JP2015172399A - Shovel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の油圧ポンプと、油圧ポンプ及び油圧モータの少なくとも一方として機能する少なくとも1つの油圧装置とを含む油圧回路を搭載するショベルに関する。 The present invention relates to an excavator equipped with a hydraulic circuit including a plurality of hydraulic pumps and at least one hydraulic device functioning as at least one of a hydraulic pump and a hydraulic motor.
3つの油圧ポンプのそれぞれから供給される作動油によって同時に駆動されるブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダを備えた建設機械用の油圧システムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 There is known a hydraulic system for a construction machine including a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder that are simultaneously driven by hydraulic oil supplied from each of three hydraulic pumps (see, for example, Patent Document 1).
この油圧システムは、ブーム、アーム、及びバケットで構成される作業装置の駆動速度を増速させるために3つの油圧ポンプのそれぞれから供給される作動油を合流させてそれぞれに対応するシリンダに流入させている。 In this hydraulic system, hydraulic oil supplied from each of the three hydraulic pumps is combined to flow into the corresponding cylinders in order to increase the drive speed of the work device including the boom, arm, and bucket. ing.
しかしながら、上述の油圧システムは、ブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダを同時に駆動した場合のそれぞれの負荷圧の違いについては言及していない。そのため、負荷圧差によるエネルギ損失の発生を防止できず、3つの油圧ポンプを効率的に動作させているとは言い難い。 However, the above-described hydraulic system does not mention the difference in load pressure when the boom cylinder, the arm cylinder, and the bucket cylinder are simultaneously driven. Therefore, the occurrence of energy loss due to the load pressure difference cannot be prevented, and it cannot be said that the three hydraulic pumps are operated efficiently.
上述に鑑み、複数の油圧ポンプと、油圧ポンプ及び油圧モータの少なくとも一方として機能する少なくとも1つの油圧装置とをより効率的に動作させることができる油圧回路を搭載するショベルを提供することが望ましい。 In view of the above, it is desirable to provide a shovel equipped with a hydraulic circuit capable of operating a plurality of hydraulic pumps and at least one hydraulic device functioning as at least one of a hydraulic pump and a hydraulic motor more efficiently.
本発明の実施例に係るショベルは、第1作動油を吐出する第1ポンプと、第2作動油を吐出する第2ポンプと、少なくとも前記第1作動油が流入可能な第1油圧アクチュエータと、少なくとも前記第2作動油が流入可能な第2油圧アクチュエータと、前記第2油圧アクチュエータから流出する作動油を受けて前記第2油圧アクチュエータの背圧を生成し、且つ、第3作動油を吐出するポンプ・モータと、前記第1作動油と前記第2作動油との合流・遮断を切り替える合流切替部と、を有し、前記第1油圧アクチュエータの動作と作業要素の自重による前記第2油圧アクチュエータの動作とが同時に行われる場合、前記合流切替部は前記第1作動油と前記第2作動油との合流を遮断し、前記第1油圧アクチュエータは前記第1作動油及び前記第3作動油によって駆動され、前記ポンプ・モータは、前記背圧を生成して前記第2油圧アクチュエータの動作速度を制御する。 An excavator according to an embodiment of the present invention includes a first pump that discharges first hydraulic fluid, a second pump that discharges second hydraulic fluid, a first hydraulic actuator into which at least the first hydraulic fluid can flow, At least a second hydraulic actuator into which the second hydraulic oil can flow and a hydraulic oil flowing out from the second hydraulic actuator are received to generate a back pressure of the second hydraulic actuator and to discharge the third hydraulic oil. A pump / motor; and a merging / switching unit that switches merging / blocking between the first hydraulic oil and the second hydraulic oil, and the second hydraulic actuator by the operation of the first hydraulic actuator and the weight of the work element. When the operations are performed simultaneously, the merging switching unit cuts off the merging of the first hydraulic oil and the second hydraulic oil, and the first hydraulic actuator includes the first hydraulic oil and the first hydraulic oil. Is driven by hydraulic oil, said pump motor generates the back pressure to control the operation speed of the second hydraulic actuator.
上述の手段により、複数の油圧ポンプと、油圧ポンプ及び油圧モータの少なくとも一方として機能する少なくとも1つの油圧装置とをより効率的に動作させることができる油圧回路を搭載するショベルを提供することができる。 By the above-described means, it is possible to provide a shovel equipped with a hydraulic circuit capable of operating a plurality of hydraulic pumps and at least one hydraulic device functioning as at least one of a hydraulic pump and a hydraulic motor more efficiently. .
図1は、本発明が適用されるショベルを示す側面図である。ショベルの下部走行体1には、旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載されている。上部旋回体3には、ブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはバケット6が取り付けられている。作業要素としてのブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体3には、キャビン10が設けられ、且つエンジン11等の動力源及びコントローラ30等が搭載される。 FIG. 1 is a side view showing an excavator to which the present invention is applied. An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the excavator via a swing mechanism 2. A boom 4 is attached to the upper swing body 3. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5. The boom 4, the arm 5, and the bucket 6 as work elements constitute a drilling attachment that is an example of an attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9, respectively. The upper swing body 3 is provided with a cabin 10 and is mounted with a power source such as the engine 11 and a controller 30.
コントローラ30は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。本実施例では、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをCPUに実行させて各種機能を実現する。 The controller 30 is a control device as a main control unit that performs drive control of the shovel. In the present embodiment, the controller 30 is configured by an arithmetic processing unit including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory, and realizes various functions by causing the CPU to execute a drive control program stored in the internal memory.
図2は、図1のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。本実施例では、油圧回路は、主に、第1ポンプ14L、第2ポンプ14R、ポンプ・モータ14A、コントロールバルブ17、及び油圧アクチュエータを含む。油圧アクチュエータは、主に、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、旋回用油圧モータ21、及びアキュムレータ80を含む。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a hydraulic circuit mounted on the shovel of FIG. In the present embodiment, the hydraulic circuit mainly includes a first pump 14L, a second pump 14R, a pump / motor 14A, a control valve 17, and a hydraulic actuator. The hydraulic actuator mainly includes a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, a turning hydraulic motor 21, and an accumulator 80.
ブームシリンダ7は、ブーム4を昇降させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁7aが接続され、ボトム側油室側には保持弁7bが設置される。また、アームシリンダ8は、アーム5を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁8aが接続され、ロッド側油室側には保持弁8bが設置される。また、バケットシリンダ9は、バケット6を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁9aが接続される。 The boom cylinder 7 is a hydraulic cylinder that raises and lowers the boom 4. A regeneration valve 7 a is connected between the bottom side oil chamber and the rod side oil chamber, and a holding valve 7 b is installed on the bottom side oil chamber side. . The arm cylinder 8 is a hydraulic cylinder that opens and closes the arm 5. A regeneration valve 8a is connected between the bottom side oil chamber and the rod side oil chamber, and a holding valve 8b is installed on the rod side oil chamber side. Is done. The bucket cylinder 9 is a hydraulic cylinder that opens and closes the bucket 6, and a regeneration valve 9a is connected between the bottom side oil chamber and the rod side oil chamber.
旋回用油圧モータ21は、上部旋回体3を旋回させる油圧モータであり、ポート21L、21Rがそれぞれリリーフ弁22L、21Rを介して作動油タンクTに接続され、シャトル弁22Sを介して再生弁22Gに接続され、且つ、チェック弁23L、23Rを介して作動油タンクTに接続される。 The turning hydraulic motor 21 is a hydraulic motor for turning the upper turning body 3, and ports 21L and 21R are connected to the hydraulic oil tank T via relief valves 22L and 21R, respectively, and a regeneration valve 22G via a shuttle valve 22S. And is connected to the hydraulic oil tank T via check valves 23L and 23R.
リリーフ弁22Lは、ポート21L側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21L側の作動油を作動油タンクTに排出する。また、リリーフ弁22Rは、ポート21R側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21R側の作動油を作動油タンクTに排出する。 The relief valve 22L opens when the pressure on the port 21L side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the port 21L side to the hydraulic oil tank T. The relief valve 22R opens when the pressure on the port 21R side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the port 21R side to the hydraulic oil tank T.
シャトル弁22Sは、ポート21L側及びポート21R側のうちの圧力が高い方の作動油を再生弁22Gに供給する。 The shuttle valve 22S supplies the regenerating valve 22G with hydraulic oil having a higher pressure on the port 21L side and the port 21R side.
再生弁22Gは、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁であり、旋回用油圧モータ21(シャトル弁22S)とポンプ・モータ14A又はアキュムレータ80との間の連通・遮断を切り替える。 The regeneration valve 22G is a valve that operates in response to a command from the controller 30, and switches communication / blocking between the turning hydraulic motor 21 (shuttle valve 22S) and the pump / motor 14A or the accumulator 80.
チェック弁23Lは、ポート21L側の圧力が負圧になった場合に開き、作動油タンクTからポート21L側に作動油を補給する。チェック弁23Rは、ポート21R側の圧力が負圧になった場合に開き、作動油タンクTからポート21R側に作動油を補給する。このように、チェック弁23L、23Rは、旋回用油圧モータ21の制動時に吸い込み側のポートに作動油を補給する補給機構を構成する。 The check valve 23L opens when the pressure on the port 21L side becomes negative, and supplies hydraulic oil from the hydraulic oil tank T to the port 21L side. The check valve 23R opens when the pressure on the port 21R side becomes negative, and replenishes hydraulic oil from the hydraulic oil tank T to the port 21R side. Thus, the check valves 23L and 23R constitute a supply mechanism that supplies hydraulic oil to the suction side port when the swing hydraulic motor 21 is braked.
第1ポンプ14Lは、作動油タンクTから作動油を吸い込んで吐出する油圧ポンプであり、本実施例では斜板式可変容量型油圧ポンプである。また、第1ポンプ14Lはレギュレータに接続される。レギュレータは、コントローラ30からの指令に応じて第1ポンプ14Lの斜板傾転角を変更して第1ポンプ14Lの吐出量を制御する。第2ポンプ14Rについても同様である。 The first pump 14L is a hydraulic pump that sucks and discharges hydraulic oil from the hydraulic oil tank T. In the present embodiment, the first pump 14L is a swash plate type variable displacement hydraulic pump. The first pump 14L is connected to a regulator. The regulator controls the discharge amount of the first pump 14L by changing the swash plate tilt angle of the first pump 14L in accordance with a command from the controller 30. The same applies to the second pump 14R.
また、第1ポンプ14Lの吐出側にはリリーフ弁14aLが設置されている。リリーフ弁14aLは、第1ポンプ14Lの吐出側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。第2ポンプ14Rの吐出側に設置されるリリーフ弁14aRについても同様である。 A relief valve 14aL is installed on the discharge side of the first pump 14L. The relief valve 14aL opens when the pressure on the discharge side of the first pump 14L reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the discharge side to the hydraulic oil tank. The same applies to the relief valve 14aR installed on the discharge side of the second pump 14R.
ポンプ・モータ14Aは、油圧ポンプ(第3ポンプ)としても油圧モータとしても機能する油圧装置であり、本実施例では斜板式可変容量型油圧ポンプ・モータである。また、ポンプ・モータ14Aは、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rと同様にレギュレータに接続される。レギュレータは、コントローラ30からの指令に応じてポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を変更してポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。 The pump motor 14A is a hydraulic device that functions as both a hydraulic pump (third pump) and a hydraulic motor. In this embodiment, the pump motor 14A is a swash plate type variable displacement hydraulic pump / motor. The pump motor 14A is connected to a regulator in the same manner as the first pump 14L and the second pump 14R. The regulator changes the swash plate tilt angle of the pump / motor 14A in accordance with a command from the controller 30 to control the discharge amount of the pump / motor 14A.
また、ポンプ・モータ14Aの吐出側にはリリーフ弁70aが設置されている。リリーフ弁70aは、ポンプ・モータ14Aの吐出側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。 A relief valve 70a is installed on the discharge side of the pump / motor 14A. The relief valve 70a opens when the pressure on the discharge side of the pump / motor 14A reaches a predetermined relief pressure, and discharges the discharge side hydraulic oil to the hydraulic oil tank.
また、本実施例では、第1ポンプ14L、第2ポンプ14R、及びポンプ・モータ14Aは、それぞれの駆動軸が機械的に連結される。具体的には、それぞれの駆動軸は、変速機13を介して所定の変速比でエンジン11の出力軸に連結される。そのため、エンジン回転数が一定であれば、それぞれの回転数も一定となる。但し、第1ポンプ14L、第2ポンプ14R、及びポンプ・モータ14Aは、エンジン回転数が一定であっても回転数を変更できるよう、無段変速機等を介してエンジン11に接続されてもよい。 In the present embodiment, the first pump 14L, the second pump 14R, and the pump / motor 14A are mechanically connected to their respective drive shafts. Specifically, each drive shaft is connected to the output shaft of the engine 11 through the transmission 13 at a predetermined speed ratio. Therefore, if the engine speed is constant, each speed is also constant. However, the first pump 14L, the second pump 14R, and the pump motor 14A may be connected to the engine 11 via a continuously variable transmission or the like so that the rotation speed can be changed even if the engine rotation speed is constant. Good.
コントロールバルブ17は、ショベルにおける油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。また、コントロールバルブ17は、主に、可変ロードチェック弁51〜53、合流弁55、統一ブリードオフ弁56L、56R、切替弁60〜63、及び流量制御弁170〜173を含む。 The control valve 17 is a hydraulic control device that controls a hydraulic drive system in the excavator. The control valve 17 mainly includes variable load check valves 51 to 53, a merging valve 55, unified bleed-off valves 56L and 56R, switching valves 60 to 63, and flow control valves 170 to 173.
流量制御弁170〜173は、油圧アクチュエータに流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。本実施例では、流量制御弁170〜173のそれぞれは、対応する操作レバー等の操作装置(図示せず。)が生成するパイロット圧を左右何れかのパイロットポートで受けて動作する4ポート3位置のスプール弁である。操作装置は、操作量(操作角度)に応じた生成したパイロット圧を、操作方向に対応する側のパイロットポートに作用させる。 The flow control valves 170 to 173 are valves that control the direction and flow rate of hydraulic oil flowing into and out of the hydraulic actuator. In the present embodiment, each of the flow control valves 170 to 173 is a 4-port 3 position that operates by receiving pilot pressure generated by an operating device (not shown) such as a corresponding operating lever at either the left or right pilot port. This is a spool valve. The operating device causes the generated pilot pressure corresponding to the operation amount (operation angle) to act on the pilot port on the side corresponding to the operation direction.
具体的には、流量制御弁170は、旋回用油圧モータ21に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁であり、流量制御弁171は、アームシリンダ8に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。 Specifically, the flow control valve 170 is a spool valve that controls the direction and flow rate of the hydraulic oil flowing into and out of the turning hydraulic motor 21, and the flow control valve 171 is the hydraulic oil flowing into and out of the arm cylinder 8. A spool valve that controls the direction and flow rate.
また、流量制御弁172は、ブームシリンダ7に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁であり、流量制御弁173は、バケットシリンダ9に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。 The flow control valve 172 is a spool valve that controls the direction and flow rate of the hydraulic oil flowing into and out of the boom cylinder 7, and the flow control valve 173 controls the direction and flow rate of the hydraulic oil flowing into and out of the bucket cylinder 9. This is a spool valve.
可変ロードチェック弁51〜53は、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、可変ロードチェック弁51〜53は、流量制御弁171〜173のそれぞれと第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。なお、可変ロードチェック弁51〜53は、第1位置において、ポンプ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。具体的には、可変ロードチェック弁51は、第1位置にある場合に流量制御弁171と第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rのうちの少なくとも一方との間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。可変ロードチェック弁52及び可変ロードチェック弁53についても同様である。 The variable load check valves 51 to 53 are valves that operate in response to a command from the controller 30. In this embodiment, the variable load check valves 51 to 53 are two ports that can switch communication / blocking between each of the flow control valves 171 to 173 and at least one of the first pump 14L and the second pump 14R. This is a two-position solenoid valve. Note that the variable load check valves 51 to 53 have a check valve that blocks the flow of hydraulic oil returning to the pump side at the first position. Specifically, when the variable load check valve 51 is in the first position, the flow control valve 171 communicates with at least one of the first pump 14L and the second pump 14R and is in the second position. In that case, the communication is cut off. The same applies to the variable load check valve 52 and the variable load check valve 53.
合流弁55は、合流切替部の一例であり、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、合流弁55は、第1ポンプ14Lが吐出する作動油(以下、「第1作動油」とする。)と第2ポンプ14Rが吐出する作動油(以下、「第2動油」とする。)とを合流させるか否かを切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。具体的には、合流弁55は、第1位置にある場合に第1作動油と第2作動油とを合流させ、第2位置にある場合に第1作動油と第2作動油とを合流させないようにする。 The junction valve 55 is an example of a junction switching unit, and is a valve that operates in response to a command from the controller 30. In the present embodiment, the merging valve 55 is a hydraulic oil discharged from the first pump 14L (hereinafter referred to as “first hydraulic oil”) and a hydraulic oil discharged from the second pump 14R (hereinafter referred to as “second hydraulic oil”). ").” Is a 2-port 2-position solenoid valve capable of switching whether or not to join. Specifically, the merging valve 55 merges the first hydraulic oil and the second hydraulic oil when in the first position, and merges the first hydraulic oil and the second hydraulic oil when in the second position. Do not let it.
統一ブリードオフ弁56L、56Rは、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、統一ブリードオフ弁56Lは、第1作動油の作動油タンクTへの排出量を制御可能な2ポート2位置の電磁弁である。統一ブリードオフ弁56Rについても同様である。この構成により、統一ブリードオフ弁56L、56Rは、流量制御弁170〜173のうちの関連する流量制御弁の合成開口を再現できる。具体的には、合流弁55が第2位置にある場合に、統一ブリードオフ弁56Lは流量制御弁170及び流量制御弁171の合成開口を再現でき、統一ブリードオフ弁56Rは流量制御弁172及び流量制御弁173の合成開口を再現できる。 The unified bleed-off valves 56 </ b> L and 56 </ b> R are valves that operate in response to a command from the controller 30. In this embodiment, the unified bleed-off valve 56L is a 2-port 2-position electromagnetic valve capable of controlling the discharge amount of the first hydraulic oil to the hydraulic oil tank T. The same applies to the unified bleed-off valve 56R. With this configuration, the unified bleed-off valves 56L and 56R can reproduce the combined opening of the associated flow control valve among the flow control valves 170 to 173. Specifically, when the merging valve 55 is in the second position, the unified bleed-off valve 56L can reproduce the combined opening of the flow control valve 170 and the flow control valve 171, and the unified bleed-off valve 56R includes the flow control valve 172 and the flow control valve 172. The synthetic opening of the flow control valve 173 can be reproduced.
切替弁60〜63は、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁60〜63は、油圧アクチュエータのそれぞれから排出される作動油をポンプ・モータ14Aの上流側(供給側)に流すか否かを切り替え可能な3ポート2位置の電磁弁である。具体的には、切替弁60は、第1位置にある場合に、再生弁22Gを通じて旋回用油圧モータ21から排出される作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に流し、第2位置にある場合に、再生弁22Gを通じて旋回用油圧モータ21から排出される作動油をアキュムレータ80に流す。また、切替弁61は、第1位置にある場合に、アームシリンダ8から排出される作動油を作動油タンクTに流し、第2位置にある場合に、アームシリンダ8から排出される作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に流す。切替弁62及び切替弁63についても同様である。 The switching valves 60 to 63 are valves that operate in response to a command from the controller 30. In this embodiment, the switching valves 60 to 63 are three-port, two-position solenoid valves that can switch whether or not the hydraulic oil discharged from each of the hydraulic actuators flows to the upstream side (supply side) of the pump motor 14A. It is. Specifically, when the switching valve 60 is in the first position, the hydraulic oil discharged from the turning hydraulic motor 21 through the regeneration valve 22G flows to the supply side of the pump motor 14A and is in the second position. In addition, the hydraulic oil discharged from the turning hydraulic motor 21 through the regeneration valve 22G is caused to flow to the accumulator 80. Further, when the switching valve 61 is in the first position, the hydraulic oil discharged from the arm cylinder 8 flows into the hydraulic oil tank T, and when it is in the second position, the hydraulic oil discharged from the arm cylinder 8 is allowed to flow. Flow to the supply side of the pump motor 14A. The same applies to the switching valve 62 and the switching valve 63.
アキュムレータ80は、加圧された作動油を蓄積する油圧装置である。本実施例では、アキュムレータ80は、切替弁81及び切替弁82により作動油の蓄積・放出が制御される。 The accumulator 80 is a hydraulic device that accumulates pressurized hydraulic oil. In this embodiment, the accumulator 80 is controlled to store and release hydraulic oil by the switching valve 81 and the switching valve 82.
切替弁81は、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁81は、加圧された作動油の供給源である第1ポンプ14Lとアキュムレータ80との間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。具体的には、切替弁81は、第1位置にある場合に第1ポンプ14Lとアキュムレータ80との間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁81は、第1位置において、第1ポンプ14L側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。 The switching valve 81 is a valve that operates in response to a command from the controller 30. In the present embodiment, the switching valve 81 is a two-port two-position electromagnetic valve that can switch communication / blocking between the first pump 14L, which is a supply source of pressurized hydraulic oil, and the accumulator 80. Specifically, the switching valve 81 communicates between the first pump 14L and the accumulator 80 when in the first position, and blocks the communication when in the second position. Note that the switching valve 81 has a check valve that blocks the flow of hydraulic oil that returns to the first pump 14L side in the first position.
