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技術 油圧式アシスト装置

出願人 株式会社IHI
発明者 林光昭三浦雄一
出願日 2017年9月21日 (3年5ヶ月経過) 出願番号 2017-181204
公開日 2019年4月11日 (1年10ヶ月経過) 公開番号 2019-056424
状態 未査定
技術分野 掘削機械の作業制御 流体圧回路(1)
主要キーワード アシスト機 二次ポート 一次ポート 油容器 蓄圧動作 アシストシリンダ 空荷状態 蓄圧装置
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課題

アシスト機器が被アシスト機器の負荷になることを抑制する。

解決手段

被アシスト機器Xに連係するアシスト機器11と、該アシスト機器を圧油を用いて駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、圧油のアシスト機器あるいは被アシスト機器の負荷への供給/非供給を切り替え切替機器を備える。

概要

背景

下記特許文献1には、クラムシェルバケットを移動させることによって積荷陸揚げする作業機について、ブームの巻き下げ時にアシストシリンダを介してアキュームレータ蓄圧し、ブームの巻き上げ時には上記アキュームレータの蓄圧を用いてアシストシリンダを駆動することによってブームシリンダアシスト補助)する作業機の位置エネルギ回収再生装置が開示されております。

概要

アシスト機器が被アシスト機器の負荷になることを抑制する。被アシスト機器Xに連係するアシスト機器11と、該アシスト機器を圧油を用いて駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、圧油のアシスト機器あるいは被アシスト機器の負荷への供給/非供給を切り替え切替機器を備える。

目的

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、アシスト機器が被アシスト機器の負荷になることを抑制することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

アシスト機器に連係するアシスト機器と、該アシスト機器を圧油を用いて駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置は、前記圧油の前記アシスト機器あるいは前記被アシスト機器の負荷への供給/非供給を切り替え切替機器を備えることを特徴とする油圧式アシスト装置

請求項2

前記被アシスト機器は、油圧モータであり、前記アシスト機器は、出力軸が前記油圧モータの出力軸と結合することにより当該油圧モータを補助することを特徴とする請求項1に記載の油圧式アシスト装置。

請求項3

前記駆動装置は、比較的低圧な前記圧油を蓄圧する低圧蓄圧装置と、比較的高圧な前記圧油を蓄圧する高圧蓄圧装置と、を備え、当該高圧蓄圧装置から前記アシスト機器を経由して前記低圧蓄圧装置に前記圧油を流通させることにより前記アシスト機器を駆動することを特徴とする請求項2に記載の油圧式アシスト装置。

請求項4

前記被アシスト機器は、油圧ポンプであり、前記アシスト機器は、油圧供給源として前記油圧ポンプを補助することを特徴とする請求項1に記載の油圧式アシスト装置。

請求項5

前記駆動装置は、前記圧油を蓄圧する蓄圧装置を備え、当該蓄圧装置から出力された前記圧油を用いて前記アシスト機器を駆動することを特徴とする請求項4に記載の油圧式アシスト装置。

請求項6

前記被アシスト機器あるいは前記被アシスト機器の負荷で発生する回生エネルギを用いて前記高圧蓄圧装置あるいは前記蓄圧装置に前記圧油を蓄圧することを特徴とする請求項3または5に記載の油圧式アシスト装置。

技術分野

0001

本発明は、油圧式アシスト装置に関する。

背景技術

0002

下記特許文献1には、クラムシェルバケットを移動させることによって積荷陸揚げする作業機について、ブームの巻き下げ時にアシストシリンダを介してアキュームレータ蓄圧し、ブームの巻き上げ時には上記アキュームレータの蓄圧を用いてアシストシリンダを駆動することによってブームシリンダアシスト補助)する作業機の位置エネルギ回収再生装置が開示されております。

先行技術

0003

特開2004−162846号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上記作業機におけるブームシリンダの負荷はクラムシェルバケットの重量に応じて変化する。例えば、クラムシェルバケットが積荷を保持している場合(実荷状態)と積荷を保持していない場合(空荷状態)とでは、ブームシリンダの負荷が大幅に異なる。これに対して、ブームシリンダがアシスト(補助)を必要とする場合は、負荷が比較的重い場合つまり比較的重い積荷をクラムシェルバケットが保持している場合である。

