(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインポンプと、上記メインポンプ及びタンク通路に接続され複数の切換弁を備えた回路系統と、これら複数の切換弁のうちブーム用切換弁に接続されたブームシリンダと、上記ブーム用切換弁とブームシリンダのピストン側室とを連通させる一方の通路と、上記ブーム用切換弁とブームシリンダのロッド側室とを連通させる他方の通路と、上記ブームシリンダのピストン側室からの戻り流体の作用で回転する流体圧モータと、上記一方の通路から分岐されて上記ブームシリンダのピストン側室からの戻り流体を上記流体圧モータに導く回生流路と、上記ブーム用切換弁をノーマル位置から下降位置に切り換えてブームシリンダを下降させる下降制御時に、上記ピストン側室から回生流路へ導かれる回生流量を制御する回生制御スプール弁とを備えた建設機械の制御装置であって、上記回生制御スプール弁は、上記一方の通路を全開させるとともに上記回生通路を遮断するノーマル位置と、上記一方の通路を遮断もしくは最小開度に維持するとともに上記回生流路を全開する切換位置と、上記ノーマル位置と上記切換位置との間にあってスプールストロークに応じて上記一方の通路の開度と上記回生流路の開度とを制御する制御位置とを備え、上記ブームシリンダを下降させるために、上記ブーム用切換弁をノーマル位置から、下降位置へ切り換える過程で上記一方の通路とタンクとを接続する通路が所定の開度に達した後、上記回生制御スプール弁を上記制御位置に切り換え始める構成にした建設機械の制御装置。
【請求項２】
上記ブーム用切換弁にはそのストローク位置を電気的に検出するストローク検出手段が設けられ、上記ストローク検出手段は、上記回生制御スプール弁を切り換えるための制御信号を出力するコントローラに接続され、上記コントローラは、上記ブームシリンダの下降制御時に、上記ストローク検出手段からの検出信号に基づいて、上記一方の通路とタンクとを接続する通路が所定の開度に達したことを検出した後、上記回生制御スプール弁を上記制御位置に切り換え始める請求項１に記載の建設機械の制御装置。
【請求項３】
上記回生制御スプール弁には、パイロット室が設けられるとともに、このパイロット室と対向する側にはスプールを上記パイロット室側へ押圧するばね力を発揮するスプリングが設けられ、上記パイロット室には比例電磁弁を介してパイロット圧源が接続される一方、上記比例電磁弁は上記コントローラに接続され、上記コントローラは、上記比例電磁弁を制御して上記回生制御スプール弁のパイロット室にパイロット圧を作用させる請求項２に記載の建設機械の制御装置。
【請求項４】
上記比例電磁弁は、比例電磁減圧弁である請求項３に記載の建設機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブームシリンダの戻り流体を流体圧モータに導く回生流量とする建設機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブームシリンダの戻り流体を利用して流体圧モータを回転するとともに、この流体圧モータの回転力で発電機を回す制御装置は、特許文献１に示すように従来から知られている。この従来の装置は、ブームシリンダのピストン側室と切換弁とを接続する通路過程に回生制御スプール弁を設けるとともに、この回生制御スプール弁を流体圧モータの回生流路に接続されている。
【０００３】
上記回生制御スプール弁は、ノーマル位置で上記ピストン側室と回生用の流体圧モータとの連通を遮断し、切換位置で戻り流体の一部を回生流路へ回生流量として供給するようにしているが、その切り換え過程では、上記回生流路の開度が連続的に変化し、その開度に応じて回生流量を制御するように構成されている。
【０００４】
そこで、上記ブームシリンダのピストン側室から排出された戻り流体は、回生制御弁を介して流体圧モータへ供給される回生流量と、ブームシリンダを制御するためのブームシリンダ用切換弁を介してタンクへ戻される流量とに分けられることになる。
言い換えれば、上記回生流量と、ブーム用切換弁を介してタンクへ戻される流量との合計が、ブームシリンダからの戻り流体の全流量であり、この流量によってブームシリンダの下降速度が決定されることになる。
また、この戻り流体の全量は、ブーム用切換弁の切換量に応じて決定されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７９５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ブーム用切換弁の操作量に応じて、ブームシリンダのピストン側室からの戻り流体の流量が決定され、その一部が、上記回生制御スプール弁を介して回生通路へ供給され、この回生通路を介して供給される流体によって回生用の流体圧モータが回転させられる。
しかし、回生通路に接続された回生用の流体圧モータが停止状態から回転し始める際には所定の起動トルクが必要であり、回生流量が供給されたとしても直ちに回転し始めるわけではない。