切替弁82は、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁82は、加圧された作動油の供給先であるポンプ・モータ14Aの供給側とアキュムレータ80との間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。具体的には、切替弁82は、第1位置にある場合にポンプ・モータ14Aとアキュムレータ80との間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁82は、第1位置において、アキュムレータ80側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。 The switching valve 82 is a valve that operates in response to a command from the controller 30. In this embodiment, the switching valve 82 is a 2-port 2-position electromagnetic valve that can switch communication / blocking between the supply side of the pump / motor 14A to which pressurized hydraulic oil is supplied and the accumulator 80. is there. Specifically, the switching valve 82 communicates between the pump motor 14A and the accumulator 80 when in the first position, and blocks the communication when in the second position. Note that the switching valve 82 has a check valve that blocks the flow of hydraulic oil that returns to the accumulator 80 side in the first position.
切替弁90は、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁90は、ポンプ・モータ14Aが吐出する作動油(以下、「第3作動油」とする。)の供給先を切り替え可能な3ポート2位置の電磁弁である。具体的には、切替弁90は、第1位置にある場合に第3作動油を切替弁91に向けて流し、第2位置にある場合に第3作動油を作動油タンクTに向けて流す。 The switching valve 90 is a valve that operates in response to a command from the controller 30. In this embodiment, the switching valve 90 is a three-port, two-position electromagnetic valve capable of switching the supply destination of hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A (hereinafter referred to as “third hydraulic oil”). Specifically, the switching valve 90 allows the third hydraulic oil to flow toward the switching valve 91 when in the first position, and allows the third hydraulic oil to flow toward the hydraulic oil tank T when in the second position. .
切替弁91は、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁91は、第3作動油の供給先を切り替え可能な4ポート3位置の電磁弁である。具体的には、切替弁91は、第1位置にある場合に第3作動油をアームシリンダ8に向け、第2位置にある場合に第3作動油を旋回用油圧モータ21に向け、第3位置にある場合に第3作動油をアキュムレータ80に向ける。 The switching valve 91 is a valve that operates in response to a command from the controller 30. In this embodiment, the switching valve 91 is a four-port, three-position electromagnetic valve that can switch the supply destination of the third hydraulic oil. Specifically, the switching valve 91 directs the third hydraulic oil toward the arm cylinder 8 when in the first position, and directs the third hydraulic oil toward the turning hydraulic motor 21 when in the second position. When in position, the third hydraulic fluid is directed to the accumulator 80.
次に、図3を参照し、油圧回路の別の構成例について説明する。図3は、図1のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例を示す概略図である。図3の油圧回路は、主に、アームシリンダ8に流出入する作動油の向き及び流量が2つの流量制御弁171A、171Bによって制御される点、ブームシリンダ7のボトム側油室に流出入する作動油の流量が2つの流量制御弁172A、172Bによって制御される点、合流切替部が合流弁ではなく可変ロードチェック弁によって構成される点(合流弁が省略される点)、ブームシリンダ7からの戻り油をアキュムレータ80に蓄積可能な点で、図2の油圧回路と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明する。 Next, another configuration example of the hydraulic circuit will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic view showing another configuration example of a hydraulic circuit mounted on the excavator of FIG. The hydraulic circuit in FIG. 3 mainly flows in and out of the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 in that the direction and flow rate of the hydraulic oil flowing into and out of the arm cylinder 8 are controlled by the two flow control valves 171A and 171B. From the point that the flow rate of the hydraulic oil is controlled by the two flow rate control valves 172A and 172B, the point where the merging switching unit is configured by a variable load check valve instead of the merging valve (the point where the merging valve is omitted), 2 is different from the hydraulic circuit of FIG. 2 in that it can be stored in the accumulator 80, but is common in other points. Therefore, the difference will be described in detail while omitting the description of the common points.
流量制御弁171A、172Bは、アームシリンダ8に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図2の流量制御弁171に対応する。具体的には、流量制御弁171Aは、第1作動油をアームシリンダ8に供給し、流量制御弁171Bは、第2作動油をアームシリンダ8に供給する。したがって、アームシリンダ8には、第1作動油と第2作動油とが同時に流入し得る。 The flow control valves 171A and 172B are valves that control the direction and flow rate of the hydraulic oil flowing into and out of the arm cylinder 8, and correspond to the flow control valve 171 in FIG. Specifically, the flow control valve 171 </ b> A supplies the first hydraulic oil to the arm cylinder 8, and the flow control valve 171 </ b> B supplies the second hydraulic oil to the arm cylinder 8. Therefore, the first hydraulic oil and the second hydraulic oil can flow into the arm cylinder 8 at the same time.
流量制御弁172Aは、ブームシリンダ7に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図2の流量制御弁172に対応する。 The flow control valve 172A is a valve that controls the direction and flow rate of hydraulic oil flowing into and out of the boom cylinder 7, and corresponds to the flow control valve 172 in FIG.
流量制御弁172Bは、ブーム上げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ7のボトム側油室に第1作動油を流入させる弁であり、ブーム下げ操作が行われた場合には、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を第1作動油に合流させることができる。 The flow control valve 172B is a valve that allows the first hydraulic oil to flow into the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 when the boom raising operation is performed. When the boom lowering operation is performed, the boom cylinder 7 The hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber can be merged with the first hydraulic oil.
流量制御弁173は、バケットシリンダ9に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図2の流量制御弁173に対応する。なお、図3の流量制御弁173は、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に再生するためのチェック弁をその内部に含む。 The flow control valve 173 is a valve that controls the direction and flow rate of the hydraulic oil flowing into and out of the bucket cylinder 9 and corresponds to the flow control valve 173 in FIG. 3 includes a check valve for regenerating hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 into the bottom side oil chamber.
可変ロードチェック弁50、51A、51B、52A、52B、53は、流量制御弁170、171A、171B、172A、172B、173のそれぞれと第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の弁である。これら6つの可変ロードチェック弁は、それぞれが連動して動作することで合流切替部としての機能を果たし、図2の合流弁55の機能を実現できる。そのため、図3の油圧回路では図2の合流弁55が省略される。また、同様の理由により、図2の切替弁91が省略される。 The variable load check valves 50, 51A, 51B, 52A, 52B, 53 are respectively flow rate control valves 170, 171A, 171B, 172A, 172B, 173 and at least one of the first pump 14L and the second pump 14R. It is a 2-port 2-position valve that can be switched between communication and blocking. These six variable load check valves operate in conjunction with each other, thereby functioning as a merging switching unit and realizing the function of the merging valve 55 of FIG. Therefore, the junction valve 55 of FIG. 2 is omitted in the hydraulic circuit of FIG. For the same reason, the switching valve 91 of FIG. 2 is omitted.
統一ブリードオフ弁56L、56Rは、第1作動油の作動油タンクTへの排出量を制御可能な2ポート2位置の弁であり、図2の統一ブリードオフ弁56L、56Rに対応する。 The unified bleed-off valves 56L and 56R are 2-port 2-position valves capable of controlling the discharge amount of the first hydraulic oil to the hydraulic oil tank T, and correspond to the unified bleed-off valves 56L and 56R in FIG.
なお、図3の6つの流量制御弁は何れも6ポート3位置のスプール弁であり、図2の流量制御弁と違い、センターバイパスポートを有する。そのため、図3の統一ブリードオフ弁56Lは流量制御弁171Aの下流に配置され、統一ブリードオフ弁56Rは流量制御弁171Bの下流に配置される。 Each of the six flow control valves in FIG. 3 is a spool valve at a 6-port 3-position, and has a center bypass port unlike the flow control valve in FIG. Therefore, the unified bleed-off valve 56L in FIG. 3 is disposed downstream of the flow control valve 171A, and the unified bleed-off valve 56R is disposed downstream of the flow control valve 171B.
切替弁61Aは、アームシリンダ8のロッド側油室から排出される作動油をポンプ・モータ14Aの上流側(供給側)に流すか否かを切り替え可能な2ポート2位置の弁である。具体的には、切替弁61Aは、第1位置にある場合にアームシリンダ8のロッド側油室とポンプ・モータ14Aとの間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。 The switching valve 61A is a 2-port 2-position valve capable of switching whether or not to flow the hydraulic oil discharged from the rod-side oil chamber of the arm cylinder 8 to the upstream side (supply side) of the pump / motor 14A. Specifically, the switching valve 61A communicates between the rod-side oil chamber of the arm cylinder 8 and the pump / motor 14A when in the first position, and shuts off the communication when in the second position.
切替弁62Aは、ブームシリンダ7から排出される作動油をポンプ・モータ14Aの上流側(供給側)に流すか否かを切り替え可能な3ポート3位置の弁である。具体的には、切替弁62Aは、第1位置にある場合にブームシリンダ7のボトム側油室とポンプ・モータ14Aとの間を連通させ、第2位置にある場合にブームシリンダ7のロッド側油室とポンプ・モータ14Aとの間を連通させ、第3位置(中立位置)にある場合にそれらの間の連通を遮断する。 The switching valve 62A is a three-port, three-position valve that can switch whether or not the hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7 flows to the upstream side (supply side) of the pump / motor 14A. Specifically, the switching valve 62A communicates between the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 and the pump motor 14A when in the first position, and the rod side of the boom cylinder 7 when in the second position. The oil chamber and the pump / motor 14A are communicated with each other, and the communication between the oil chamber and the pump / motor 14A is blocked when the oil chamber is in the third position (neutral position).
切替弁62Bは、ブームシリンダ7のロッド側油室から排出される作動油を作動油タンクTに排出するか否かを切り替え可能な2ポート2位置の可変リリーフ弁である。具体的には、切替弁62Bは、第1位置にある場合にブームシリンダ7のロッド側油室と作動油タンクTとの間を連通し、第2位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁62Bは、第1位置において、作動油タンクTからの作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。 The switching valve 62 </ b> B is a 2-port 2-position variable relief valve capable of switching whether to discharge the hydraulic oil discharged from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank T. Specifically, the switching valve 62B communicates between the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7 and the hydraulic oil tank T when in the first position, and blocks communication when in the second position. The switching valve 62B has a check valve that blocks the flow of hydraulic oil from the hydraulic oil tank T in the first position.
切替弁62Cは、ブームシリンダ7のボトム側油室から排出される作動油を作動油タンクTに排出するか否かを切り替え可能な2ポート2位置の可変リリーフ弁である。具体的には、切替弁62Cは、第1位置にある場合にブームシリンダ7のボトム側油室と作動油タンクTとの間を連通し、第2位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁62Cは、第1位置において、作動油タンクTからの作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。 The switching valve 62C is a 2-port 2-position variable relief valve capable of switching whether or not to discharge the hydraulic oil discharged from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank T. Specifically, the switching valve 62C communicates between the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 and the hydraulic oil tank T when in the first position, and shuts off the communication when in the second position. Note that the switching valve 62C has a check valve that blocks the flow of hydraulic oil from the hydraulic oil tank T at the first position.
切替弁90は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の供給先を切り替え可能な3ポート2位置の電磁弁であり、図2の切替弁90に対応する。具体的には、切替弁90は、第1位置にある場合に第3作動油をコントロールバルブ17に向けて流し、第2位置にある場合に第3作動油を切替弁92に向けて流す。 The switching valve 90 is a 3-port 2-position electromagnetic valve capable of switching the supply destination of the third hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A, and corresponds to the switching valve 90 of FIG. Specifically, the switching valve 90 allows the third hydraulic oil to flow toward the control valve 17 when in the first position, and causes the third hydraulic oil to flow toward the switching valve 92 when in the second position.
切替弁92は、第3作動油の供給先を切り替え可能な4ポート3位置の電磁弁である。具体的には、切替弁92は、第1位置にある場合に第3作動油を旋回用油圧モータ21の補給機構に向け、第2位置にある場合に第3作動油をアキュムレータ80に向け、第3位置にある場合に第3作動油を作動油タンクTに向ける。
[掘削動作]
次に、図4〜図6を参照し、掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図4〜図6は、掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図4〜図6の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。
The switching valve 92 is a four-port, three-position electromagnetic valve that can switch the supply destination of the third hydraulic oil. Specifically, when the switching valve 92 is in the first position, the third hydraulic oil is directed to the replenishment mechanism of the turning hydraulic motor 21, and when it is in the second position, the third hydraulic oil is directed to the accumulator 80, When in the third position, the third hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T.
[Drilling operation]
Next, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when the excavation operation is performed will be described with reference to FIGS. 4 to 6 show the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when the excavation operation is performed. Moreover, the black thick solid line of FIGS. 4-6 represents the flow of the hydraulic fluid which flows in into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick.
コントローラ30は、操作装置が生成するパイロット圧を検出する操作圧センサ(図示せず。)等の操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断する。また、コントローラ30は、第1ポンプ14L、第2ポンプ14R、及びポンプ・モータ14Aのそれぞれの吐出圧を検出する吐出圧センサ(図示せず。)、油圧アクチュエータのそれぞれの圧力を検出する負荷圧センサ(図示せず。)等の負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。なお、本実施例では、負荷圧センサは、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9のそれぞれのボトム側油室及びロッド側油室のそれぞれの圧力を検出するシリンダ圧センサを含む。また、コントローラ30は、アキュムレータ圧センサ(図示せず。)の出力に基づいてアキュムレータ80に蓄積される作動油の圧力(以下、「アキュムレータ圧」とする。)を検出する。 The controller 30 determines the operation content of the operator on the shovel based on the output of an operation detection unit such as an operation pressure sensor (not shown) that detects the pilot pressure generated by the operation device. The controller 30 also includes a discharge pressure sensor (not shown) that detects the discharge pressure of each of the first pump 14L, the second pump 14R, and the pump / motor 14A, and a load pressure that detects each pressure of the hydraulic actuator. Based on the output of a load detector such as a sensor (not shown), the operation state of the shovel is determined. In the present embodiment, the load pressure sensor includes a cylinder pressure sensor that detects respective pressures of the bottom side oil chamber and the rod side oil chamber of the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9. Further, the controller 30 detects the pressure of hydraulic oil accumulated in the accumulator 80 (hereinafter referred to as “accumulator pressure”) based on the output of an accumulator pressure sensor (not shown).
そして、コントローラ30は、アーム5が操作されたと判断すると、図4に示すように、アーム操作レバーの操作量に応じて、第2位置にある合流弁55を第1位置の方向に移動させる。そして、第1作動油と第2作動油とを合流させ、第1作動油及び第2作動油を流量制御弁171に供給する。流量制御弁171は、アーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図4の右位置に移動し、第1作動油及び第2作動油をアームシリンダ8に流入させる。 If the controller 30 determines that the arm 5 has been operated, the merging valve 55 at the second position is moved in the direction of the first position in accordance with the operation amount of the arm operation lever, as shown in FIG. Then, the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are merged, and the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are supplied to the flow rate control valve 171. The flow control valve 171 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever, moves to the right position in FIG. 4, and causes the first hydraulic oil and the second hydraulic oil to flow into the arm cylinder 8.
また、コントローラ30は、ブーム4及びバケット6が操作されたと判断した場合、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。床堀動作は、例えばバケット6で地面をならす動作であり、アームシリンダ8のボトム側油室の圧力が掘削動作のときに比べて低い。 Further, when it is determined that the boom 4 and the bucket 6 are operated, the controller 30 determines whether the excavation operation or the floor excavation operation is performed based on the output of the load pressure sensor. The floor excavation operation is an operation of leveling the ground with the bucket 6, for example, and the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 is lower than that during the excavation operation.
掘削動作であると判断した場合、コントローラ30は、ネガティブコントロール制御、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御、馬力制御等のポンプ吐出量制御に基づいて、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第2ポンプ14Rの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ30は、対応するレギュレータを制御して第2ポンプ14Rの吐出量が指令値通りとなるように制御する。 When it is determined that the excavation operation is performed, the controller 30 responds to the operation amounts of the boom operation lever and the bucket operation lever based on pump discharge amount control such as negative control control, positive control control, load sensing control, and horsepower control. A discharge amount command value for the second pump 14R is determined. Then, the controller 30 controls the corresponding regulator so that the discharge amount of the second pump 14R becomes the command value.
また、コントローラ30は、前述のポンプ吐出量制御を用いて、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に加えてアーム操作レバーの操作量を考慮した吐出量計算値と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ14Aに吐出させる。この吐出量計算値は、掘削動作のようにアーム5がフルレバー(例えば、レバーの中立状態を0%とし、最大操作状態を100%とした場合の80%以上の操作量)で操作されている場合に第2ポンプ14Rの最大吐出量となる。具体的には、コントローラ30は、図5に示すように、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。そして、コントローラ30は、切替弁90を第1位置にして第3作動油を切替弁91に向け、且つ、切替弁91を第1位置にして第3作動油をアームシリンダ8に向ける。 Further, the controller 30 uses the pump discharge amount control described above to flow between the discharge amount calculation value and the discharge amount command value in consideration of the operation amount of the arm operation lever in addition to the operation amount of the boom operation lever and the bucket operation lever. The difference is calculated, and the hydraulic oil having a flow rate corresponding to the flow rate difference is discharged to the pump motor 14A. In this discharge amount calculation value, the arm 5 is operated with a full lever (for example, an operation amount of 80% or more when the neutral state of the lever is 0% and the maximum operation state is 100%) as in the excavation operation. The maximum discharge amount of the second pump 14R. Specifically, as shown in FIG. 5, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump, controls the corresponding regulator, and the discharge amount of the pump / motor 14A is a flow rate corresponding to the flow rate difference. Control to be. Then, the controller 30 directs the third hydraulic oil toward the switching valve 91 with the switching valve 90 in the first position, and directs the third hydraulic oil toward the arm cylinder 8 with the switching valve 91 in the first position.
また、コントローラ30は、上述の流量差、第1ポンプ14Lの吐出圧、第2ポンプ14Rの吐出圧等に基づいて合流弁55の開口面積を制御する。図4〜図6の例では、コントローラ30は、予め登録した開口マップを参照して合流弁55の開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を合流弁55に対して出力する。なお、コントローラ30は、開口マップの代わりに所定の関数を用いて合流弁55の開口面積を決定してもよい。 Further, the controller 30 controls the opening area of the junction valve 55 based on the above-described flow rate difference, the discharge pressure of the first pump 14L, the discharge pressure of the second pump 14R, and the like. In the example of FIGS. 4 to 6, the controller 30 determines the opening area of the merging valve 55 with reference to the opening map registered in advance, and outputs a command corresponding to the opening area to the merging valve 55. The controller 30 may determine the opening area of the merging valve 55 using a predetermined function instead of the opening map.
例えば、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の流量が上述の流量差に相当する流量に達した場合、図6に示すように、合流弁55を第2位置にして第1作動油と第2作動油の合流を遮断する。 For example, when the flow rate of the third hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A reaches a flow rate corresponding to the above-described flow rate difference, the controller 30 sets the merging valve 55 to the second position as shown in FIG. The merge of the first hydraulic oil and the second hydraulic oil is shut off.
また、床堀動作であると判断した場合にも、コントローラ30は、図6に示すように、ショベルの動きが不安定にならない限りにおいて、できるだけ速やかに合流弁55を閉じる。第2作動油のみをブームシリンダ7及びバケットシリンダ9に流入させるようにしてブーム4及びバケット6の操作性を向上させるためである。 In addition, even when it is determined that the floor excavation operation is performed, the controller 30 closes the merging valve 55 as quickly as possible as long as the excavator movement does not become unstable, as shown in FIG. This is to improve the operability of the boom 4 and the bucket 6 by allowing only the second hydraulic oil to flow into the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9.
なお、図4〜図6の例では、ポンプ・モータ14Aの最大吐出量は、第2ポンプ14Rの最大吐出量より小さい。そのため、上述の流量差がポンプ・モータ14Aの最大吐出量を上回る場合、コントローラ30は、油圧ポンプとして機能するポンプ・モータ14Aと第1ポンプ14Lとを最大吐出量で作動させた上で、第2ポンプ14Rの吐出量を増大させる。そして、第2ポンプ14Rの最大吐出量と実際の増大後の吐出量との差が、ポンプ・モータ14Aの最大吐出量以下となるようにする。アーム5の動作速度が、第1作動油及び第2作動油を用いる場合のアーム5の動作速度を下回らないようにするためである。 4 to 6, the maximum discharge amount of the pump / motor 14A is smaller than the maximum discharge amount of the second pump 14R. Therefore, when the above-described flow rate difference exceeds the maximum discharge amount of the pump / motor 14A, the controller 30 operates the pump / motor 14A functioning as a hydraulic pump and the first pump 14L with the maximum discharge amount, 2 The discharge amount of the pump 14R is increased. Then, the difference between the maximum discharge amount of the second pump 14R and the actually increased discharge amount is set to be equal to or less than the maximum discharge amount of the pump / motor 14A. This is to prevent the operating speed of the arm 5 from falling below the operating speed of the arm 5 when the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are used.
