダCyのヘッド側からロッド側へ作動流体を再生させることで、作業装置12を自重により下降動作させる(加速優先制御)。
(Step 2)
When the operation lever L is lowered, the control device 5 controls the regeneration control valve 2 to be fully opened and regenerates the working fluid from the head side of the cylinder Cy to the rod side, thereby causing the working device 12 to descend by its own weight. (Acceleration priority control).

このとき、閉止制御弁4またはポンプ流量制御弁3により、シリンダCyのヘッド側からロッド側への再生流がタンクTに排出される流路を確実に閉じておく。この再生時にポンプ流量制御弁3によりタンクT側への流路を閉じることができないときは、閉止制御弁4によりタンク側への流路を確実に閉じておく。   At this time, the closing control valve 4 or the pump flow rate control valve 3 reliably closes the flow path through which the regeneration flow from the head side of the cylinder Cy to the rod side is discharged to the tank T. If the flow path to the tank T side cannot be closed by the pump flow rate control valve 3 during this regeneration, the flow path to the tank side is reliably closed by the closing control valve 4.

(ステップ3)
シリンダCyのヘッド側からの流出により、ヘッド圧Phは低下し、また、ロッド圧Prは、Pr=Ph−cとなる。cは、再生制御弁2の開度により決まる一定値(差圧)である。
(Step 3)
The head pressure Ph decreases due to the outflow of the cylinder Cy from the head side, and the rod pressure Pr becomes Pr = Ph−c. c is a constant value (differential pressure) determined by the opening degree of the regeneration control valve 2.

(ステップ4)
上記(1) 式右辺の値がプラス値となるので、シリンダCyは下降方向への加速度を生じ、下降していく。
(Step 4)
Since the value on the right side of the above equation (1) is a positive value, the cylinder Cy is accelerated and descends.

(ステップ5)
シリンダCyの片ロッド型ピストンは、ヘッダ面積Ah>ロッド面積Arであることから、そのピストンの下降によって、シリンダCy内の全容積は減少し、ヘッド圧Ph、ロッド圧Prは上昇する。ただし、上記(1) 式が正の間(m・α>0)は、下降速度は上昇する。また、速度平衡状態に達しても一定速度で下降を継続するので、ヘッド圧Phおよびロッド圧Prは上昇を継続する。
(Step 5)
Since the one-rod type piston of the cylinder Cy satisfies the header area Ah> the rod area Ar, the total volume in the cylinder Cy decreases and the head pressure Ph and the rod pressure Pr increase due to the lowering of the piston. However, while the above equation (1) is positive (m · α> 0), the descending speed increases. In addition, the head pressure Ph and the rod pressure Pr continue to increase because the decrease continues at a constant speed even when the speed equilibrium state is reached.

(ステップ6)
ヘッド圧Ph>アキュムレータ初期圧PaOであるか否かを判定する。PaO≧Phの場合(NO)は、アキュムレータAcc側への流れは生じていない。
(Step 6)
It is determined whether or not the head pressure Ph> the accumulator initial pressure PaO. When PaO ≧ Ph (NO), there is no flow to the accumulator Acc side.

(ステップ7)
ヘッド圧Ph>アキュムレータ初期圧PaOとなったら、アキュムレータ制御弁1の蓄積制御弁1aの開度すなわち開口面積A1を、操作レバーLからの速度指令値Vcに応じた流量を流せるように、この速度指令値Vcに応じて、または速度指令値Vcに加えて、アキュムレータ制御弁1の前後差圧ΔPh-aと、再生制御弁2の開度A2および前後差圧ΔPh-r(すなわちロッド側への再生流量Qr)とに応じて制御する。
(Step 7)
When head pressure Ph> accumulator initial pressure PaO, this speed is set so that the flow rate corresponding to the speed command value Vc from the operating lever L can flow through the opening of the accumulation control valve 1a of the accumulator control valve 1, that is, the opening area A1. Depending on the command value Vc or in addition to the speed command value Vc, the front-rear differential pressure ΔPh-a of the accumulator control valve 1, the opening A2 of the regeneration control valve 2 and the front-rear differential pressure ΔPh-r (ie, to the rod side) Control according to the regeneration flow rate Qr).