そのため、上記回生制御スプール弁をノーマル位置から切り換え、回生通路へ流体を導いてから流体圧モータが回転し始めるまでには多少の遅れが発生する。このような遅れがあると、回生流路を流れる流量が一時的に変動することになる。結果として、上記ブームシリンダのシリンダ側室から排出される戻り流体の全量が瞬間的に変動し、ショックを発生させることになる。
【０００７】
このような流体圧モータの始動時における戻り流体の流量変動は、ブームシリンダの下降速度に影響を与え、オペレータへ違和感を与えることになる。
上記違和感は、特にブームシリンダの下降速度を小さい範囲で制御するような場合に、大きく感じられるものである。
なぜなら、戻り流量が少ない範囲でブーム用制御弁を制御しているときに、上記流体圧モータの起動によって変動する流量は、全戻り流量に対する比率が大きくなるからである。反対に、ブームシリンダの下降速度が大きければ、シリンダ側室から排出される戻り流量はもともと多く、それに対する流体圧モータの始動時の変動の割合が小さくなるため、違和感を与えにくくなるのである。
【０００８】
この発明は、回生流路に戻り流体を導いて流体圧モータを回転させる際に発生する、オペレータに与える違和感を小さくできる建設機械の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、メインポンプと、上記メインポンプ及びタンク通路に接続され複数の切換弁を備えた回路系統と、これら複数の切換弁のうちブーム用切換弁に接続されたブームシリンダと、上記ブーム用切換弁とブームシリンダのピストン側室とを連通させる一方の通路と、上記ブーム用切換弁とブームシリンダのロッド側室とを連通させる他方の通路と、上記ブームシリンダのピストン側室からの戻り流体の作用で回転する流体圧モータと、上記一方の通路から分岐されて上記ブームシリンダのピストン側室からの戻り流体を上記流体圧モータに導く回生流路と、上記ブーム用切換弁をノーマル位置から下降位置に切り換えてブームシリンダを下降させる下降制御時に、上記ピストン側室から回生流路へ導かれる回生流量を制御する回生制御スプール弁とを備えた建設機械の制御装置を前提とする。
【００１０】
上記建設機械の制御装置を前提とし、この発明は、上記回生制御スプール弁が、上記一方の通路を全開させるとともに上記回生通路を遮断するノーマル位置と、上記一方の通路を遮断もしくは最小開度に維持するとともに上記回生流路を全開する切換位置と、上記ノーマル位置と上記切換位置との間にあってスプールストロークに応じて上記一方の通路の開度と上記回生流路の開度とを制御する制御位置とを備え、上記ブームシリンダを下降させるために、上記ブーム用切換弁をノーマル位置から、下降位置へ切り換える過程で上記一方の通路とタンクとを接続する通路が所定の開度に達した後、上記回生制御スプール弁を上記制御位置に切り換え始める構成にした点を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明では、ブームシリンダの下降制御時に、ブーム用切換弁をノーマル位置から、下降位置へ切り換える過程で、ブーム用切換弁を介してブームシリンダと連通する一方の通路とタンクとを接続する通路が所定の開度に達してから、上記回生制御スプール弁を制御位置に切り換え始める構成にしたため、ブームシリンダからの戻り流体が一定以上になり、ブームシリンダの下降速度もある程度以上になってから回生流路に流体が導かれることになる。このように、ブームシリンダからの戻り流体の全量が多くなってから回生流路へ流体を導くようにしたので、回生用の流体圧モータが起動する際のショックの影響を小さくでき、オペレータに与える違和感を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はこの発明の第1実施形態の回路図である。
【図２】図２は第1実施形態の回生制御スプール弁の切換タイミングを示すグラフである。
【図３】図３は第２実施形態の回路図の部分図である。
【図４】図４は第３実施形態の回路図である。
【図５】図５は第４実施形態の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示した第１実施形態は、可変容量型の第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２を備えるとともに、第１メインポンプＭＰ１は第１切換弁Ｖ１を介して第１回路系統に接続され、第２メインポンプＭＰ２は第２切換弁Ｖ２を介して第２回路系統に接続されている。
上記第１切換弁Ｖ１は、４ポート２位置の切換弁で、その一方にパイロット室が設けられるとともに、このパイロット室と対向する側にスプリングが設けられ、通常はこのばね力の作用で図示のノーマル位置が保持される。
なお、以下の実施形態では作動流体として油を用いることにする。
【００１４】
そして、上記第１切換弁Ｖ１が、図示のノーマル位置にあるとき、上記第1メインポンプＭＰ１に接続された供給通路およびアシストポンプＡＰに接続された合流通路が開き、上記供給通路を介して第１メインポンプＭＰ１の吐出油を第１回路系統に導くとともに、上記合流通路およびチェック弁を介して、可変容量型のアシストポンプＡＰの吐出油を第１メインポンプＭＰ１の吐出油と合流させる。