0005

しかしながら、上記特許文献1の作業機には以下のような問題点がある。すなわち、この作業機では、ブームシリンダ(被アシスト機器)とアシストシリンダ(被アシスト機器)とが常時連係した状態にあるので、例えばブームシリンダがアシストシリンダによるアシスト(補助)を必要としない空荷状態において、アシストシリンダがブームシリンダの負荷になる虞がある。

0006

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、アシスト機器が被アシスト機器の負荷になることを抑制することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するために、本発明では、油圧式アシスト装置に係る第1の解決手段として、被アシスト機器に連係するアシスト機器と、該アシスト機器を圧油を用いて駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置は、前記圧油の前記アシスト機器あるいは前記被アシスト機器の負荷への供給/非供給を切り替え切替機器を備える、という手段を採用する。

0008

本発明では、油圧式アシスト装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記被アシスト機器は、油圧モータであり、前記アシスト機器は、出力軸が前記油圧モータの出力軸と結合することにより当該油圧モータを補助する、という手段を採用する。

0009

本発明では、油圧式アシスト装置に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記駆動装置は、比較的低圧な前記圧油を蓄圧する低圧蓄圧装置と、比較的高圧な前記圧油を蓄圧する高圧蓄圧装置と、を備え、当該高圧蓄圧装置から前記アシスト機器を経由して前記低圧蓄圧装置に前記圧油を流通させることにより前記アシスト機器を駆動する、という手段を採用する。

0010

本発明では、油圧式アシスト装置に係る第4の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記被アシスト機器は、油圧ポンプであり、前記アシスト機器は、油圧供給源として前記油圧ポンプを補助する、という手段を採用する。

0011

本発明では、油圧式アシスト装置に係る第5の解決手段として、上記第4の解決手段において、前記駆動装置は、前記圧油を蓄圧する蓄圧装置を備え、当該蓄圧装置から出力された前記圧油を用いて前記アシスト機器を駆動する、という手段を採用する。

0012

本発明では、油圧式アシスト装置に係る第6の解決手段として、上記第3または第5の解決手段において、前記被アシスト機器あるいは前記被アシスト機器の負荷で発生する回生エネルギを用いて前記高圧蓄圧装置あるいは前記蓄圧装置に前記圧油を蓄圧する、という手段を採用する。

発明の効果

0013

本発明によれば、圧油のアシスト機器あるいは被アシスト機器の負荷への供給/非供給を切り替える切替機器を備えるので、アシスト機器が被アシスト機器の負荷になることを防止することが可能である。

図面の簡単な説明

0014

本発明の第1実施形態に係る油圧式アシスト装置Aの構成を示す油圧回路である。
本発明の第1実施形態において、低圧アキュームレータ蓄圧動作時における駆動回路の状態を示す油圧回路(a)及び高圧アキュームレータの蓄圧動作時における駆動回路の状態を示す油圧回路(b)である。
本発明の第1実施形態において、アシスト動作時における駆動回路の状態を示す油圧回路(a)及び非アシスト動作時における駆動回路の状態を示す油圧回路(b)である。
本発明の第2実施形態に係る油圧式アシスト装置Bの構成を示す油圧回路である。
本発明の第2実施形態において、各種動作状態における油圧式アシスト装置Bの状態を示す油圧回路である。

実施例

0015

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
最初に、本発明の第1実施形態について説明する。本第1実施形態に係る油圧式アシスト装置Aは、図1に示すように、油圧モータXをアシスト対象(被アシスト機器)とする油圧装置である。

0016

この油圧モータXは、各種の重機エレベータに搭載された巻上装置動力源であり、図示しない油圧回路から供給され圧油によって、各種荷の巻き上げや巻き下げを行う。この油圧モータXは、例えば船舶甲板上に設置されるデッキクレーンジブクレーン)の巻上装置の動力源である。すなわち、この油圧モータXには、重量が比較的重い荷の巻き上げ時に比較的大きな負荷(重負荷)が掛り、これに対して空荷を巻き上げる場合や荷を巻き下げる場合には比較的小さな負荷(軽負荷)が掛る。