すなわち、ヘッダ面積をAh、アキュムレータ制御弁1の開口面積をA1(制御対象)、再生制御弁2の開口面積をA2(制御済み量)、アキュムレータ制御弁1の前後差圧ΔPh-a=Ph−Pa、再生制御弁2の前後差圧ΔPh-r=Ph−Prとすると、流量バランス式は、
Ah・Vc=Cd1・A1・√ΔPh-a+Qr
Qr=Cd2・A2・√ΔPh-r
となるので(ただし、Cd1およびCd2は定数である )、この流量バランス式において、アキュムレータ制御弁1の開口面積A1を制御する。
That is, the header area is Ah, the opening area of the accumulator control valve 1 is A1 (control target), the opening area of the regeneration control valve 2 is A2 (controlled amount), and the differential pressure ΔPh-a = Ph− across the accumulator control valve 1 Assuming Pa and the differential pressure ΔPh−r = Ph−Pr across the regeneration control valve 2, the flow balance equation is
Ah ・ Vc = Cd1 ・ A1 ・ √ΔPh-a + Qr
Qr = Cd2 ・ A2 ・ √ΔPh-r
(However, Cd1 and Cd2 are constants.) In this flow rate balance type, the opening area A1 of the accumulator control valve 1 is controlled.

(ステップ8)
これにより、アキュムレータAccへの回収流量が生じ、アキュムレータAccは蓄圧されていく。
(Step 8)
Thereby, a recovery flow rate to the accumulator Acc is generated, and the accumulator Acc is accumulated.

(ステップ9)
アキュムレータAccへの回収流量により、ヘッド圧Phの上昇速度は鈍り、その分、ブーム下降速度は加速される。
(Step 9)
Due to the collected flow rate to the accumulator Acc, the rising speed of the head pressure Ph is slowed, and the boom lowering speed is accelerated accordingly.

このとき、再生制御弁2の開度をアキュムレータAccへの回収流量分だけ絞れば、ヘッド圧Phの変化はアキュムレータAccへの回収流量によって影響を受けないが、下降速度が低い場合は、全開を継続する。ヘッド圧Phの上昇に伴い、アキュムレータAccへの流量が増加し、アキュムレータAccへの蓄積速度が加速される。   At this time, if the opening degree of the regeneration control valve 2 is reduced by the amount of the recovery flow rate to the accumulator Acc, the change in the head pressure Ph is not affected by the recovery flow rate to the accumulator Acc. continue. As the head pressure Ph increases, the flow rate to the accumulator Acc increases, and the accumulation speed in the accumulator Acc is accelerated.

(ステップ10)
ブーム下降速度を検出し、このブーム下降速度が目標(指令)速度に達したか否かを判定し、目標速度に達するまで、ブーム下降速度が加速される。ブーム下降速度を検出手段は、角度センサSanで検出されたブーム角を微分することでブーム下降速度を求めることができるが、速度検出器によって下降速度を検出するようにしてもよいし、代替手段として、事前のシミュレーションで経過時間から、あるいは差圧から速度を割り出すようにしてもよい。
(Step 10)
The boom lowering speed is detected, it is determined whether the boom lowering speed has reached the target (command) speed, and the boom lowering speed is accelerated until the target speed is reached. The boom lowering speed detecting means can obtain the boom lowering speed by differentiating the boom angle detected by the angle sensor San, but the lowering speed may be detected by a speed detector, or an alternative means. As an alternative, the speed may be determined from the elapsed time or from the differential pressure in a prior simulation.

(ステップ11)
荷重体の下降速度が指令速度(目標速度)に達した場合は、再生制御弁2の開度を制御して再生流量を絞り、ヘッド圧Phの上昇を図り、アキュムレータAccへの蓄積分を増やす(昇圧優先制御)。
(Step 11)
When the load body descending speed reaches the command speed (target speed), the opening of the regeneration control valve 2 is controlled to reduce the regeneration flow rate, increase the head pressure Ph, and increase the amount accumulated in the accumulator Acc. (Step-up priority control).