また、上記パイロット室にパイロット圧が作用して第１切換弁Ｖ１が図面右側である切換位置に切り換わると、上記アシストポンプＡＰに接続された合流通路が閉ざされるので、第１メインポンプＭＰ１の吐出油のみが第１回路系統に供給される。
【００１５】
上記第２切換弁Ｖ２は、６ポート３位置の切換弁で、その両側にパイロット室が設けられるとともにセンタリングスプリングが備えられ、このセンタリングスプリングのばね力で通常は図示のノーマル位置を保つ。そして、このノーマル位置においては、第１切換弁Ｖ１と同様に、上記第２メインポンプＭＰ２に接続された供給通路および上記アシストポンプＡＰに接続された合流通路が開くが、これら供給通路と合流通路との間に設け、この発明の流体圧モータである油圧モータＭに接続された流路を閉じる構成にしている。
上記のように第２切換弁Ｖ２がノーマル位置にあれば、アシストポンプＡＰの吐出油は上記合流通路およびチェック弁を介して第２メインポンプＭＰ２の吐出油と合流されて、第２回路系統に導かれる。
【００１６】
また、第２切換弁Ｖ２が図面右側である第１切換位置に切り換わると、上記供給通路のみが開き、第２メインポンプＭＰ２の吐出油のみが第２回路系統に供給される。
第２切換弁Ｖ２が図面左側位置である第２切換位置に切り換わると、上記油圧モータＭに接続された流路のみが開くので、第２メインポンプＭＰ２の吐出油全量が上記油圧モータＭに供給される。
【００１７】
なお、図中符号１は、第１切換弁Ｖ１のパイロット室をパイロット油圧源ＰＰに連通したり、その連通を遮断したりする電磁弁で、それが図示のノーマル位置にあるとき、パイロット油圧源ＰＰと第１切換弁Ｖ１のパイロット室との連通を遮断し、当該電磁弁１のソレノイドが励磁されて切換位置に切り換えられたとき、パイロット油圧源ＰＰのパイロット圧を上記パイロット室に導くものである。
【００１８】
また、符号２ａは第２切換弁Ｖ２の一方のパイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させたりその連通を遮断したりする電磁弁、符号２ｂは第２切換弁Ｖ２の他方のパイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させたりその連通を遮断したりする電磁弁で、上記図示のノーマル位置で、上記パイロット室とパイロット油圧源ＰＰとの連通を遮断し、切換位置に切り換えられたとき、上記パイロット室とパイロット油圧源ＰＰとを連通させるものである。
そして、上記電磁弁１，２ａ，２ｂのソレノイドはコントローラＣに接続されているが、このコントローラＣはオペレータが入力する信号に応じて、上記電磁弁１，２ａ，２ｂのソレノイドを励磁したり非励磁にしたりする。
【００１９】
上記のようにした第１，２切換弁Ｖ１，Ｖ２に接続した第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２は、図示されていない回転数センサーを備えたエンジンＥを駆動源とされて同軸回転するものである。
なお、図中符号３はエンジンＥに設けたジェネレータで、エンジンＥの余力を利用して発電機能を発揮するものである。
【００２０】
上記第１メインポンプＭＰ１が接続されている第１回路系統には、その上流側から順に、旋回モータを制御する切換弁４、アームシリンダを制御する切換弁５、ブームシリンダＢＣを制御するブーム２速用の切換弁６、予備用アタッチメントを制御する切換弁７および左走行用のモータを制御する切換弁８が設けられている。
【００２１】
上記各切換弁４〜８のそれぞれは、中立流路９およびパラレル通路１０及び第１切換弁Ｖ１を介して第１メインポンプＭＰ１に接続されている。
上記中立流路９であって、左走行モータ用の切換弁８の下流にはパイロット圧を生成するためのパイロット圧制御用の絞り１１を設けている。この絞り１１はそこを流れる流量が多ければ、その上流側に高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。すなわち、上記絞り１１は、切換弁４〜８の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。
【００２２】
また、上記中立流路９であって、切換弁８と絞り１１との間にはパイロット流路１２が接続されているが、このパイロット流路１２には、電磁切換弁１３を介して、第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御するレギュレータ１４が接続されている。
上記レギュレータ１４は、パイロット流路１２のパイロット圧と逆比例して第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。
【００２３】
さらに、上記電磁切換弁１３はパイロット油圧源ＰＰに接続されているが、この電磁切換弁１３が図示のノーマル位置である通常制御位置では、レギュレータ１４がパイロット流路１２に連通し、電磁切換弁１３のソレノイドが励磁されて切換位置に切り換わるとレギュレータ１４がパイロット油圧源ＰＰに連通する。そして、この電磁切換弁１３のソレノイドは上記したコントローラＣに接続されているが、コントローラＣは、オペレータによって信号が入力されたとき、上記電磁切換弁１３のソレノイドを励磁して上記切換位置に切り換え、その信号が入力しない限りソレノイドを非励磁にして、当該電磁切換弁１３を上記通常制御位置に保持する。
