專(zhuān)利名稱(chēng)：能量再生用控制電路以及作業(yè)機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有能量再生系統(tǒng)的能量再生用控制電路以及具備該控制電路的作業(yè)機(jī)械。
背景技術(shù)：
在液壓挖掘機(jī)等的作業(yè)機(jī)械中，有回收作業(yè)裝置所具有的位置能量，并將該能量使用于液壓源、制動(dòng)器動(dòng)作的輔助的作業(yè)機(jī)械。例如，有如下的能量再生系統(tǒng)、與它類(lèi)似的能量再生系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)臂氣缸使作業(yè)裝置上下移動(dòng)的情況下，在使抬起來(lái)的動(dòng)臂下降時(shí)，動(dòng)臂氣缸的頭側(cè)的油通過(guò)動(dòng)臂的位置能量而被高壓地壓出。變成高壓的該油通過(guò)電路中的調(diào)節(jié)而成為熱、或者直接返回到罐時(shí)被浪費(fèi)，因此如圖6所示，將在動(dòng)臂氣缸I的頭側(cè)變成高壓的油經(jīng)由電磁式切換閥2、提升閥3以及檢查閥4而儲(chǔ)壓到蓄能器5中，另外，在使動(dòng)臂氣缸I等制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)，從該蓄能器5經(jīng)由引導(dǎo)式切換閥6以及檢查閥7，將蓄能器儲(chǔ)壓油噴出到從主泵8向主控制閥9供給液壓油的排出線，從而有効利用動(dòng)臂的位置能量(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平5-163745號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2008-121893號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題這樣的能量再生系統(tǒng)具有如下問(wèn)題在作業(yè)裝置的制動(dòng)器(動(dòng)臂氣缸I)與主控制閥9之間，蓄能器5、對(duì)該蓄能器5的儲(chǔ)壓和噴出進(jìn)行切換的切換閥2、6等、以及將它們的閥類(lèi)進(jìn)行連接的配管等部件變多，設(shè)置空間和成本會(huì)增加。特別是，為了節(jié)能而需要消除能量損耗，希望設(shè)置能量再生系統(tǒng)，但是由于用于混合化的電氣模塊的設(shè)置等，機(jī)體上的設(shè)置空間變窄，電氣模塊和能量再生系統(tǒng)難以并存，因此不容易設(shè)置能量再生系統(tǒng)。本發(fā)明是鑒于這樣的問(wèn)題點(diǎn)研發(fā)的，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)能量回收系統(tǒng)的空間節(jié)省和成本降低的能量再生用控制電路以及具備該控制電路的作業(yè)機(jī)械。用于解決課題的手段本發(fā)明第一方面的發(fā)明是一種能量再生用控制電路，其具有對(duì)作業(yè)裝置所具有的能量進(jìn)行再生的能量再生系統(tǒng)，其中，該能量再生用控制電路具備再生控制用閥塊，在該再生控制用閥塊中組入有構(gòu)成能量再生系統(tǒng)的多個(gè)閥，該再生控制用閥塊具備匯總了與能量再生有關(guān)的多個(gè)控制特性的主閥芯。本發(fā)明第二方面的發(fā)明是，應(yīng)用第一方面的能量再生用控制電路的作業(yè)裝置具有能夠通過(guò)動(dòng)臂氣缸而上下移動(dòng)的動(dòng)臂，再生控制用閥塊具有如下功能將上升狀態(tài)的動(dòng)臂所具有的位置能量在動(dòng)臂下降時(shí)從動(dòng)臂氣缸儲(chǔ)壓到蓄能器，并且在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器的儲(chǔ)壓流體直接噴出到動(dòng)臂氣缸。本發(fā)明第三方面的發(fā)明是，應(yīng)用第二方面的能量再生用控制電路的動(dòng)臂氣缸并列地設(shè)置動(dòng)臂第I氣缸以及動(dòng)臂第2氣缸，主閥芯具備對(duì)從動(dòng)臂第I氣缸流向蓄能器的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制的流入流量控制特性；對(duì)來(lái)自動(dòng)臂第2氣缸的卸載進(jìn)行控制的卸載控制特性；對(duì)動(dòng)臂第I氣缸與動(dòng)臂第2氣缸的連通/分離進(jìn)行切換控制的切換控制特性；以及對(duì)從蓄能器噴向動(dòng)臂第I氣缸以及動(dòng)臂第2氣缸的噴出流量進(jìn)行控制的噴出流量控制特性。