(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械本体と、前記機械本体に設けられた作業機と、第１接続部および第２接続部を有し前記作業機を駆動させる油圧アクチュエータとを備えた作業機械であって、
前記油圧アクチュエータの第１接続部および第２接続部に接続され、作動油を圧送するポンプ機能および供給される作動油にて駆動されるモータ機能を有する第１油圧ポンプモータと、
前記第１油圧ポンプモータの回転に同期して回転し、前記油圧アクチュエータの第１接続部に接続され、作動油を圧送するポンプ機能および供給される作動油にて駆動されるモータ機能を有する可変容量型の第２油圧ポンプモータと、
前記第２油圧ポンプモータに取り付けられ、前記第２油圧ポンプモータから供給される作動油が有するエネルギを蓄積する蓄エネルギ部と、
前記第２油圧ポンプモータの駆動を制御する制御装置と、
前記油圧アクチュエータの第２接続部と前記第１油圧ポンプモータとの間、および前記油圧アクチュエータの第１接続部と前記第１油圧ポンプモータと前記第２油圧ポンプモータとの間に取り付けられた流量調整部と、を備え、
前記制御装置は、前記油圧アクチュエータの操作状態を検出する操作状態検出部と、前記油圧アクチュエータの状態量を検出する状態量検出部と、前記油圧アクチュエータの第１接続部側の圧力を検出する圧力検出部とを有し、前記操作状態検出部、状態量検出部および圧力検出部にて検出される各検出情報に基づいて、前記第２油圧ポンプモータの容量および前記流量調整部の流量を制御する
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータから排出される作動油が有するエネルギを回生し、回生したエネルギにて油圧アクチュエータを駆動させることが可能な作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の作業機械の油圧アクチュエータを駆動させるシステムとしては、駆動効率が良いことから、各油圧アクチュエータに対し、これら油圧アクチュエータを駆動させるための油圧ポンプが１台ずつ取り付けられた構成が知られている。しかしながら、この構成は、用いる油圧アクチュエータの本数に応じた台数の油圧ポンプが必要であるとともに、これら各油圧ポンプのそれぞれを原動機であるエンジンに直結させる必要があるため、一般に、油圧ポンプの設置スペースの確保が可能な、いわゆる大型の油圧ショベルに用いられる傾向にある。
【０００３】
これに対し、所定の油圧アクチュエータから排出される作動油にて駆動される油圧ポンプと蓄エネルギ手段とを有する構成が知られている。この構成は、油圧ポンプをエンジンに直結させる必要がないため、この油圧ポンプの設置スペースの確保が比較的容易であり、複数の油圧ポンプの設置スペースの確保が容易でない、いわゆる中型以下の油圧ショベルに用いることができる。
【０００４】
そして、この種の油圧ポンプを有する従来技術が、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された従来技術は、原動機に直結された油圧ポンプに蓄圧器が接続され、油圧アクチュエータから排出される作動油によるエネルギ、すなわち回生エネルギが蓄圧器に蓄えられる構成とされている。さらに、この蓄圧器には、可変容量型の油圧ポンプモータが接続されており、この可変容量型の油圧ポンプモータには、この可変容量型の油圧ポンプモータに同期して回転する計２台の固定容量型の油圧ポンプモータが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１７９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に開示された従来技術においては、油圧アクチュエータの停止時に、油圧アクチュエータから排出される作動油によっていずれか一方の固定容量型の油圧ポンプモータが回転駆動され、この固定容量型の油圧ポンプモータに同期して可変容量型の油圧ポンプモータが駆動されて圧送される作動油が蓄圧器に蓄えられる。また、油圧アクチュエータの駆動時においては、蓄圧器に蓄えられた作動油にて可変容量型の油圧ポンプモータが回転駆動され、この可変容量型の油圧ポンプモータに同期していずれか一方の固定容量型の油圧ポンプモータが駆動されて圧送される作動油にて油圧アクチュエータを駆動させることができる。
【０００７】
しかしながら、１つの油圧アクチュエータを駆動させるために、可変容量型の１つの油圧ポンプモータに加え、固定容量型の２つの油圧ポンプモータが必要な構成とされており、計３台の油圧ポンプモータが必要とされている。このため、これら３台の油圧ポンプモータを設置するためのスペースを確保しなければならず、搭載性に優れていない。