但し、ポンプ・モータ14Aの最大吐出量が第2ポンプ14Rの最大吐出量以上の場合には、コントローラ30は、図6に示すように、掘削動作中に合流弁55を閉じた状態(第2位置)に維持できる。第1作動油及び第3作動油を用いる場合のアーム5の動作速度が、第1作動油及び第2作動油を用いる場合のアーム5の動作速度を下回ることはないためである。この場合、コントローラ30は、掘削動作中は常に、第1作動油及び第3作動油のみをアームシリンダ8に流入させ、第2作動油のみをブームシリンダ7及びバケットシリンダ9に流入させる。そのため、アーム5を動かすための作動油とブーム4及びバケット6を動かすための作動油を完全に分離することができ、それぞれの操作性を高めることができる。 However, when the maximum discharge amount of the pump / motor 14A is equal to or larger than the maximum discharge amount of the second pump 14R, the controller 30 closes the merging valve 55 during the excavation operation (second state) as shown in FIG. Position). This is because the operating speed of the arm 5 when the first hydraulic oil and the third hydraulic oil are used does not fall below the operating speed of the arm 5 when the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are used. In this case, the controller 30 always causes only the first hydraulic oil and the third hydraulic oil to flow into the arm cylinder 8 and allows only the second hydraulic oil to flow into the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 during the excavation operation. Therefore, the hydraulic oil for moving the arm 5 and the hydraulic oil for moving the boom 4 and the bucket 6 can be completely separated, and the operability of each can be improved.
次に、図7を参照し、掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図7は、掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図7の黒色及び灰色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図7における灰色の太実線は、作動油の流れが減少或いは消失し得ることを追加的に表す。 Next, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when excavation operation is performed will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when excavation is performed. Moreover, the black and gray thick solid lines in FIG. 7 represent the flow of hydraulic oil flowing into the hydraulic actuator, and the larger the solid line thickness, the greater the flow rate. Further, the gray solid line in FIG. 7 additionally indicates that the flow of hydraulic oil can be reduced or eliminated.
コントローラ30は、図2の油圧回路の場合と同様、操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断し、負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。 As in the case of the hydraulic circuit in FIG. 2, the controller 30 determines the operation content of the operator on the shovel based on the output of the operation detection unit, and determines the operation state of the shovel based on the output of the load detection unit.
アーム5が操作されると、流量制御弁171Aはアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図7の左位置に移動し、流量制御弁171Bはアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図7の右位置に移動する。 When the arm 5 is operated, the flow control valve 171A receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the left position in FIG. 7, and the flow control valve 171B corresponds to the operation amount of the arm operation lever. Under the pilot pressure, it moves to the right position in FIG.
そして、コントローラ30は、アーム5が操作されたと判断すると、可変ロードチェック弁51Aを第1位置にし、第1作動油が可変ロードチェック弁51Aを通じて流量制御弁171Aに至るようにする。また、可変ロードチェック弁51Bを第1位置にし、第2作動油が可変ロードチェック弁51Bを通じて流量制御弁171Bに至るようにする。流量制御弁171Aを通過した第1作動油は、流量制御弁171Bを通過した第2作動油と合流し、アームシリンダ8のボトム側油室に流入する。 When the controller 30 determines that the arm 5 has been operated, the controller 30 sets the variable load check valve 51A to the first position so that the first hydraulic oil reaches the flow control valve 171A through the variable load check valve 51A. Further, the variable load check valve 51B is set to the first position so that the second hydraulic oil reaches the flow control valve 171B through the variable load check valve 51B. The first hydraulic oil that has passed through the flow control valve 171A merges with the second hydraulic oil that has passed through the flow control valve 171B, and flows into the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8.
その後、コントローラ30は、ブーム4及びバケット6が操作されたと判断すると、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。そして、掘削動作であると判断した場合、コントローラ30は、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第2ポンプ14Rの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ30は、対応するレギュレータを制御して第2ポンプ14Rの吐出量が指令値通りとなるように制御する。 Thereafter, when it is determined that the boom 4 and the bucket 6 have been operated, the controller 30 determines whether the excavation operation or the floor excavation operation is performed based on the output of the load pressure sensor. When it is determined that the excavation operation is performed, the controller 30 determines a discharge amount command value of the second pump 14R corresponding to the operation amounts of the boom operation lever and the bucket operation lever. Then, the controller 30 controls the corresponding regulator so that the discharge amount of the second pump 14R becomes the command value.
このとき、流量制御弁172Aはブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図7の左位置に移動する。また、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図7の右位置に移動する。そして、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52Aを第1位置にし、第2作動油が可変ロードチェック弁52Aを通じて流量制御弁172Aに至るようにする。また、可変ロードチェック弁53を第1位置にし、第2作動油が可変ロードチェック弁53を通じて流量制御弁173に至るようにする。そして、流量制御弁172Aを通過した第2作動油は、ブームシリンダ7のボトム側油室に流入し、流量制御弁173を通過した第2作動油は、バケットシリンダ9のボトム側油室に流入する。 At this time, the flow control valve 172A receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever and moves to the left position in FIG. Further, the flow control valve 173 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operation lever and moves to the right position in FIG. Then, the controller 30 sets the variable load check valve 52A to the first position so that the second hydraulic oil reaches the flow control valve 172A through the variable load check valve 52A. Further, the variable load check valve 53 is set to the first position so that the second hydraulic oil reaches the flow control valve 173 through the variable load check valve 53. The second hydraulic oil that has passed through the flow control valve 172A flows into the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7, and the second hydraulic oil that has passed through the flow control valve 173 flows into the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9. To do.
また、コントローラ30は、第2ポンプ14Rの最大吐出量と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ14Aに吐出させる。具体的には、コントローラ30は、図7に示すように、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。そして、コントローラ30は、切替弁90を第1位置にして第3作動油をコントロールバルブ17に向ける。 Further, the controller 30 calculates a flow rate difference between the maximum discharge amount of the second pump 14R and a discharge amount command value, and causes the pump / motor 14A to discharge hydraulic oil having a flow rate corresponding to the flow rate difference. Specifically, as shown in FIG. 7, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump, controls the corresponding regulator, and sets the discharge amount of the pump / motor 14A to a flow rate corresponding to the flow rate difference. Control to be. Then, the controller 30 sets the switching valve 90 to the first position and directs the third hydraulic oil to the control valve 17.
また、コントローラ30は、上述の流量差、第1ポンプ14Lの吐出圧、第2ポンプ14Rの吐出圧等に基づいて可変ロードチェック弁51Bの開口面積を制御する。図7の例では、コントローラ30は、予め登録した開口マップを参照して可変ロードチェック弁51Bの開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を可変ロードチェック弁51Bに対して出力する。これにより、アームシリンダ8のボトム側油室に流入する第2作動油が減少し或いは消失する。なお、図7における灰色の太実線は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の流量の増大に応じて、アームシリンダ8のボトム側油室に流入する第2作動油が減少し或いは消失することを表す。 Further, the controller 30 controls the opening area of the variable load check valve 51B based on the flow rate difference, the discharge pressure of the first pump 14L, the discharge pressure of the second pump 14R, and the like. In the example of FIG. 7, the controller 30 determines the opening area of the variable load check valve 51B with reference to the opening map registered in advance, and outputs a command corresponding to the opening area to the variable load check valve 51B. Thereby, the 2nd hydraulic fluid which flows into the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 reduces or lose | disappears. The gray solid line in FIG. 7 indicates that the second hydraulic fluid flowing into the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 decreases or disappears as the flow rate of the third hydraulic fluid discharged from the pump / motor 14A increases. Represents what to do.
上述のように、コントローラ30は、ブーム上げ、アーム閉じ、及びバケット閉じを含む掘削動作が行われた場合に、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させる。そして、負荷圧が高い油圧アクチュエータ(アームシリンダ8)にポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を流入させる。また、第1作動油と第3作動油を用いて負荷圧の高い油圧アクチュエータを所望の速度で動作させることができる場合には、合流弁55を閉じて第1作動油と第2作動油の合流を遮断する。そのため、本発明の実施例に係るショベルは、第1作動油で負荷圧の高い油圧アクチュエータ(アームシリンダ8)を動作させ、且つ、第1作動油より低い圧力の第2作動油で負荷圧の低い油圧アクチュエータ(ブームシリンダ7及びバケットシリンダ9)を動作させることができる。具体的には、第1作動油との合流のために第1作動油と同じ圧力まで加圧された第2作動油で負荷圧の低い油圧アクチュエータを動作させる必要がない。すなわち、その加圧された第2作動油を用いて負荷圧の低い油圧アクチュエータを所望の速度で動作させるために絞りでその第2作動油の流量を絞る必要がない。その結果、その絞りで圧力損失が発生するのを低減或いは防止でき、エネルギ損失を低減或いは防止できる。 As described above, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic pump when excavation operations including boom raising, arm closing, and bucket closing are performed. Then, the third hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A is caused to flow into the hydraulic actuator (arm cylinder 8) having a high load pressure. When the hydraulic actuator having a high load pressure can be operated at a desired speed using the first hydraulic oil and the third hydraulic oil, the merging valve 55 is closed and the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are Block the merge. Therefore, the shovel according to the embodiment of the present invention operates the hydraulic actuator (arm cylinder 8) having a high load pressure with the first hydraulic oil, and the load hydraulic pressure with the second hydraulic oil having a lower pressure than the first hydraulic oil. Low hydraulic actuators (boom cylinder 7 and bucket cylinder 9) can be operated. Specifically, it is not necessary to operate a hydraulic actuator having a low load pressure with the second hydraulic oil pressurized to the same pressure as the first hydraulic oil for merging with the first hydraulic oil. That is, it is not necessary to reduce the flow rate of the second hydraulic oil with a throttle in order to operate the hydraulic actuator with a low load pressure at a desired speed using the pressurized second hydraulic oil. As a result, it is possible to reduce or prevent pressure loss from occurring in the throttle, and to reduce or prevent energy loss.
なお、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aに第3作動油を吐出させる代わりに、個別流量制御によって第1ポンプ14Lの吐出量を増大させてもよい。具体的には、合流弁55を閉じて第1作動油と第2作動油の合流を遮断した上で、第2ポンプ14Rの吐出量を低減させた分、第1ポンプ14Lの最大吐出流量(最大斜板傾転角)を増大させてもよい。
[背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作]
次に、図8を参照し、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図8は、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図8の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図8の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
The controller 30 may increase the discharge amount of the first pump 14L by individual flow control instead of causing the pump / motor 14A to discharge the third hydraulic oil. Specifically, the maximum discharge flow rate of the first pump 14L (the amount of discharge of the second pump 14R is reduced by closing the merging valve 55 and shutting off the merging of the first hydraulic oil and the second hydraulic oil. The maximum swash plate tilt angle) may be increased.
[Excavation with engine assist by back pressure regeneration]
Next, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when the excavation operation with the assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a state of the hydraulic circuit of FIG. 2 when excavation operation accompanied by assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed. Also, the black thick solid line in FIG. 8 represents the flow of hydraulic oil flowing into the hydraulic actuator, and the larger the solid line, the greater the flow rate. Moreover, the black and gray thick dotted lines in FIG. 8 represent the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator.
背圧回生は、複数の油圧アクチュエータが同時に動作する場合であって、且つ、複数の油圧アクチュエータのそれぞれの負荷圧が異なる場合に実行される処理である。例えば、ブーム上げ操作及びアーム閉じ操作による複合掘削動作が行われる場合、アームシリンダ8の負荷圧(アームシリンダ8のボトム側油室の圧力)は、ブームシリンダ7の負荷圧(ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力)に比べて高くなる。掘削中はバケット6が接地してブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの重量が地面に支えられるためであり、また、アーム5の掘削動作(閉じ動作)に対する掘削反力をブーム4が受けるためである。 Back pressure regeneration is a process executed when a plurality of hydraulic actuators operate simultaneously and when the load pressures of the plurality of hydraulic actuators are different. For example, when a complex excavation operation by a boom raising operation and an arm closing operation is performed, the load pressure of the arm cylinder 8 (the pressure of the bottom oil chamber of the arm cylinder 8) is the load pressure of the boom cylinder 7 (the bottom of the boom cylinder 7). Higher than the pressure in the side oil chamber). This is because the bucket 6 is grounded during excavation, and the weights of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are supported by the ground, and the excavation reaction force against the excavation operation (closing operation) of the arm 5 is caused by the boom 4. To receive.
そのため、複合掘削動作が行われる場合、コントローラ30は、アームシリンダ8の比較的高い負荷圧に対処するために、油圧回路のシステム圧(第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの吐出圧)を増大させる。一方で、コントローラ30は、システム圧より低い負荷圧で動作するブームシリンダ7の動作速度を制御するために、ブームシリンダ7のボトム側油室に流入する作動油の流量を制御する。このとき、流量制御弁172の絞りによって流量を制御した場合には圧力損失(エネルギ損失)を生じさせる結果となる。そこで、コントローラ30は、ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(背圧)を高めることで、流量制御弁172での圧力損失の発生を回避しながら、ブームシリンダ7の動作速度の制御を実現する。また、コントローラ30は、ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(背圧)を高めるために、ロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aに供給し、ポンプ・モータ14Aを油圧(回生)モータとして機能させる。なお、コントローラ30は、この背圧回生を実行する場合、ブーム操作レバーの操作量にかかわらず、流量制御弁172を図8の右位置に大きく移動させる。流量制御弁172の開口面積を最大にして圧力損失を最小限に抑えるためである。例えば、コントローラ30は、減圧弁(図示せず。)を用いて流量制御弁172のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172の移動量をアシストする。 Therefore, when a combined excavation operation is performed, the controller 30 increases the system pressure of the hydraulic circuit (the discharge pressures of the first pump 14L and the second pump 14R) to cope with the relatively high load pressure of the arm cylinder 8. Let On the other hand, the controller 30 controls the flow rate of the hydraulic oil flowing into the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 in order to control the operating speed of the boom cylinder 7 that operates at a load pressure lower than the system pressure. At this time, when the flow rate is controlled by the restriction of the flow control valve 172, a pressure loss (energy loss) is generated. Therefore, the controller 30 realizes control of the operating speed of the boom cylinder 7 while increasing the pressure (back pressure) of the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 while avoiding the occurrence of pressure loss in the flow control valve 172. To do. Further, in order to increase the pressure (back pressure) of the rod side oil chamber of the boom cylinder 7, the controller 30 supplies hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber to the pump motor 14A, and the pump motor 14A is hydraulically ( (Regenerative) Let it function as a motor. Note that, when executing the back pressure regeneration, the controller 30 largely moves the flow control valve 172 to the right position in FIG. 8 regardless of the operation amount of the boom operation lever. This is because the opening area of the flow control valve 172 is maximized to minimize pressure loss. For example, the controller 30 assists the amount of movement of the flow control valve 172 by increasing the pilot pressure acting on the pilot port of the flow control valve 172 using a pressure reducing valve (not shown).
具体的には、コントローラ30は、操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断し、負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。 Specifically, the controller 30 determines the operation content of the operator for the shovel based on the output of the operation detection unit, and determines the operation state of the shovel based on the output of the load detection unit.
そして、コントローラ30は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、何れの油圧アクチュエータの負荷圧が最小かを判断する。具体的には、コントローラ30は、仮に流量制御弁の絞りによって油圧アクチュエータのそれぞれに流入する作動油の流量を制御した場合、何れの油圧アクチュエータにおいてエネルギ損失(圧力損失)が最大となるかを判断する。 When the controller 30 determines that the combined excavation operation by the boom raising operation, the arm closing operation, and the bucket closing operation is being performed, the controller 30 determines which hydraulic actuator has a minimum load pressure. Specifically, the controller 30 determines which hydraulic actuator has the maximum energy loss (pressure loss) when the flow rate of hydraulic fluid flowing into each of the hydraulic actuators is controlled by restricting the flow control valve. To do.
そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断すると、切替弁62を第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172を最大開口とし、流量制御弁172での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、切替弁63を第1位置にしてバケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに向ける。 When the controller 30 determines that the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is the minimum, the controller 30 sets the switching valve 62 to the second position, as shown by the black thick dotted line, on the rod side of the boom cylinder 7. The hydraulic oil flowing out from the oil chamber is directed to the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 172 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172 is opened to the maximum, and the flow control valve Reduce pressure loss at 172. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank T with the switching valve 63 in the first position.
その後、コントローラ30は、ブームシリンダ7の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、油圧モータとしてのポンプ・モータ14Aによる作動油の吸収量(押退容積)を制御する。具体的には、コントローラ30は、レギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(背圧)を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ30は、背圧がブームシリンダ7の所望の負荷圧(ボトム側油室の圧力)に見合う圧力となるようにその背圧を制御できる。 Thereafter, the controller 30 controls the amount of hydraulic oil absorbed (push-out volume) by the pump motor 14 </ b> A as a hydraulic motor so that the operation speed of the boom cylinder 7 becomes a speed corresponding to the operation amount of the boom operation lever. Specifically, the controller 30 controls the displacement volume by adjusting the swash plate tilt angle of the pump motor 14A with a regulator. For example, when the pump / motor 14A is rotated at a constant speed, the controller 30 can reduce the flow rate of hydraulic fluid flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 as the push-out volume is reduced. The pressure (back pressure) of the oil chamber can be increased. Using this relationship, the controller 30 can control the back pressure so that the back pressure becomes a pressure commensurate with a desired load pressure of the boom cylinder 7 (pressure in the bottom side oil chamber).
また、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油は、ポンプ・モータ14Aを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクは、エンジン11の回転をアシストするために利用され、エンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。なお、図8の黒色の一点鎖線矢印は、回転トルクが変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得ることを表す。また、エンジン11の出力制御には、望ましくは過渡負荷制御(トルクベース制御)を応用したものが利用され得る。 The hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 generates rotational torque by rotating the pump motor 14A. This rotational torque is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13, and can be used as the driving force of the first pump 14L and the second pump 14R. That is, the rotational torque generated by the pump motor 14A is used to assist the rotation of the engine 11, and has an effect of suppressing the load on the engine 11 and thus the fuel injection amount. 8 indicates that the rotational torque is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13 and can be used as the driving force of the first pump 14L and the second pump 14R. Further, for the output control of the engine 11, it is desirable to use one that applies transient load control (torque base control).
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62を第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62を第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。流量制御弁172のCT開口が大きい場合(ブーム上げ操作の操作量が大きくブーム4を迅速に上昇させたい操作者の意思が推定される場合)、或いは、ブームシリンダ7に負荷が加わり背圧を発生させる必要が無くなった場合についても同様である。なお、図8における灰色の太点線は、切替弁62が第1位置の方向に移動させられた場合に、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクTに排出されることを表す。 In addition, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62 to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62 to the first position, so that the rod side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T. When the CT opening of the flow control valve 172 is large (when the operation amount of the boom raising operation is large and the operator's intention to quickly raise the boom 4 is estimated), or when the load is applied to the boom cylinder 7 and the back pressure is increased. The same applies to the case where it is no longer necessary to generate them. 8 indicates that the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 is discharged to the hydraulic oil tank T when the switching valve 62 is moved in the direction of the first position. Represents that.
なお、上述では、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断される場合を説明するが、バケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断される場合についても同様の説明が適用される。具体的には、コントローラ30は、バケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断すると、切替弁63を第2位置にし、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、バケット操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁173の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁173を最大開口とし、流量制御弁173での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、切替弁61及び切替弁62をそれぞれ第1位置にしてアームシリンダ8及びブームシリンダ7のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに向ける。また、バケットシリンダ9の動作速度も上述同様に制御される。 In the above description, the case where the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is determined to be minimum will be described. However, the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 is determined to be minimum. The same description applies to the case of the case. Specifically, when the controller 30 determines that the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 is the minimum, the controller 30 sets the switching valve 63 to the second position, and the controller 30 flows out from the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9. Direct the oil to the supply side of the pump motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 173 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the bucket operation lever, thereby setting the flow control valve 173 to the maximum opening. Reduce pressure loss at 173. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil flowing out from the rod-side oil chambers of the arm cylinder 8 and the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank T with the switching valve 61 and the switching valve 62 set to the first positions, respectively. Further, the operation speed of the bucket cylinder 9 is controlled in the same manner as described above.
また、コントローラ30は、アームシリンダ8のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断すると、切替弁61を第2位置にし、アームシリンダ8のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、アーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁171の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171を最大開口とし、流量制御弁171での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、切替弁62及び切替弁63のそれぞれを第1位置にしてブームシリンダ7及びバケットシリンダ9のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに向ける。また、アームシリンダ8の動作速度も上述同様に制御される。 When the controller 30 determines that the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 is the minimum, the controller 30 sets the switching valve 61 to the second position and pumps the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the arm cylinder 8.・ Direct toward the supply side of the motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 171 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the arm operation lever so that the flow control valve 171 is opened to the maximum. Reduce pressure loss at 171. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil flowing out from the rod-side oil chambers of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank T with the switching valve 62 and the switching valve 63 being in the first positions. Further, the operating speed of the arm cylinder 8 is also controlled in the same manner as described above.
次に、図9を参照し、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図9は、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図9の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図9の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。 Next, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when the excavation operation with the assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows the state of the hydraulic circuit of FIG. 3 when excavation operation accompanied by assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black thick solid line of FIG. 9 represents the flow of the hydraulic fluid which flows into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick. Moreover, the black thick dotted line of FIG. 9 represents the flow of the hydraulic fluid which flows out from a hydraulic actuator.