本發(fā)明第四方面的的發(fā)明是，權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)記載的能量再生用控制電路中的主閥芯通過(guò)引導(dǎo)壓而被任意地進(jìn)行沖程控制，其中，該引導(dǎo)壓是利用電磁比例閥 將來(lái)自控制器的電信號(hào)變換為壓力信號(hào)而得到的。本發(fā)明第五方面的發(fā)明是一種作業(yè)機(jī)械，其具備機(jī)體；作業(yè)裝置，其搭載于該機(jī)體，并具有能夠通過(guò)2個(gè)動(dòng)臂氣缸上下移動(dòng)的動(dòng)臂；以及權(quán)利要求I至4中的任意一項(xiàng)所述的能量再生用控制電路，其搭載于機(jī)體以及作業(yè)裝置中的任意一方，并具備再生控制用閥塊，再生控制用閥塊具有如下控制特性在動(dòng)臂下降時(shí)將從I個(gè)動(dòng)臂氣缸回收的流體儲(chǔ)壓到蓄能器，在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器內(nèi)的流體供給到2個(gè)動(dòng)臂氣缸。根據(jù)本發(fā)明第一方面的發(fā)明，通過(guò)將能量再生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件組入到一個(gè)再生控制用閥塊中而集中起來(lái)，不會(huì)使能量再生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件分散在寬范圍而能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的配管處理，實(shí)現(xiàn)空間節(jié)省和成本降低。而且，通過(guò)將在能量的再生中所需的多個(gè)控制特性匯總到I個(gè)主閥芯，能夠削減在各自的控制中所需的控制制動(dòng)器的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明第二方面的發(fā)明，通過(guò)將多個(gè)控制特性匯總到I個(gè)主閥芯的再生控制用閥塊，具備將上升狀態(tài)的動(dòng)臂所具有的位置能量在動(dòng)臂下降時(shí)從動(dòng)臂氣缸儲(chǔ)壓到蓄能器、并且在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器的儲(chǔ)壓流體直接噴出到動(dòng)臂氣缸的功能，因此與噴出到泵排出線的情況相比，能夠有效地利用儲(chǔ)壓能量。根據(jù)本發(fā)明第三方面的發(fā)明，主閥芯具備對(duì)從動(dòng)臂第I氣缸流向蓄能器的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制的流入流量控制特性、對(duì)來(lái)自動(dòng)臂第2氣缸的卸載進(jìn)行控制的卸載控制特性、對(duì)動(dòng)臂第I氣缸和動(dòng)臂第2氣缸的連接部的連通/分離進(jìn)行切換控制的切換控制特性、以及對(duì)從蓄能器噴向動(dòng)臂第I氣缸以及動(dòng)臂第2氣缸的噴出流量進(jìn)行控制的噴出流量控制特性，因此通過(guò)I個(gè)主閥芯，能夠?qū)ο蛐钅芷鞯膬?chǔ)壓、來(lái)自蓄能器的噴出進(jìn)行切換控制，并且能夠有效地控制儲(chǔ)壓在蓄能器的儲(chǔ)壓流入量、來(lái)自蓄能器的噴出流量。特別是，根據(jù)流入流量控制特性，對(duì)從I個(gè)動(dòng)臂第I氣缸儲(chǔ)壓到蓄能器的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制，并且根據(jù)噴出流量控制特性，對(duì)從蓄能器噴向動(dòng)臂第I氣缸以及動(dòng)臂第2氣缸的2個(gè)動(dòng)臂氣缸的噴出流量進(jìn)行控制，因此在儲(chǔ)壓到蓄能器時(shí)，能夠?qū)⒂勺鳂I(yè)裝置的自重引起的位置能量集中到I個(gè)動(dòng)臂第I氣缸，從而能夠使從該動(dòng)臂第I氣缸輸出的儲(chǔ)壓用的壓力變成從2個(gè)動(dòng)臂第I氣缸以及動(dòng)臂第2氣缸得到的動(dòng)臂氣缸保持壓的2倍而儲(chǔ)壓到蓄能器，在釋放來(lái)自蓄能器的能量時(shí)能夠確保大的動(dòng)臂工作壓。