【０００８】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、搭載性に優れた作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明は、機械本体と、前記機械本体に設けられた作業機と、第１接続部および第２接続部を有し前記作業機を駆動させる油圧アクチュエータとを備えた作業機械であって、前記油圧アクチュエータの第１接続部および第２接続部に接続され、作動油を圧送するポンプ機能および供給される作動油にて駆動されるモータ機能を有する第１油圧ポンプモータと、前記第１油圧ポンプモータの回転に同期して回転し、前記油圧アクチュエータの第１接続部に接続され、作動油を圧送するポンプ機能および供給される作動油にて駆動されるモータ機能を有する可変容量型の第２油圧ポンプモータと、前記第２油圧ポンプモータに取り付けられ、前記第２油圧ポンプモータから供給される作動油が有するエネルギを蓄積する蓄エネルギ部と、前記第２油圧ポンプモータの駆動を制御する制御装置と、前記油圧アクチュエータの第２接続部と前記第１油圧ポンプモータとの間、および前記油圧アクチュエータの第１接続部と前記第１油圧ポンプモータと前記第２油圧ポンプモータとの間に取り付けられた流量調整部と、を備え、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータの操作状態を検出する操作状態検出部と、前記油圧アクチュエータの状態量を検出する状態量検出部と、前記油圧アクチュエータの第１接続部側の圧力を検出する圧力検出部とを有し、前記操作状態検出部、状態量検出部および圧力検出部にて検出される各検出情報に基づいて、前記第２油圧ポンプモータの容量および前記流量調整部の流量を制御することを特徴としている。
【００１０】
このように構成した本発明は、蓄エネルギ部に第２油圧ポンプモータを介し得られる回生エネルギを蓄積することができるため、油圧アクチュエータの駆動に応じ、第１または第２油圧ポンプモータが回転することによって、油圧アクチュエータの第１および第２接続部のいずれか一方に作動油が供給され、これら第１および第２接続部のいずれか他方から作動油が排出される。よって、これら２つの第１および第２油圧ポンプモータを用いることにより、油圧アクチュエータの駆動に応じた作動油の供給および排出ができるため、油圧ポンプモータの設置数を少なくでき、搭載性を向上することができる。
【００１１】
また、油圧アクチュエータの第１または第２接続部側のいずれかに作動油の流量不足が生じた場合においても、流量調整部を用い、油圧アクチュエータの第２接続部と第１油圧ポンプモータとの間、または油圧アクチュエータの第１接続部と第１油圧ポンプモータと第２油圧ポンプモータとの間の作動油の流量を調整することによって、油圧アクチュエータを適切に駆動させることができる。よって、油圧ポンプモータの設置数を少なくしても、油圧アクチュエータを適切に駆動させることができる。
【００１２】
また、操作状態検出部にて検出される油圧アクチュエータの操作状態と、状態量検出部にて検出される油圧アクチュエータの状態量と、圧力検出部にて検出される油圧アクチュエータの第１接続部側の圧力についての各検出情報に基づいて、第２油圧ポンプモータの容量および流量調整部の流量を、制御装置にて制御することにより、より適切に油圧アクチュエータを駆動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、蓄エネルギ部に第２油圧ポンプモータを介し得られる回生エネルギを蓄積することができるため、油圧アクチュエータの駆動に応じ、第１または第２油圧ポンプモータが回転することによって、油圧アクチュエータの第１および第２接続部のいずれか一方に作動油が供給され、これら第１および第２接続部のいずれか他方から作動油が排出される構成にしてある。この構成により本発明は、蓄エネルギ部に蓄えられた回生エネルギを用いて、これら２つの第１および第２油圧ポンプモータを駆動することによって、油圧アクチュエータの駆動に応じた作動油の供給および排出ができるため、従来の省エネ性が得られるばかりでなく、油圧ポンプモータの設置数を少なくでき、搭載性を向上することができる。そして、前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを示す概略側面図である。
【図２】上記油圧ショベルを駆動させるための駆動装置を示す概略図である。
【図３】上記駆動装置の制御装置の要部構成を示す概略図である。
【図４】上記制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】上記油圧ショベルのジャッキアップ動作時の状態を示す概略側面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを駆動させるための駆動装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを示す概略側面図である。図２は、油圧ショベルを駆動させるための駆動装置を示す概略図である。図３は、駆動装置の制御装置の要部構成を示す概略図である。
【００１７】
＜全体構成＞
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る作業機械としての油圧ショベル１は、一対の走行モータ２ａ，２ｂにて駆動される左右一対の走行装置２ｃ，２ｄを有する下部走行体２と、この下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回自在に取り付けられた機械本体としての上部旋回体４とを備えた油圧作業機である。上部旋回体４は、旋回装置３を構成する旋回モータ３ａを介して下部走行体２上に取り付けられている。
【００１８】
上部旋回体４の前側には、運転室４ｂが設けられ、上部旋回体４の中間部には、エンジン室４ｃが設けられている。エンジン室４ｃの後側には、カウンタウエイト４ｄが取り付けられ、上部旋回体４の前側には、掘削作業等が可能なフロント作業機５が上下方向に回動可能に取り付けられている。フロント作業機５は、上部旋回体４に一端側が回動自在にピン連結されて俯抑動可能とされたブーム５ａと、このブーム５ａの先端部に回動自在にピン結合されたアーム５ｂと、このアーム５ｂの先端部に４節リンク機構５ｃを介して回動自在にピン連結されたバケット５ｄとで構成されている。