(ステップ12)
アキュムレータAccへの蓄積により、圧力センサSacにより検出されたアキュムレータ圧Paは徐々に増加するので、ヘッド圧Phも徐々に増加し、このヘッド圧Phが抵抗となって荷重体の下降速度は若干低下するが、アキュムレータ圧Paの増加に応じて、再生制御弁2を若干開くように可変制御するとともに、蓄積制御弁1aの開度を制御することで、下降速度を一定に保つことができる。すなわち、下降速度の平衡状態を維持できる(速度平衡状態維持モード)。
(Step 12)
The accumulator pressure Pa detected by the pressure sensor Sac gradually increases due to the accumulation in the accumulator Acc, so the head pressure Ph also gradually increases. This head pressure Ph becomes a resistance, and the load lowering speed slightly decreases. However, as the accumulator pressure Pa increases, the lowering speed can be kept constant by variably controlling the regeneration control valve 2 to be slightly opened and controlling the opening degree of the accumulation control valve 1a. That is, the equilibrium state of the descending speed can be maintained (speed equilibrium state maintaining mode).

このように、最初は再生制御弁2を全開にしてブームシリンダ14のヘッド側から流出した油をロッド側に再生し(加速優先制御)、下降速度が目標(指令)速度に到達したら再生制御弁2を可変制御(昇圧優先制御)するとともに、蓄積制御弁1aの開度を制御することで下降速度を指令速度に維持しながらアキュムレータAccにエネルギを回収する。   In this way, first, the regeneration control valve 2 is fully opened to regenerate the oil flowing out from the head side of the boom cylinder 14 to the rod side (acceleration priority control), and when the descending speed reaches the target (command) speed, the regeneration control valve 2 is variably controlled (pressure-boosting priority control), and energy is recovered in the accumulator Acc while maintaining the descending speed at the command speed by controlling the opening degree of the accumulation control valve 1a.

次に、上記制御装置5が制御する位置エネルギ回収方法の特徴を説明する。   Next, characteristics of the potential energy recovery method controlled by the control device 5 will be described.

(1) 総合
作業装置12を上昇させたシリンダCyを定位置に停止した平衡状態から下降させる際に、作業装置12の下降速度を確保して作業能率の低下を防止できる。また、圧損またはリーク等のやむをえないロスは除いて、すなわち、タンクTへの排出を極力少なくして、上昇荷重体が有する全位置エネルギを効率よくアキュムレータAccに回収し蓄積させることができる。さらに、アキュムレータAccへの蓄積圧を高圧化でき、すなわち初期ヘッド圧以上の高圧化も可能である。そして、これらの効果をバランスよく確保するために、以下の工夫をしている。
(1) General When the cylinder Cy that has lifted the work device 12 is lowered from the equilibrium state where the work device 12 is stopped at a fixed position, the work device 12 can be lowered to prevent the work efficiency from being lowered. Further, except for unavoidable losses such as pressure loss or leak, that is, the discharge to the tank T can be minimized, and the total potential energy of the ascending load can be efficiently collected and accumulated in the accumulator Acc. Furthermore, the accumulated pressure in the accumulator Acc can be increased, that is, it can be increased beyond the initial head pressure. In order to secure these effects in a balanced manner, the following measures are taken.

(2) 蓄積圧の高圧化
所定のアキュムレータ設定圧(Pset)以上を確保するため、アキュムレータAccの封入ガス圧を、適切な圧力(PaO≒Pset)に設定し、上記の加速優先制御および昇圧優先制御をすることで、シリンダCy内の初期ヘッド圧以上にアキュムレータ圧Paを加圧することも可能となる。
(2) Increasing accumulated pressure To ensure that the accumulator set pressure (Pset) is higher than the specified accumulator pressure, set the gas pressure in the accumulator Acc to an appropriate pressure (PaO ≒ Pset). By controlling, it becomes possible to pressurize the accumulator pressure Pa beyond the initial head pressure in the cylinder Cy.

(3) 加速優先制御
シリンダCyのヘッド側からロッド側へのエネルギ再生のための再生制御弁2を設け、下降速度を確保し維持するために、再生制御弁2を制御して、ロッド圧Prをヘッド圧Phの上昇に応じた高い値に制御する。
(3) Acceleration priority control The regeneration control valve 2 for energy regeneration from the head side to the rod side of the cylinder Cy is provided. In order to secure and maintain the descending speed, the regeneration control valve 2 is controlled to control the rod pressure Pr. Is controlled to a high value according to the increase in the head pressure Ph.

すなわち、再生制御弁2を開き、ヘッド側流体をロッド側へ再生させると、この再生分は、アキュムレータAccには蓄積されないが、ポンプ出力をほぼ0にできるので、効率上は同様の効果が図れる。   That is, when the regeneration control valve 2 is opened and the head side fluid is regenerated to the rod side, the regenerated amount is not accumulated in the accumulator Acc, but the pump output can be made almost zero, so that the same effect can be achieved in terms of efficiency. .