根據(jù)本發(fā)明第四方面的發(fā)明，主閥芯通過(guò)將來(lái)自控制器的電信號(hào)利用電磁比例閥變換為壓力信號(hào)的引導(dǎo)壓而被任意地沖程控制，因此通過(guò)對(duì)來(lái)自控制器的電信號(hào)進(jìn)行控制，從而能夠自由地控制主閥芯的動(dòng)作特性。根據(jù)本發(fā)明第五方面的發(fā)明，再生控制用閥塊具備在動(dòng)臂下降時(shí)將從I個(gè)動(dòng)臂氣缸回收的流體儲(chǔ)壓到蓄能器、并在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器內(nèi)的流體供給到2個(gè)動(dòng)臂氣缸的控制特性，因此在動(dòng)臂下降/儲(chǔ)壓時(shí)，通過(guò)將由作業(yè)裝置的自重引起的位置能量集中到I個(gè)動(dòng)臂氣缸，從而能夠使從該動(dòng)臂氣缸輸出的儲(chǔ)壓用的壓力變成從2個(gè)動(dòng)臂氣缸得到的動(dòng)臂氣缸保持壓的2倍而儲(chǔ)壓到蓄能器，在動(dòng)臂上升/能量釋放時(shí)，能夠確保在裝載砂土的動(dòng)臂上升時(shí)等所需的工作壓。
圖I是表示根據(jù)本發(fā)明的能量再生用控制電路的一個(gè)實(shí)施方式的電路圖。圖2是表示上述控制電路的主閥芯開(kāi)口特性的特性圖。圖3是表示上述控制電路的動(dòng)臂下降操作時(shí)的狀態(tài)的電路圖。
圖4是表示上述控制電路的動(dòng)臂上升操作時(shí)的狀態(tài)的電路圖。圖5是具備上述控制電路的作業(yè)機(jī)械的側(cè)視圖。圖6是表示以往的控制電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)圖I至圖5所示的一個(gè)實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。圖5示出作為作業(yè)機(jī)械的液壓挖掘機(jī)HE，在其機(jī)體10中，上部回旋體13設(shè)置成能夠通過(guò)回旋馬達(dá)相對(duì)于下部行駛體11經(jīng)由回旋軸承部12而回旋。該機(jī)體10的上部回旋體13上搭載有動(dòng)力裝置14、駕駛室15以及鏟斗作業(yè)用的前部作業(yè)裝置(以下，稱(chēng)為作業(yè)裝置)16。在該作業(yè)裝置16中，動(dòng)臂17在上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)自如地旋繞于上部回旋體13，臂(棒)18轉(zhuǎn)動(dòng)自如地軸連接到該動(dòng)臂17，并且鏟斗19轉(zhuǎn)動(dòng)自如地軸連接到該臂18。并且，動(dòng)臂17即作業(yè)裝置16通過(guò)動(dòng)臂氣缸17c而在上下方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，臂18通過(guò)臂氣缸18c而轉(zhuǎn)動(dòng)，鏟斗19通過(guò)鏟斗氣缸19c而轉(zhuǎn)動(dòng)。使這些各氣缸進(jìn)行工作的流體是油即工作油。構(gòu)成能量再生系統(tǒng)的組入有多個(gè)閥的再生控制用閥塊20安裝于動(dòng)臂17的根源背面等，其中，該能量再生系統(tǒng)對(duì)在作業(yè)裝置16下降時(shí)從動(dòng)臂氣缸17c噴出的動(dòng)臂能量進(jìn)行再生。圖I示出對(duì)所述動(dòng)力裝置14和作為上述動(dòng)臂氣缸17c的2個(gè)動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2進(jìn)行控制的主液壓電路的結(jié)構(gòu)，動(dòng)力裝置14通過(guò)引擎21來(lái)驅(qū)動(dòng)第I泵23以及第2泵24，這第I泵23以及第2泵24是對(duì)容量進(jìn)行可變控制的泵。在動(dòng)臂氣缸17c的主液壓電路中，第I泵23以及第2泵24的排出口分別連接在主控制閥33的供給端口 34、35，該主控制閥33具備動(dòng)臂用第I閥芯36以及動(dòng)臂用第2閥芯37，在該輸出端口 38、39與動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2之間設(shè)置有能量再生用控制電路40，該能量再生用控制電路40具有對(duì)作業(yè)裝置16所具有的能量進(jìn)行再生的能量再生系統(tǒng)。該控制電路40具備所述動(dòng)臂能量再生用的再生控制用閥塊20，該再生控制用閥塊20設(shè)置在主控制閥33中的動(dòng)臂用第I閥芯36以及動(dòng)臂用第2閥芯37的輸出端口 38與作為動(dòng)臂氣缸17c而并列設(shè)置的動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2之間。