【００１９】
また、フロント作業機５は、ブーム５ａを上下動自在に支持し操作駆動させるための油圧アクチュエータである一対のブームシリンダ６と、アーム５ｂを上下動自在に支持し操作駆動させるためのアームシリンダ７と、バケット５ｄを上下動自在に支持し操作駆動させるためのバケットシリンダ８とを備えている。ブームシリンダ６は、基端側の第１接続部であるシリンダチューブ６ａ側の端部が上部旋回体４の前側上面に回動可能に固定され、先端側の第２接続部であるシリンダロッド６ｂ側の端部がブーム５ａの基端部の側面に回動可能に固定されている。また、アームシリンダ７は、基端側のシリンダチューブ７ａ側の端部がブーム５ａの中間部の上面に回動可能に固定され、先端側のシリンダロッド７ｂ側の端部がアーム５ｂの基端部に回動可能に固定されている。さらに、バケットシリンダ８は、基端側のシリンダチューブ８ａ側の端部がアーム５ｂの上面に回動可能に固定され、先端側のシリンダロッド８ｂ側の端部が４節リンク機構５ｃに回動可能に取り付けられている。
【００２０】
＜駆動装置＞
次いで、油圧ショベル１は、図２に示す駆動装置１１にて駆動される。この駆動装置１１は、ブームシリンダ６からの戻り作動油のエネルギを回生し、この回生したエネルギを再利用してブームシリンダ６を駆動させることが可能な駆動システムとされている。具体的に、駆動装置１１は、原動機であるエンジン１２と、エンジン１２にて駆動される油圧ポンプであるメインポンプ１３と、メインポンプ１３から吐出される作動油の流れを制御するコントロールバルブ装置１４とを備えている。
【００２１】
コントロールバルブ装置１４は、アームシリンダ７の駆動を制御するためのアーム用制御弁１４ａと、バケットシリンダ８の駆動を制御するためのバケット用制御弁１４ｂと、旋回モータ３ａの駆動を制御するための旋回用制御弁１４ｃとを備えている。これらアーム用、バケット用および旋回用制御弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、メインポンプ１３の吐出側の油圧回路である吐出油路１１ａに取り付けられ、これらアーム用、バケット用および旋回用制御弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃの排出側の油圧回路である排出油路１１ｂが、作動油タンク１０に接続されている。
【００２２】
さらに、駆動装置１１は、ブームシリンダ６のシリンダチューブ６ａ側であるヘッド側とシリンダロッド６ｂ側であるロッド側とに連結された固定容量型の第１油圧ポンプモータ２０を備えている。第１油圧ポンプモータ２０は、作動油を圧送するポンプ機能を有するとともに、供給される作動油にて回転駆動されるモータ機能を有する構成とされている。さらに、第１油圧ポンプモータ２０には、この第１油圧ポンプモータ２０と同期して回転する可変容量型の第２油圧ポンプモータ２１が取り付けられている。この第２油圧ポンプモータ２１もまた、作動油を圧送するポンプ機能を有するとともに、供給される作動油にて回転駆動されるモータ機能を有する構成とされている。そして、第２油圧ポンプモータ２１は、ブームシリンダ６のヘッド側に接続されている。また、第２油圧ポンプモータ２１には、この第２油圧ポンプモータ２１から供給される作動油が有する圧力、すなわちエネルギを蓄える蓄エネルギ部としてのアキュムレータである蓄圧器１９が取り付けられている。
【００２３】
蓄圧器１９は、メインポンプ１３の吐出油路１１ａに接続されている。蓄圧器１９とメインポンプ１３との間の吐出油路１１ａには、メインポンプ１３から吐出される作動油を蓄圧器１９に供給するためのオンオフ弁である流量調整弁２４が取り付けられている。さらに、この流量調整弁２４と第２油圧ポンプモータ２１との間には、蓄圧器１９内の圧力を検出するための圧力センサ２５が取り付けられている。これら流量調整弁２４および圧力センサ２５は、制御装置としての車体コントローラ３０に接続され、圧力センサ２５にて検出された蓄圧器１９内の圧力が予め定めた所定の閾値以下になった場合に車体コントローラ３０にて流量調整弁２４が開動作され、メインポンプ１３から吐出される作動油を流量調整弁２４を介して蓄圧器１９へ供給させる。
【００２４】
また、ブームシリンダ６のロッド側と第１油圧ポンプモータ２０との間の油圧回路である油路１１ｃには、開位置２６ａおよび閉位置２６ｂを有するオンオフ式の切替弁である流量調整部としての第１流量調整弁２６が取り付けられている。さらに、ブームシリンダ６のヘッド側と第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１との間の油圧回路である油路１１ｄにもまた、開位置２７ａおよび閉位置２７ｂを有するオンオフ式の切替弁である流量調整部としての第２流量調整弁２７が取り付けられている。ここで、ブームシリンダ６は、第１油圧ポンプモータ２０を介した油路１１ｃ，１１ｄによって、いわゆる絞りを用いない閉回路とされている。
【００２５】
さらに、油路１１ｄには、パイロットチェック弁２３が取り付けられている。パイロットチェック弁２３は、車体コントローラ３０に接続され、この車体コントローラ３０から出力される操作信号にて開閉制御される。すなわち、パイロットチェック弁２３は、ブームシリンダ６の駆動を停止させている状態で、ブーム５ａの自重等により、ブームシリンダ６のヘッド側から作動油が排出されてブーム５ａが下がることを防止し保持する。また、パイロットチェック弁２３とブームシリンダ６のヘッド側との間の油圧回路である油路１１ｅには、この油路１１ｅ内の作動油圧を検出するための第１圧力センサ３１ａが取り付けられている。第１圧力センサ３１ａは、ブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧を検出する。