具体的には、コントローラ30は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、切替弁62Aを第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Aの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172Aを最大開口とし、流量制御弁172Aでの圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、流量制御弁173を通じてバケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに排出させる。 Specifically, when the controller 30 determines that the combined excavation operation by the boom raising operation, the arm closing operation, and the bucket closing operation is performed, the controller 30 sets the switching valve 62A to the second position, as indicated by a black thick dotted line. The hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 is directed to the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172A by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172A is opened to the maximum, and the flow control valve Reduce pressure loss at 172A. Further, the controller 30 causes the hydraulic oil tank T to discharge the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 through the flow rate control valve 173.
その後、コントローラ30は、ブームシリンダ7の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、油圧モータとしてのポンプ・モータ14Aによる作動油の吸収量(押退容積)を制御する。 Thereafter, the controller 30 controls the amount of hydraulic oil absorbed (push-out volume) by the pump motor 14 </ b> A as a hydraulic motor so that the operation speed of the boom cylinder 7 becomes a speed corresponding to the operation amount of the boom operation lever.
また、例えばポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。具体的には、コントローラ30は、切替弁62Bを第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62Bを第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。なお、コントローラ30は、必要に応じて、切替弁62Aを第3位置(中立位置)にしてブームシリンダ7のロッド側油室とポンプ・モータ14Aとの間の連通を遮断してもよい。なお、図9における灰色の太点線は、切替弁62Bが第1位置に切り替えられた場合に、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクTに排出されることを表す。 Further, for example, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 may control the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the hydraulic oil flowing out of the hydraulic oil is discharged to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62B to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62B to the first position, so that the rod side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T. The controller 30 may block the communication between the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7 and the pump / motor 14A by setting the switching valve 62A to the third position (neutral position) as necessary. 9 represents that the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 is discharged to the hydraulic oil tank T when the switching valve 62B is switched to the first position. .
上述のように、コントローラ30は、[掘削動作]のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。 As described above, the controller 30 additionally realizes the following effects in addition to the effects described in [Excavation Operation].
具体的には、コントローラ30は、ブーム上げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油でポンプ・モータ14Aを回転させて背圧を生成する。そのため、本発明の実施例に係るショベルは、背圧を生成する際に得られる回転トルクをエンジン11のアシストのために利用できる。その結果、アシスト出力分だけエンジン出力を低減させることによる省エネルギ化、エンジン出力にアシスト出力を上乗せして油圧ポンプの出力を増大させることによる動作の高速化及びサイクルタイムの短縮等を実現できる。なお、図9の黒色の一点鎖線矢印は、回転トルクが変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得ることを表す。 Specifically, when the boom raising operation is performed, the controller 30 generates the back pressure by rotating the pump motor 14A with the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. Therefore, the excavator according to the embodiment of the present invention can use the rotational torque obtained when generating the back pressure for assisting the engine 11. As a result, it is possible to realize energy saving by reducing the engine output by the amount of the assist output, speeding up the operation and shortening the cycle time by adding the assist output to the engine output and increasing the output of the hydraulic pump. 9 indicates that the rotational torque is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13 and can be used as the driving force of the first pump 14L and the second pump 14R.
また、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを回転させることで背圧を生成するため、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の流れを絞りで絞る必要がなく、絞りで圧力損失を発生させることもない。そのため、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の油圧エネルギが熱エネルギとして消費されるのを抑制或いは防止し、エネルギ損失を抑制或いは防止できる。
[アキュムレータアシストを伴う掘削動作]
次に、図10を参照し、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図10は、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図10の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。
Further, since the controller 30 generates the back pressure by rotating the pump / motor 14A, it is not necessary to restrict the flow of hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 with a restriction, and the pressure loss is reduced with the restriction. It is not generated. Therefore, it is possible to suppress or prevent the hydraulic energy of the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 from being consumed as heat energy, and to suppress or prevent energy loss.
[Drilling operation with accumulator assist]
Next, with reference to FIG. 10, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when excavation operation with accumulator assistance is performed will be described. FIG. 10 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when excavation operation with accumulator assistance is performed. Also, the black thick solid line in FIG. 10 represents the flow of hydraulic oil flowing into the hydraulic actuator, and the larger the solid line, the greater the flow rate.
アキュムレータアシストは、アキュムレータ80に蓄積された作動油を利用して油圧アクチュエータの動きをアシストする処理であり、アキュムレータ80に蓄積された作動油のみを利用して油圧アクチュエータを動作させる場合を含む。 The accumulator assist is a process of assisting the movement of the hydraulic actuator using the hydraulic oil accumulated in the accumulator 80, and includes a case where the hydraulic actuator is operated using only the hydraulic oil accumulated in the accumulator 80.
具体的には、コントローラ30は、アーム5が操作されたと判断すると、図10に示すように、アーム操作レバーの操作量に応じて、第2位置にある合流弁55を第1位置の方向に移動させる。そして、第1作動油と第2作動油とを合流させ、第1作動油及び第2作動油を流量制御弁171に供給する。流量制御弁171は、アーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図10の右位置に移動し、第1作動油及び第2作動油をアームシリンダ8に流入させる。 Specifically, when the controller 30 determines that the arm 5 has been operated, the merging valve 55 at the second position is moved in the direction of the first position in accordance with the amount of operation of the arm operation lever, as shown in FIG. Move. Then, the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are merged, and the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are supplied to the flow rate control valve 171. The flow control valve 171 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever, moves to the right position in FIG. 10, and causes the first hydraulic oil and the second hydraulic oil to flow into the arm cylinder 8.
その後、コントローラ30は、ブーム4及びバケット6が操作されたと判断した場合、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。 Thereafter, when it is determined that the boom 4 and the bucket 6 are operated, the controller 30 determines whether the excavation operation or the floor excavation operation is performed based on the output of the load pressure sensor.
掘削動作であると判断した場合、コントローラ30は、ネガティブコントロール制御、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御、馬力制御等のポンプ吐出量制御に基づいて、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第2ポンプ14Rの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ30は、対応するレギュレータを制御して第2ポンプ14Rの吐出量が指令値通りとなるように制御する。 When it is determined that the excavation operation is performed, the controller 30 responds to the operation amounts of the boom operation lever and the bucket operation lever based on pump discharge amount control such as negative control control, positive control control, load sensing control, and horsepower control. A discharge amount command value for the second pump 14R is determined. Then, the controller 30 controls the corresponding regulator so that the discharge amount of the second pump 14R becomes the command value.
また、コントローラ30は、第2ポンプ14Rの最大吐出量と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ14Aに吐出させる。具体的には、コントローラ30は、切替弁82を第1位置にしてアキュムレータ80とポンプ・モータ14Aとの間を連通させ、アキュムレータ80に蓄積された作動油をポンプ・モータ14Aに向けて放出させる。 Further, the controller 30 calculates a flow rate difference between the maximum discharge amount of the second pump 14R and a discharge amount command value, and causes the pump / motor 14A to discharge hydraulic oil having a flow rate corresponding to the flow rate difference. Specifically, the controller 30 places the switching valve 82 in the first position to allow communication between the accumulator 80 and the pump / motor 14A, and discharges hydraulic oil accumulated in the accumulator 80 toward the pump / motor 14A. .
そして、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がアキュムレータ圧より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(アキュムレータ圧)を負荷圧まで増大させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。 Then, when the load pressure of the arm cylinder 8 (the pressure in the bottom side oil chamber) is higher than the accumulator pressure, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump to reduce the pressure of the supply side hydraulic oil (accumulator pressure). The pressure is increased to the load pressure, and the corresponding regulator is controlled so that the discharge amount of the pump motor 14A becomes a flow rate corresponding to the flow rate difference. Compared with the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T, the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump can discharge the hydraulic oil with a small pump load. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11.
また、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がアキュムレータ圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(アキュムレータ圧)を負荷圧まで低減させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、エンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。 In addition, when the load pressure of the arm cylinder 8 (the pressure of the bottom side oil chamber) is equal to or less than the accumulator pressure, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to reduce the pressure of the supply side hydraulic oil (accumulator pressure). The pressure is reduced to the load pressure, and the corresponding regulator is controlled so that the discharge amount of the pump motor 14A becomes a flow rate corresponding to the flow rate difference. The pump motor 14A that operates as a hydraulic motor can assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased.
なお、図10の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクが変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。 Note that the black dashed-dotted arrow in FIG. 10 indicates that the rotational torque generated by the pump motor 14A operating as a hydraulic motor is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13, and the first pump 14L and the second pump It represents that it can be used as the driving force of the pump 14R. Further, a gray dot-dash line arrow indicates that the pump motor 14 </ b> A operating as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11.
そして、コントローラ30は、切替弁90を第1位置にして第3作動油を切替弁91に向け、且つ、切替弁91を第1位置にして第3作動油をアームシリンダ8に向ける。 Then, the controller 30 directs the third hydraulic oil toward the switching valve 91 with the switching valve 90 in the first position, and directs the third hydraulic oil toward the arm cylinder 8 with the switching valve 91 in the first position.
また、コントローラ30は、上述の流量差、第1ポンプ14Lの吐出圧、第2ポンプ14Rの吐出圧等に基づいて合流弁55の開口面積を制御する。図10の例では、コントローラ30は、予め登録した開口マップを参照して合流弁55の開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を合流弁55に対して出力する。なお、コントローラ30は、開口マップの代わりに所定の関数を用いて合流弁55の開口面積を決定してもよい。 Further, the controller 30 controls the opening area of the junction valve 55 based on the above-described flow rate difference, the discharge pressure of the first pump 14L, the discharge pressure of the second pump 14R, and the like. In the example of FIG. 10, the controller 30 determines the opening area of the merging valve 55 with reference to a previously registered opening map, and outputs a command corresponding to the opening area to the merging valve 55. The controller 30 may determine the opening area of the merging valve 55 using a predetermined function instead of the opening map.
一方、床堀動作であると判断した場合、コントローラ30は、ショベルの動きが不安定にならない限りにおいて、できるだけ速やかに合流弁55を閉じる。第2作動油のみをブームシリンダ7及びバケットシリンダ9に流入させるようにしてブーム4及びバケット6の操作性を向上させるためである。 On the other hand, if it is determined that the excavation operation is a floor excavation operation, the controller 30 closes the merging valve 55 as soon as possible as long as the excavator movement does not become unstable. This is to improve the operability of the boom 4 and the bucket 6 by allowing only the second hydraulic oil to flow into the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9.
なお、図10の例では、ポンプ・モータ14Aの最大吐出量は、第2ポンプ14Rの最大吐出量より小さい。そのため、上述の流量差がポンプ・モータ14Aの最大吐出量を上回る場合、コントローラ30は、油圧ポンプとして機能するポンプ・モータ14Aと第1ポンプ14Lとを最大吐出量で作動させた上で、第2ポンプ14Rの吐出量を増大させる。第2ポンプ14Rの最大吐出量と実際の増大後の吐出量との差が、ポンプ・モータ14Aの最大吐出量以下となるようにし、アーム5の動作速度が、第1作動油及び第2作動油を用いる場合のアーム5の動作速度を下回らないようにするためである。 In the example of FIG. 10, the maximum discharge amount of the pump / motor 14A is smaller than the maximum discharge amount of the second pump 14R. Therefore, when the above-described flow rate difference exceeds the maximum discharge amount of the pump / motor 14A, the controller 30 operates the pump / motor 14A functioning as a hydraulic pump and the first pump 14L with the maximum discharge amount, 2 The discharge amount of the pump 14R is increased. The difference between the maximum discharge amount of the second pump 14R and the actually increased discharge amount is set to be equal to or less than the maximum discharge amount of the pump motor 14A, and the operating speed of the arm 5 is the first hydraulic oil and the second operation. This is to prevent the operating speed of the arm 5 from being lowered when oil is used.
但し、ポンプ・モータ14Aの最大吐出量が第2ポンプ14Rの最大吐出量以上の場合には、コントローラ30は、掘削動作中に合流弁55を閉じた状態(第2位置)に維持できる。第1作動油及び第3作動油を用いる場合のアーム5の動作速度が、第1作動油及び第2作動油を用いる場合のアーム5の動作速度を下回ることはないためである。この場合、コントローラ30は、掘削動作中は常に、第1作動油及び第3作動油のみをアームシリンダ8に流入させ、第2作動油のみをブームシリンダ7及びバケットシリンダ9に流入させる。そのため、アーム5を動かすための作動油とブーム4及びバケット6を動かすための作動油を完全に分離することができ、それぞれの操作性を高めることができる。 However, when the maximum discharge amount of the pump motor 14A is equal to or greater than the maximum discharge amount of the second pump 14R, the controller 30 can maintain the junction valve 55 in the closed state (second position) during the excavation operation. This is because the operating speed of the arm 5 when the first hydraulic oil and the third hydraulic oil are used does not fall below the operating speed of the arm 5 when the first hydraulic oil and the second hydraulic oil are used. In this case, the controller 30 always causes only the first hydraulic oil and the third hydraulic oil to flow into the arm cylinder 8 and allows only the second hydraulic oil to flow into the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 during the excavation operation. Therefore, the hydraulic oil for moving the arm 5 and the hydraulic oil for moving the boom 4 and the bucket 6 can be completely separated, and the operability of each can be improved.
次に、図11を参照し、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図11は、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図11の黒色及び灰色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図11における灰色の太実線は、作動油の流れが減少或いは消失し得ることを追加的に表す。 Next, with reference to FIG. 11, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when excavation operation with accumulator assistance is performed will be described. FIG. 11 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when excavation operation with accumulator assistance is performed. In addition, black and gray thick solid lines in FIG. 11 represent the flow of hydraulic oil flowing into the hydraulic actuator, and the larger the solid line thickness, the greater the flow rate. Further, the gray solid line in FIG. 11 additionally indicates that the flow of hydraulic oil can be reduced or eliminated.
コントローラ30は、図10の油圧回路の場合と同様、操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断し、負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。 As in the case of the hydraulic circuit of FIG. 10, the controller 30 determines the operation content of the operator on the shovel based on the output of the operation detection unit, and determines the operation state of the shovel based on the output of the load detection unit.
アーム5が操作されると、流量制御弁171Aはアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図11の左位置に移動し、流量制御弁171Bはアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図11の右位置に移動する。 When the arm 5 is operated, the flow control valve 171A receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the left position in FIG. 11, and the flow control valve 171B corresponds to the operation amount of the arm operation lever. It receives the pilot pressure and moves to the right position in FIG.
そして、コントローラ30は、アーム5が操作されたと判断すると、可変ロードチェック弁51Aを第1位置にし、第1作動油が可変ロードチェック弁51Aを通じて流量制御弁171Aに至るようにする。また、可変ロードチェック弁51Bを第1位置にし、第2作動油が可変ロードチェック弁51Bを通じて流量制御弁171Bに至るようにする。流量制御弁171Aを通過した第1作動油は、流量制御弁171Bを通過した第2作動油と合流し、アームシリンダ8のボトム側油室に流入する。 When the controller 30 determines that the arm 5 has been operated, the controller 30 sets the variable load check valve 51A to the first position so that the first hydraulic oil reaches the flow control valve 171A through the variable load check valve 51A. Further, the variable load check valve 51B is set to the first position so that the second hydraulic oil reaches the flow control valve 171B through the variable load check valve 51B. The first hydraulic oil that has passed through the flow control valve 171A merges with the second hydraulic oil that has passed through the flow control valve 171B, and flows into the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8.
その後、コントローラ30は、ブーム4及びバケット6が操作されたと判断すると、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。そして、掘削動作であると判断した場合、コントローラ30は、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第2ポンプ14Rの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ30は、対応するレギュレータを制御して第2ポンプ14Rの吐出量が指令値通りとなるように制御する。 Thereafter, when it is determined that the boom 4 and the bucket 6 have been operated, the controller 30 determines whether the excavation operation or the floor excavation operation is performed based on the output of the load pressure sensor. When it is determined that the excavation operation is performed, the controller 30 determines a discharge amount command value of the second pump 14R corresponding to the operation amounts of the boom operation lever and the bucket operation lever. Then, the controller 30 controls the corresponding regulator so that the discharge amount of the second pump 14R becomes the command value.
このとき、流量制御弁172Aはブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図11の左位置に移動する。また、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図11の右位置に移動する。そして、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52Aを第1位置にし、第2作動油が可変ロードチェック弁52Aを通じて流量制御弁172Aに至るようにする。また、可変ロードチェック弁53を第1位置にし、第2作動油が可変ロードチェック弁53を通じて流量制御弁173に至るようにする。そして、流量制御弁172Aを通過した第2作動油は、ブームシリンダ7のボトム側油室に流入し、流量制御弁173を通過した第2作動油は、バケットシリンダ9のボトム側油室に流入する。 At this time, the flow control valve 172A receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever and moves to the left position in FIG. Further, the flow control valve 173 receives a pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operation lever and moves to the right position in FIG. Then, the controller 30 sets the variable load check valve 52A to the first position so that the second hydraulic oil reaches the flow control valve 172A through the variable load check valve 52A. Further, the variable load check valve 53 is set to the first position so that the second hydraulic oil reaches the flow control valve 173 through the variable load check valve 53. The second hydraulic oil that has passed through the flow control valve 172A flows into the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7, and the second hydraulic oil that has passed through the flow control valve 173 flows into the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9. To do.
また、コントローラ30は、第2ポンプ14Rの最大吐出量と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ14Aに吐出させる。具体的には、コントローラ30は、切替弁82を第1位置にしてアキュムレータ80とポンプ・モータ14Aとの間を連通させ、アキュムレータ80に蓄積された作動油をポンプ・モータ14Aに向けて放出させる。 Further, the controller 30 calculates a flow rate difference between the maximum discharge amount of the second pump 14R and a discharge amount command value, and causes the pump / motor 14A to discharge hydraulic oil having a flow rate corresponding to the flow rate difference. Specifically, the controller 30 places the switching valve 82 in the first position to allow communication between the accumulator 80 and the pump / motor 14A, and discharges hydraulic oil accumulated in the accumulator 80 toward the pump / motor 14A. .
そして、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がアキュムレータ圧より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(アキュムレータ圧)を負荷圧まで増大させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。 Then, when the load pressure of the arm cylinder 8 (the pressure in the bottom side oil chamber) is higher than the accumulator pressure, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump to reduce the pressure of the supply side hydraulic oil (accumulator pressure). The pressure is increased to the load pressure, and the corresponding regulator is controlled so that the discharge amount of the pump motor 14A becomes a flow rate corresponding to the flow rate difference. Compared with the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T, the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump can discharge the hydraulic oil with a small pump load. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11.
また、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がアキュムレータ圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(アキュムレータ圧)を負荷圧まで低減させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、エンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。 In addition, when the load pressure of the arm cylinder 8 (the pressure of the bottom side oil chamber) is equal to or less than the accumulator pressure, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to reduce the pressure of the supply side hydraulic oil (accumulator pressure). The pressure is reduced to the load pressure, and the corresponding regulator is controlled so that the discharge amount of the pump motor 14A becomes a flow rate corresponding to the flow rate difference. The pump motor 14A that operates as a hydraulic motor can assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased.
なお、図11の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクが変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。 Note that the black dot-and-dash line arrow in FIG. 11 indicates that the rotational torque generated by the pump motor 14A operating as a hydraulic motor is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13, and the first pump 14L and the second It represents that it can be used as the driving force of the pump 14R. Further, a gray dot-dash line arrow indicates that the pump motor 14 </ b> A operating as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11.
また、コントローラ30は、上述の流量差、第1ポンプ14Lの吐出圧、第2ポンプ14Rの吐出圧等に基づいて可変ロードチェック弁51Bの開口面積を制御する。図11の例では、コントローラ30は、予め登録した開口マップを参照して可変ロードチェック弁51Bの開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を可変ロードチェック弁51Bに対して出力する。これにより、アームシリンダ8のボトム側油室に流入する第2作動油が減少し或いは消失する。なお、図11における灰色の太実線は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の流量の増大に応じて、アームシリンダ8のボトム側油室に流入する第2作動油が減少し或いは消失することを表す。 Further, the controller 30 controls the opening area of the variable load check valve 51B based on the flow rate difference, the discharge pressure of the first pump 14L, the discharge pressure of the second pump 14R, and the like. In the example of FIG. 11, the controller 30 determines the opening area of the variable load check valve 51B with reference to the opening map registered in advance, and outputs a command corresponding to the opening area to the variable load check valve 51B. Thereby, the 2nd hydraulic fluid which flows into the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 reduces or lose | disappears. The gray solid line in FIG. 11 indicates that the second hydraulic oil flowing into the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 decreases or disappears as the flow rate of the third hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A increases. Represents what to do.
上述のように、コントローラ30は、[掘削動作]及び[背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作]のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。 As described above, the controller 30 additionally realizes the following effects in addition to the effects described in [Excavation operation] and [Excavation operation with engine assist by back pressure regeneration].