0017

油圧式アシスト装置Aは、図1に示すように、油圧タンク1、パイロット圧発生源2、油圧ポンプ3、電動機4、ラインフィルタ5、アンロード弁6、低圧アキュームレータ7、高圧アキュームレータ8、リリーフ弁9、方向制御弁10、アシスト用ポンプモータ11、第1逆止弁12、第2逆止弁13、第3逆止弁14及び第4逆止弁15を備えている。これら各油圧機器は、図示するように配管管路)によって相互に接続されている。

0018

なお、これら各油圧機器のうち、アシスト用ポンプモータ11は、油圧モータX(被アシスト機器)に連係するアシスト機器である。また、このアシスト用ポンプモータ11を除く他の油圧機器は、アシスト用ポンプモータ11(アシスト機器)を圧油を用いて駆動する駆動装置である。

0019

油圧タンク1は、所定の容積を有し、所定量の油を貯留する油容器である。この油圧タンク1は、油圧ポンプ3の吸入ポートに油を供給すると共に、当該油圧ポンプ3、アンロード弁6、方向制御弁10及びアシスト用ポンプモータ11の各ドレンポートから余剰油回収する。パイロット圧発生源2は、方向制御弁10が必要とするパイロット圧を発生する圧力源であり、方向制御弁10に対して所定圧パイロット油を供給する。

0020

油圧ポンプ3は、油圧タンク1から吸入ポートに供給された油を加圧して吐出ポートから吐出する。すなわち、この油圧ポンプ3は、自らの回転数に応じて加圧した油(圧油)を吐出ポートからアンロード弁6の入口ポート及び第1逆止弁12の二次ポートに供給する。なお、この油圧ポンプ3は、図示するように、吐出ポートから吐出する圧油の容量を可変することが可能な可変容量型ポンプである。

0021

電動機4は、このような油圧ポンプ3を回転駆動する動力源であり、図示しない制御装置によって作動が制御されている。ラインフィルタ5は、上記油圧ポンプ3の吐出ポートとアンロード弁6の入口ポート及び第1逆止弁12の二次ポートとを接続する油配管途中部位に設けられており、当該油配管を流れる圧油に含まれる不純物を除去する。

0022

アンロード弁6は、入口ポートが上記ラインフィルタ5を介して油圧ポンプ3の吐出ポートに接続され、出口ポートが第2逆止弁13の二次ポートに接続されており、またパイロットポート高圧アキュムレータ8に接続されている。このアンロード弁6は、パイロットポートに供給される高圧アキュムレータ8の圧力上昇に伴って油圧ポンプ3をアンロード状態として、低圧アキュムレータ7の予圧に必要な流量を逆止弁13に出力する。

0023

低圧アキュームレータ7は、第2逆止弁13の一次ポート、第3逆止弁14の二次ポート、リリーフ弁9の出口ポート、方向制御弁10のTポート、第4逆止弁15の二次ポート及びアシスト用ポンプモータ11のRポートに接続された低圧蓄圧装置である。この低圧アキュームレータ7は、第2逆止弁13あるいはアシスト用ポンプモータ11から供給された比較的低圧の圧油(低圧油)を蓄圧し、あるいは当該低圧油を各接続機器に向けて吐出する。なお、この低圧アキュームレータ7については、後述する動作説明において詳細を説明する。

0024

高圧アキュームレータ8は、リリーフ弁9の入口ポート、第1逆止弁12の一次ポート及び方向制御弁10のPポートに接続された高圧蓄圧装置である。この高圧アキュームレータ8は、方向制御弁10から供給された比較的高圧の圧油(高圧油)を蓄圧し、あるいは当該高圧油を各接続機器に向けて吐出する。なお、この高圧アキュームレータ8については、後述する動作説明において詳細を説明する。

0025

リリーフ弁9は、入口ポートが高圧アキュームレータ8及び方向制御弁10のPポートに接続され、出口ポートが低圧アキュームレータ7、第2逆止弁13の一次ポート及び第3逆止弁14の二次ポートに接続されている。このリリーフ弁9は、高圧油の圧力が異常な高圧になった場合に入口ポートが出口ポートに導通して高圧油の圧力を低下させる。