【００２６】
一方、油圧ショベル１の運転室４ｂには、ブームシリンダ６、アームシリンダ７、バケットシリンダ８および旋回モータ３ａを操作するための操作装置として、ブーム用操作レバー６ｃ、アーム用操作レバー７ｃ、バケット用操作レバー８ｃおよび旋回用操作レバー３ｃが取り付けられている。これら各操作レバー６ｃ，７ｃ，８ｃ，３ｃは、これら操作レバー６ｃ，７ｃ，８ｃ，３ｃの操作に応じてパイロット圧を生じさせるパイロットポンプ１５に接続されている。そして、アーム用操作レバー７ｃの操作によってアーム用制御弁１４ａが切替え制御され、バケット用操作レバー８ｃの操作によってバケット用制御弁１４ｂが切替え制御され、旋回用操作レバー３ｃの操作によって旋回用制御弁１４ｃが切替え制御される構成とされている。
【００２７】
ここで、ブーム用操作レバー６ｃは、ブームシリンダ６の操作状態を検出可能な操作状態検出部であり、このブーム用操作レバー６ｃの操作に応じて出力されるパイロット圧を検出するための第２圧力センサ３１ｂおよび第３圧力センサ３１ｃが取り付けられている。第２および第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃは、車体コントローラ３０に接続され、これら第２および第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃにて検出したパイロット圧に応じたレバー出力信号が車体コントローラ３０へ出力されて送られる。
【００２８】
次いで、第２油圧ポンプモータ２１は、この第２油圧ポンプモータ２１の斜板２１ａの傾転角（傾転位置）、すなわち傾転容量を調整するためのレギュレータ２２を備えている。レギュレータ２２には、このレギュレータ２２による斜板２１ａの変位量を検出するための変位センサ２８が取り付けられている。変位センサ２８は、レギュレータ２２の位置を検出するためのレギュレータ位置検出部であり、車体コントローラ３０に接続され、この変位センサ２８にて検出した変位量が車体コントローラ３０に送られる。さらに、第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１の間には、これら第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１の回転数を検出するための回転数検出部である回転センサ３２が取り付けられている。回転センサ３２は、車体コントローラ３０に接続され、この回転センサ３２にて検出した回転量が車体コントローラ３０に送られる。ここで、これら変位センサ２８および回転センサ３２は、ブームシリンダ６の状態量を検出するための状態量検出部である。
【００２９】
そして、車体コントローラ３０は、変位センサ２８と、第２または第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃと、回転センサ３２とから送られてくる検出信号に基づきレギュレータ２２の制御量を演算し、この演算された制御量に基づく出力信号がレギュレータ２２に送られ、このレギュレータ２２による斜板２１ａの傾転角が制御される。この結果、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量が制御され、この第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量の制御に伴い第１油圧ポンプモータ２０が駆動されブームシリンダ６が駆動される。
【００３０】
また、車体コントローラ３０は、第１圧力センサ３１ａと、第２または第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃとから送られてくる検出信号に基づいて、第１および第２流量調整弁２６，２７の切替制御が演算され、この演算された制御に基づく出力信号が第１および第２流量調整弁２６，２７に送られ、これら第１および第２流量調整弁２６，２７の駆動が制御される。この結果、第１および第２流量調整弁２６，２７の開閉駆動が制御され、ブームシリンダ６のヘッド側およびロッド側における作動油の流量の過不足が調整される。
【００３１】
具体的に、車体コントローラ３０は、図３に示すように、ブーム５ａの目標速度を演算するための目標速度演算部４０ａと、ブーム５ａの実速度を演算するための実速度演算部４０ｂと、第２油圧ポンプモータ２１の斜板２１ａの傾転位置を演算するための傾転位置演算部４０ｃとを備えている。そして、車体コントローラ３０は、ブーム操作用レバー６ｃの操作に基づくパイロット圧を第２または第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃにて検出し、この検出したパイロット圧に応じたレバー出力信号を目標速度演算部４０ａへ入力させる。目標速度演算部４０ａは、入力したレバー出力信号に基づいてブーム５ａを駆動させる際の目標速度を演算して出力する。
【００３２】
また、車体コントローラ３０は、第２油圧ポンプモータ２１のレギュレータ２２の変位量である傾転位置を変位センサ２８にて検出するとともに、第１油圧ポンプモータ２０の回転数を回転センサ３２にて検出し、これら検出した傾転位置および回転数に応じた出力信号を実速度演算部４０ｂへ入力させる。実速度演算部４０ｂは、入力した各出力信号に基づき実際のブーム５ａの駆動速度である実速度を演算して出力する。