在再生控制用閥塊20的蓄能器連接端口 Acc上連接有能量?jī)?chǔ)存用的蓄能器41。該再生控制用閥塊20在動(dòng)臂17下降時(shí)將上升狀態(tài)的動(dòng)臂17所具有的位置能量從動(dòng)臂第I氣缸17cl儲(chǔ)壓到蓄能器41而進(jìn)行再生，在塊主體42的內(nèi)部組入了構(gòu)成能量再生系統(tǒng)的多個(gè)閥。成為這些閥的中心的是匯總了涉及能量再生的多個(gè)控制特性的引導(dǎo)操作式比例動(dòng)作型的主閥芯43。該引導(dǎo)操作式比例動(dòng)作型的主閥芯43在其一端或者另一端接受將來(lái)自控制器(未圖示)的電信號(hào)(電流)通過(guò)電磁比例閥變換為壓力信號(hào)的引導(dǎo)壓而任意地進(jìn)行沖程控制，并且具備對(duì)從動(dòng)臂第I氣缸17cl流向蓄能器41的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制的流入流量控制特性、對(duì)來(lái)自動(dòng)臂第2氣缸17c2的卸載進(jìn)行控制的卸載控制特性、對(duì)動(dòng)臂第I氣缸17cl與動(dòng)臂第2氣缸17c2的連通/分離進(jìn)行切換控制的切換控制特性、以及對(duì)從蓄能器41噴向動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的噴出流量進(jìn)行控制的噴出流量控制特性。
分別與主閥芯43的兩端連接的引導(dǎo)通路44、45經(jīng)由分別對(duì)主閥芯43的操作量進(jìn)行調(diào)整的操作量調(diào)整用的電磁比例閥46、47，分別連接到與引導(dǎo)泵(未圖示)連通的引導(dǎo)壓端口 Pi以及與罐48連通的排放端口 Dr。這些電磁比例閥46、47通過(guò)蓄能器41的儲(chǔ)壓壓力狀態(tài)和用于對(duì)動(dòng)臂17進(jìn)行操作的動(dòng)臂桿操作量，根據(jù)從控制器輸出的信號(hào)進(jìn)行控制，以使主閥芯43成為最佳的沖程，并得到最大的能量再生和最佳的操作性。與主控制閥33的輸出端口 38連接的控制閥端口 Cv經(jīng)由旁路檢查閥51而連接到一方的引導(dǎo)式提升型的漂移減少閥52，另外經(jīng)由通路53而連接到另一方的引導(dǎo)式提升型的漂移減少閥54，這些漂移減少閥52、54的上部引導(dǎo)壓室經(jīng)由罐端口 T而連接到罐48，該罐端口 T經(jīng)由選擇閥55而連接到罐通路56。并且，根據(jù)從端口 Pa輸入的動(dòng)臂下降引導(dǎo)壓，將該選擇閥55從關(guān)閉位置操作到打開(kāi)位置時(shí)，漂移減少閥52、54的上部引導(dǎo)壓室與罐通路56連通而導(dǎo)致壓力降低，因此漂移減少閥52、54內(nèi)的提升閥通過(guò)來(lái)自動(dòng)臂氣缸頭側(cè)的壓力被提上去而上升，提升閥下室與提升閥側(cè)室連通。在這些漂移減少閥52、54各自的提升閥下室中，連接有所述旁路檢查閥51以及所述通路53，并且分別連接有通過(guò)設(shè)置于主閥芯43的連接部43a而可連通的頭側(cè)通路57、58，另外，這些漂移減少閥52、54各自的提升閥側(cè)室經(jīng)由頭側(cè)通路59、60而與動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2各自的連接端口 Cyl、Cy2連通。在這些頭側(cè)通路59、60中，分別設(shè)置有管路泄壓閥63、64。主閥芯43的內(nèi)部通路之一經(jīng)由補(bǔ)償檢查閥68而與端口 Mu連通的同時(shí)與罐端口T連通。端口 Mu通過(guò)再生控制用閥塊20的外部配管，與動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的桿側(cè)連通。在蓄能器連接端口 Acc與主閥芯43的兩個(gè)油通路之間設(shè)置的蓄能器通路70中夾著具有互相相反方向的逆止作用的蓄能器檢查閥72、73。這樣，將作為對(duì)蓄能器41的儲(chǔ)壓和噴出進(jìn)行切換的切換閥而發(fā)揮功能的主閥芯43和能量再生系統(tǒng)所需的閥類(lèi)等多個(gè)結(jié)構(gòu)部件組入到一個(gè)再生控制用閥塊20中而集中起來(lái)，在該再生控制用閥塊20的塊主體42內(nèi)的通路中將各閥類(lèi)連接起來(lái)，從而去除連接這些各閥類(lèi)的配管。