0026

方向制御弁10は、Aポート(入口ポート)、Bポート(出口ポート)、Pポート及びTポートを備えた4ポート2位置方向制御弁である。Aポートは、図示するように、アシスト用ポンプモータ11のLポート及び第4逆止弁13の一次ポートに接続され、Bポートは閉鎖状態になっている。また、Pポートは、高圧アキュームレータ8、第1逆止弁12の一次ポート及びリリーフ弁9の入口ポートに接続され、Tポートは、低圧アキュームレータ7、リリーフ弁9の出口ポート、アシスト用ポンプモータ11のRポート、第2逆止弁13の一次ポート、第3逆止弁14の二次ポート及び第4逆止弁15の二次ポートに接続されている。

0027

この方向制御弁10は、パイロット圧発生源2から供給されるパイロット圧(パイロット油)によってスプールの位置が操作されるタイプのパイロット式の方向制御弁である。すなわち、この方向制御弁10は、内蔵されるスプールの位置に応じて、Aポート(入口ポート)とPポートとが接続され、かつBポート(出口ポート)とTポートとが接続される状態(第1の状態)と、Aポート(入口ポート)とTポートとが接続され、かつBポート(出口ポート)とPポートとが接続される状態(第2の状態)とに切り替わる。

0028

なお、詳細については後述するが、このような方向制御弁10は、高圧アキュームレータ8に蓄積された高圧油のアシスト用ポンプモータ11への供給/非供給を切り替える切替機器として機能する。

0029

アシスト用ポンプモータ11は、一対の入出ポートのうち、Rポートが低圧アキュームレータ7、リリーフ弁9の出口ポート、方向制御弁10のTポート、第2逆止弁13の一次ポート、第3逆止弁14の二次ポート及び第4逆止弁15の二次ポートに接続され、Lポートが方向制御弁10のAポート及び第4逆止弁15の一次ポートに接続されている。また、アシスト用ポンプモータ11は、出力軸(回転軸)が油圧モータXの出力軸(回転軸)に結合しており、当該軸結合によって油圧モータXを補助する。

0030

このようなアシスト用ポンプモータ11は、油圧モータXの負荷状態に応じて油圧モータあるいは油圧ポンプとして機能する油圧モータ兼油圧ポンプである。すなわち、アシスト用ポンプモータ11は、方向制御弁10を介して高圧アキュームレータ8から供給される高圧油によって油圧モータとして機能(力行動作)することにより、油圧モータXをアシスト(補助)する。

0031

また、このアシスト用ポンプモータ11は、油圧モータXの動力によって回転する油圧ポンプとして機能(回生動作)することにより、低圧アキュームレータ7の低圧油を加圧して高圧油とし、当該高圧油を方向制御弁10を介して高圧アキュームレータ8に供給する。

0032

第1逆止弁12は、一次ポートが高圧アキュームレータ8、リリーフ弁9の入口ポート及び方向制御弁10のTポートに接続され、二次ポートがラインフィルタ5を介して油圧ポンプ3の吐出ポートに接続されると共にアンロード弁6の入口ポートに接続されている。この第1逆止弁12は、二次ポートの背圧が一次ポートの背圧よりも高くなった場合にのみ、一次ポートと二次ポートとが導通する。

0033

第2逆止弁13は、一次ポートが低圧アキュームレータ7、リリーフ弁9の出口ポート、方向制御弁10のTポート、アシスト用ポンプモータ11のRポート、第3逆止弁14の二次ポート及び第4逆止弁15の二次ポートに接続され、二次ポートがアンロード弁6の出口ポートに接続されている。この第2逆止弁13は、二次ポートの背圧が一次ポートの背圧よりも高くなった場合にのみ、一次ポートと二次ポートとが導通する。

0034

第3逆止弁14は、一次ポートが油圧タンク1及び油圧ポンプ3の吸入ポートに接続され、二次ポートが低圧アキュームレータ7、リリーフ弁9の出口ポート、方向制御弁10のTポート、アシスト用ポンプモータ11のRポート、第3逆止弁14の二次ポート及び第4逆止弁15の二次ポートに接続されている。この第3逆止弁14は、二次ポートの背圧が一次ポートの背圧よりも高くなった場合にのみ、一次ポートと二次ポートとが導通する。