なお、再生制御弁2は、最大開口時にヘッド圧Phとロッド圧Prとの差圧をほぼ0にできるように、最大開口面積が適切な大きさの弁を選定する。   As the regeneration control valve 2, a valve having an appropriate maximum opening area is selected so that the differential pressure between the head pressure Ph and the rod pressure Pr can be substantially zero at the maximum opening.

そして、ブーム下降速度を確保するため、ロッド圧Prをヘッド圧Phに応じて高くする(式(1) のαを大きくする)ように、再生制御弁2の開度を大きくする加速優先制御とするのが、応答性上は有利である。   Then, in order to ensure the boom lowering speed, acceleration priority control for increasing the opening of the regeneration control valve 2 so as to increase the rod pressure Pr according to the head pressure Ph (increase α in the equation (1)) This is advantageous in terms of responsiveness.

片ロッド側ピストンは、ヘッダ面積Ah>ロッド面積Arであるから、このピストンの下降によるヘッド側容積の減少は、一部がヘッド圧Phの増加に使われ、一部がロッド側に再生される。   Since the one-rod-side piston has a header area Ah> rod area Ar, a decrease in the head-side volume due to the lowering of the piston is partly used to increase the head pressure Ph and a part is regenerated to the rod side. .

下降速度<目標速度指令値(操作速度指令値)の間は、ヘッド圧Ph≒ロッド圧Prになるように、再生制御弁2の開度を大きくする加速優先制御によって、荷重体の下降速度を大きくする。   While the descending speed is smaller than the target speed command value (operation speed command value), the load body descending speed is controlled by acceleration priority control that increases the opening of the regeneration control valve 2 so that the head pressure Ph≈rod pressure Pr. Enlarge.

(4) 昇圧優先制御
下降速度が目標速度に到達したら、加速優先制御のときより再生制御弁2の開度を絞る昇圧優先制御に切替える。
(4) Boosting priority control When the descending speed reaches the target speed, switching to boosting priority control is performed to reduce the opening of the regeneration control valve 2 from the acceleration priority control.

(5) エネルギ蓄積
ヘッド圧Ph≧アキュムレータ初期圧PaOになると、アキュムレータ制御弁1の蓄積制御弁1aをアキュムレータAcc側に開いて、アキュムレータAccへの蓄圧すなわちエネルギ回収・蓄積を行なう。
(5) Energy Accumulation When the head pressure Ph ≧ accumulator initial pressure PaO, the accumulation control valve 1a of the accumulator control valve 1 is opened to the accumulator Acc side, and pressure accumulation in the accumulator Acc, that is, energy recovery / accumulation is performed.

このとき、荷重体下降速度が目標速度に達している場合は、再生制御弁2への開度を絞って、できるだけアキュムレータAccへの回収量を増やす。なお、蓄積制御弁1aとアキュムレータAcc間に逆止機能がある場合は、蓄積制御弁1aは、もっと早く開いても良い。   At this time, if the load lowering speed has reached the target speed, the opening amount to the regeneration control valve 2 is narrowed to increase the collection amount to the accumulator Acc as much as possible. If there is a check function between the accumulation control valve 1a and the accumulator Acc, the accumulation control valve 1a may be opened earlier.

一方、目標速度を達成しなくてもよいと判断した場合も、再生制御弁2の開度を絞り、アキュムレータAccへの蓄積を優先する。   On the other hand, when it is determined that the target speed need not be achieved, the opening degree of the regeneration control valve 2 is narrowed down and priority is given to accumulation in the accumulator Acc.

(6) 下降速度平衡状態維持モード
操作レバーLの操作量などで決まる操作速度指令値Vcに加えてロッド側への再生流量Qr、アキュムレータ制御弁1の前後差圧ΔPh-a、再生制御弁2の前後差圧ΔPh-rに応じて、アキュムレータ制御弁1の蓄積制御弁1aの開度(開口面積A1)を制御することで、所定の下降速度を達成し維持する。
(6) Lowering speed equilibrium state maintenance mode In addition to the operating speed command value Vc determined by the operating amount of the operating lever L, the regeneration flow rate Qr to the rod side, the differential pressure ΔPh-a across the accumulator control valve 1, the regeneration control valve 2 By controlling the opening degree (opening area A1) of the accumulation control valve 1a of the accumulator control valve 1 according to the front-rear differential pressure ΔPh-r, a predetermined lowering speed is achieved and maintained.