圖2示出在再生控制用閥塊20的主閥芯43所具有的動(dòng)臂能量的再生中所需的開(kāi)口特性，在I個(gè)主閥芯43中匯總?cè)缦绿匦詫?duì)從動(dòng)臂第I氣缸17cl流向蓄能器41的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制的流入流量控制特性A、對(duì)從動(dòng)臂第2氣缸17c2向罐48的卸載進(jìn)行控制的卸載控制特性B、對(duì)動(dòng)臂第I氣缸17cl和動(dòng)臂第2氣缸17c2的連接部的連通/分離進(jìn)行切換控制的切換控制特性C、以及對(duì)從蓄能器41噴向動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的噴出流量進(jìn)行控制的噴出流量控制特性D。切換控制特性C的右側(cè)表示動(dòng)臂第I氣缸17cl與動(dòng)臂第2氣缸17c2的連接部為全開(kāi)狀態(tài)，切換控制特性C的左側(cè)表示動(dòng)臂第I氣缸17cl與動(dòng)臂第2氣缸17c2的連接部為了防止沖撞而逐漸地關(guān)閉。電磁比例閥46、47與控制器(未圖示)連接，并通過(guò)來(lái)自該控制器的控制信號(hào)而進(jìn)行控制。 接著，根據(jù)圖I至圖4來(lái)說(shuō)明該圖I以及圖2所示的控制電路的作用。另外，以下是對(duì)動(dòng)臂17被單動(dòng)操作的情況進(jìn)行工作說(shuō)明。(i)中立時(shí)(圖I)通過(guò)再生控制用閥塊20內(nèi)的漂移減少閥52、54保持動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)的保持壓。通過(guò)再生控制用閥塊20內(nèi)的主閥芯43中設(shè)置的連接部43a連通動(dòng)臂第I氣缸17cl的頭側(cè)通路57與動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)通路58。通過(guò)再生控制用閥塊20內(nèi)的主閥芯43，關(guān)閉從動(dòng)臂第I氣缸17cl的頭側(cè)通路57到蓄能器連接端口 Acc的通路以及從蓄能器連接端口 Acc到動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)通路57、58的通路，并切斷對(duì)蓄能器41的油路。(ii)動(dòng)臂下降/儲(chǔ)壓時(shí)(圖3)在向下降方向操作動(dòng)臂操作桿時(shí)，再生控制用閥塊20內(nèi)的漂移減少閥52、54經(jīng)由通過(guò)從端口 Pa輸入的動(dòng)臂下降引導(dǎo)壓而切換到卸載位置的選擇閥55而被解除功能，并且主控制閥33內(nèi)的動(dòng)臂用第I閥芯36切換到下降方向，第I泵23的排出油被供給到動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的桿側(cè)。再生控制用閥塊20內(nèi)的主閥芯43向動(dòng)臂下降方向(圖3的右方)移動(dòng)(由此切換到左室)，連接部43a逐漸地關(guān)閉，并且從動(dòng)臂第I氣缸17cl的頭側(cè)通路57向蓄能器通路70的油路逐漸地打開(kāi)，同時(shí)，從動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)通路58向罐端口 T以及端口Mu的油路逐漸地打開(kāi)。動(dòng)臂第I氣缸17cl的頭側(cè)油通過(guò)再生控制用閥塊20內(nèi)的頭側(cè)通路59、漂移減少閥52、頭側(cè)通路57、主閥芯43內(nèi)的通路、蓄能器檢查閥73、蓄能器連接端口 Acc而流向蓄能器41?？傊?，通過(guò)作業(yè)裝置16的自重以及第I泵23的按入壓，動(dòng)臂第I氣缸17cl的頭側(cè)的油被儲(chǔ)壓到蓄能器41。動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)油通過(guò)再生控制用閥塊20內(nèi)的頭側(cè)通路60、漂移減少閥54、通路53、頭側(cè)通路58、主閥芯43內(nèi)的通路而流向再生控制用閥塊20的罐端口 T以及端口 Mu。S卩，從動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)流出的油的一部分被罐端口 T進(jìn)行卸載控制而返回到罐48，另外，從動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)流出的油的殘余量從端口 Mu再生到動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的桿側(cè)。