なお、この電磁切換弁１３は、すべての切換弁４〜８をノーマル位置に保っているときに、第１メインポンプＭＰ１の吐出量を通常の中立時よりも少なくする。例えばロスを少なくしたい暖機運転時などに切り換えるものである。
【００２４】
一方、上記第２メインポンプＭＰ２に接続されている第２回路系統には、その上流側から順に、右走行用モータを制御する切換弁１５、バケットシリンダを制御する切換弁１６、ブームシリンダＢＣを制御するブーム用切換弁１７およびアームシリンダを制御するアーム２速用の切換弁１８が設けられている。
【００２５】
上記各切換弁１５〜１８は、中立流路１９および第２切換弁Ｖ２を介して第２メインポンプＭＰ２に接続されるとともに、切換弁１６，ブーム用切換弁１７にはパラレル通路２０および第２切換弁Ｖ２を介して第２メインポンプＭＰ２が接続されている。
上記中立流路１９であって、切換弁１８の下流側にはパイロット圧制御用の絞り２１が設けられているが、この絞り２１は、第１回路系統の絞り１１と全く同様に機能するものである。
【００２６】
そして、上記中立流路１９であって、最下流の切換弁１８と上記絞り２１との間には、パイロット流路２２が接続されているが、このパイロット流路２２には、第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御するレギュレータ２３が接続されている。
上記レギュレータ２３は、パイロット流路２２のパイロット圧と逆比例して第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。
【００２７】
上記ブーム用切換弁１７は、その一方のアクチュエータポートが一方の通路２４を介してピストン側室２５に接続され、他方のアクチュエータポートが他方の通路２９を介してロッド側室３０に接続されている。
そして、上記ブーム用切換弁１７は、図示のノーマル位置で第２メインポンプＭＰ２の吐出油を中立流路１９へ導き、いずれのアクチュエータポートにも導いていないが、図面左側の下降位置に切り換えたとき、作動油を上記他方の通路２９を介してロッド側室３０へ導くとともにピストン側室２５からの戻り油がタンクへ排出される構成にしている。
また、上記ブーム用切換弁１７を図面右側の上昇位置に切り換えたとき、作動油を上記一方の通路２４を介してピストン側室２５へ導きロッド側室３０からの戻り油がタンクへ排出される構成にしている。
【００２８】
上記ブーム用切換弁１７と上記ピストン側室２５との連通過程における上記一方の通路２４には、回生制御スプール弁２６を設けている。この回生制御スプール弁２６は、その一方の側にパイロット室２６ａを設けるとともに、このパイロット室２６ａに対向する側にスプリング２６ｂを設けている。
上記のようにした回生制御スプール弁２６は、上記スプリング２６ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、パイロット室２６ａにパイロット圧が作用すると、図面右側である切換位置に切り換わる。
【００２９】
また、この回生制御スプール弁２６と上記ピストン側室２５との間から分岐し、回生制御スプール弁２６の流路２６ｄを介して上記油圧モータＭに接続する回生流路２７が設けられている。
そして、上記回生制御スプール弁２６は、図示のノーマル位置において、ブリード流路２６ｃを全開させることによって上記ピストン側室２５に連通した上記一方の通路２４を全開させるとともに流路２６ｄを閉じて回生流路２７を遮断し、図面右側の切換位置において上記ブリード流路２６ｃを遮断するとともに上記流路２６ｄを全開する。さらに、上記ノーマル位置と切換位置との間で、スプールストロークに応じて上記一方の通路２４の開度と上記回生流路２７の開度とを制御する位置を制御位置とする。
なお、上記流路２６ｄと油圧モータＭとを連通させる上記回生流路２７中には、上記流路２６ｄから油圧モータＭへの流通のみを許容するチェック弁２８を設けている。
【００３０】
また、ブームシリンダＢＣを制御するブーム用切換弁１７の他方のアクチュエータポートは、他方の通路２９を介して当該ブームシリンダＢＣのロッド側室３０に接続されている。そして、この他方の通路２９と上記ピストン側室２５とは再生通路３１を介して接続されるとともに、この再生通路３１には、再生流量制御弁３２が設けられている。この再生流量制御弁３２は、その一方の側にパイロット室３２ａが設けられるとともに、このパイロット室３２ａに対向する側にスプリング３２ｂが設けられている。
【００３１】
上記のようにした再生流量制御弁３２は、上記スプリング３２ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、このノーマル位置においては再生流路３２ｃを閉じる一方、パイロット室３２ａにパイロット圧が作用すると、図面右側である切換位置に切り換わって、再生流路３２ｃを切り換え量に応じた絞り開度に維持する。