同時に、アキュムレータAccへのエネルギ蓄積が設定圧Pset以上になされ、位置エネルギが最少のロスでアキュムレータAccに回収・蓄積されるとともに、一部がロッド側に再生される。このとき、荷重体の下降によるシリンダCyのヘッド側容積の減少は、アキュムレータAccへの蓄積流量、ヘッド圧Phの増加(ただし速度平衡状態では、ヘッド圧Phは変化しない)、ロッド側への再生流量でバランスされる。   At the same time, the energy accumulation in the accumulator Acc is made equal to or higher than the set pressure Pset, and the potential energy is collected and accumulated in the accumulator Acc with a minimum loss, and a part is regenerated to the rod side. At this time, the decrease in the head-side volume of the cylinder Cy due to the lowering of the load body means that the accumulated flow rate in the accumulator Acc and the head pressure Ph increase (however, the head pressure Ph does not change in the speed equilibrium state), the regeneration to the rod side Balanced by flow rate.

(7) 省エネ
下降時の省エネのため、速度優先操作時を除いて、ポンプ出力(圧力・流量)は、最少流量をタンクTへバイパスする程度の、最小に制御される。
(7) Energy saving To save energy when descending, the pump output (pressure / flow rate) is controlled to the minimum so that the minimum flow rate is bypassed to the tank T except during speed priority operation.

(8) 速度優先操作
目標速度到達前に、速度指令値が大きすぎて、ヘッド圧Phが速度平衡状態の値に到達する場合または速い応答を希望する場合は、蓄積制御弁1aを制御してシリンダCyのヘッド側から圧をタンクTに抜いたり、ポンプ流量制御弁3を制御してポンプ流量をロッド側へ強制的に注入する速度優先操作を実施することもできる。ただし、この速度優先操作を行なうと、その分、エネルギロスが生じるので、最少時間に止める。
(8) Speed priority operation If the speed command value is too large before the target speed is reached and the head pressure Ph reaches the speed equilibrium value or if a quick response is desired, control the accumulation control valve 1a. It is also possible to perform a speed priority operation in which the pressure is extracted from the head side of the cylinder Cy to the tank T or the pump flow rate control valve 3 is controlled to forcibly inject the pump flow rate to the rod side. However, if this speed priority operation is performed, an energy loss is generated correspondingly, so the operation is stopped in the minimum time.

次に、上記実施の形態の効果を説明する。   Next, effects of the above embodiment will be described.

制御装置5は、作業装置12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、再生制御弁2を制御してシリンダCyのヘッド側から流出した流体をロッド側へ再生させる再生流量を制御することで、シリンダCyのヘッド側に蓄積された位置エネルギを無駄に廃棄することなく、ロッド側に有効に再生させて、ロッド圧Prにより作業装置12を所定の下降速度まで迅速に加速することができ、下降時の速度および応答性を確保できるとともに、作業装置12が持つ位置エネルギを運動エネルギに変換して、シリンダCyのロッド側およびヘッド圧Phを高めることができ、この状態で、アキュムレータ制御弁1を制御して開くことで、アキュムレータAccに位置エネルギを効率良く回収できる。   The control device 5 controls the regeneration control valve 2 to regenerate the fluid flowing out from the head side of the cylinder Cy to the rod side when the single rod type cylinder Cy is contracted by receiving the load of the working device 12. By controlling this, the potential energy accumulated on the head side of the cylinder Cy is effectively recycled to the rod side without wasting it, and the work device 12 is quickly accelerated to a predetermined lowering speed by the rod pressure Pr. It is possible to secure the speed and responsiveness when descending, convert the potential energy of the working device 12 into kinetic energy, and increase the rod side of the cylinder Cy and the head pressure Ph. By controlling and opening the accumulator control valve 1, the potential energy can be efficiently collected in the accumulator Acc.