【００３３】
さらに、車体コントローラ３０は、目標速度演算部４０ａから出力された目標速度と、実速度演算部４０ｂから出力された実速度とを比較し、この比較した値を傾転位置演算部４０ｃへ入力させる。傾転位置演算部４０ｃは、入力した比較値に基づいて、第２油圧ポンプモータ２１の斜板２１ａの傾転位置を演算し、この演算した傾転位置に応じたレギュレータ２２の傾転入力信号をレギュレータ２２へ出力する。
【００３４】
＜動作＞
次に、上記第１実施形態に係る油圧ショベル１の車体コントローラ３０の動作について、図４を参照して説明する。図４は、車体コントローラ３０の制御手順を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、ブーム操作レバー６ｃのパイロット圧を、第２または第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃにて検出して、ブーム５ａの操作状態を判断する。この場合に、これら第２および第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃにて検出されるパイロット圧に基づき、車体コントローラ３０にてブーム操作レバー６ｃが中立位置にあるかが判断される（Ｓ１）。そして、このＳ１にてブーム操作レバー６ｃが中立位置にあると判断された（Ｙｅｓの）場合は、第１および第２流量調整弁２６，２７のそれぞれを閉位置２６ｂ，２７ｂに切り換える制御信号を、これら第１および第２流量調整弁２６，２７へ出力して切替制御させる（Ｓ５）。
【００３６】
これに対し、上記Ｓ１にてブーム操作レバー６ｃが中立位置にないと判断された（Ｎｏの）場合は、第２および第３圧力センサ３１ｂ，３１ｃにて検出されるパイロット圧に基づき、車体コントローラ３０にてブーム操作レバー６ｃが、ブーム５ａの先端側を上方に回動させる、いわゆるブーム上げ方向に操作（ブーム上げ操作）されているかが判断される（Ｓ２）。そして、このＳ２にてブーム操作レバー６ｃがブーム上げ操作されていると判断された（Ｙｅｓの）場合は、第１圧力センサ３１ａにて検出されるブームシリンダ６のボトム側の油路１１ｅの作動油圧（ボトム圧）が、予め定めた所定値より高圧かどうかが判断される（Ｓ３）。
【００３７】
そして、このＳ３にてブームシリンダ６のボトム圧が所定値より高圧と判断された（Ｙｅｓの）場合は、第１流量調整弁２６を開位置２６ａに切替え、かつ第２流量調整弁２７を閉位置２７ｂに切り換える制御信号を、これら第１および第２流量調整弁２６，２７へ出力して切替制御させる（Ｓ６）。これに対し、上記Ｓ３にてブームシリンダ６のボトム圧が所定値より高圧でない低圧と判断された（Ｎｏの）場合は、第１流量調整弁２６を閉位置２６ｂに切替え、かつ第２流量調整弁２７を開位置２７ａに切り換える制御信号を、これら第１および第２流量調整弁２６，２７へ出力して切替制御させる（Ｓ７）。
【００３８】
さらに、上記Ｓ２にてブーム操作レバー６ｃがブーム上げ操作されていないと判断された（Ｎｏの）場合においても、第１圧力センサ３１ａにてブームシリンダ６のボトム圧が所定値より高圧かどうかが判断される（Ｓ４）。そして、このＳ４にてブームシリンダ６のボトム圧が所定値より高圧と判断された（Ｙｅｓの）場合は、第１流量調整弁２６を開位置２６ａに切替え、かつ第２流量調整弁２７を閉位置２７ｂに切り換える制御信号を、これら第１および第２流量調整弁２６，２７へ出力して切替制御させる（Ｓ８）。これに対し、上記Ｓ４にてブームシリンダ６のボトム圧が所定値より低圧と判断された（Ｎｏの）場合は、第１流量調整弁２６を閉位置２６ｂに切替え、かつ第２流量調整弁２７を開位置２７ａに切り換える制御信号を、これら第１および第２流量調整弁２６，２７へ出力して切替制御させる（Ｓ９）。
【００３９】
次に、上記第１実施形態に係る油圧ショベル１の具体的な作業を例として、その動作について説明する。
【００４０】
＜ブーム上げ動作時＞
例えば、ブーム５ａの先端側を上方に回動させるブーム上げの方向（ブーム上げ位置）にブーム用操作レバー６ｃが操作された場合には、ブーム上げ側の第２圧力センサ３１ｂにてパイロット圧が検出され、このパイロット圧に応じたレバー出力信号が目標速度演算部４０ａへ出力される。この場合には、車体コントローラ３０へ正（＋）の値の目標速度が入力され、この車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を大きくする大傾転側に移動させる駆動信号がレギュレータ２２へ出力される。この結果、第２油圧ポンプモータ２１によって蓄圧器１９に蓄えられている圧力が減圧されて作動油がブームシリンダ６のヘッド側に供給されるとともに、この作動油にて第２油圧ポンプモータ２１が駆動されることによって第１油圧ポンプモータ２０にトルクが供給される。
【００４１】
よって、第１油圧ポンプモータ２０が駆動され、ブームシリンダ６のヘッド側の作動油が高圧とされ、このブームシリンダ６のヘッド側に供給される。この結果、ブームシリンダ６のシリンダロッド６ｂが伸長動作され、ブーム上げ動作が行われる。このとき、ブームシリンダ６のヘッド側とロッド側との面積比と、これらヘッド側とロッド側との作動油の流量比が一致していない場合には、車体コントローラ３０にて第１流量調整弁２６を開位置２６ａに切替動作させ、過剰な作動油を作動油タンク１０に排出させるとともに、不足する作動油を作動油タンク１０から供給させる。この結果、ブームシリンダ６のロッド側の作動油圧が予期せず高くなってしまったり、ブームシリンダ６のロッド側の圧力が予期せず負圧になり低くなってしまったりする現象を防止できるため、ブーム上げ動作時において良好な操作性を確保できる。