具体的には、コントローラ30は、掘削動作が行われた場合に、アキュムレータ80に蓄積された作動油をポンプ・モータ14Aに供給する。そして、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御することでポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第3作動油の供給先である油圧アクチュエータの負荷圧とアキュムレータ圧との大小関係にかかわらず、第3作動油をその油圧アクチュエータに流入させることができる。その結果、第1作動油と第3作動油の流量バランスを柔軟に制御でき、また、アキュムレータ80に蓄積された油圧エネルギを効率的に再利用できるようにする。
[背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作]
次に、図12を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図12は、背圧回生によるアームシリンダ8のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図12の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図12の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
Specifically, the controller 30 supplies hydraulic oil accumulated in the accumulator 80 to the pump motor 14A when an excavation operation is performed. Then, it is switched whether the pump / motor 14A is operated as a hydraulic pump or a hydraulic motor, and the displacement of the third hydraulic oil discharged by the pump / motor 14A is controlled by controlling the displacement volume of the pump / motor 14A. Change the pressure. Therefore, regardless of the magnitude relationship between the load pressure of the hydraulic actuator to which the third hydraulic oil is supplied and the accumulator pressure, the third hydraulic oil can flow into the hydraulic actuator. As a result, the flow rate balance between the first hydraulic oil and the third hydraulic oil can be flexibly controlled, and the hydraulic energy accumulated in the accumulator 80 can be efficiently reused.
[Excavation operation with assist of hydraulic actuator by back pressure regeneration]
Next, with reference to FIG. 12, the state of the hydraulic circuit of FIG. 2 in the case where excavation operation with assistance of the hydraulic actuator by back pressure regeneration is performed will be described. FIG. 12 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when excavation operation with assist of the arm cylinder 8 by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black thick solid line of FIG. 12 represents the flow of the hydraulic fluid which flows into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick. Moreover, the black and gray thick dotted lines in FIG. 12 represent the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator.
具体的には、コントローラ30は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、何れの油圧アクチュエータの負荷圧が最小かを判断する。そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断すると、切替弁62を第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172を最大開口とし、流量制御弁172での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、切替弁63を第1位置にしてバケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに向ける。 Specifically, when the controller 30 determines that the combined excavation operation by the boom raising operation, the arm closing operation, and the bucket closing operation is being performed, the controller 30 determines which hydraulic actuator has a minimum load pressure. When the controller 30 determines that the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is the minimum, the controller 30 sets the switching valve 62 to the second position, as shown by the black thick dotted line, on the rod side of the boom cylinder 7. The hydraulic oil flowing out from the oil chamber is directed to the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 172 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172 is opened to the maximum, and the flow control valve Reduce pressure loss at 172. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank T with the switching valve 63 in the first position.
その後、コントローラ30は、ブームシリンダ7の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、ポンプ・モータ14Aによる作動油の吸収量(押退容積)を制御する。具体的には、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧(ロッド側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)をアームシリンダ8の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、レギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(背圧)を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ30は、背圧がブームシリンダ7の所望の負荷圧(ボトム側油室の圧力)に見合う圧力となるようにその背圧を制御できる。 Thereafter, the controller 30 controls the amount of hydraulic oil absorbed (push-out volume) by the pump motor 14A so that the operating speed of the boom cylinder 7 becomes a speed corresponding to the operating amount of the boom operating lever. Specifically, when the load pressure of the arm cylinder 8 (pressure in the bottom side oil chamber) is higher than the desired back pressure of the boom cylinder 7 (pressure in the rod side oil chamber), the controller 30 hydraulically controls the pump motor 14A. The pump is operated as a pump to increase the pressure of hydraulic oil on the supply side (pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7) to the load pressure of the arm cylinder 8. In addition, when the load pressure of the arm cylinder 8 (pressure in the bottom side oil chamber) is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply hydraulic oil on the supply side. The pressure (pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7) is reduced to the load pressure. The controller 30 adjusts the swash plate tilt angle of the pump motor 14A by a regulator to control the displacement volume. For example, when the pump / motor 14A is rotated at a constant speed, the controller 30 can reduce the flow rate of hydraulic fluid flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 as the push-out volume is reduced. The pressure (back pressure) of the oil chamber can be increased. Using this relationship, the controller 30 can control the back pressure so that the back pressure becomes a pressure commensurate with a desired load pressure of the boom cylinder 7 (pressure in the bottom side oil chamber).
また、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油は、油圧モータとして機能するポンプ・モータ14Aを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクは、エンジン11の回転をアシストするために利用され、エンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。なお、エンジン11の出力制御には、望ましくはトルクベース制御を応用したものが利用され得る。 The hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 generates rotational torque by rotating the pump motor 14A that functions as a hydraulic motor. This rotational torque is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13, and can be used as the driving force of the first pump 14L and the second pump 14R. That is, the rotational torque generated by the pump motor 14A is used to assist the rotation of the engine 11, and has an effect of suppressing the load on the engine 11 and thus the fuel injection amount. For output control of the engine 11, it is desirable to use torque base control.
また、油圧ポンプとして機能するポンプ・モータ14Aは、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油を吸い込むことで、作動油タンクTから作動油を吸い込む場合に比べて小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。 In addition, the pump motor 14A functioning as a hydraulic pump sucks in the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 so that the hydraulic oil can be operated with a smaller pump load than when the hydraulic oil is sucked in from the hydraulic oil tank T. Can be discharged. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11.
なお、図12の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクが変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。 In FIG. 12, the black dot-and-dash line arrow indicates that the rotational torque generated by the pump motor 14A operating as a hydraulic motor is transmitted to the rotation shaft of the engine 11 via the transmission 13, and the first pump 14L and the second pump It represents that it can be used as the driving force of the pump 14R. Further, a gray dot-dash line arrow indicates that the pump motor 14 </ b> A operating as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62を第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62を第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。流量制御弁172のCT開口が大きい場合、或いは、ブームシリンダ7に負荷が加わり背圧を発生させる必要が無くなった場合についても同様である。なお、図12における灰色の太点線は、切替弁62が第1位置の方向に移動させられた場合に、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクTに排出されることを表す。 In addition, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62 to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62 to the first position, so that the rod side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T. The same applies when the CT opening of the flow control valve 172 is large, or when it is no longer necessary to generate a back pressure by applying a load to the boom cylinder 7. Note that the gray thick dotted line in FIG. 12 indicates that the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 is discharged to the hydraulic oil tank T when the switching valve 62 is moved in the direction of the first position. Represents that.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではアームシリンダ8の動作速度をアーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、合流弁55を第1位置にして第2ポンプ14Rが吐出する第2作動油をアームシリンダ8に流入させる。 Further, when the operating speed of the arm cylinder 8 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the arm operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 sets the merging valve 55 to the first position. The second hydraulic oil discharged from the second pump 14R is caused to flow into the arm cylinder 8.
なお、上述では、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断される場合を説明するが、バケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断される場合についても同様の説明が適用される。具体的には、コントローラ30は、バケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断すると、切替弁63を第2位置にし、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、バケット操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁173の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁173を最大開口とし、流量制御弁173での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、切替弁61及び切替弁62をそれぞれ第1位置にしてアームシリンダ8及びブームシリンダ7のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに向ける。また、バケットシリンダ9の動作速度も上述同様に制御される。 In the above description, the case where the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is determined to be minimum will be described. However, the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 is determined to be minimum. The same description applies to the case of the case. Specifically, when the controller 30 determines that the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 is the minimum, the controller 30 sets the switching valve 63 to the second position, and the controller 30 flows out from the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9. Direct the oil to the supply side of the pump motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 173 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the bucket operation lever, thereby setting the flow control valve 173 to the maximum opening. Reduce pressure loss at 173. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil flowing out from the rod-side oil chambers of the arm cylinder 8 and the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank T with the switching valve 61 and the switching valve 62 set to the first positions, respectively. Further, the operation speed of the bucket cylinder 9 is controlled in the same manner as described above.
また、コントローラ30は、アームシリンダ8のボトム側油室の圧力(負荷圧)が最小と判断すると、切替弁61を第2位置にし、アームシリンダ8のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、アーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁171の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171を最大開口とし、流量制御弁171での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、切替弁62及び切替弁63のそれぞれを第1位置にしてブームシリンダ7及びバケットシリンダ9のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに向ける。また、アームシリンダ8の動作速度も上述同様に制御される。 When the controller 30 determines that the pressure (load pressure) in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 is the minimum, the controller 30 sets the switching valve 61 to the second position and pumps the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the arm cylinder 8.・ Direct toward the supply side of the motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 171 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the arm operation lever so that the flow control valve 171 is opened to the maximum. Reduce pressure loss at 171. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil flowing out from the rod-side oil chambers of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank T with the switching valve 62 and the switching valve 63 being in the first positions. Further, the operating speed of the arm cylinder 8 is also controlled in the same manner as described above.
次に、図13を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図13は、背圧回生によるアームシリンダ8のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図13の黒色及び灰色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図13の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。また、図13における灰色の太実線及び太点線は、作動油の流れが減少或いは消失し得ることを追加的に表す。 Next, referring to FIG. 13, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 in the case where excavation operation with assistance of the hydraulic actuator by back pressure regeneration is performed will be described. FIG. 13 shows the state of the hydraulic circuit of FIG. 3 when excavation operation accompanied by the assist of the arm cylinder 8 by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black and gray thick solid lines in FIG. 13 represent the flow of hydraulic oil flowing into the hydraulic actuator, and the larger the solid line thickness, the greater the flow rate. Moreover, the black and gray thick dotted lines in FIG. 13 represent the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator. Moreover, the thick gray solid line and the thick dotted line in FIG. 13 additionally indicate that the flow of hydraulic oil can be reduced or eliminated.
具体的には、コントローラ30は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、切替弁62Aを第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Aの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172Aを最大開口とし、流量制御弁172Aでの圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、流量制御弁173を通じてバケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクTに排出させる。 Specifically, when the controller 30 determines that the combined excavation operation by the boom raising operation, the arm closing operation, and the bucket closing operation is performed, the controller 30 sets the switching valve 62A to the second position, as indicated by a black thick dotted line. The hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 is directed to the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172A by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172A is opened to the maximum, and the flow control valve Reduce pressure loss at 172A. Further, the controller 30 causes the hydraulic oil tank T to discharge the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 through the flow rate control valve 173.
その後、コントローラ30は、ブームシリンダ7の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、ポンプ・モータ14Aによる作動油の吸収量(押退容積)を制御する。具体的には、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧(ロッド側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)をアームシリンダ8の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ボトム側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、レギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。 Thereafter, the controller 30 controls the amount of hydraulic oil absorbed (push-out volume) by the pump motor 14A so that the operating speed of the boom cylinder 7 becomes a speed corresponding to the operating amount of the boom operating lever. Specifically, when the load pressure of the arm cylinder 8 (pressure in the bottom side oil chamber) is higher than the desired back pressure of the boom cylinder 7 (pressure in the rod side oil chamber), the controller 30 hydraulically controls the pump motor 14A. The pump is operated as a pump to increase the pressure of hydraulic oil on the supply side (pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7) to the load pressure of the arm cylinder 8. In addition, when the load pressure of the arm cylinder 8 (pressure in the bottom side oil chamber) is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply hydraulic oil on the supply side. The pressure (pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7) is reduced to the load pressure. The controller 30 adjusts the swash plate tilt angle of the pump motor 14A by a regulator to control the displacement volume.
なお、図13の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクが変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。 The black dot-and-dash line arrow in FIG. 13 indicates that the rotational torque generated by the pump motor 14A operating as a hydraulic motor is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13, and the first pump 14L and the second It represents that it can be used as the driving force of the pump 14R. Further, a gray dot-dash line arrow indicates that the pump motor 14 </ b> A operating as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11.
また、例えばポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。具体的には、コントローラ30は、切替弁62Bを第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62Bを第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。なお、コントローラ30は、必要に応じて、切替弁62Aを第3位置(中立位置)にしてブームシリンダ7のロッド側油室とポンプ・モータ14Aとの間の連通を遮断してもよい。なお、図13における灰色の太点線は、切替弁62Bが第1位置に切り替えられた場合に、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクTに排出されることを表す。 Further, for example, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 may control the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the hydraulic oil flowing out of the hydraulic oil is discharged to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62B to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62B to the first position, so that the rod side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T. The controller 30 may block the communication between the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7 and the pump / motor 14A by setting the switching valve 62A to the third position (neutral position) as necessary. 13 indicates that the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 is discharged to the hydraulic oil tank T when the switching valve 62B is switched to the first position. .
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御することでアームシリンダ8の動作速度をアーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できる場合、コントローラ30は、可変ロードチェック弁51Bを第2位置にして第2作動油のアームシリンダ8への流入を遮断してもよい。なお、図13における灰色の太実線は、可変ロードチェック弁51Bが第2位置に切り替えられた場合に、第2作動油のアームシリンダ8への流入が遮断されることを表す。 If the operating speed of the arm cylinder 8 can be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the arm operation lever by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 moves the variable load check valve 51B to the second position. Thus, the flow of the second hydraulic oil into the arm cylinder 8 may be blocked. The gray solid line in FIG. 13 represents that the flow of the second hydraulic oil into the arm cylinder 8 is blocked when the variable load check valve 51B is switched to the second position.
上述のように、コントローラ30は、[掘削動作]及び[背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作]のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。 As described above, the controller 30 additionally realizes the following effects in addition to the effects described in [Excavation operation] and [Excavation operation with engine assist by back pressure regeneration].
具体的には、コントローラ30は、掘削動作が行われた場合に、ブームシリンダ7のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aに供給する。そして、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御することでポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第3作動油の供給先である油圧アクチュエータの負荷圧とブームシリンダ7のロッド側油室における所望の背圧との大小関係にかかわらず、第3作動油をその油圧アクチュエータに流入させることができる。その結果、第1作動油と第3作動油の流量バランスを柔軟に制御でき、また、回生したエネルギを効率的に再利用できるようにする。
[背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作]
次に、図14を参照し、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図14は、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図14の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図14の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
Specifically, the controller 30 supplies hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 to the pump motor 14A when excavation operation is performed. Then, it is switched whether the pump / motor 14A is operated as a hydraulic pump or a hydraulic motor, and the displacement of the third hydraulic oil discharged by the pump / motor 14A is controlled by controlling the displacement volume of the pump / motor 14A. Change the pressure. Therefore, regardless of the magnitude relationship between the load pressure of the hydraulic actuator to which the third hydraulic oil is supplied and the desired back pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7, the third hydraulic oil is allowed to flow into the hydraulic actuator. Can do. As a result, the flow rate balance between the first hydraulic oil and the third hydraulic oil can be flexibly controlled, and the regenerated energy can be efficiently reused.
[Soil removal with engine assist by back pressure regeneration]
Next, referring to FIG. 14, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 in the case where the soil removal operation with the assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed will be described. FIG. 14 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when a soil removal operation with the assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black thick solid line of FIG. 14 represents the flow of the hydraulic fluid which flows into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick. Moreover, the black thick dotted line of FIG. 14 represents the flow of the hydraulic fluid which flows out from a hydraulic actuator.
排土動作は、ブーム下げ、アーム開き、及びバケット開きを含む動作である。また、ブーム4は自重で下降し、ブーム4の下降速度はブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の流量を調整することで制御される。具体的には、ボトム側油室から流出する作動油の流量が大きいほどブーム4の下降速度は大きくなる。 The earth removal operation is an operation including boom lowering, arm opening, and bucket opening. Further, the boom 4 is lowered by its own weight, and the lowering speed of the boom 4 is controlled by adjusting the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. Specifically, the lowering speed of the boom 4 increases as the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber increases.
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁172はブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図14の左位置に移動する。また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁171はアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図14の左位置に移動し、バケット開き操作が行われると、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図14の左位置に移動する。 When the boom lowering operation is performed, the flow control valve 172 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever and moves to the left position in FIG. Further, when the arm opening operation is performed, the flow control valve 171 receives a pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the left position in FIG. 14, and when the bucket opening operation is performed, the flow control valve 173. 14 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operating lever and moves to the left position in FIG.
そして、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、図14に示すように、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 When the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7a maximized as shown in FIG. Let flow into the oil chamber on the rod side.
なお、再生弁7aの開口が最大になると、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力がそのままロッド側油室にも掛かるため、ボトム側油室の圧力がさらに上昇してコントロールバルブ17内に設置されたリリーフ弁のリリーフ圧を超過する場合がある。そのため、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力がそのリリーフ圧に近づいた場合には、再生弁7aの開口を小さくしてボトム側油室の圧力がそのリリーフ圧を超えないようにする。 When the opening of the regenerative valve 7a is maximized, the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is directly applied to the rod side oil chamber, so that the pressure in the bottom side oil chamber is further increased and installed in the control valve 17. The relief pressure of the released relief valve may be exceeded. Therefore, when the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 approaches its relief pressure, the controller 30 reduces the opening of the regeneration valve 7a so that the pressure in the bottom oil chamber does not exceed the relief pressure. To.
また、コントローラ30は、切替弁62を第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172を最大開口とし、流量制御弁172での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52を第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172との間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62 to the second position, and directs the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A, as shown by a black thick dotted line. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172 is opened to the maximum. Reduce pressure loss at 172. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52 in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、また、リリーフ圧を超過しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの押退容積を制御する。そして、コントローラ30は、切替弁90を第2位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を作動油タンクTに排出させる。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor, and controls the corresponding regulator so that the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly and does not exceed the relief pressure. Thus, the displacement of the pump motor 14A is controlled. Then, the controller 30 sets the switching valve 90 to the second position and causes the hydraulic oil tank T to discharge the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14A.
また、コントローラ30は、合流弁55を第2位置の状態に維持して第1作動油と第2作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第1ポンプ14Lによる直接制御が可能なため、流量制御弁171における絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ9のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第2ポンプ14Rによる直接制御が可能なため、流量制御弁173における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ30は、ブームシリンダ7に対応する流量制御弁172の場合と同様、減圧弁により流量制御弁171、173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171、173を最大開口とし、流量制御弁171、173での圧力損失を低減させてもよい。なお、アーム開き操作及びバケット開き操作を伴う排土動作が行われる場合、アーム操作レバー及びバケット操作レバーは、典型的には、フルレバー(例えば、レバーの中立状態を0%とし、最大操作状態を100%とした場合の80%以上の操作量)で操作される。そのため、流量制御弁171、173は何れも最大開口となる。 Further, the controller 30 maintains the merging valve 55 in the second position so as not to merge the first hydraulic oil and the second hydraulic oil, and the movements of the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are operated separately. Be controlled independently with oil. In this case, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 can be directly controlled by the first pump 14L, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 171. Similarly, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 can be directly controlled by the second pump 14R, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 173. Therefore, as in the case of the flow control valve 172 corresponding to the boom cylinder 7, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valves 171 and 173 by the pressure reducing valve, thereby controlling the flow control valves 171 and 173. May be the maximum opening, and the pressure loss at the flow control valves 171 and 173 may be reduced. Note that when a soil removal operation involving an arm opening operation and a bucket opening operation is performed, the arm operation lever and the bucket operation lever are typically full levers (for example, the neutral state of the lever is set to 0%, and the maximum operation state is set). The operation amount is 80% or more of 100%). Therefore, both of the flow control valves 171 and 173 have a maximum opening.
また、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油は、ポンプ・モータ14Aを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、図14の黒色の一点鎖線矢印で示すように、変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクは、エンジン11の回転をアシストするために利用され、エンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。 The hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 generates rotational torque by rotating the pump motor 14A. This rotational torque is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13 as shown by the black dashed-dotted arrow in FIG. 14, and can be used as the driving force of the first pump 14L and the second pump 14R. That is, the rotational torque generated by the pump motor 14A is used to assist the rotation of the engine 11, and has an effect of suppressing the load on the engine 11 and thus the fuel injection amount.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62を第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62を第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62 to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62 to the first position, so that the bottom side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
次に、図15を参照し、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図15は、背圧回生によるエンジン11のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図15の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図15の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。 Next, referring to FIG. 15, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 in the case where the soil removal operation with the assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed will be described. FIG. 15 shows the state of the hydraulic circuit of FIG. 3 when a soil removal operation with the assist of the engine 11 by back pressure regeneration is performed. Further, the black thick solid line in FIG. 15 represents the flow of hydraulic oil flowing into the hydraulic actuator, and the larger the solid line, the greater the flow rate. Moreover, the black and gray thick dotted lines in FIG. 15 represent the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator.
具体的には、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 Specifically, when the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7 a being maximized is discharged to the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. To flow into.
また、コントローラ30は、切替弁62Aを第1位置にし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Aの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁172Aを中立位置とし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流量制御弁172Aを通って作動油タンクTに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52Aを第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172Aとの間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62A to the first position, and directs hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 reduces the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 172A by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172A is in the neutral position, and the boom cylinder 7 The flow of hydraulic oil from the bottom side oil chamber to the hydraulic oil tank T through the flow rate control valve 172A is cut off. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52A in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172A.
また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁171Aはアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図15の右位置に移動する。また、バケット開き操作が行われると、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図15の左位置に移動する。 Further, when the arm opening operation is performed, the flow control valve 171A receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the right position in FIG. When the bucket opening operation is performed, the flow control valve 173 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operation lever and moves to the left position in FIG.
また、コントローラ30は、アーム開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁51Aを第1位置にし、第1ポンプ14Lと流量制御弁171Aとの間を連通させる。また、コントローラ30は、バケット開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁53を第1位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁173との間を連通させる。 Further, when the controller 30 determines that the arm opening operation has been performed, the controller 30 sets the variable load check valve 51A to the first position, and communicates between the first pump 14L and the flow control valve 171A. Further, when the controller 30 determines that the bucket opening operation has been performed, the controller 30 sets the variable load check valve 53 to the first position, and communicates between the second pump 14R and the flow control valve 173.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの押退容積を制御する。そして、コントローラ30は、切替弁90を第2位置にし、且つ、切替弁92を第3位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を作動油タンクTに排出させる。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic motor and controls the corresponding regulator so that the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. To control. Then, the controller 30 sets the switching valve 90 to the second position and sets the switching valve 92 to the third position to discharge the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14A to the hydraulic oil tank T.