なお、図中符号３３は再生通路３１に設けられたチェック弁で、ピストン側室２５から他方の通路２９への流通のみを許容するものである。
【００３２】
また、上記回生制御スプール弁２６および再生流量制御弁３２のそれぞれのパイロット室２６ａ，３２ａには、比例電磁弁３４を介してパイロット油圧源ＰＰが接続されている。この比例電磁弁３４は、その一方にコントローラＣに接続したソレノイド３４ａが設けられ、このソレノイド３４ａとは反対側にスプリング３４ｂが設けられている。
このようにした比例電磁弁３４は、スプリング３４ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、コントローラＣがソレノイド３４ａを励磁すると切り換わるとともに、その励磁電流に応じて開度が制御されるように構成されている。
【００３３】
従って、回生制御スプール弁２６および再生流量制御弁３２のパイロット室２６ａ，３２ａに作用するパイロット圧は、コントローラＣによって制御できる。
ただし、回生制御スプール弁２６のスプリング２６ｂに対して、再生流量制御弁３２のスプリング３２ｂのばね力の方を大きくし、同じパイロット圧でも再生流量制御弁３２の開くタイミングが遅くなる設定にされている。
【００３４】
また、回生制御スプール弁２６に接続された油圧モータＭは、上記アシストポンプＡＰと同軸回転するとともに、電動モータ兼発電機である電動・発電機３５に連係されている。この電動・発電機３５は、油圧モータＭが回転することによって発電機能を発揮するとともに、この電動・発電機３５で発電された電力は、インバータ３６を介してバッテリー３７に充電されるようにされている。そして、このバッテリー３７はコントローラＣに接続され、バッテリー３７の蓄電量をコントローラＣが把握できるようにしている。
【００３５】
なお、図中符号３８はバッテリーチャージャーで、ジェネレータ３で発電された電力をバッテリー３７に充電するためのものであるが、バッテリーチャージャー３８には、家庭用の電源などの別系統の電源３９を接続してもよい。
また、上記油圧モータＭはレギュレータ４０でその傾転角が制御される。そして、レギュレータ４０はコントローラＣに接続され、コントローラＣからの信号に応じて上記傾転角が制御されるようにしている。
上記アシストポンプＡＰも可変容量型であって、そのレギュレータ４１で傾転角が制御されるとともに、レギュレータ４１はコントローラＣに接続されている。
【００３６】
従って、油圧モータＭが電動・発電機３５を回しているときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最小にして、その負荷が油圧モータＭにほとんど作用しない状態に設定できる。また、電動・発電機３５を電動モータとして機能させれば、その駆動力で上記アシストポンプＡＰが回転されてポンプ機能を発揮させることができる。
【００３７】
上記のようにした第１実施形態において、電磁弁１，２ａ，２ｂを非励磁にし、第１，２切換弁Ｖ１，Ｖ２を図示のノーマル位置に保った状態で、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２から作動油を吐出させれば、それらの吐出油は第１，２回路系統に供給される。
このときにアシストポンプＡＰからも作動油を吐出させれば、その吐出油は、上記第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油と合流されて第１，２回路系統に供給される。
【００３８】
そして、上記のようにアシストポンプＡＰを回転させるためには、電動・発電機３５をバッテリー３７に蓄電した電力で電動モータとして回転させその回転力をアシストポンプＡＰの駆動源とすることができる。この場合には、油圧モータＭの傾転角を最少にしてその負荷を小さくし、電動モータとして機能する電動・発電機３５の出力損失を最小にする。
また、上記油圧モータＭの回転力でアシストポンプＡＰを回すこともできる。
【００３９】
なお、上記第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２のレギュレータ１４，２３に導かれる圧力を検出する圧力センサー４２，４３を設け、その圧力信号がコントローラＣに入力される構成にされている。そして、コントローラＣは、この圧力センサー４２，４３の圧力信号に応じてアシストポンプＡＰの傾転角をあらかじめ設定された角度に維持するが、それは上記圧力信号に応じて、最も効率的なアシスト出力が得られるように設定されている。
【００４０】
また、第１切換弁Ｖ１を図面右側の切換位置に切り換えるとともに、第２切換弁Ｖ２を図面右側の第１切換位置に切り換えると、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油のみが第１，２回路系統に供給される。
さらに、第２切換弁Ｖ２を図面左側の第２切換位置に切り換えると、第２メインポンプＭＰ２の吐出油が油圧モータＭに供給される。従って、第２回路系統に接続したアクチュエータを作動させていないときに、オペレータが第２切換弁Ｖ２を第２切換位置に切り換えれば、油圧モータＭを回転させて電動・発電機３５に発電機能を発揮させることができる。このようにされて電動・発電機３５で発電された電力はインバータ３６を介してバッテリー３７に充電される。