通過(guò)上述動(dòng)作，一邊將處于上升狀態(tài)的作業(yè)裝置16的位置能量和來(lái)自第I泵23的排出壓能量?jī)?chǔ)壓到蓄能器41，一邊使動(dòng)臂17下降。在此，逐漸地關(guān)閉連接部43a而將動(dòng)臂第I氣缸17cl和動(dòng)臂第2氣缸17c2的連通切換到分離狀態(tài)是為了如下目的通過(guò)使作業(yè)裝置16的位置能量集中到I個(gè)動(dòng)臂第I氣缸17cl，從而使從該動(dòng)臂第I氣缸17cl輸出的儲(chǔ)壓用的壓力變成從動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2這2個(gè)得到的動(dòng)臂氣缸保持壓的2倍，并儲(chǔ)壓到蓄能器41中，在接下來(lái)的裝載砂土的動(dòng)臂上升/能量釋放時(shí)等產(chǎn)生必要的工作壓。(iii)動(dòng)臂上升/能量釋放時(shí)(圖4)主控制閥33內(nèi)的動(dòng)臂用第I閥芯36以及動(dòng)臂用第2閥芯37切換到上升方向，第I泵23以及第2泵24的排出油經(jīng)由再生控制用閥塊20內(nèi)的旁路檢查閥51以及通路53、 漂移減少閥52、54、頭側(cè)通路59、60，供給到動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)。再生控制用閥塊20內(nèi)的主閥芯43向動(dòng)臂上升方向(圖4的左方)移動(dòng)(由此切換到右室)，連接部43a的開(kāi)口連通，并且從蓄能器連接端口 Acc經(jīng)由蓄能器通路70、蓄能器檢查閥72、主閥芯43的內(nèi)部通路而與頭側(cè)通路57、58連通的油路逐漸地打開(kāi)。儲(chǔ)壓到蓄能器41中的油從蓄能器連接端口 Acc經(jīng)由蓄能器通路70、蓄能器檢查閥72、主閥芯43的內(nèi)部通路、頭側(cè)通路57、58，與來(lái)自第I泵23以及第2泵24的排出油合流，并經(jīng)由漂移減少閥52、54和頭側(cè)通路59、60而流向動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)。通過(guò)上述動(dòng)作，在動(dòng)臂下降/儲(chǔ)壓時(shí)以動(dòng)臂氣缸保持壓的2倍的壓力儲(chǔ)壓到蓄能器41中的能量有效地用作動(dòng)臂17的上升動(dòng)力。接著，說(shuō)明圖I至圖4所示的控制電路的効果。通過(guò)將能量再生系統(tǒng)所需的閥類(lèi)等的結(jié)構(gòu)部件組入到一個(gè)再生控制用閥塊20中而集中起來(lái)，不會(huì)使能量再生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件分散在寬范圍而能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的配管處理，實(shí)現(xiàn)空間節(jié)省和成本降低。而且，通過(guò)將在動(dòng)臂能量的再生中所需的多個(gè)閥控制匯總到I個(gè)主閥芯43，能夠削減在各自的控制中所需的控制制動(dòng)器(電磁控制閥等)的數(shù)量。另外，通過(guò)將多個(gè)控制特性A、B、C、D匯總到I個(gè)主閥芯43的再生控制用閥塊20使多個(gè)閥類(lèi)一體化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)該再生控制用閥塊20在主控制閥33上的裝配(也可以內(nèi)置)、如圖5所示的在動(dòng)臂17的根源部分的背面的再生控制用閥塊20的裝配等，而且也能夠緊湊地設(shè)置在上部回旋體13上的容易管理的其它部位，因此還提高維護(hù)性。作為其它優(yōu)點(diǎn)，將再生控制用閥塊20追加到標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，只通過(guò)切換其主閥芯43就從通?？刂魄袚Q到能量再生控制，從而能夠共同使用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，能夠節(jié)約成本以及提高可靠性，并且能夠提高針對(duì)故障等的故障安全性。