0035

第4逆止弁15は、一次ポートが方向制御弁10のAポート及びアシスト用ポンプモータ11のLポートに接続され、二次ポートが低圧アキュームレータ7、リリーフ弁9の出口ポート、方向制御弁10のTポート、アシスト用ポンプモータ11のRポート、第2逆止弁13の一次ポート及び第3逆止弁14の二次ポートに接続されている。この第4逆止弁15は、二次ポートの背圧が一次ポートの背圧よりも高くなった場合にのみ、一次ポートと二次ポートとが導通する。

0036

続いて、本第1実施形態に係る油圧式アシスト装置Aの動作について、図2及び図3を参照して詳しく説明する。

0037

この油圧式アシスト装置Aは、高圧アキュームレータ8に蓄積した高圧油を方向制御弁10を介してアシスト用ポンプモータ11に供給することによりアシスト用ポンプモータ11を油圧モータとして機能させるが、その前準備として図2(a)に示すように低圧油を低圧アキュームレータ7に蓄積する。すなわち、この油圧式アシスト装置Aにおける油圧ポンプ3は、電動機4で回転駆動されることによって吸入ポートから油圧タンク1に貯留された油を吸入して加圧し、当該加圧によって生成した低圧油を吐出ポートからアンロード弁6に供給する。そして、アンロード弁6は、低圧油を所定の予圧油に減圧して第2逆止弁13の二次ポートに供給する。

0038

ここで、第2逆止弁13における二次ポートの背圧、つまり上記予圧油の圧力は、第2逆止弁13における一次ポートの背圧、つまり低圧アキュームレータ7の初期圧よりも高いので、第2逆止弁13の一次ポートと二次ポートとは導通する。したがって、油圧ポンプ3が電動機4によって回転駆動されることにより、低圧アキュームレータ7には予圧油が供給され、またアシスト用ポンプモータ11のRポートにも供給される。なお、この予圧油は、第3逆止弁14が導通するので、油圧タンク1に回収される。

0039

また、このような油圧ポンプ3による低圧アキュームレータ7への予圧油の蓄積の間、方向制御弁10は、制御装置によって第2の状態に設定される。すなわち、この間において、方向制御弁10は、AポートがTポートに接続され、かつ、BポートがPポートに接続される。アシスト用ポンプモータ11におけるRポートとLポートとは方向制御弁10のAポート及びTポートを介して相互接続された状態になる。したがって、アシスト用ポンプモータ11では、被アシスト機器である油圧モータXの動作に拘わらず、方向制御弁10のAポート及びTポートを介して油圧モータXのRポートとLポートとの間で圧油を循環させることになり、よって被アシスト機器の動作に対して何も影響を生じさせない状態が保たれる。

0040

このようにして低圧アキュームレータ7に低圧油が蓄積された後において、油圧モータXが荷の巻き下げを行う場合に、低圧アキュームレータ7に蓄積された低圧油は、図2(b)に示すように、アシスト用ポンプモータ11によって昇圧され、高圧油として高圧アキュームレータ8に蓄積される。

0041

すなわち、この場合、方向制御弁10は、制御装置によって第1の状態に設定される。また、この場合にはアシスト用ポンプモータ11が油圧ポンプとして機能(回生動作)するので、低圧油は、低圧アキュームレータ7からアシスト用ポンプモータ11のRポートに入流して昇圧されることにより高圧油となる。そして、この高圧油は、アシスト用ポンプモータ11のLポートから方向制御弁10のAポート及びPポートを介して高圧アキュームレータ8に蓄積される。

0042

なお、このような高圧アキュームレータ8への高圧油の蓄積に際して、油圧ポンプ3が電動機4によって回転駆動されることによって、低圧アキュームレータ7への予圧油の供給が継続される。この結果、高圧アキュームレータ8に高圧油が蓄積されることに加えて、低圧アキュームレータ7には予圧油が蓄積される。これによって油圧式アシスト装置Aは、油圧モータXのアシスト準備(補助準備)が完了したことになる。

0043

ここで、油圧モータXのアシストが必要な場合は、油圧モータXが重量が比較的重い荷を巻き上げる場合(重負荷の場合)にであり、比較的軽い荷や空荷を巻き上げる場合や荷を巻き下げる場合(軽負荷の場合)には油圧モータXのアシストの必要はない。アシスト準備(補助準備)が完了した場合において油圧モータXのアシストの必要がない場合には、方向制御弁10は、制御装置によって第2の状態に設定される。