【００４１】
上記のように油圧モータＭで電動・発電機３５を回転させるときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最小に保って発電効率を上げることができる。
コントローラＣはバッテリー３７の蓄電量を検出し、その蓄電量に応じて油圧モータＭの回転数を制御する機能を備えている。
【００４２】
一方、上記油圧モータＭは、ブームシリンダＢＣの下降時にピストン側室２５から排出される戻り油によって回転させることができる。すなわち、コントローラＣはブームシリンダＢＣを操作する図示されていない操作レバーの操作方向に応じて、当該ブームシリンダＢＣが上昇するのか下降するのかを判定する。そして、ブームシリンダＢＣが下降するときには、その操作レバーの操作量に応じて、言い換えるとオペレータが意図したブームシリンダＢＣの下降速度に応じて、上記シリンダ側室２５からの戻り油が排出されるように、上記ブーム用切換弁１７のブリード流路１７ａが開口し、上記一方の通路２４を介してタンクへ戻り油が排出される。つまり、上記ブリード流路１７ａが、この発明の上記一方の通路２４とタンクとを接続する通路である。
このようなブームシリンダＢＣの下降時に、コントローラＣは比例電磁弁３４のソレノイド３４ａを励磁し、比例電磁弁３４はその励磁電流に応じて開く。
【００４３】
上記のようにソレノイド３４ａが励磁され、比例電磁弁３４が開くと、パイロット油圧源ＰＰからのパイロット圧が回生制御スプール弁２６のパイロット室２６ａと再生流量制御弁３２のパイロット室３２ａとに導かれる。
ただし、上記したように回生制御スプール弁２６のスプリング２６ｂの方が、再生流量制御弁３２のスプリング３２ｂのばね力よりも小さいので、回生制御スプール弁２６が先に切換位置に切り換わる。そして、このときの回生制御スプール弁２６の切り換え量は上記パイロット圧に比例したものになる。
【００４４】
上記回生制御スプール弁２６のパイロット室２６ａにパイロット圧が導かれると、回生制御スプール弁２６のブリード流路２６ｃの開口が絞られ、すなわち一方の通路２４が絞られるとともに、流路２６ｄが開く。この流路２６ｄを介して、油圧モータＭに接続した上記回生流路２７に戻り油が導かれることになる。
但し、コントローラＣは、上記比例電磁弁３４を制御して、回生制御スプール弁２６の流路２６ｄを開くタイミングを、以下に説明するように、上記ブーム用切換弁１７のスプールのストローク量に応じて制御する機能を有する。
【００４５】
コントローラＣは、上記ブーム用切換弁１７のストローク量が所定の量になり、ブリード流路１７ａが所定の開口に達した後に、上記回生制御スプール弁２６を制御位置に切り換えるようにしている。
コントローラＣが上記した制御をするため、上記ブーム用切換弁１７には、そのスプールのストローク位置を電気的に検出するストローク検出手段が設けられ、その検出信号が上記コントローラＣに入力されるようにしている。
上記ストローク検出手段は、例えばリミットスイッチのようにスプール位置を直接的に検出するものであってもよいし、操作レバーの操作量や操作時間などによってスプール位置を間接的に検出するものであってもよい。
【００４６】
そして、コントローラＣは、図２のグラフに示すように、ブーム用切換弁１７がオペレータによってノーマル位置であるＮ点から切り換え操作され、そのストローク量がｂに達し、上記ブリード流路１７ａの開口が上記ストローク量ｂに応じた所定の大きさに達した時点で、上記回生制御スプール２６の上記ブリード流路２６ｃが絞られ、流路２６ｄが開口するように制御する。すなわち、上記コントローラＣは上記ブーム用切換弁１７のストローク量がｂに達したことを検知したら、比例電磁弁３４を制御して回生制御スプール弁２６の流路２６ｄが開き始めるようにしている。
パイロット室２６ａにパイロット圧が導かれ、回生制御スプール弁２６が制御位置に切り換われば、ブームシリンダＢＣのピストン側室２５からの戻り油は、回生制御スプール弁２６の切り換え量に応じて、上記ブリード流路２６ｃを介して一方の通路２４に戻る流量と、上記流路２６ｄを介して油圧モータＭに供給される流量とに配分される。
【００４７】
なお、図２のＮ点からｂ点までの間は、回生制御スプール弁２６においてスプールのノッチ制御がきかない領域であり、ｂ点以降はノッチ制御がきく領域であり、各領域におけるストローク量に対する開口面積の傾きが異なる。
また、図２において、スプールのストローク量が小さく、上記ブリード流路２６ｃの開口面積よりもブーム用切換弁１７のブリード流路１７ａの開口面積が小さい範囲では、このブリード流路１７ａの開口面積が上記一方の通路２４に戻る戻り流量に対し支配的に機能し、スプールのストローク量が大きくなって上記ブリード流路１７ａの開口面積よりも上記回生制御スプール弁２６のブリード流路２６ｃが小さくなる領域では、このブリード流路２６ｃの開口面積が上記戻り流量に対し支配的に機能することになる。