制御装置5は、再生制御弁2を開いて加速優先モードで制御してから、作業装置12の下降速度が目標速度に到達したら再生制御弁2を絞って昇圧優先モードに切換えるので、アキュムレータAccに蓄圧される圧力を初期ヘッド圧以上に高めることも可能であり、アキュムレータAccに位置エネルギを効率良く回収できる。   Since the control device 5 opens the regeneration control valve 2 and performs control in the acceleration priority mode, when the descending speed of the working device 12 reaches the target speed, the regeneration control valve 2 is throttled to switch to the boost priority mode. It is also possible to increase the accumulated pressure to be higher than the initial head pressure, and the potential energy can be efficiently collected in the accumulator Acc.

シリンダCyのヘッド圧PhがアキュムレータAccに蓄圧されたアキュムレータ圧Pa以上になると、シリンダCyの速度指令値Vc、アキュムレータ制御弁1の前後差圧ΔPh-a、再生制御弁2の開度および再生制御弁2の前後差圧ΔPh-rに応じて、アキュムレータ制御弁1の開口面積A1を制御するので、一定の条件下でアキュムレータ制御弁1を開いてアキュムレータAccへの流量を確保できるとともに、速度指令値Vcに応じた所定のシリンダ下降速度を達成し維持できる。すなわち、片ロッド型のシリンダCyが下降側に作動したことによるシリンダ内全容積の減少分を、ヘッド圧Phの増加と、アキュムレータAccへの流量およびロッド側への再生流量Qrとでバランスさせ、アキュムレータ制御弁1の開口面積A1を制御することで、アキュムレータ流量を確保しつつ、速度指令値Vcに応じたシリンダ下降速度を実現できる。   When the head pressure Ph of the cylinder Cy exceeds the accumulator pressure Pa accumulated in the accumulator Acc, the speed command value Vc of the cylinder Cy, the differential pressure ΔPh-a of the accumulator control valve 1, the opening degree of the regeneration control valve 2, and the regeneration control Since the opening area A1 of the accumulator control valve 1 is controlled in accordance with the differential pressure ΔPh-r across the valve 2, the accumulator control valve 1 can be opened under certain conditions to ensure the flow rate to the accumulator Acc and the speed command A predetermined cylinder lowering speed according to the value Vc can be achieved and maintained. That is, the decrease in the total volume in the cylinder due to the one-rod cylinder Cy operating on the descending side is balanced by the increase in the head pressure Ph, the flow rate to the accumulator Acc, and the regeneration flow rate Qr to the rod side, By controlling the opening area A1 of the accumulator control valve 1, it is possible to realize the cylinder lowering speed according to the speed command value Vc while ensuring the accumulator flow rate.

制御装置5は、アキュムレータ圧Paの増加に応じてヘッド圧Phが増加したら、再生制御弁2を開くことで、ヘッド圧Phを高圧に維持したまま作業装置12の下降速度を一定に維持することができる。   When the head pressure Ph increases according to the increase of the accumulator pressure Pa, the control device 5 opens the regeneration control valve 2 to maintain the lowering speed of the working device 12 constant while maintaining the head pressure Ph at a high pressure. Can do.

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でタンク側への通路を閉じることができないときにも、閉止制御弁4を閉じることで、再生流量のタンクTへの排出を防止して、再生効率の低下を防止できる。   Even when the pump flow control valve 3 cannot close the passage to the tank side during regeneration from the head side to the rod side of the cylinder Cy, the regeneration flow rate is discharged to the tank T by closing the closing control valve 4. Can be prevented, and a decrease in reproduction efficiency can be prevented.

油圧ショベル10の作業装置12が上昇位置から下降するときに、上昇位置の作業装置12が有する位置エネルギをアキュムレータAccに効率よく回収できる。   When the working device 12 of the excavator 10 is lowered from the raised position, the potential energy of the raised working device 12 can be efficiently collected in the accumulator Acc.

以上のように、位置エネルギ回収時にアキュムレータAccを利用するシステムにおいて、上記のシステム構成によれば、再生制御弁2をポンプ流量制御弁3とは別個に設けることにより、再生制御弁2をポンプ流量制御弁3の操作信号とは独立して制御できるので、下降速度の確保、アキュムレータAcc圧の高圧化および高い回収効率が可能となり、以下の作用効果を同時にあるいはバランスよく実現できる制御方式を提供できる。   As described above, in the system that uses the accumulator Acc when recovering the potential energy, according to the system configuration described above, the regeneration control valve 2 is provided separately from the pump flow rate control valve 3 so that the regeneration control valve 2 is Since the control signal can be controlled independently of the operation signal of the control valve 3, it is possible to secure a descending speed, increase the accumulator Acc pressure and achieve a high recovery efficiency, and provide a control system that can realize the following effects simultaneously or in a balanced manner. .