另外，將多個(gè)控制特性A、B、C、D匯總到I個(gè)主閥芯43的再生控制用閥塊20具備如下功能如圖3所示，將上升狀態(tài)的動(dòng)臂17所具有的位置能量在動(dòng)臂下降時(shí)從動(dòng)臂第I氣缸17cl儲(chǔ)壓到蓄能器41，并且如圖4所示，在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器41的儲(chǔ)壓油直接噴出到動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2，因此，與如圖6所示的以往例那樣噴出到泵排出線的情況相比，能夠有效地利用儲(chǔ)壓能量。S卩，由于I個(gè)主閥芯43具備如下特性，因此通過(guò)I個(gè)主閥芯43，能夠?qū)ο蛐钅芷?1的儲(chǔ)壓以及來(lái)自蓄能器41的噴出進(jìn)行切換控制，并且能夠有效地控制流向蓄能器41的儲(chǔ)壓流入量和來(lái)自蓄能器41的噴出流量根據(jù)主閥芯43的位移方向以及沖程對(duì)從動(dòng)臂第I氣缸17cl流向蓄能器41的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制的流入流量控制特性A、根據(jù)主閥芯43的位移方向以及沖程對(duì)來(lái)自動(dòng)臂第2氣缸17c2的卸載進(jìn)行控制的卸載控制特性B、根據(jù)主閥芯43的位移方向以及沖程對(duì)動(dòng)臂第I氣缸17cl和動(dòng)臂第2氣缸17c2的連接部43a的連通/分離進(jìn)行切換控制的切換控制特性C、根據(jù)主閥芯43的位移方向以及沖程對(duì)從蓄能器41噴向動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2的噴出流量進(jìn)行控制的噴出流量控制特性D。特別是，根據(jù)再生控制用閥塊20的流入流量控制特性A，在動(dòng)臂下降時(shí)對(duì)從I個(gè)動(dòng)臂第I氣缸17cl流向蓄能器41的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制，并且根據(jù)噴出流量控制特性D， 對(duì)從蓄能器41噴向動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2這2個(gè)動(dòng)臂氣缸的噴出流量進(jìn)行控制，因此在動(dòng)臂下降時(shí)向蓄能器41儲(chǔ)壓時(shí)，通過(guò)將由作業(yè)裝置16的自重引起的位置能量集中到I個(gè)動(dòng)臂第I氣缸17cl，從而能夠使從該動(dòng)臂第I氣缸17cl輸出的儲(chǔ)壓用的壓力變成從2個(gè)動(dòng)臂第I氣缸17cl以及動(dòng)臂第2氣缸17c2得到的動(dòng)臂氣缸保持壓的2倍而儲(chǔ)壓到蓄能器41，能夠在將該蓄能器41內(nèi)的儲(chǔ)壓油供給到動(dòng)臂上升時(shí)的2個(gè)動(dòng)臂氣缸的能量釋放時(shí)確保大的動(dòng)臂工作壓，能夠在砂土裝載作業(yè)下的動(dòng)臂上升時(shí)等確保所需的工作壓。如切換控制特性C的左側(cè)所示，將動(dòng)臂第I氣缸17cl和動(dòng)臂第2氣缸17c2的頭側(cè)進(jìn)行連接的主閥芯43的連接部43a從全開(kāi)狀態(tài)逐漸地關(guān)閉，因此實(shí)現(xiàn)兩個(gè)氣缸的頭側(cè)連接切換的調(diào)制化，能夠防止由動(dòng)臂動(dòng)作的驟變弓I起的沖撞而改善操作性。通過(guò)將來(lái)自控制器(未圖示)的電信號(hào)(電流)利用操作量調(diào)整用的電磁比例閥46,47而變換為壓力信號(hào)的引導(dǎo)壓，任意地對(duì)主閥芯43進(jìn)行沖程控制，因此通過(guò)對(duì)來(lái)自控制器的電信號(hào)進(jìn)行控制，能夠自由地控制主閥芯43的動(dòng)作特性。例如，通過(guò)電磁比例閥46、47，基于蓄能器41的儲(chǔ)壓壓力狀態(tài)和用于操作動(dòng)臂17的動(dòng)臂桿操作量，根據(jù)從控制器輸出的信號(hào)進(jìn)行控制以使主閥芯43成為最佳的沖程，從而得到最大的能量再生和最佳的操作性。本發(fā)明的能量再生用控制電路也能夠適用于吊車(chē)的動(dòng)臂控制中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可利用于制造、銷(xiāo)售具有對(duì)作業(yè)裝置所具有的能量進(jìn)行再生的能量再生系統(tǒng)的能量再生用控制電路以及搭載了該控制電路的液壓挖掘機(jī)、吊車(chē)等作業(yè)機(jī)械等的產(chǎn)業(yè)。符號(hào)說(shuō)明HE作為作業(yè)機(jī)械的液壓挖掘機(jī)10 機(jī)體16作業(yè)裝置17 動(dòng)臂17c動(dòng)臂氣缸