また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁51Bを第2位置の状態に維持して第1作動油と第2作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第1ポンプ14Lによる直接制御が可能なため、流量制御弁171Aにおける絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ9のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第2ポンプ14Rによる直接制御が可能なため、流量制御弁173における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ30は、ブームシリンダ7に対応する流量制御弁172Aの場合と同様、減圧弁により流量制御弁171Aの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171Aを最大開口とし、且つ、減圧弁により流量制御弁173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁173を最大開口とし、流量制御弁171A、173での圧力損失を低減させてもよい。 Further, the controller 30 maintains the variable load check valve 51B in the second position so that the first hydraulic fluid and the second hydraulic fluid do not merge, and the movements of the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are different. Independently controlled by hydraulic fluid. In this case, since the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 can be directly controlled by the first pump 14L, it is not necessary to be limited by the restriction in the flow rate control valve 171A. Similarly, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 can be directly controlled by the second pump 14R, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 173. Therefore, as in the case of the flow control valve 172A corresponding to the boom cylinder 7, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 171A by the pressure reducing valve so that the flow control valve 171A becomes the maximum opening. In addition, the pressure loss at the flow control valves 171A and 173 may be reduced by increasing the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 173 with the pressure reducing valve so that the flow control valve 173 becomes the maximum opening.
また、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油は、ポンプ・モータ14Aを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、図15の黒色の一点鎖線矢印で示すように、変速機13を介してエンジン11の回転軸に伝えられ、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ14Aが発生させた回転トルクは、エンジン11の回転をアシストするために利用され、エンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。 The hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 generates rotational torque by rotating the pump motor 14A. This rotational torque is transmitted to the rotating shaft of the engine 11 via the transmission 13 as shown by the black dashed-dotted arrow in FIG. 15, and can be used as the driving force of the first pump 14L and the second pump 14R. That is, the rotational torque generated by the pump motor 14A is used to assist the rotation of the engine 11, and has an effect of suppressing the load on the engine 11 and thus the fuel injection amount.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62Cを第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62Cを第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62C to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62C to the first position, so that the bottom side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Bの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172Bを図15の左位置とし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を第1作動油に合流させてもよい。 Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172B by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever, so that the flow control valve 172B is set to the left position in FIG. The hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 may be merged with the first hydraulic oil.
なお、図15における灰色の太点線は、切替弁62Cが第1位置の方向に移動させられた場合にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油が作動油タンクTに排出されること、及び、流量制御弁172Bが左位置に移動させられた場合にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油が流量制御弁172Bのところで第1作動油と合流することを表す。 Note that the gray thick dotted line in FIG. 15 indicates that the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is discharged to the hydraulic oil tank T when the switching valve 62C is moved in the direction of the first position. And when the flow control valve 172B is moved to the left position, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 joins the first hydraulic oil at the flow control valve 172B.
上述のように、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油でポンプ・モータ14Aを回転させて背圧を生成する。そのため、本発明の実施例に係るショベルは、背圧を生成する際に得られる油圧エネルギをエンジン11のアシストのために利用できる。その結果、アシスト出力分だけエンジン出力を低減させることによる省エネルギ化、エンジン出力にアシスト出力を上乗せして油圧ポンプの出力を増大させることによる動作の高速化及びサイクルタイムの短縮等を実現できる。 As described above, when the boom lowering operation is performed, the controller 30 generates the back pressure by rotating the pump motor 14 </ b> A with the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. Therefore, the excavator according to the embodiment of the present invention can use the hydraulic energy obtained when the back pressure is generated for assisting the engine 11. As a result, it is possible to realize energy saving by reducing the engine output by the amount of the assist output, speeding up the operation and shortening the cycle time by adding the assist output to the engine output and increasing the output of the hydraulic pump.
また、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを回転させることで背圧を生成するため、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の流れを絞りで絞る必要がなく、絞りで圧力損失を発生させることもない。そのため、ブーム4の位置エネルギが熱エネルギとして消費されるのを抑制或いは防止し、エネルギ損失を抑制或いは防止できる。 Further, since the controller 30 generates the back pressure by rotating the pump / motor 14A, it is not necessary to restrict the flow of the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the restriction, and the pressure loss is reduced with the restriction. It is not generated. Therefore, it can suppress or prevent that the positional energy of the boom 4 is consumed as heat energy, and can suppress or prevent energy loss.
また、コントローラ30は、ブーム下げ操作、アーム開き操作、及びバケット開き操作が同時に行われた場合であっても、第1作動油と第2作動油とを合流させることなく、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9のそれぞれの動きを別々の作動油で独立して制御する。そのため、アームシリンダ8を動かすために要求される第1作動油の流量、及び、バケットシリンダ9を動かすために要求される第2作動油の流量のうちの一方が他方の影響を受けることがない。そのため、油圧ポンプが必要以上に作動油を吐出するのを防止できる。
[背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作]
次に、図16を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図16は、背圧回生によるアームシリンダ8のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図16の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図16の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
Further, the controller 30 does not cause the first hydraulic oil and the second hydraulic oil to merge even when the boom lowering operation, the arm opening operation, and the bucket opening operation are performed at the same time. Each movement of the cylinder 9 is independently controlled by separate hydraulic oil. Therefore, one of the flow rate of the first hydraulic oil required for moving the arm cylinder 8 and the flow rate of the second hydraulic oil required for moving the bucket cylinder 9 is not affected by the other. . Therefore, it is possible to prevent the hydraulic pump from discharging hydraulic oil more than necessary.
[Soil removal operation with hydraulic actuator assist by back pressure regeneration]
Next, with reference to FIG. 16, the state of the hydraulic circuit of FIG. 2 in the case where the soil removal operation with the assistance of the hydraulic actuator by back pressure regeneration is performed will be described. FIG. 16 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when a soil removal operation with the assist of the arm cylinder 8 by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black thick solid line of FIG. 16 represents the flow of the hydraulic fluid which flows into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick. Moreover, the black thick dotted line of FIG. 16 represents the flow of the hydraulic oil which flows out from a hydraulic actuator.
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁172はブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図16の左位置に移動する。また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁171はアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図16の左位置に移動し、バケット開き操作が行われると、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図16の左位置に移動する。 When the boom lowering operation is performed, the flow control valve 172 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever and moves to the left position in FIG. When the arm opening operation is performed, the flow control valve 171 receives a pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the left position in FIG. 16, and when the bucket opening operation is performed, the flow control valve 173. 16 receives a pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operation lever and moves to the left position in FIG.
そして、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 When the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic fluid flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7a maximized as shown by the thick black dotted line. 7 into the oil chamber on the rod side.
また、コントローラ30は、切替弁62を第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172を最大開口とし、流量制御弁172での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52を第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172との間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62 to the second position, and directs the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A, as shown by a black thick dotted line. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172 is opened to the maximum. Reduce pressure loss at 172. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52 in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ロッド側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧(ボトム側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力)をアームシリンダ8の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ロッド側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(背圧)を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの吐出側の作動油の圧力がアームシリンダ8の負荷圧となるように、且つ、ポンプ・モータ14Aの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにポンプ・モータ14Aを制御できる。なお、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの斜板傾転角と回転速度を調整する代わりに、絞りを用いた分流制御によってポンプ・モータ14Aの吐出側の作動油の圧力がアームシリンダ8の負荷圧となるように、且つ、ポンプ・モータ14Aの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにポンプ・モータ14Aを制御してもよい。この場合、ポンプ・モータ14Aの斜板傾転角は固定であってもよい。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, when the load pressure of the arm cylinder 8 (the pressure in the rod side oil chamber) is higher than the desired back pressure (the pressure in the bottom side oil chamber) of the boom cylinder 7, the controller 30 hydraulically drives the pump motor 14A. The pump is operated as a pump to increase the pressure of hydraulic oil on the supply side (the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7) to the load pressure of the arm cylinder 8. In addition, when the load pressure of the arm cylinder 8 (pressure in the rod side oil chamber) is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply the hydraulic fluid on the supply side. The pressure (pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7) is reduced to the load pressure. Then, the controller 30 controls the displacement volume by adjusting the tilt angle of the swash plate of the pump motor 14A with a corresponding regulator so that the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. For example, when the pump / motor 14A is rotated at a constant speed, the controller 30 can reduce the flow rate of hydraulic fluid flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 as the push-out volume is reduced. The pressure (back pressure) of the oil chamber can be increased. Using this relationship, the controller 30 can set the pressure of the hydraulic fluid on the supply side of the pump / motor 14A so that the pressure of the hydraulic fluid on the discharge side of the pump / motor 14A becomes the load pressure of the arm cylinder 8. The pump motor 14 </ b> A can be controlled so as to have a back pressure of ˜. The controller 30 does not adjust the swash plate tilt angle and the rotational speed of the pump / motor 14A, but the pressure of the hydraulic oil on the discharge side of the pump / motor 14A is changed to the load of the arm cylinder 8 by the diversion control using a throttle. The pump / motor 14A may be controlled so that the pressure of the hydraulic oil on the supply side of the pump / motor 14A becomes a desired back pressure. In this case, the swash plate tilt angle of the pump motor 14A may be fixed.
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の吐出量分だけ第1ポンプ14Lが吐出する第1作動油の吐出量を低減させる。その結果、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量を変えずにエンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。 Compared with the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T, the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump can discharge the hydraulic oil with a small pump load. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11. Further, the controller 30 reduces the discharge amount of the first hydraulic oil discharged by the first pump 14L by the discharge amount of the third hydraulic oil discharged by the pump / motor 14A. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11 without changing the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8.
また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、エンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図16の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。また、図16の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11をアシストして第1ポンプ14Lの駆動力の一部を負担することを表す。 Further, the pump motor 14A operating as a hydraulic motor can assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased. 16 indicates that the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11. 16 indicates that the pump motor 14A operating as a hydraulic motor assists the engine 11 and bears a part of the driving force of the first pump 14L.
そして、コントローラ30は、切替弁90を第1位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を切替弁91に向け、且つ、切替弁91を第1位置にして第3作動油をアームシリンダ8に向ける。 Then, the controller 30 turns the switching valve 90 to the first position to direct the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14A to the switching valve 91, and sets the switching valve 91 to the first position to arm the third hydraulic oil. Turn to cylinder 8.
また、コントローラ30は、合流弁55を第2位置の状態に維持して第1作動油と第2作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第1ポンプ14Lによる直接制御が可能なため、流量制御弁171における絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ9のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第2ポンプ14Rによる直接制御が可能なため、流量制御弁173における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ30は、ブームシリンダ7に対応する流量制御弁172の場合と同様、減圧弁により流量制御弁171、173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171、173を最大開口とし、流量制御弁171、173での圧力損失を低減させてもよい。 Further, the controller 30 maintains the merging valve 55 in the second position so as not to merge the first hydraulic oil and the second hydraulic oil, and the movements of the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are operated separately. Be controlled independently with oil. In this case, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 can be directly controlled by the first pump 14L, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 171. Similarly, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 can be directly controlled by the second pump 14R, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 173. Therefore, as in the case of the flow control valve 172 corresponding to the boom cylinder 7, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valves 171 and 173 by the pressure reducing valve, thereby controlling the flow control valves 171 and 173. May be the maximum opening, and the pressure loss at the flow control valves 171 and 173 may be reduced.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62を第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62を第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62 to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62 to the first position, so that the bottom side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
次に、図17を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図17は、背圧回生によるアームシリンダ8のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図17の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図17の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。 Next, referring to FIG. 17, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when the soil removal operation accompanied by the assist of the hydraulic actuator by back pressure regeneration is performed will be described. FIG. 17 shows the state of the hydraulic circuit of FIG. 3 when a soil removal operation accompanied by the assist of the arm cylinder 8 by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black thick solid line of FIG. 17 represents the flow of the hydraulic fluid which flows into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick. Moreover, the black and gray thick dotted lines in FIG. 17 represent the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator.
具体的には、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 Specifically, when the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7 a being maximized is discharged to the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. To flow into.
また、コントローラ30は、切替弁62Aを第1位置にし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Aの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁172Aを中立位置とし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流量制御弁172Aを通って作動油タンクTに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52Aを第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172Aとの間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62A to the first position, and directs hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 reduces the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 172A by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172A is in the neutral position, and the boom cylinder 7 The flow of hydraulic oil from the bottom side oil chamber to the hydraulic oil tank T through the flow rate control valve 172A is cut off. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52A in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172A.
また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁171Aはアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図17の右位置に移動する。また、バケット開き操作が行われると、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図17の左位置に移動する。 When the arm opening operation is performed, the flow control valve 171A receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the right position in FIG. When the bucket opening operation is performed, the flow control valve 173 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operation lever and moves to the left position in FIG.
また、コントローラ30は、アーム開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁51Aを第1位置にし、第1ポンプ14Lと流量制御弁171Aとの間を連通させる。また、コントローラ30は、バケット開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁53を第1位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁173との間を連通させる。 Further, when the controller 30 determines that the arm opening operation has been performed, the controller 30 sets the variable load check valve 51A to the first position, and communicates between the first pump 14L and the flow control valve 171A. Further, when the controller 30 determines that the bucket opening operation has been performed, the controller 30 sets the variable load check valve 53 to the first position, and communicates between the second pump 14R and the flow control valve 173.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ロッド側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧(ボトム側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力)をアームシリンダ8の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アームシリンダ8の負荷圧(ロッド側油室の圧力)がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(背圧)を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの吐出側の作動油の圧力がアームシリンダ8の負荷圧となるように、且つ、ポンプ・モータ14Aの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようポンプ・モータ14Aを制御できる。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, when the load pressure of the arm cylinder 8 (the pressure in the rod side oil chamber) is higher than the desired back pressure (the pressure in the bottom side oil chamber) of the boom cylinder 7, the controller 30 hydraulically drives the pump motor 14A. The pump is operated as a pump to increase the pressure of hydraulic oil on the supply side (the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7) to the load pressure of the arm cylinder 8. In addition, when the load pressure of the arm cylinder 8 (pressure in the rod side oil chamber) is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply the hydraulic fluid on the supply side. The pressure (pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7) is reduced to the load pressure. Then, the controller 30 controls the displacement volume by adjusting the tilt angle of the swash plate of the pump motor 14A with a corresponding regulator so that the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. For example, when the pump / motor 14A is rotated at a constant speed, the controller 30 can reduce the flow rate of hydraulic fluid flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 as the push-out volume is reduced. The pressure (back pressure) of the oil chamber can be increased. Using this relationship, the controller 30 can set the pressure of the hydraulic fluid on the supply side of the pump / motor 14A so that the pressure of the hydraulic fluid on the discharge side of the pump / motor 14A becomes the load pressure of the arm cylinder 8. The pump motor 14 </ b> A can be controlled so that the back pressure becomes equal to the above.
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の吐出量だけ第1ポンプ14Lが吐出する第1作動油の吐出量を低減させる。その結果、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量を変えずにエンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。 Compared with the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T, the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump can discharge the hydraulic oil with a small pump load. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11. Further, the controller 30 reduces the discharge amount of the first hydraulic oil discharged by the first pump 14L by the discharge amount of the third hydraulic oil discharged by the pump / motor 14A. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11 without changing the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8.
また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、エンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図17の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。また、図17の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11をアシストして第1ポンプ14Lの駆動力の一部を負担することを表す。 Further, the pump motor 14A operating as a hydraulic motor can assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased. 17 indicates that the pump / motor 14A operating as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11. 17 indicates that the pump motor 14A operating as a hydraulic motor assists the engine 11 and bears a part of the driving force of the first pump 14L.
また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁51Bを第2位置の状態に維持して第1作動油と第2作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第1ポンプ14Lによる直接制御が可能なため、流量制御弁171Aにおける絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ9のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第2ポンプ14Rによる直接制御が可能なため、流量制御弁173における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ30は、ブームシリンダ7に対応する流量制御弁172Aの場合と同様、減圧弁により流量制御弁171Aの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171Aを最大開口とし、且つ、減圧弁により流量制御弁173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁173を最大開口とし、流量制御弁171A、173での圧力損失を低減させてもよい。 Further, the controller 30 maintains the variable load check valve 51B in the second position so that the first hydraulic fluid and the second hydraulic fluid do not merge, and the movements of the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are different. Independently controlled by hydraulic fluid. In this case, since the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 can be directly controlled by the first pump 14L, it is not necessary to be limited by the restriction in the flow rate control valve 171A. Similarly, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 can be directly controlled by the second pump 14R, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 173. Therefore, as in the case of the flow control valve 172A corresponding to the boom cylinder 7, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 171A by the pressure reducing valve so that the flow control valve 171A becomes the maximum opening. In addition, the pressure loss at the flow control valves 171A and 173 may be reduced by increasing the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 173 with the pressure reducing valve so that the flow control valve 173 becomes the maximum opening.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62Cを第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62Cを第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62C to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62C to the first position, so that the bottom side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Bの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172Bを図15の左位置とし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を第1作動油に合流させてもよい。 Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172B by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever, so that the flow control valve 172B is set to the left position in FIG. The hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 may be merged with the first hydraulic oil.
なお、図17における灰色の太点線は、切替弁62Cが第1位置の方向に移動させられた場合にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油が作動油タンクTに排出されること、及び、流量制御弁172Bが左位置に移動させられた場合にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油が流量制御弁172Bのところで第1作動油と合流することを表す。 Note that the gray thick dotted line in FIG. 17 indicates that the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is discharged to the hydraulic oil tank T when the switching valve 62C is moved in the direction of the first position. And when the flow control valve 172B is moved to the left position, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 joins the first hydraulic oil at the flow control valve 172B.
上述のように、コントローラ30は、[背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作]のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。 As described above, the controller 30 additionally realizes the following effects in addition to the effects described in the section “Soil discharging operation with engine assist by back pressure regeneration”.
具体的には、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御することでポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第3作動油の供給先である油圧アクチュエータの負荷圧とブームシリンダ7の所望の背圧との大小関係にかかわらず、第3作動油をその油圧アクチュエータに流入させることができる。その結果、第1作動油と第3作動油の流量バランスを柔軟に制御でき、また、回生したエネルギを効率的に再利用できるようにする。
[背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作]
次に、図18を参照し、背圧回生によるアキュムレータ80の蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図18は、背圧回生によるアキュムレータ80の蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図18の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図18の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
Specifically, the controller 30 switches whether the pump / motor 14A is operated as a hydraulic pump or a hydraulic motor, and controls the displacement of the pump / motor 14A, thereby discharging the pump / motor 14A. The discharge pressure of the third hydraulic oil is changed. Therefore, regardless of the magnitude relationship between the load pressure of the hydraulic actuator to which the third hydraulic oil is supplied and the desired back pressure of the boom cylinder 7, the third hydraulic oil can flow into the hydraulic actuator. As a result, the flow rate balance between the first hydraulic oil and the third hydraulic oil can be flexibly controlled, and the regenerated energy can be efficiently reused.
[Soil removal with accumulator pressure accumulation by back pressure regeneration]
Next, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 in the case where the soil removal operation with accumulator pressure accumulation by back pressure regeneration is performed will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when a soil removal operation involving accumulator pressure accumulation by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black thick solid line of FIG. 18 represents the flow of the hydraulic oil which flows into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick. Moreover, the black thick dotted line of FIG. 18 represents the flow of the hydraulic oil which flows out from a hydraulic actuator.
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁172はブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図18の左位置に移動する。また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁171はアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図18の左位置に移動し、バケット開き操作が行われると、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図18の左位置に移動する。 When the boom lowering operation is performed, the flow control valve 172 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever and moves to the left position in FIG. When the arm opening operation is performed, the flow control valve 171 receives a pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the left position in FIG. 18, and when the bucket opening operation is performed, the flow control valve 173 is operated. 18 receives a pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operation lever and moves to the left position in FIG.
そして、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 When the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic fluid flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7a maximized as shown by the thick black dotted line. 7 into the oil chamber on the rod side.
また、コントローラ30は、切替弁62を第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172を最大開口とし、流量制御弁172での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52を第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172との間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62 to the second position, and directs the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A, as shown by a black thick dotted line. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172 is opened to the maximum. Reduce pressure loss at 172. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52 in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧(ボトム側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(背圧)を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ14Aの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにその作動油の圧力を制御できる。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, when the accumulator pressure is higher than the desired back pressure (the pressure in the bottom side oil chamber) of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump to increase the pressure of the hydraulic fluid on the supply side. (The pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7) is increased to the accumulator pressure. Further, when the accumulator pressure is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply the supply side hydraulic oil pressure (the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7). ) To the accumulator pressure. Then, the controller 30 controls the displacement volume by adjusting the tilt angle of the swash plate of the pump motor 14A with a corresponding regulator so that the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. For example, when the pump / motor 14A is rotated at a constant speed, the controller 30 can reduce the flow rate of hydraulic fluid flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 as the push-out volume is reduced. The pressure (back pressure) of the oil chamber can be increased. Using this relationship, the controller 30 ensures that the pressure of the hydraulic oil on the discharge side of the pump / motor 14A becomes the accumulator pressure, and the pressure of the hydraulic oil on the supply side of the pump / motor 14A becomes the desired back pressure. Thus, the pressure of the hydraulic oil can be controlled.