0044

すなわち、この場合には、図3(a)に示すように、方向制御弁10のAポートとTポートとによって、アシスト用ポンプモータ11のRポートとLポートとが接続されるので、アシスト用ポンプモータ11は、油圧モータとしても、また油圧ポンプとしても機能しないフリー状態となる。

0045

なお、この場合においても、油圧ポンプ3が電動機4によって回転駆動されることによって、低圧アキュームレータ7への予圧油の供給が継続される。この結果、低圧アキュームレータ7には予圧油が蓄積される。

0046

これに対して、油圧モータXのアシストが必要な場合には、方向制御弁10は、制御装置によって第1の状態に設定される。すなわち、高圧アキュームレータ8は、方向制御弁10のPポート及びAポートを介してアシスト用ポンプモータ11のLポートに接続され、また方向制御弁10のTポートはBポートによって閉鎖される。この結果、高圧アキュームレータ8の高圧油は、アシスト用ポンプモータ11を経由すると共に当該アシスト用ポンプモータ11で降圧されて低圧アキュームレータ7に流通する。

0047

すなわち、アシスト用ポンプモータ11で油圧モータXをアシストする場合、アシスト用ポンプモータ11は、高圧アキュームレータ8から低圧アキュームレータ7に流通する高圧油によって駆動される。なお、この場合においても、油圧ポンプ3が電動機4によって回転駆動されることによって、低圧アキュームレータ7への予圧油の供給が継続される。

0048

このような油圧式アシスト装置Aでは、油圧モータXのアシストが必要な場合に方向制御弁10が第1の状態に設定されて、油圧モータXのアシストが行われ、油圧モータXのアシストが必要でない場合には、方向制御弁10が第2の状態に設定されてアシスト用ポンプモータ11がフリー状態となる。

0049

すなわち、この油圧式アシスト装置Aによれば、油圧モータXのアシストが必要でない場合において、アシスト機器であるアシスト用ポンプモータ11が被アシスト機器である油圧モータXの負荷になることを抑制(軽減)することが可能である。

0050

また、本第1実施形態では、油圧モータX(被アシスト機器)で発生する回生エネルギを用いて高圧アキュームレータ8に高圧油を蓄圧するので、高圧アキュームレータ8の蓄圧に要する動力を削減することが可能であり、よってエネルギ効率に優れた油圧式アシスト装置Aを提供することができる。

0051

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本第2実施形態に係る油圧式アシスト装置Bは、油圧シリンダYの駆動装置を兼ねる油圧装置であり、図4に示すように油圧タンク20、第1逆止弁21、油圧ポンプ22、第2逆止弁23、電動機24、絞り弁25、切替制御弁26、アキュームレータ27(蓄圧装置)及びパイロット式切替弁28を備えている。これら各油圧機器は、図示するように油配管によって相互に接続されている。

0052

上記油圧シリンダYは、例えば油圧式多段駐車場機械式駐車場)において自動車等の荷の昇降を行う昇降シリンダである。本第2実施形態に係る油圧式アシスト装置Bは、このような油圧シリンダYを油圧ポンプ22を用いて駆動すると共に、アキュームレータ27を用いることにより油圧供給源として油圧ポンプ22をアシスト(補助)する。

0053

すなわち、油圧ポンプ22は、本第2実施形態における被アシスト機器であり、アキュームレータ27は、本第2実施形態におけるアシスト機器である。また、油圧ポンプ22(被アシスト機器)及びアキュームレータ27(アシスト機器)を除く他の油圧機器は、本第2実施形態における駆動装置である。さらに、上記油圧シリンダYは、油圧ポンプ22(被アシスト機器)の負荷に相当する。

0054

油圧タンク20は、所定の容積を有し、所定量の油を貯留する油容器である。この油圧タンク20は、第1逆止弁21の二次ポートに油を供給する。第1逆止弁21は、一次ポートが油圧ポンプ22の吸入ポート及びパイロット式切替弁28の出口ポートに接続され、二次ポートが油圧タンク20に接続されている。この第1逆止弁21は、二次ポートの背圧が一次ポートの背圧よりも高くなった場合にのみ、一次ポートと二次ポートとが導通する。