【００４２】
＜ブーム下げ動作時＞
例えば、ブーム５ａの先端側を下方に回動させるブーム下げの方向（ブーム下げ位置）にブーム用操作レバー６ｃが操作された場合には、ブーム下げ側の第３圧力センサ３１ｃにてパイロット圧が検出され、このパイロット圧に応じたレバー出力信号が目標速度演算部４０ａへ出力される。この場合には、車体コントローラ３０へ負（−）の値の目標速度が入力され、この車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を小さくする小傾転側に移動させる駆動信号がレギュレータ２２に出力される。この結果、第２油圧ポンプモータ２１の駆動に伴い第１油圧ポンプモータ２０が駆動され、ブームシリンダ６のヘッド側から作動油を吸い込み、第１油圧ポンプモータ２０を駆動させて減圧された作動油をブームシリンダ６のロッド側に供給するとともに、第１油圧ポンプモータ２０の駆動に伴い、第２油圧ポンプモータ２１にトルクが供給される。
【００４３】
よって、第２油圧ポンプモータ２１が駆動され、ブームシリンダ６のヘッド側から吸い込んだ作動油が第２油圧ポンプモータ２１を介して蓄圧器１９へ供給されて蓄圧される。この結果、ブームシリンダ６のシリンダロッド６ｂが縮退動作され、ブーム下げ動作が行われる。このとき、例えばバケット５ｄが地面に接地していない場合には、ブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧が高圧であるため、上述したブーム上げ動作の場合と同様に、車体コントローラ３０にて第１流量調整弁２６を開位置２６ａに切替動作させることにより、過剰な作動油が作動油タンク１０へ排出され、不足する作動油が作動油タンク１０から供給されるため、ブーム下げ動作時においても良好な操作性を確保できる。
【００４４】
＜ブーム下げによるジャッキアップ動作時＞
図５は、油圧ショベル１のジャッキアップ動作時の状態を示す概略側面図である。例えば、図５に示すように、油圧ショベル１のフロント作業機５のバケット５ｄを地面に接地させた状態で、ブームシリンダ６のロッド側に高圧の作動油を供給してブーム下げ動作、いわゆるジャッキアップ動作させるために、ブーム用操作レバー６ｃがブーム下げ位置に操作される。この場合には、上述したブーム下げ動作時と同様に、第３圧力センサ３１ｃにてパイロット圧が検出され、このパイロット圧に応じたレバー出力信号が目標速度演算部４０ａへ出力される。すると、車体コントローラ３０へ負の値の目標速度が入力され、この車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を小傾転側に移動させる駆動信号がレギュレータ２２に出力される。
【００４５】
この場合には、バケット５ｄが地面に接地された状態にあることから、ブームシリンダ６のシリンダロッド６ｂが縮退動作せず、ブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧が低圧となる。そこで、回転センサ３２の出力値と、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量とを比較して、車体コントローラ３０にてブーム下げ動作していないと判断した場合には、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を、上述したブーム下げ動作時とは逆の方向に大きくする大傾転側に移動させる駆動信号がレギュレータ２２に出力される。そして、第２油圧ポンプモータ２１の駆動により第１油圧ポンプモータ２０にトルクが供給される。
【００４６】
よって、第１油圧ポンプモータ２０が駆動され、ブームシリンダ６のロッド側に高圧の作動油が供給され、このブームシリンダ６のシリンダロッド６ｂが縮退動作され、ブーム下げによるジャッキアップ動作が行われる。このとき、ブームシリンダ６のヘッド側と第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１との間の油路１１ｄには、第２油圧ポンプモータ２１およびブームシリンダ６のヘッド側から作動油が供給される。
【００４７】
さらに、ブームシリンダ６のヘッド側と第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１との間の油路１１ｄに大量の作動油が供給され、ブームシリンダ６のヘッド側とロッド側との面積比と、これらヘッド側とロッド側との作動油の流量比が一致せず、ブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧が予期せず高くなってしまう。そこで、車体コントローラ３０にて第２流量調整弁２７を開位置２７ａに切替動作させ、過剰な作動油を作動油タンク１０に排出させることにより、ブーム下げによるジャッキアップ動作時においても良好な操作性を確保できる。
【００４８】
＜ジャッキアップ状態でのブーム上げ動作時＞
例えば、上述したジャッキアップ動作を行い油圧ショベル１の下部走行体２の前側をジャッキアップさせた状態で、ブームシリンダ６のロッド側から作動油を排出させてブーム上げ動作させ、油圧ショベル１の前側を地面に接地させるために、ブーム上げ位置にブーム用操作レバー６ｃが操作される。この場合には、上述したブーム上げ動作時と同様に、第２圧力センサ３１ｂにてパイロット圧が検出され、このパイロット圧に応じたレバー出力信号が目標速度演算部４０ａへ出力される。このとき、バケット５ｄが地面に接地された状態にあり、上述したジャッキアップ状態でのブーム上げ動作時であるため、車体コントローラ３０へ正の値の目標速度が入力され、この車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を小傾転側に移動させる駆動信号がレギュレータ２２へ出力される。