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込んでアキュムレータ80を蓄圧する場合に比べ、小さいポンプ負荷でアキュムレータ80を蓄圧できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、エンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図18の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。また、図18の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11をアシストして第1ポンプ14Lの駆動力の一部を負担することを表す。 The pump motor 14 </ b> A that operates as a hydraulic pump can accumulate the accumulator 80 with a small pump load, compared to the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T and accumulated in the accumulator 80. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11. Further, the pump motor 14A operating as a hydraulic motor can assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased. 18 indicates that the pump / motor 14A operating as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11. 18 indicates that the pump motor 14A operating as a hydraulic motor assists the engine 11 and bears a part of the driving force of the first pump 14L.
そして、コントローラ30は、切替弁90を第1位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を切替弁91に向け、且つ、切替弁91を第3位置にして第3作動油をアキュムレータ80に向ける。また、コントローラ30は、切替弁81を第1位置にして第1ポンプ14Lとアキュムレータ80との間を連通させる。 Then, the controller 30 sets the switching valve 90 to the first position, directs the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14A to the switching valve 91, and sets the switching valve 91 to the third position to supply the third hydraulic oil to the accumulator. Turn to 80. In addition, the controller 30 sets the switching valve 81 in the first position to allow communication between the first pump 14L and the accumulator 80.
また、コントローラ30は、合流弁55を第2位置の状態に維持して第1作動油と第2作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第1ポンプ14Lによる直接制御が可能なため、流量制御弁171における絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ9のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第2ポンプ14Rによる直接制御が可能なため、流量制御弁173における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ30は、ブームシリンダ7に対応する流量制御弁172の場合と同様、減圧弁により流量制御弁171、173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171、173を最大開口とし、流量制御弁171、173での圧力損失を低減させてもよい。 Further, the controller 30 maintains the merging valve 55 in the second position so as not to merge the first hydraulic oil and the second hydraulic oil, and the movements of the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are operated separately. Be controlled independently with oil. In this case, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 can be directly controlled by the first pump 14L, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 171. Similarly, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 can be directly controlled by the second pump 14R, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 173. Therefore, as in the case of the flow control valve 172 corresponding to the boom cylinder 7, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valves 171 and 173 by the pressure reducing valve, thereby controlling the flow control valves 171 and 173. May be the maximum opening, and the pressure loss at the flow control valves 171 and 173 may be reduced.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62を第1位置と第2位置との間の中間位置に設定し、或いは切替弁62を第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62 to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62 to the first position, so that the bottom of the boom cylinder 7 is reached. At least a part of the hydraulic oil flowing out from the side oil chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
次に、図19を参照し、背圧回生によるアキュムレータ80の蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図19は、背圧回生によるアームシリンダ8のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図19の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図19の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。 Next, referring to FIG. 19, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 in the case where the soil discharging operation with accumulator 80 accumulating by back pressure regeneration is performed will be described. FIG. 19 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when a soil removal operation with the assist of the arm cylinder 8 by back pressure regeneration is performed. Moreover, the black thick solid line of FIG. 19 represents the flow of the hydraulic fluid which flows into a hydraulic actuator, and represents that the flow volume is so large that the thickness of a solid line is thick. Further, black and gray thick dotted lines in FIG. 19 represent the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator.
具体的には、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 Specifically, when the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7 a being maximized is discharged to the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. To flow into.
また、コントローラ30は、切替弁62Aを第1位置にし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Aの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁172Aを中立位置とし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流量制御弁172Aを通って作動油タンクTに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52Aを第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172Aとの間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62A to the first position, and directs hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 reduces the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 172A by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172A is in the neutral position, and the boom cylinder 7 The flow of hydraulic oil from the bottom side oil chamber to the hydraulic oil tank T through the flow rate control valve 172A is cut off. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52A in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172A.
また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁171Aはアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図19の右位置に移動する。また、バケット開き操作が行われると、流量制御弁173はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図19の左位置に移動する。 When the arm opening operation is performed, the flow control valve 171A receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever and moves to the right position in FIG. When the bucket opening operation is performed, the flow control valve 173 receives a pilot pressure corresponding to the operation amount of the bucket operation lever and moves to the left position in FIG.
また、コントローラ30は、アーム開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁51Aを第1位置にし、第1ポンプ14Lと流量制御弁171Aとの間を連通させる。また、コントローラ30は、バケット開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁53を第1位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁173との間を連通させる。 Further, when the controller 30 determines that the arm opening operation has been performed, the controller 30 sets the variable load check valve 51A to the first position, and communicates between the first pump 14L and the flow control valve 171A. Further, when the controller 30 determines that the bucket opening operation has been performed, the controller 30 sets the variable load check valve 53 to the first position, and communicates between the second pump 14R and the flow control valve 173.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧(ボトム側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(背圧)を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ14Aの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにポンプ・モータ14Aを制御できる。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, when the accumulator pressure is higher than the desired back pressure (the pressure in the bottom side oil chamber) of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump to increase the pressure of the hydraulic fluid on the supply side. (The pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7) is increased to the accumulator pressure. Further, when the accumulator pressure is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply the supply side hydraulic oil pressure (the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7). ) To the accumulator pressure. Then, the controller 30 controls the displacement volume by adjusting the tilt angle of the swash plate of the pump motor 14A with a corresponding regulator so that the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. For example, when the pump / motor 14A is rotated at a constant speed, the controller 30 can reduce the flow rate of hydraulic fluid flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 as the push-out volume is reduced. The pressure (back pressure) of the oil chamber can be increased. Using this relationship, the controller 30 ensures that the pressure of the hydraulic oil on the discharge side of the pump / motor 14A becomes the accumulator pressure, and the pressure of the hydraulic oil on the supply side of the pump / motor 14A becomes the desired back pressure. Thus, the pump motor 14A can be controlled.
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込でアキュムレータ80を蓄圧する場合に比べ、小さいポンプ負荷でアキュムレータ80を蓄圧できる。
その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、エンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図19の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11の出力の一部を利用することを表す。また、図19の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aがエンジン11をアシストして第1ポンプ14Lの駆動力の一部を負担することを表す。
The pump motor 14 </ b> A that operates as a hydraulic pump can accumulate the accumulator 80 with a small pump load, compared to the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T to accumulate the accumulator 80.
As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11. Further, the pump motor 14A operating as a hydraulic motor can assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased. 19 represents that the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump uses a part of the output of the engine 11. 19 indicates that the pump motor 14A operating as a hydraulic motor assists the engine 11 and bears a part of the driving force of the first pump 14L.
また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁51Bを第2位置の状態に維持して第1作動油と第2作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ8のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第1ポンプ14Lによる直接制御が可能なため、流量制御弁171Aにおける絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ9のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第2ポンプ14Rによる直接制御が可能なため、流量制御弁173における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ30は、ブームシリンダ7に対応する流量制御弁172Aの場合と同様、減圧弁により流量制御弁171Aの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁171Aを最大開口とし、且つ、減圧弁により流量制御弁173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁173を最大開口とし、流量制御弁171A、173での圧力損失を低減させてもよい。 Further, the controller 30 maintains the variable load check valve 51B in the second position so that the first hydraulic fluid and the second hydraulic fluid do not merge, and the movements of the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are different. Independently controlled by hydraulic fluid. In this case, since the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 can be directly controlled by the first pump 14L, it is not necessary to be limited by the restriction in the flow rate control valve 171A. Similarly, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 can be directly controlled by the second pump 14R, and therefore does not need to be limited by the restriction in the flow rate control valve 173. Therefore, as in the case of the flow control valve 172A corresponding to the boom cylinder 7, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 171A by the pressure reducing valve so that the flow control valve 171A becomes the maximum opening. In addition, the pressure loss at the flow control valves 171A and 173 may be reduced by increasing the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 173 with the pressure reducing valve so that the flow control valve 173 becomes the maximum opening.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62Cを第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62Cを第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62C to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62C to the first position, so that the bottom side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Bの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172Bを図15の左位置とし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を第1作動油に合流させてもよい。 Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172B by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever, so that the flow control valve 172B is set to the left position in FIG. The hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 may be merged with the first hydraulic oil.
なお、図19における灰色の太点線は、切替弁62Cが第1位置の方向に移動させられた場合にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油が作動油タンクTに排出されること、及び、流量制御弁172Bが左位置に移動させられた場合にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油が流量制御弁172Bのところで第1作動油と合流することを表す。 Note that the gray thick dotted line in FIG. 19 indicates that the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 is discharged to the hydraulic oil tank T when the switching valve 62C is moved in the direction of the first position. And when the flow control valve 172B is moved to the left position, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 joins the first hydraulic oil at the flow control valve 172B.
上述のように、コントローラ30は、[背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作]及び[背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作]のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。 As described above, the controller 30 has the following effects in addition to the effects described in [Soil discharging operation with assist of engine by back pressure regeneration] and [Soil discharging operation with assist of hydraulic actuator by back pressure regeneration]. Is realized additionally.
具体的には、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御することでポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第3作動油の供給先であるアキュムレータ80の圧力とブームシリンダ7の所望の背圧との大小関係にかかわらず、第3作動油をアキュムレータ80に流入させることができる。その結果、ブーム4の位置エネルギを油圧エネルギとして柔軟にアキュムレータ80に蓄えることができ、蓄えた油圧エネルギを効率的に再利用できるようにする。また、ブーム下げ操作が行われた場合であって、エンジン11をアシストする必要が無いとき、或いは、アームシリンダ8の動作速度を増大させる必要が無いときに、ブーム4の位置エネルギを油圧エネルギとしてアキュムレータ80に蓄えることができる。また、ブーム4の位置エネルギが小さい場合であっても油圧エネルギとしてアキュムレータ80に蓄えることができる。
[アキュムレータの蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作]
次に、図20を参照し、アキュムレータ80の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図20は、アキュムレータ80の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図2の油圧回路の状態を示す。また、図20の灰色の太実線は、アキュムレータ80に流入する作動油の流れを表し、図20の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
Specifically, the controller 30 switches whether the pump / motor 14A is operated as a hydraulic pump or a hydraulic motor, and controls the displacement of the pump / motor 14A, thereby discharging the pump / motor 14A. The discharge pressure of the third hydraulic oil is changed. Therefore, the third hydraulic oil can flow into the accumulator 80 regardless of the magnitude relationship between the pressure of the accumulator 80 to which the third hydraulic oil is supplied and the desired back pressure of the boom cylinder 7. As a result, the positional energy of the boom 4 can be flexibly stored in the accumulator 80 as hydraulic energy, and the stored hydraulic energy can be efficiently reused. Further, when the boom lowering operation is performed and it is not necessary to assist the engine 11 or when it is not necessary to increase the operating speed of the arm cylinder 8, the potential energy of the boom 4 is used as hydraulic energy. It can be stored in the accumulator 80. Moreover, even if the positional energy of the boom 4 is small, it can be stored in the accumulator 80 as hydraulic energy.
[Boom lowering turning deceleration operation with accumulator pressure accumulation]
Next, referring to FIG. 20, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when the boom lowering turning deceleration operation with accumulator 80 pressure accumulation is performed will be described. FIG. 20 shows the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 when the boom lowering turning deceleration operation with accumulator 80 pressure accumulation is performed. 20 represents the flow of hydraulic oil flowing into the accumulator 80, and the black thick dotted line in FIG. 20 represents the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator.
ブーム下げ旋回減速動作は、ブーム下げ及び旋回減速を含む動作である。また、上部旋回体3は慣性によって回転を継続し、上部旋回体3の減速度は旋回用油圧モータ21の吐出ポート側の作動油の圧力を調整することによって制御される。具体的には、吐出ポート側の作動油の圧力が高いほど上部旋回体3の減速度は大きくなる。 The boom lowering turning deceleration operation is an operation including boom lowering and turning deceleration. The upper swing body 3 continues to rotate due to inertia, and the deceleration of the upper swing body 3 is controlled by adjusting the pressure of hydraulic oil on the discharge port side of the swing hydraulic motor 21. Specifically, the deceleration of the upper swing body 3 increases as the pressure of the hydraulic fluid on the discharge port side increases.
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁172はブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図20の左位置に移動する。 When the boom lowering operation is performed, the flow control valve 172 receives the pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever and moves to the left position in FIG.
そして、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 When the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic fluid flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7a maximized as shown by the thick black dotted line. 7 into the oil chamber on the rod side.
また、コントローラ30は、切替弁62を第2位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁172を最大開口とし、流量制御弁172での圧力損失を低減させる。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52を第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172との間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62 to the second position, and directs the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A, as shown by a black thick dotted line. Further, the controller 30 increases the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the flow control valve 172 by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172 is opened to the maximum. Reduce pressure loss at 172. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52 in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの押退容積を制御する。そして、コントローラ30は、切替弁90を第2位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を作動油タンクTに排出させる。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic motor and controls the corresponding regulator so that the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. To control. Then, the controller 30 sets the switching valve 90 to the second position and causes the hydraulic oil tank T to discharge the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14A.
なお、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油をアキュムレータ80又は動作中の油圧アクチュエータに向けてもよい。具体的には、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧(ボトム側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。また、コントローラ30は、切替弁90を第1位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を切替弁91に向け、且つ、切替弁91を第3位置にして第3作動油をアキュムレータ80に向ける。このようにして、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ14Aの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようポンプ・モータ14Aを制御する。第3作動油を動作中の油圧アクチュエータに向ける場合も同様である。 The controller 30 may direct the third hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A to the accumulator 80 or the hydraulic actuator that is operating. Specifically, when the accumulator pressure is higher than the desired back pressure (the pressure in the bottom side oil chamber) of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump to increase the pressure of the hydraulic fluid on the supply side. (The pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7) is increased to the accumulator pressure. Further, when the accumulator pressure is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply the supply side hydraulic oil pressure (the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7). ) To the accumulator pressure. Then, the controller 30 controls the displacement volume by adjusting the tilt angle of the swash plate of the pump motor 14A with a corresponding regulator so that the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. Further, the controller 30 sets the switching valve 90 to the first position to direct the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14A to the switching valve 91, and sets the switching valve 91 to the third position to supply the third hydraulic oil to the accumulator. Turn to 80. In this way, the controller 30 ensures that the pressure of the hydraulic oil on the discharge side of the pump / motor 14A becomes the accumulator pressure, and the pressure of the hydraulic oil on the supply side of the pump / motor 14A becomes the desired back pressure. The pump motor 14A is controlled. The same applies to the case where the third hydraulic oil is directed to the operating hydraulic actuator.
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、回転トルクを発生させてエンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。 Compared with the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T, the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump can discharge the hydraulic oil with a small pump load. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11. Further, the pump motor 14A operating as a hydraulic motor can generate a rotational torque to assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased.
図20の例では、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて第3作動油を作動油タンクTに排出させる場合、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの回転トルクによって駆動される第1ポンプ14Lが吐出する第1作動油をアキュムレータ80に流入させる。この場合、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吐出圧がアキュムレータ圧となるよう、対応するレギュレータにより第1ポンプ14Lの押退容積を制御する。また、コントローラ30は、切替弁81を第1位置にして第1ポンプ14Lとアキュムレータ80との間を連通させる。なお、図20の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aの回転トルクが第1ポンプ14Lを駆動することを表し、図20の灰色の太実線は、ポンプ・モータ14Aによって駆動される第1ポンプ14Lの第1作動油がアキュムレータ80に流入することを表す。 In the example of FIG. 20, when the pump / motor 14A is operated as a hydraulic motor and the third hydraulic oil is discharged to the hydraulic oil tank T, the controller 30 is driven by the rotational torque of the pump / motor 14A. Causes the first hydraulic oil discharged from the engine to flow into the accumulator 80. In this case, the controller 30 controls the displacement volume of the first pump 14L by a corresponding regulator so that the discharge pressure of the first pump 14L becomes the accumulator pressure. In addition, the controller 30 sets the switching valve 81 in the first position to allow communication between the first pump 14L and the accumulator 80. 20 indicates that the rotational torque of the pump motor 14A that operates as a hydraulic motor drives the first pump 14L, and the gray solid line in FIG. 20 indicates that the pump motor 14A This represents that the first hydraulic oil of the driven first pump 14 </ b> L flows into the accumulator 80.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62を第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62を第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62 to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62 to the first position, so that the bottom side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
また、旋回減速操作が行われると、流量制御弁170は、旋回操作レバーの操作量が減少してパイロット圧が減少するため、図20の中立位置に移動する。 When the turning deceleration operation is performed, the flow rate control valve 170 moves to the neutral position in FIG. 20 because the operation amount of the turning operation lever decreases and the pilot pressure decreases.
そして、コントローラ30は、旋回減速操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁22Gを開いて旋回用油圧モータ21の吐出ポート21L側の作動油を切替弁60に向けて流出させる。また、コントローラ30は、切替弁60を第2位置にし、黒色の太点線で示すように、旋回用油圧モータ21から流出する作動油をアキュムレータ80に流入させる。 When the controller 30 determines that the turning deceleration operation has been performed, the regeneration valve 22G is opened and the hydraulic oil on the discharge port 21L side of the turning hydraulic motor 21 is directed to the switching valve 60, as indicated by the thick black dotted line. And let it flow. In addition, the controller 30 sets the switching valve 60 to the second position, and causes the hydraulic oil flowing out from the turning hydraulic motor 21 to flow into the accumulator 80 as indicated by a black thick dotted line.
また、コントローラ30は、旋回用油圧モータ21の吐出ポート21L側の作動油の圧力とアキュムレータ圧とに応じて、再生弁22Gの開度又は切替弁60の第2位置での開度を調整する。そして、上部旋回体3の旋回を停止させるための所望の減速トルクを発生できるように、吐出ポート21L側の作動油の圧力を制御する。なお、コントローラ30は、旋回圧センサ(図示せず。)の出力に基づいて旋回用油圧モータ21の2つのポート21L、21Rのそれぞれの側の作動油の圧力を検出する。 Further, the controller 30 adjusts the opening degree of the regeneration valve 22G or the opening degree of the switching valve 60 at the second position according to the pressure of the hydraulic oil on the discharge port 21L side of the turning hydraulic motor 21 and the accumulator pressure. . And the pressure of the hydraulic fluid by the side of the discharge port 21L is controlled so that the desired deceleration torque for stopping the turning of the upper turning body 3 can be generated. The controller 30 detects the pressure of hydraulic fluid on each side of the two ports 21L and 21R of the turning hydraulic motor 21 based on the output of the turning pressure sensor (not shown).
また、コントローラ30は、旋回減速操作が行われたと判断すると、切替弁60を第1位置にし、旋回用油圧モータ21から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に流入させてもよい。この場合、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを回転させることで制動圧を生成するため、旋回用油圧モータ21から流出する作動油の流れを絞りで絞る必要がなく、絞りで圧力損失を発生させることもない。そのため、上部旋回体3の慣性エネルギが熱エネルギとして消費されるのを抑制或いは防止し、エネルギ損失を抑制或いは防止できる。 Further, when the controller 30 determines that the turning deceleration operation has been performed, the controller 30 may set the switching valve 60 to the first position and allow the hydraulic oil flowing out from the turning hydraulic motor 21 to flow into the supply side of the pump / motor 14A. In this case, since the controller 30 generates the braking pressure by rotating the pump motor 14A, it is not necessary to throttle the flow of the hydraulic oil flowing out from the turning hydraulic motor 21, and the pressure loss is generated by the throttle. There is nothing. Therefore, it can suppress or prevent that the inertial energy of the upper revolving body 3 is consumed as heat energy, and can suppress or prevent energy loss.
次に、図21を参照し、アキュムレータ80の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を説明する。なお、図21は、アキュムレータ80の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図3の油圧回路の状態を示す。また、図21の灰色の太実線は、アキュムレータ80に流入する作動油の流れを表し、図21の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。 Next, referring to FIG. 21, the state of the hydraulic circuit in FIG. 3 when the boom lowering turning deceleration operation with accumulator 80 pressure accumulation is performed will be described. FIG. 21 shows the state of the hydraulic circuit of FIG. 3 when the boom lowering turning deceleration operation with accumulator 80 pressure accumulation is performed. 21 represents the flow of hydraulic oil flowing into the accumulator 80, and the black thick dotted line in FIG. 21 represents the flow of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator.
具体的には、コントローラ30は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁7aの開口を最大にしてブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。 Specifically, when the controller 30 determines that the boom lowering operation has been performed, the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 with the opening of the regeneration valve 7 a being maximized is discharged to the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. To flow into.
また、コントローラ30は、切替弁62Aを第1位置にし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に向ける。また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁172Aの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁172Aを中立位置とし、ブームシリンダ7のボトム側油室から流量制御弁172Aを通って作動油タンクTに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ30は、可変ロードチェック弁52Aを第2位置にし、第2ポンプ14Rと流量制御弁172Aとの間の連通を遮断する。 Further, the controller 30 sets the switching valve 62A to the first position, and directs hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 toward the supply side of the pump / motor 14A. Further, the controller 30 reduces the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the flow control valve 172A by the pressure reducing valve regardless of the operation amount of the boom operation lever so that the flow control valve 172A is in the neutral position, and the boom cylinder 7 The flow of hydraulic oil from the bottom side oil chamber to the hydraulic oil tank T through the flow rate control valve 172A is cut off. In addition, the controller 30 places the variable load check valve 52A in the second position, and blocks communication between the second pump 14R and the flow control valve 172A.