0055

油圧ポンプ22は、第1逆止弁21の一次ポートから吸入ポートに供給された油を加圧して吐出ポートから吐出する。すなわち、この油圧ポンプ22は、自らの回転数に応じて加圧した油(圧油)を吐出ポートから第2逆止弁23の二次ポートに供給する。第2逆止弁23は、一次ポートが油圧シリンダY及び絞り弁25の入口ポートに接続され、二次ポートが油圧ポンプ22の吐出ポートに接続されている。この第2逆止弁23は、二次ポートの背圧が一次ポートの背圧よりも高くなった場合にのみ、一次ポートと二次ポートとが導通する。

0056

電動機24は、油圧ポンプ22を回転駆動する動力源であり、図示しない制御装置によって作動が制御されている。絞り弁25は、入口ポートが油圧シリンダY及び第2逆止弁23の一次ポートに接続され、出口ポートが切替制御弁26の入口ポートに接続されている。この絞り弁25は、油圧シリンダYから供給された圧油の流量を調節して切替制御弁26に出力する。

0057

切替制御弁26は、入口ポートが絞り弁25の出口ポートに接続され、出口ポートがアキュームレータ27及びパイロット式切替弁28の入口ポートに接続されている。この切替制御弁26は、図示しない制御装置によって制御されることにより絞り弁25とアキュームレータ27とを接続状態(第1の状態)あるいは非接続状態(第2の状態)に切り替える。このような切替制御弁26は、アキュームレータ27に蓄積された圧油の油圧シリンダYへの供給/非供給を切り替える切替機器として機能する。

0058

アキュームレータ27は、切替制御弁26の出口ポート及びパイロット式切替弁28の入口ポートに接続されている蓄圧装置である。このアキュームレータ27は、油圧シリンダYの動作状態に応じて、油圧シリンダYとの間で圧油の供給(吐出)あるいは受入(蓄圧)を行う。

0059

パイロット式切替弁28は、入口ポートが切替制御弁26の出口ポート及びアキュームレータ27に接続され、出口ポートが第1逆止弁21の一次ポート及び油圧ポンプ22の吸入ポートに接続されている。このパイロット式切替弁28は、図示するように油圧ポンプ22の吐出圧をパイロット圧として取り込むことにより、上記吐出圧に応じて入口ポートと出口ポートとを導通状態あるいは非導通状態に設定する。

0060

続いて、本第2実施形態に係る油圧式アシスト装置Bの動作について、図5を参照して詳しく説明する。

0061

この油圧式アシスト装置Bでは、図5(a)に示すように、電動機24が作動して油圧ポンプ22が駆動されることにより、第1逆止弁21及び第2逆止弁23が何れも導通状態となる。この結果、油圧ポンプ22から吐出した圧油が油圧シリンダYに供給されるので、油圧シリンダYに内蔵されたピストンが移動して荷が上昇する。この場合において、切替制御弁26は第2の状態に設定されるので、圧油はアキュームレータ27及びパイロット式切替弁28に供給されない。

0062

一方、荷を降下させる場合には、電動機24及び油圧ポンプ22が停止する。また、切換弁26を操作して荷の自重により油圧シリンダYのピストンを降下させるが、この降下速度は絞り弁25によって調整される。そして、油圧シリンダY内の圧油は,絞り弁25を介して、アキュムレータ27に全て回収される。

0063

ここで、荷の上昇時にアキュムレータ27が蓄圧された状態であれば、油圧ポンプ22の負荷圧力によってパイロット圧が作用することにより切換弁28が作動する。この結果、アキュムレータ27に蓄圧されている圧油が油圧ポンプ22の入口側に供給されることにより、油圧ポンプ22を駆動する電動機24のアシストが行われる。

0064

なお、このアシスト動作時には、油圧ポンプ22の吐出圧が上昇するので、パイロット式切替弁28は、非導通状態に設定される。したがって、アキュームレータ27の圧油は、専ら油圧シリンダYに供給され、油圧タンク20に回収されることはない。

0065

また、この圧式アシスト装置Bでは、油圧シリンダYのアシストが必要ない場合には、図5(a)に示したように、切替制御弁26が第2の状態に設定される。すなわち、この場合にはアキュームレータ27の圧油は油圧シリンダYに供給されず、油圧シリンダYは、油圧ポンプ22から吐出される圧油によって専ら駆動される。