【００４９】
この結果、第２油圧ポンプモータ２１の駆動に伴い第１油圧ポンプモータ２０が駆動され、ブームシリンダ６のロッド側から作動油を吸い込み、第１油圧ポンプモータ２０を駆動させて減圧された作動油をブームシリンダ６のヘッド側へ供給するとともに、第１油圧ポンプモータ２０の駆動に伴い、第２油圧ポンプモータ２１にトルクが供給される。よって、第２油圧ポンプモータ２１が駆動され、ブームシリンダ６のロッド側から吸い込んだ作動油が第２油圧ポンプモータ２１を介して蓄圧器１９へ供給されて蓄圧される。この結果、ブームシリンダ６のシリンダロッド６ｂが伸長動作され、ブーム上げ動作が行われる。
【００５０】
このとき、上述したブーム下げによるジャッキアップ動作時と同様に、バケット５ｄが地面に接地された状態にある。この状態からブーム上げ動作を行うと、ブーム下げによるジャッキアップ動作とは逆に、油路１１ｄから第２油圧ポンプモータ２１、およびブームシリンダ６のヘッド側に作動油が供給される。その結果、油路１１ｄ内の作動油が不足してしまい、ブームシリンダ６のヘッド側とロッド側との面積比と、これらヘッド側とロッド側との作動油の流量比が一致せず、ブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧が予期せず低くなり負圧になってしまう。この場合に、車体コントローラ３０にて第２流量調整弁２７を開位置２７ａに切替動作させ、不足する作動油を作動油タンク１０から供給させることにより、ジャッキアップ状態でのブーム上げ動作時においても、良好な操作性を確保できる。
【００５１】
＜作用効果＞
以上により、ブームシリンダ６のヘッド側に、第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１を接続するともに、第１油圧ポンプモータ２０をブームシリンダ６のロッド側に接続する。さらに、ブームシリンダ６のロッド側と第１油圧ポンプモータ２０との間の油路１１ｃに第１流量調整弁２６を設け、かつブームシリンダ６のヘッド側と第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１との間の油路１１ｄに第２流量調整弁２７を設けた構成とする。
【００５２】
この結果、ブーム操作レバー６ｃの操作位置に応じて、車体コントローラ３０にてレギュレータ２２を制御することによって、ブームシリンダ６の駆動速度を制御できるとともに、ブーム操作レバー６ｃの操作位置とブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧に基づき、車体コントローラ３０にて第１および第２流量調整弁２６，２７を切替制御することによって、ブームシリンダ６を円滑に駆動させることができる。
【００５３】
したがって、上述した特許文献１と同様の省エネ性が得られるばかりではく、油圧ポンプモータの設置数を減らすことができる。すなわち、ブームシリンダ６から排出される作動油が有するエネルギを回生し、回生したエネルギを再利用してブームシリンダ６を駆動させるための駆動装置１１を小型にできるため、油圧ショベル１への搭載性を向上させることができる。さらに、この構成により各動作の操作性も確保できる。
【００５４】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベル１を駆動させるための駆動装置１１Ａを示す概略図である。本第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、第１流量調整弁および第２流量調整弁を用いた駆動装置１１に構成に対し、第２実施形態は、低圧選択弁３５を用いた駆動装置１１Ａとされている。なお、本第２実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。
【００５５】
＜構成＞
具体的に、本第２実施形態においては、図６に示すように、駆動装置１１Ａは、流量調整部である低圧選択弁３５を備えている。低圧選択弁３５は、ブームシリンダ６のロッド側と第１油圧ポンプモータ２０との間の油路１１ｃと、ブームシリンダ６のヘッド側と第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１との間の油路１１ｄとの間に取り付けられている。また、低圧選択弁３５は、ブームシリンダ６のロッド側を作動油タンク１０に繋ぐ第１位置３５ａと、ブームシリンダ６のヘッド側を作動油タンク１０に繋ぐ第２位置３５ｂとを有している。そして、低圧選択弁３５は、ブームシリンダ６のヘッド側の油路１１ｄの作動油圧を受ける第１受圧面３５ｃと、ブームシリンダ６のロッド側の油路１１ｃの作動油圧を受ける第２受圧面３５ｄとを有し、これら油路１１ｄ，１１ｃのうちの作動油圧が低い側の油路１１ｄ，１１ｃを作動油タンク１０に繋ぐ。
【００５６】
次に、上記第２実施形態に係る油圧ショベル１の具体的な作業を例として、その動作について説明する。
【００５７】
＜ブーム上げ動作時＞