また、コントローラ30は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁7aの開度に応じてポンプ・モータ14Aの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ14Aの押退容積を制御する。そして、コントローラ30は、切替弁90を第2位置にし、且つ、切替弁92を第1位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を旋回用油圧モータ21の補給機構に向ける。 Further, the controller 30 controls the discharge amount of the pump motor 14A according to the operation amount of the boom operation lever and the opening degree of the regeneration valve 7a. Specifically, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic motor and controls the corresponding regulator so that the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. To control. The controller 30 turns the switching valve 90 to the second position and turns the switching valve 92 to the first position to direct the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14 </ b> A to the replenishment mechanism of the turning hydraulic motor 21.
なお、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油をアキュムレータ80又は動作中の油圧アクチュエータに向けてもよい。具体的には、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧(ボトム側油室の圧力)より高い場合、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ30は、アキュムレータ圧がブームシリンダ7の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力(ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力)をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ14Aの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。また、コントローラ30は、切替弁90を第1位置にし、且つ、切替弁92を第2位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油をアキュムレータ80に流入させる。このようにして、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ14Aの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようポンプ・モータ14Aを制御する。第3作動油を動作中の油圧アクチュエータに向ける場合も同様である。 The controller 30 may direct the third hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A to the accumulator 80 or the hydraulic actuator that is operating. Specifically, when the accumulator pressure is higher than the desired back pressure (the pressure in the bottom side oil chamber) of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump / motor 14A as a hydraulic pump to increase the pressure of the hydraulic fluid on the supply side. (The pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7) is increased to the accumulator pressure. Further, when the accumulator pressure is equal to or lower than the desired back pressure of the boom cylinder 7, the controller 30 operates the pump motor 14A as a hydraulic motor to supply the supply side hydraulic oil pressure (the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7). ) To the accumulator pressure. Then, the controller 30 controls the displacement volume by adjusting the tilt angle of the swash plate of the pump motor 14A with a corresponding regulator so that the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 does not change suddenly. In addition, the controller 30 sets the switching valve 90 to the first position and the switching valve 92 to the second position, and causes the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14 </ b> A to flow into the accumulator 80. In this way, the controller 30 ensures that the pressure of the hydraulic oil on the discharge side of the pump / motor 14A becomes the accumulator pressure, and the pressure of the hydraulic oil on the supply side of the pump / motor 14A becomes the desired back pressure. The pump motor 14A is controlled. The same applies to the case where the third hydraulic oil is directed to the operating hydraulic actuator.
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ14Aは、作動油タンクTから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン11の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aは、回転トルクを発生させてエンジン11をアシストし、第1ポンプ14Lを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン11の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。 Compared with the case where the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank T, the pump motor 14A that operates as a hydraulic pump can discharge the hydraulic oil with a small pump load. As a result, energy saving can be realized by reducing the load on the engine 11. Further, the pump motor 14A operating as a hydraulic motor can generate a rotational torque to assist the engine 11 and bear a part of the driving force for rotating the first pump 14L. As a result, the controller 30 can increase the absorption horsepower of the first pump 14L, or can suppress the load of the engine 11 and the fuel injection amount when the absorption horsepower is not increased.
図21の例では、ポンプ・モータ14Aを油圧モータとして作動させて第3作動油を作動油タンクTに排出させる場合、コントローラ30は、ポンプ・モータ14Aの回転トルクによって駆動される第1ポンプ14Lが吐出する第1作動油をアキュムレータ80に流入させる。この場合、コントローラ30は、第1ポンプ14Lの吐出圧がアキュムレータ圧となるよう、対応するレギュレータにより第1ポンプ14Lの押退容積を制御する。また、コントローラ30は、切替弁81を第1位置にして第1ポンプ14Lとアキュムレータ80との間を連通させる。なお、図21の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ14Aの回転トルクが第1ポンプ14Lを駆動することを表し、図21の灰色の太実線は、ポンプ・モータ14Aによって駆動される第1ポンプ14Lの第1作動油がアキュムレータ80に流入することを表す。 In the example of FIG. 21, when the pump / motor 14A is operated as a hydraulic motor and the third hydraulic oil is discharged to the hydraulic oil tank T, the controller 30 is driven by the rotational torque of the pump / motor 14A. Causes the first hydraulic oil discharged from the engine to flow into the accumulator 80. In this case, the controller 30 controls the displacement volume of the first pump 14L by a corresponding regulator so that the discharge pressure of the first pump 14L becomes the accumulator pressure. In addition, the controller 30 sets the switching valve 81 in the first position to allow communication between the first pump 14L and the accumulator 80. 21 indicates that the rotational torque of the pump motor 14A that operates as a hydraulic motor drives the first pump 14L, and the gray thick solid line in FIG. 21 indicates that the pump motor 14A This represents that the first hydraulic oil of the driven first pump 14 </ b> L flows into the accumulator 80.
また、ポンプ・モータ14Aの押退容積を制御するだけではブームシリンダ7の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ30は、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに向ける。具体的には、コントローラ30は、切替弁62Cを第1位置と第2位置との間の中間位置にし、或いは切替弁62Cを第1位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクTに排出させる。 Further, when the operating speed of the boom cylinder 7 cannot be controlled to a speed corresponding to the operation amount of the boom operating lever only by controlling the displacement of the pump / motor 14A, the controller 30 starts from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. At least a part of the flowing hydraulic oil is directed to the hydraulic oil tank T. Specifically, the controller 30 sets the switching valve 62C to an intermediate position between the first position and the second position, or completely switches the switching valve 62C to the first position, so that the bottom side oil of the boom cylinder 7 is changed. At least part of the hydraulic oil flowing out of the chamber is discharged to the hydraulic oil tank T.
また、旋回減速操作が行われると、流量制御弁170は、旋回操作レバーの操作量が減少してパイロット圧が減少するため、図21の中立位置に移動する。 When the turning deceleration operation is performed, the flow control valve 170 moves to the neutral position in FIG. 21 because the operation amount of the turning operation lever decreases and the pilot pressure decreases.
そして、コントローラ30は、旋回減速操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁22Gを開いて旋回用油圧モータ21の吐出ポート21L側の作動油をアキュムレータ80に流入させる。 When the controller 30 determines that the turning deceleration operation has been performed, the regeneration valve 22G is opened and the hydraulic oil on the discharge port 21L side of the turning hydraulic motor 21 is caused to flow into the accumulator 80 as indicated by the thick black dotted line. .
また、コントローラ30は、旋回用油圧モータ21の吐出ポート21L側の作動油の圧力とアキュムレータ圧とに応じて再生弁22Gの開度を調整する。そして、上部旋回体3の旋回を停止させるための所望の減速トルクを発生できるように、吐出ポート21L側の作動油の圧力を制御する。 Further, the controller 30 adjusts the opening degree of the regeneration valve 22G according to the hydraulic oil pressure and the accumulator pressure on the discharge port 21L side of the turning hydraulic motor 21. And the pressure of the hydraulic fluid by the side of the discharge port 21L is controlled so that the desired deceleration torque for stopping the turning of the upper turning body 3 can be generated.
なお、図21の例では、旋回減速操作が行われると、吸入ポート21R側の作動油の圧力が負圧となり、補給機構におけるチェック弁23Rは、吸入ポート21R側に作動油を補給する。このとき、コントローラ30は、切替弁90を第2位置にし、且つ、切替弁92を第1位置にしてポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を旋回用油圧モータ21の補給機構に向けている。そのため、チェック弁23Rは、灰色の太点線で示すように、ポンプ・モータ14Aが吐出する第3作動油を吸入ポート21R側に補給することができる。その結果、補給機構は、作動油タンクT内の作動油の量が減少して作動油タンクTから作動油を吸入しにくくなった場合であっても、キャビテーションを発生させることなく、旋回用油圧モータ21に作動油を補給できる。なお、作動油タンクT内の作動油の量は、アキュムレータ80に蓄圧される作動油の量が多くほど少なくなる。 In the example of FIG. 21, when the turning deceleration operation is performed, the pressure of the hydraulic oil on the suction port 21R side becomes negative, and the check valve 23R in the supply mechanism supplies hydraulic oil to the suction port 21R side. At this time, the controller 30 sets the switching valve 90 to the second position and the switching valve 92 to the first position so that the third hydraulic oil discharged from the pump motor 14A is directed to the replenishment mechanism of the turning hydraulic motor 21. Yes. Therefore, the check valve 23R can supply the third hydraulic oil discharged from the pump / motor 14A to the suction port 21R side, as indicated by a thick gray dotted line. As a result, the replenishment mechanism does not generate cavitation even when the amount of hydraulic oil in the hydraulic oil tank T decreases and it becomes difficult to suck hydraulic oil from the hydraulic oil tank T. The hydraulic oil can be supplied to the motor 21. Note that the amount of hydraulic fluid in the hydraulic fluid tank T decreases as the amount of hydraulic fluid accumulated in the accumulator 80 increases.
上述のように、コントローラ30は、[背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作]、[背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作]、及び[背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作]のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。 As described above, the controller 30 performs the [soil discharging operation with the assist of the engine by the back pressure regeneration], [the soil discharging operation with the assist of the hydraulic actuator by the back pressure regeneration], and [accumulator pressure accumulation by the back pressure regeneration]. In addition to the effects described in the accompanying earth removal operation, the following effects are additionally realized.
具体的には、コントローラ30は、ブーム下げ旋回減速動作が行われる場合、旋回用油圧モータ21から流出する作動油をアキュムレータ80に流入させ、且つ、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油をポンプ・モータ14Aの供給側に流入させる。そのため、本実施例に係るショベルは、旋回減速の際に発生する油圧エネルギをアキュムレータ80に蓄えることができ、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギをエンジン11のアシストのために利用できる。また、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギを利用してエンジン11をアシストすることで第1ポンプ14Lを駆動し、その第1ポンプ14Lが吐出する第1作動油をアキュムレータ80に流入させることで、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギをアキュムレータ80に蓄えることができる。そのため、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギが大きい場合であっても、第1ポンプ14Lの吐出量を増大させて第1ポンプ14Lの吸収馬力を増大させることで、その油圧エネルギの全てを回生できる。
なお、上述では、図2及び図3の油圧回路におけるそれぞれ8つの状態(掘削動作のときの4状態、排土動作のときの3状態、及びブーム下げ旋回減速動作のときの1状態)が説明されたが、コントローラ30は、各油圧アクチュエータに対応する操作レバーの操作量、各油圧アクチュエータの負荷圧、アキュムレータ80の蓄圧状態等に基づいて何れの状態を実現するかを決定する。
Specifically, when the boom lowering turning deceleration operation is performed, the controller 30 causes the hydraulic oil flowing out from the turning hydraulic motor 21 to flow into the accumulator 80 and to flow out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7. Oil flows into the supply side of the pump motor 14A. Therefore, the excavator according to the present embodiment can store the hydraulic energy generated at the time of turning deceleration in the accumulator 80 and can use the hydraulic energy generated at the time of boom lowering for assisting the engine 11. Further, the first pump 14L is driven by assisting the engine 11 using hydraulic energy generated when the boom is lowered, and the first hydraulic oil discharged from the first pump 14L is caused to flow into the accumulator 80. The hydraulic energy generated when the boom is lowered can be stored in the accumulator 80. Therefore, even when the hydraulic energy generated when the boom is lowered is large, by increasing the discharge amount of the first pump 14L and increasing the absorption horsepower of the first pump 14L, all of the hydraulic energy is regenerated. it can.
In the above description, eight states (four states during excavation operation, three states during soil removal operation, and one state during boom lowering turning deceleration operation) are described in the hydraulic circuits of FIGS. 2 and 3. However, the controller 30 determines which state to realize based on the operation amount of the operation lever corresponding to each hydraulic actuator, the load pressure of each hydraulic actuator, the pressure accumulation state of the accumulator 80, and the like.
例えば、コントローラ30は、掘削動作中にブームシリンダ7のロッド側油室で背圧を生成する必要がなく、且つ、アキュムレータ80に十分な作動油が蓄圧されていると判断した場合に、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われるようにしてもよい。 For example, when the controller 30 determines that there is no need to generate back pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 during excavation and that sufficient hydraulic fluid is accumulated in the accumulator 80, the accumulator assist An excavation operation involving the above may be performed.
また、コントローラ30は、掘削動作中にブームシリンダ7のロッド側油室で背圧を生成する必要があり、且つ、アームシリンダ8を迅速に動作させる必要があると判断した場合に、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われるようにしてもよい。 Further, when the controller 30 determines that it is necessary to generate a back pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 during the excavation operation and the arm cylinder 8 needs to be operated quickly, the back pressure regeneration is performed. The excavation operation with the assistance of the hydraulic actuator may be performed.
また、コントローラ30は、掘削動作中にブームシリンダ7のロッド側油室で背圧を生成する必要があり、且つ、アームシリンダ8を迅速に動作させる必要がないと判断した場合に、背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作が行われるようにしてもよい。 Further, when the controller 30 determines that it is necessary to generate a back pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 during the excavation operation and it is not necessary to operate the arm cylinder 8 quickly, the back pressure regeneration is performed. The excavation operation with the assist of the engine may be performed.
また、コントローラ30は、排土動作中にブームシリンダ7のボトム側油室で背圧を生成する必要があり、且つ、アームシリンダ8を迅速に動作させる必要があると判断した場合に、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われるようにしてもよい。 Further, when the controller 30 determines that it is necessary to generate a back pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 during the soil discharging operation and the arm cylinder 8 needs to be operated quickly, the back pressure is determined. A soil removal operation accompanied by assist of the hydraulic actuator by regeneration may be performed.
また、コントローラ30は、排土動作中にブームシリンダ7のボトム側油室で背圧を生成する必要があり、アームシリンダ8を迅速に動作させる必要がなく、且つ、アキュムレータ80に十分な作動油が蓄圧されていると判断した場合に、背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作が行われるようにしてもよい。 Further, the controller 30 needs to generate a back pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 during the soil discharging operation, and it is not necessary to operate the arm cylinder 8 quickly, and sufficient hydraulic oil is supplied to the accumulator 80. When it is determined that the pressure is accumulated, a soil discharging operation accompanied by engine assist by back pressure regeneration may be performed.
また、コントローラ30は、排土動作中にブームシリンダ7のボトム側油室で背圧を生成する必要があり、アームシリンダ8を迅速に動作させる必要がなく、且つ、アキュムレータ80に十分な作動油が蓄圧されていないと判断した場合に、背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作が行われるようにしてもよい。 Further, the controller 30 needs to generate a back pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 during the soil discharging operation, and it is not necessary to operate the arm cylinder 8 quickly, and sufficient hydraulic oil is supplied to the accumulator 80. When it is determined that the pressure is not accumulated, a soil discharging operation accompanied by accumulator pressure accumulation by back pressure regeneration may be performed.
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述の実施例において、油圧アクチュエータは、左側走行用油圧モータ(図示せず。)及び右側走行用油圧モータ(図示せず。)を含んでいてもよい。この場合、コントローラ30は、走行減速時の油圧エネルギをアキュムレータ80に蓄圧してもよい。また、旋回用油圧モータ21は電動モータであってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the hydraulic actuator may include a left traveling hydraulic motor (not shown) and a right traveling hydraulic motor (not shown). In this case, the controller 30 may accumulate hydraulic energy at the time of traveling deceleration in the accumulator 80. Further, the turning hydraulic motor 21 may be an electric motor.
また、上述の実施例に係るショベルは、エンジン11をアシストする電動発電機(図示せず。)、電動発電機が発電した電力を蓄積し且つ電動発電機に電力を供給する蓄電器(図示せず。)、電動発電機の動きを制御するインバータ等を搭載していてもよい。 Further, the excavator according to the above-described embodiment includes a motor generator (not shown) that assists the engine 11, and a capacitor (not shown) that accumulates electric power generated by the motor generator and supplies electric power to the motor generator. .), An inverter or the like for controlling the movement of the motor generator may be mounted.
また、ポンプ・モータ14Aは、エンジン11で駆動される代わりに、電動発電機で駆動されてもよい。この場合、ポンプ・モータ14Aは、油圧モータとして作動する場合、発生させた回転トルクで電動発電機を発電機として作動させ、発電電力を蓄電器に充電させてもよい。また、電動発電機は、蓄電器に充電された電力を利用して電動機として作動し、ポンプ・モータ14Aを油圧ポンプとして作動させてもよい。 Further, the pump motor 14A may be driven by a motor generator instead of being driven by the engine 11. In this case, when operating as a hydraulic motor, the pump motor 14 </ b> A may operate the motor generator as a generator with the generated rotational torque to charge the accumulator with the generated power. Further, the motor generator may operate as a motor using the electric power charged in the capacitor, and the pump / motor 14A may be operated as a hydraulic pump.
1・・・下部走行体 2・・・旋回機構 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 7a、8a、9a・・・再生弁 7b、8b・・・保持弁 10・・・キャビン 11・・・エンジン 13・・・変速機 14A・・・ポンプ・モータ 14L・・・第1ポンプ 14R・・・第2ポンプ 14aL、14aR・・・リリーフ弁 17・・・コントロールバルブ 21・・・旋回用油圧モータ 21L、21R・・・ポート 22L、22R・・・リリーフ弁 22S・・・シャトル弁 22G・・・再生弁 23L、23R・・・チェック弁 30・・・コントローラ 50、51、51A、51B、52、52A、52B、53・・・可変ロードチェック弁 55・・・合流弁 56L、56R・・・統一ブリードオフ弁 60、61、61A、62、62A、62B、62C、63、81、82、90、91、92・・・切替弁 70a・・・リリーフ弁 80・・・アキュムレータ 170、171、171A、171B、172、172A、172B、173・・・流量制御弁 T・・・作動油タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lower traveling body 2 ... Turning mechanism 3 ... Upper turning body 4 ... Boom 5 ... Arm 6 ... Bucket 7 ... Boom cylinder 8 ... Arm cylinder 9 ... Bucket cylinders 7a, 8a, 9a ... regeneration valves 7b, 8b ... holding valves 10 ... cabin 11 ... engine 13 ... transmission 14A ... pump motor 14L ... first Pump 14R ... Second pump 14aL, 14aR ... Relief valve 17 ... Control valve 21 ... Turning hydraulic motor 21L, 21R ... Port 22L, 22R ... Relief valve 22S ... Shuttle Valve 22G ... Regenerative valve 23L, 23R ... Check valve 30 ... Controller 50, 51, 51A, 51B, 52, 52A, 52B, 53 ... Variable load check valve 55 ... Junction valve 56L, 56R ... Unified bleed-off valve 60, 61, 61A, 62, 62A, 62B, 62C, 63, 81, 82, 90, 91, 92 ... Switching valve 70a ... Relief valve 80 ... Accumulator 170, 171, 171A, 171B, 172, 172A, 172B, 173 ... Flow control valve T ... Hydraulic oil tank
Claims (3)
第2作動油を吐出する第2ポンプと、
少なくとも前記第1作動油が流入可能な第1油圧アクチュエータと、
少なくとも前記第2作動油が流入可能な第2油圧アクチュエータと、
前記第2油圧アクチュエータから流出する作動油を受けて前記第2油圧アクチュエータの背圧を生成し、且つ、第3作動油を吐出するポンプ・モータと、
前記第1作動油と前記第2作動油との合流・遮断を切り替える合流切替部と、を有し、
前記第1油圧アクチュエータの動作と作業要素の自重による前記第2油圧アクチュエータの動作とが同時に行われる場合、前記合流切替部は前記第1作動油と前記第2作動油との合流を遮断し、前記第1油圧アクチュエータは前記第1作動油及び前記第3作動油によって駆動され、前記ポンプ・モータは、前記背圧を生成して前記第2油圧アクチュエータの動作速度を制御する、
ショベル。 A first pump for discharging the first hydraulic oil;
A second pump for discharging the second hydraulic oil;
A first hydraulic actuator into which at least the first hydraulic oil can flow;
A second hydraulic actuator into which at least the second hydraulic oil can flow; and
A pump motor that receives hydraulic fluid flowing out from the second hydraulic actuator to generate a back pressure of the second hydraulic actuator and discharges third hydraulic fluid;
A merging switching unit that switches merging / blocking between the first hydraulic oil and the second hydraulic oil;
When the operation of the first hydraulic actuator and the operation of the second hydraulic actuator due to the weight of the work element are simultaneously performed, the merging switching unit interrupts the merging of the first hydraulic oil and the second hydraulic oil, The first hydraulic actuator is driven by the first hydraulic oil and the third hydraulic oil, and the pump motor generates the back pressure to control the operating speed of the second hydraulic actuator;
Excavator.
請求項1に記載のショベル。 The pump motor operates as a hydraulic motor to generate rotational torque, and the rotational torque increases the discharge amount of the first pump or assists the engine.
The excavator according to claim 1.
前記第1ポンプは、前記第3作動油の吐出量分だけ、前記第1作動油の吐出量を低減させる、
請求項1又は2に記載のショベル。 The pump motor operates as a hydraulic pump,
The first pump reduces the discharge amount of the first hydraulic oil by the discharge amount of the third hydraulic oil.
The shovel according to claim 1 or 2.
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