0066

このような油圧式アシスト装置Bでは、油圧シリンダYのアシストが必要な場合に切替制御弁26が第1の状態に設定されて油圧シリンダYのアシストが行われ、油圧シリンダYのアシストが必要でない場合には、切替制御弁26が第2の状態に設定されてアキュームレータ27が油圧ポンプ22の負荷になることがない。

0067

すなわち、この油圧式アシスト装置Bによれば、油圧シリンダYのアシストが必要でない場合において、アシスト機器であるアキュームレータ27が被アシスト機器である油圧ポンプ22の負荷になることを抑制(軽減)することが可能である。

0068

また、本第2実施形態によれば、油圧ポンプ22の負荷(油圧シリンダY)で発生する回生エネルギを用いてアキュームレータ27に圧油を蓄圧するので、アキュームレータ27の蓄圧に要する動力を削減することが可能であり、よってエネルギ効率に優れた油圧式アシスト装置Bを提供することができる。

0069

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記第1実施形態では、方向制御弁10を用いてアシスト動作と非アシスト動作を切替えたが、本発明はこれに限定されない。方向制御弁10とは異なる仕様の油圧機器を用いてアシスト動作と非アシスト動作を切替えてもよい。

0070

(2)上記第1実施形態では、高圧アキュームレータ8に蓄圧した高圧油を用いて油圧モータXをアシストしたが、本発明はこれに限定されない。油圧ポンプ3から吐出される圧油をアシスト用ポンプモータ11(アシスト機器)に直接供給して油圧モータXをアシストしてもよい。

0071

(3)上記第1実施形態では、高圧アキュームレータ8に加えて低圧アキュームレータ7を設け、高圧油を高圧アキュームレータ8からアシスト用ポンプモータ11を経由して低圧アキュームレータ7に流通させることによりアシスト機器を駆動することによってアシスト用ポンプモータ11を駆動したが、本発明はこれに限定されない。例えば低圧アキュームレータ7を削除し、高圧油を高圧アキュームレータ8からアシスト用ポンプモータ11を経由して油圧タンク1に流通させることによりアシスト用ポンプモータ11を駆動してもよい。

0072

(4)上記第2実施形態では、アキュームレータ27に蓄圧した圧油を用いて油圧ポンプ22をアシストしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、アシスト専用の油圧ポンプを別途設けて油圧ポンプ22をアシストしてもよい。

0073

(5)上記第1実施形態では、油圧モータX(被アシスト機器)で発生する回生エネルギを用いて高圧アキュームレータ8に高圧油を蓄圧したが、本発明はこれに限定されない。例えば油圧ポンプ3から吐出される高圧油を高圧アキュームレータ8に供給して蓄圧してもよい。

0074

(6)上記第2実施形態では、荷を下降させる際に油圧シリンダYからアキュームレータ27に供給される圧油、つまり油圧ポンプ22の負荷(油圧シリンダY)で発生する回生エネルギを用いてアキュームレータ27に圧油を蓄圧したが、本発明はこれに限定されない。例えば、油圧ポンプ22から油圧シリンダYに圧油を供給して荷を上昇させる際に切替制御弁26を第1の状態に設定することにより、油圧ポンプ22から吐出した圧油の一部をアキュームレータ27に蓄圧してもよい。

0075

A,B油圧式アシスト装置
X油圧ポンプ(被アシスト機器)
Y油圧シリンダ(負荷)
1油圧タンク
2パイロット圧発生源
3 油圧ポンプ
4電動機
5ラインフィルタ
6アンロード弁
7低圧アキュームレータ(低圧蓄圧装置)
8高圧アキュームレータ(高圧蓄圧装置)
9リリーフ弁
10方向制御弁
11アシスト用ポンプモータ(アシスト機器)
12 第1逆止弁
13 第2逆止弁
14 第3逆止弁
15 第4逆止弁
20 油圧タンク
21 第1逆止弁
22 油圧ポンプ(被アシスト機器)
23 第2逆止弁
24 電動機
25絞り弁
26切替制御弁
27アキュームレータ(アシスト機器、蓄圧装置)
28パイロット式切替弁

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