(1) アキュムレータAccに位置エネルギを回収する際のブーム下降時のブーム下げ速度および応答性を確保できる。 (1) The boom lowering speed and responsiveness when the boom is lowered when recovering the potential energy to the accumulator Acc can be secured.

すなわち、下降時に、シリンダCyのヘッド側とロッド側との差圧を適切に制御するための再生制御弁2を設けたので、作業装置12の下降速度を大きくでき、また応答性も高めることができる。   That is, since the regeneration control valve 2 is provided to appropriately control the differential pressure between the head side and the rod side of the cylinder Cy when descending, the descending speed of the working device 12 can be increased and the responsiveness can be improved. it can.

さらに、アキュムレータ制御弁1および再生制御弁2を連動して制御することにより、操作指令に応じた下降速度を確保できる。特に、シリンダCyのヘッド圧Phを高圧にでき、ヘッド圧が高圧ときも所定の下降速度を維持できる。   Furthermore, by controlling the accumulator control valve 1 and the regeneration control valve 2 in conjunction with each other, it is possible to ensure a descending speed according to the operation command. In particular, the head pressure Ph of the cylinder Cy can be increased, and a predetermined lowering speed can be maintained even when the head pressure is high.

(2) 作業装置12の上昇位置でシリンダCyのヘッド側に蓄積された位置エネルギを、タンクTへ無駄に廃棄することなく、すなわちタンクTへの排出量をほぼ0にして、アキュムレータAccに蓄積できる。すなわち、アキュムレータAccを利用して位置エネルギを回収するに際して、位置エネルギを効率的に回収できる。 (2) The potential energy accumulated on the head side of the cylinder Cy at the ascending position of the working device 12 is accumulated in the accumulator Acc without wastefully discarding it into the tank T, that is, reducing the discharge amount to the tank T to almost zero. it can. That is, when recovering potential energy using the accumulator Acc, potential energy can be efficiently recovered.

さらに、シリンダCyのヘッド側の流量をロッド側に再生させて利用したので、省エネのため既存のポンプPpとポンプ流量制御弁3を、ポンプ出力≒0になるように運転し、既存系からロッド側への注入量は0としても、下降時の速度および応答性を確保できるので、ポンプ駆動エネルギを節約できる。   In addition, since the flow rate on the cylinder Cy head side is regenerated to the rod side, the existing pump Pp and the pump flow rate control valve 3 are operated so that the pump output ≈ 0 to save energy. Even if the injection amount to the side is zero, the speed and responsiveness when descending can be ensured, so that the energy for driving the pump can be saved.

(3) アキュムレータ圧Paを必要な高圧に加圧できることで、アキュムレータ再利用時の有効性を高めることができる。アキュムレータ圧Paを希望通りの高圧とするには、上記システム構成とアキュムレータ初期圧PaOより若干高めに設定するだけでよい。 (3) Since the accumulator pressure Pa can be increased to a necessary high pressure, the effectiveness at the time of reusing the accumulator can be enhanced. In order to make the accumulator pressure Pa as high as desired, the system configuration and the accumulator initial pressure PaO need only be set slightly higher.

(4) 複数の制御弁1〜4と制御装置5とによって、シンプルなシステム構成にできる。 (4) A simple system configuration can be achieved by the plurality of control valves 1 to 4 and the control device 5.

なお、本発明は、ブームシリンダ14に限定されるものではなく、例えばアームシリンダ16のピストンもバケット17内の土砂等の荷重を受けて移動可能であるから、本発明を適用できる。さらには、本発明は、油圧ショベルに限定されるものでもなく、例えばクレーン車等の油圧シリンダにも適用できる。   Note that the present invention is not limited to the boom cylinder 14, and for example, the piston of the arm cylinder 16 can also be moved by receiving a load such as earth and sand in the bucket 17, so that the present invention can be applied. Furthermore, the present invention is not limited to a hydraulic excavator, and can also be applied to a hydraulic cylinder such as a crane truck.