17cl作為動(dòng)臂氣缸的動(dòng)臂第I氣缸17c2作為動(dòng)臂氣缸的動(dòng)臂第2氣缸20再生控制用閥塊40能量再生用控制電路41蓄能器43主閥芯46, 47電磁比例閥 A流入流量控制特性B卸載控制特性C切換控制特性D噴出流量控制特性
權(quán)利要求
1.一種能量再生用控制電路，其具有對(duì)作業(yè)裝置所具有的能量進(jìn)行再生的能量再生系統(tǒng)， 該能量再生用控制電路的特征在于具備再生控制用閥塊，在該再生控制用閥塊中組入有構(gòu)成能量再生系統(tǒng)的多個(gè)閥， 該再生控制用閥塊具備匯總了與能量再生有關(guān)的多個(gè)控制特性的主閥芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量再生用控制電路，其特征在于， 作業(yè)裝置具有能夠通過(guò)動(dòng)臂氣缸而上下移動(dòng)的動(dòng)臂， 再生控制用閥塊具有如下功能將上升狀態(tài)的動(dòng)臂所具有的位置能量在動(dòng)臂下降時(shí)從動(dòng)臂氣缸儲(chǔ)壓到蓄能器，并且在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器的儲(chǔ)壓流體直接噴出到動(dòng)臂氣缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量再生用控制電路，其特征在于， 動(dòng)臂氣缸并列地設(shè)置有動(dòng)臂第I氣缸以及動(dòng)臂第2氣缸， 主閥芯具備 對(duì)從動(dòng)臂第I氣缸流向蓄能器的儲(chǔ)壓流入流量進(jìn)行控制的流入流量控制特性； 對(duì)從動(dòng)臂第2氣缸的卸載進(jìn)行控制的卸載控制特性； 對(duì)動(dòng)臂第I氣缸與動(dòng)臂第2氣缸之間的連通/分離進(jìn)行切換控制的切換控制特性；以及 對(duì)從蓄能器噴向動(dòng)臂第I氣缸以及動(dòng)臂第2氣缸的噴出流量進(jìn)行控制的噴出流量控制特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任意一項(xiàng)所述的能量再生用控制電路，其特征在于， 主閥芯通過(guò)引導(dǎo)壓而被任意地進(jìn)行沖程控制，其中，該引導(dǎo)壓是利用電磁比例閥將來(lái)自控制器的電信號(hào)變換為壓力信號(hào)而得到的。
5.—種作業(yè)機(jī)械,其特征在于具備 機(jī)體； 作業(yè)裝置，其搭載于該機(jī)體，并具有能夠通過(guò)2個(gè)動(dòng)臂氣缸而上下移動(dòng)的動(dòng)臂；以及權(quán)利要求I至4中的任意一項(xiàng)所述的能量再生用控制電路，其搭載于機(jī)體以及作業(yè)裝置中的任意一方，并具備再生控制用閥塊， 再生控制用閥塊具有如下控制特性在動(dòng)臂下降時(shí)將從I個(gè)動(dòng)臂氣缸回收的流體儲(chǔ)壓到蓄能器，在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器內(nèi)的流體供給到2個(gè)動(dòng)臂氣缸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)能量回收系統(tǒng)的空間節(jié)省和成本降低的能量再生用控制電路。能量再生用控制電路(40)在主控制閥(33)的輸出端口(38)與并列設(shè)置的動(dòng)臂第1氣缸(17c1)以及動(dòng)臂第2氣缸(17c2)之間設(shè)置動(dòng)臂能量再生用的再生控制用閥塊(20)。再生控制用閥塊(20)具備如下功能在塊主體(42)的內(nèi)部組入?yún)R總了涉及能量再生的多個(gè)控制特性的主閥芯(43)等的多個(gè)閥，并將上升狀態(tài)的動(dòng)臂所具有的位置能量在動(dòng)臂下降時(shí)從動(dòng)臂第1氣缸(17c1)儲(chǔ)壓到蓄能器(41)，并且在動(dòng)臂上升時(shí)將蓄能器(41)的儲(chǔ)壓油直接噴出到動(dòng)臂第1氣缸(17c1)以及動(dòng)臂第2氣缸(17c2)。
文檔編號(hào)F15B21/14GK102741564SQ201180007711
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者芳野鐵也 申請(qǐng)人:卡特彼勒Sarl公司