【００４８】
なお、このときコントローラＣは、ブームシリンダＢＣが目的の下降速度を維持するために、油圧モータＭやアシストポンプＡＰの傾転角を制御して、それら油圧モータＭ及びアシストポンプＡＰの負荷を制御するようにしている。
このように、上記回生制御スプール弁２６が制御位置になって上記回生流路２７に戻り油が導かれたとき、停止している上記油圧モータＭが起動する際には、多少のショックが発生する。
【００４９】
但し、この第１実施形態においては、上記コントローラＣが、上記ブーム用切換弁１７のストローク量から上記ブリード流路１７ａの開口が所定の開度に達したことを検出し、ブームシリンダＢＣからの戻り油の全量がある程度多くなった後に回生流路２７に戻り油を導くようにしているため、油圧モータＭの起動時のショックがブームシリンダＢＣの下降速度に与える影響を小さくできる。その結果、油圧モータＭの起動時に、オペレータに与える違和感を小さくすることができる。
【００５０】
また、オペレータが意図する下降速度が大きいときは、上記ブーム用切換弁１７のストローク量が大きくなり、これに応じて比例電磁弁３４の開度も大きくなるので、その分、上記パイロット室２６ａ、３２ａに作用するパイロット圧も大きくなる。このようにパイロット圧が大きくなれば、再生流量制御弁３２が切換位置に切り換わり、そのパイロット圧に比例した分だけ再生流路３２ｃを開く。
このように再生流路３２ｃが開けば、ブームシリンダＢＣのピストン側室２５からの戻り油の一部が再生通路３１および他方の通路２９を経由されてブームシリンダＢＣのロッド側室３０に供給される。
【００５１】
上記のようにブームシリンダＢＣの下降速度が大きくなったときに、ピストン側室２５の戻り油をロッド側室３０に再生させたのは、ロッド側室３０が負圧になって異音が発生しないようにするためである。
そして、再生流量制御弁３２が開くタイミングとその開度は、比例電磁弁３４の開度とスプリング３２ｂのばね力などによって決まるが、それはブームシリンダＢＣに求められる特性などによって予め設定される。
但し、再生流路３１及び再生流量制御弁３２を設けずに、上記シリンダ室２５からの戻り油を上記一方の通路２４及び回生流路２７のみに導くようにしてもよい。
【００５２】
また、この第１実施形態では、回生制御スプール弁２６がフルストロークした切換位置において、上記ブリード流路２６ｃを遮断し、ブーム用切換弁１７に接続された一方の通路２４を遮断するように構成しているが、この切換位置において一方の通路２４を遮断せずに最小開度に絞るようにしてもよい。一方の通路２４の開度が絞られるに従って流路２６ｄによって回生流路２７の開度が大きくなるので、回生流路２７に導かれる戻り油の流量は多くなるが、上記一方の通路２４を完全に遮断すれば、さらに多くの戻り油を回生流路２７に導くことができ、ブームシリンダＢＣの下降時のエネルギーを無駄なく油圧モータＭの駆動に利用できることになる。
なお、上記一方の通路の最小開度とは、上記回生制御スプール弁のスプールがノーマル位置からフルストロークするまでの間において最も小さい開口面積のことである。
【００５３】
図３に示す第２実施形態は、図１の第１実施形態の比例電磁弁３４の代わりに比例電磁減圧弁４４が接続されたもので、それ以外の構成は上記第１実施形態と同じである。従って、この第２実施形態において、上記第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を用いるとともに、第１実施形態と同じ構成についての説明は省略する。
上記比例電磁減圧弁４４は、その一方にコントローラＣに接続したソレノイド４４ａが設けられ、このソレノイド４４ａとは反対側にスプリング４４ｂが設けられている。
このようにした比例電磁減圧弁４４は、スプリング４４ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、コントローラＣがソレノイド４４ａを励磁すると、その励磁電流に応じて開度が制御され、パイロット室３２ａ及び２６ａに導くパイロット圧が制御される。
【００５４】
この第２実施形態においても、上記コントローラＣが、ブーム用切換弁１７のストロークを検出し、シリンダ側室２５に接続された一方の通路２４とタンクとを接続する通路であるブリード流路１７ａが所定の開度に達した後に、上記回生流路２７へ戻り油を導くように制御する。
従って、回生流路２７に導かれた戻り油で上記油圧モータＭが起動する際に発生するショックがブームシリンダＢＣの下降速度に与える影響を小さくして、上記油圧モータＭがブームシリンダＢＣの戻り油で起動する際にオペレータに与える違和感を小さくすることができる。
なお、この第２実施形態では、比例電磁減圧弁４４を用いることにより、回生制御スプール弁２６のパイロット室２６ａに導くパイロット圧を比例制御できるため、回生制御スプール弁２６を比例制御できる。
【００５５】
図４に示す第３実施形態は、ブーム用切換弁１７を図の左側の下降位置に切り換えるためのパイロット圧を、再生流量制御弁３２のパイロット圧として利用したもので、パイロット室３２ａには、上記比例電磁減圧弁４４ではなく、パイロット通路４５が接続されているが、その他の構成は上記第２実施形態と同じである。