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 流体圧シリンダ(単にシリンダという)
Acc アキュムレータ
1 アキュムレータ制御弁
2 再生制御弁
3 ポンプ流量制御弁
4 閉止制御弁
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 cylinder (simply called cylinder)
Acc Accumulator 1 Accumulator control valve 2 Regeneration control valve 3 Pump flow control valve 4 Closing control valve 5 Control device
10 Excavator
12 Working device as a load
14 Boom cylinder as a hydraulic cylinder

Claims (6)

容量可変型のポンプから荷重体上下動用の片ロッド型の流体圧シリンダに供給されるポンプ流量を制御するポンプ流量制御弁と、
流体圧シリンダのロッドのないヘッド側に連通可能な蓄圧用のアキュムレータと、
流体圧シリンダのヘッド側とアキュムレータとの間の通路中に設けられて少なくとも流体圧シリンダのヘッド側からアキュムレータへの流体の流れを制御するアキュムレータ制御弁と、
流体圧シリンダのヘッド側からロッド側への作動流体の再生流量を制御する再生制御弁と、
再生制御弁を開くことにより荷重を受けた流体圧シリンダを縮小方向に加速し、所定のシリンダ速度にてアキュムレータ制御弁を開くことによりアキュムレータにヘッド側からの流量を供給して蓄圧させ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シリンダ制御回路。
A pump flow rate control valve for controlling a pump flow rate supplied from a variable displacement pump to a single rod type fluid pressure cylinder for vertically moving the load body;
An accumulator for pressure accumulation that can communicate with the head side without a rod of the fluid pressure cylinder;
An accumulator control valve provided in a passage between the head side of the fluid pressure cylinder and the accumulator to control a flow of fluid from at least the head side of the fluid pressure cylinder to the accumulator;
A regeneration control valve for controlling the regeneration flow rate of the working fluid from the head side to the rod side of the fluid pressure cylinder;
It has a function to accelerate the fluid pressure cylinder that receives the load by opening the regeneration control valve in the shrinking direction, and to open the accumulator control valve at a predetermined cylinder speed and supply the accumulator with the flow rate from the head side to accumulate pressure A fluid pressure cylinder control circuit.
制御装置は、
最初は再生制御弁を開いて流体圧シリンダ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を絞って流体圧シリンダのヘッド側の圧力を増加させる昇圧優先モードに切換える機能を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の流体圧シリンダ制御回路。
The control device
At first, the regeneration control valve is opened to control in the acceleration priority mode in which the fluid flowing out from the head side of the fluid pressure cylinder is regenerated to the rod side. When the cylinder speed reaches the target speed, the regeneration control valve is throttled and the fluid pressure cylinder head is The fluid pressure cylinder control circuit according to claim 1, further comprising a function of switching to a boosting priority mode for increasing the pressure on the side.
制御装置は、
流体圧シリンダのヘッド側の圧力がアキュムレータに蓄圧された圧力以上になると、流体圧シリンダの速度指令値、アキュムレータ制御弁の前後差圧、再生制御弁の開度および再生制御弁の前後差圧に応じて、アキュムレータ制御弁の開度を制御する制御機能を備えた
ことを特徴とする請求項1または2記載の流体圧シリンダ制御回路。
The control device
If the pressure on the head side of the fluid pressure cylinder exceeds the pressure accumulated in the accumulator, the speed command value of the fluid pressure cylinder, the differential pressure across the accumulator control valve, the opening of the regeneration control valve, and the differential pressure across the regeneration control valve The fluid pressure cylinder control circuit according to claim 1, further comprising a control function for controlling an opening degree of the accumulator control valve.
制御装置は、
アキュムレータ圧の増加に応じて流体圧シリンダのヘッド側の圧力が増加してくると再生制御弁を開く機能を備えた
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シリンダ制御回路。
The control device
The fluid pressure cylinder control circuit according to any one of claims 1 to 3, further comprising a function of opening the regeneration control valve when the pressure on the head side of the fluid pressure cylinder increases in accordance with an increase in accumulator pressure. .
ポンプ流量制御弁の出口側に設けられた閉止制御弁
を具備したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の流体圧シリンダ制御回路。
The fluid pressure cylinder control circuit according to any one of claims 1 to 4, further comprising a closing control valve provided on an outlet 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、
片ロッド型の流体圧シリンダは、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5のいずれか記載の流体圧シリンダ制御回路。
The load body is an excavator working device,
The fluid pressure cylinder control circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the single rod type fluid pressure cylinder is a hydraulic cylinder that rotates the working device in a vertical direction.
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