従って、この第３実施形態においても、上記実施形態と同様の構成要素については、第２実施形態と同じ符号を用い、それぞれの説明は省略する。
この第３実施形態の制御装置も、上記コントローラＣが上記回生制御スプール弁２６を制御して回生流路２７に戻り油を導くタイミングを制御する。
【００５６】
すなわち、上記コントローラＣが、ブーム用切換弁１７のストロークを検出し、シリンダ側室２５に接続された一方の通路２４とタンクとを接続する通路であるブリード流路１７ａが所定の開度に達した後に、上記回生流路２７へ戻り油を導くように制御する。
これにより、回生流路２７に導かれた戻り油で上記油圧モータＭが起動する際に発生するショックがブームシリンダＢＣの下降速度に与える影響を小さくして、上記油圧モータＭがブームシリンダＢＣの戻り油で起動する際にオペレータに与える違和感を小さくすることができる。
【００５７】
なお、この第３実施形態では、ブーム用切換弁１７の操作レバー信号に応じて再生流量制御弁３２の切換タイミングを決めることができ、再生流量制御弁３２の切り換えと回生制御スプール弁２６の切り換えとが連動しない構成になっている。
例えば、回生制御スプール弁２６の切り換えと再生流量制御弁３２の切り換えとが連動すると、回生制御スプール弁２６を制御しているときに、上記再生通路３１へ導かれる流量の影響を受けてブームシリンダＢＣからの戻り油の全量を制御することが難しくなって、ブームシリンダＢＣの下降速度を制御することが難しくなってしまうことがある。
しかし、この第３実施形態のように再生流量制御弁３２と回生制御スプール弁２６とが連動しなければ、再生流量制御弁３２の制御とは別に回生制御スプール弁２６を制御して戻り油の流量を制御しやすいというメリットがある。
【００５８】
図５に示す第４実施形態は、上記再生流量制御弁３２のパイロット室３２ａとパイロット圧源ＰＰとの間に、上記比例電磁減圧弁４４とは別の比例電磁減圧弁４６が接続されている点が、上記第２実施形態と異なるが、その他の構成は、上記第２実施形態と同じである。従って、この第４実施形態においても、第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を用い、第２実施形態と同じ構成についての説明は省略する。
【００５９】
上記比例電磁減圧弁４６は、その一方にコントローラＣに接続したソレノイド４６ａが設けられ、このソレノイド４６ａとは反対側にスプリング４６ｂが設けられている。
このようにした比例電磁減圧弁４６は、スプリング４６ｂのばね力で図示のノーマル位置を保つが、コントローラＣがソレノイド４６ａを励磁すると、その励磁電流に応じて開度が制御され、パイロット室３２ａに導くパイロット圧が制御される。
【００６０】
この第４実施形態においても、上記コントローラＣが、ブーム用切換弁１７のストロークを検出し、シリンダ側室２５に接続された一方の通路２４とタンクとを接続する通路であるブリード流路１７ａが所定の開度に達した後に、上記回生流路２７へ戻り油を導くように制御する。
従って、回生流路２７に導かれた戻り油で上記油圧モータＭが起動する際に発生するショックがブームシリンダＢＣの下降速度に与える影響を小さくして、上記油圧モータＭがブームシリンダＢＣの戻り油で起動する際にオペレータに与える違和感を小さくすることができる。
【００６１】
また、この第４実施形態も、上記再生流量制御弁３２のパイロット圧と、上記回生制御スプール弁２６のパイロット圧とが個別に制御できるように構成されている。そのため、再生通路３１へ導かれる流量の影響を受けずに回生制御スプール弁２６を制御でき、ブームシリンダＢＣの下降速度を制御しやすいというメリットがある。さらに、再生流量制御弁３２及び回生制御スプール弁２６の制御の自由度も上がる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明の制御装置はブームシリンダからも戻り流量を利用し、オペレータには違和感を与えることなく、効率的にエネルギー回収をすることができる。
【符号の説明】
【００６３】
ＭＰ１      第１メインポンプ
ＭＰ２      第２メインポンプ
Ｍ          （流体圧モータである）油圧モータ
ＢＣ        ブームシリンダ
Ｃ          コントローラ
４〜８      切換弁
１５、１６、１８  切換弁
１７        ブーム用切換弁
２４        一方の通路
２５        ピストン側室
２６        回生制御スプール弁
２６ａ      パイロット室
２６ｂ      スプリング
２６ｃ      ブリード流路
２６ｄ      （回生流路を構成する）流路
２７        回生流路
２９        他方の通路
３０        ロッド側室
３４        比例電磁弁
４４        比例電磁減圧弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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