ブーム上げ位置にブーム用操作レバー６ｃが操作された場合は、第２圧力センサ３１ｂにてパイロット圧が検出され、車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を大きくする駆動信号がレギュレータ２２へ出力される。このとき、ブームシリンダ６のヘッド側とロッド側との面積比と、これらヘッド側とロッド側との作動油の流量比が一致していない場合は、一般にブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧がロッド側の作動油圧より高圧であることから、低圧選択弁３５が第１位置３５ａへ切替動作される。この結果、ブームシリンダ６のロッド側の油路１１ｃが作動油タンク１０に繋がれ、この油路１１ｃの過剰な作動油が作動油タンク１０へ排出されるとともに、不足する作動油が作動油タンク１０から供給される。
【００５８】
＜ブーム下げ動作時＞
ブーム下げ位置にブーム用操作レバー６ｃが操作された場合は、第３圧力センサ３１ｃにてパイロット圧が検出され、車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を小さくする駆動信号がレギュレータ２２に出力される。このとき、上述したブーム上げ動作時と同様に、一般にブーム下げ動作時においては、ブームシリンダ６のヘッド側の作動油圧がロッド側の作動油圧より高圧であることから、低圧選択弁３５が第１位置３５ａへ切替動作され、ブームシリンダ３５のロッド側の油路１１ｃが作動油タンク１０に繋がれる。
【００５９】
＜ブーム下げによるジャッキアップ動作時＞
バケット５ｄを地面に接地させた状態でブーム用操作レバー６ｃがブーム下げ位置に操作された場合は、上述したブーム下げ動作時と同様に、第３圧力センサ３１ｃにてパイロット圧が検出され、車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を、上述したブーム下げ動作時とは逆の方向に大きくさせる駆動信号がレギュレータ２２に出力される。このとき、一般にジャッキアップ動作中などのブーム下げ動作時においては、ブームシリンダ６のロッド側の作動油圧がヘッド側の作動油圧より高圧であるため、低圧選択弁３５が第２位置３５ｂへ切替動作され、ブームシリンダ６のヘッド側の油路１１ｄが作動油タンク１０に繋がれ、この油路１１ｄ内の余剰な作動油が作動油タンク１０へ排出される。
【００６０】
＜ジャッキアップ状態でのブーム上げ動作時＞
ジャッキアップ状態でブーム上げ位置にブーム用操作レバー６ｃが操作された場合は、上述したブーム上げ動作時と同様に、第２圧力センサ３１ｂにてパイロット圧が検出され、車体コントローラ３０から、第２油圧ポンプモータ２１の傾転容量を小さくする駆動信号がレギュレータ２２へ出力される。このとき、一般にジャッキアップ状態でのブーム上げ動作時においては、ブームシリンダ６のロッド側の作動油圧がヘッド側の作動油圧より高圧であるため、低圧選択弁３５が第２位置３５ｂへ切替動作される。この結果、ブームシリンダ６のヘッド側の油路１１ｄが作動油タンク１０に繋がれ、この油路１１ｄへ不足する作動油が作動油タンク１０から供給される。
【００６１】
＜作用効果＞
以上により、ブームシリンダ６のロッド側と第１油圧ポンプモータ２０との間の油路１１ｃと、ブームシリンダ６のヘッド側と第１および第２油圧ポンプモータ２０，２１との間の油路１１ｄとの間に低圧選択弁３５を取り付けた構成においても、上記第１実施形態と同様に、省エネ性が得られるばかりでなく、油圧ポンプモータの設置数を減らすことができる。よって、ブームシリンダ６から排出される作動油が有するエネルギを回生し、回生したエネルギを再利用してブームシリンダ６を駆動させるための駆動装置１１Ａを小型化でき、油圧ショベル１への搭載性を向上できる。
【００６２】
さらに、ブームシリンダ６のロッド側とヘッド側との作動油圧の変化に基づき、低圧選択弁３５が第１または第２位置３５ａ，３５ｂへ適宜切替動作する構成であるため、この低圧選択弁３５の切替動作を、例えば車体コントローラ３０等で電気的に制御する必要がない。よって、ブームシリンダ６を駆動させる駆動装置１１Ａをより簡略化できる。
【００６３】
［その他］
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００６４】
また、上記第１実施形態においては、第１および第２流量調整弁２６，２７をオンオフ式の切替弁とした構成としたが、これら第１および第２流量調整弁２６，２７は、オンオフ式の切替弁に限定されず、例えば流量調整が可能な比例弁（絞り弁）等であっても良い。さらに、これら第１および第２流量調整弁２６，２７を比例弁とした場合には、ブームシリンダ６のロッド側またはヘッド側を作動油タンク１０へ繋ぐ際の制御をより適切に行うことが可能となる。
【００６５】
さらに、上記各実施形態においては、駆動装置１１，１１Ａを油圧ショベル１に搭載させた場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば油圧式クレーンやホイールローダなどの、駆動装置１１，１１Ａで駆動可能な油圧アクチュエータを備えた作業機械であれば、油圧ショベル１以外であっても適用可能である。
【００６６】
また、上記各実施形態においては、ブームシリンダ６から排出される作動油が有するエネルギを回生して再利用する構成としたが、排出等される作動油が有するエネルギを回生できる油圧アクチュエータであれば、ブームシリンダ６以外の油圧アクチュエータであっても適用可能である。特に、受圧面積に面積差がある油圧アクチュエータであれば、確実にエネルギを回生でき再利用できるため、より好ましい。
【００６７】
さらに、ブームシリンダ６の状態量を検出する手段として、変位センサ２８や回転センサ３２を用いたが、ブームシリンダ６のシリンダロッド６ｂの突出量、すなわち変位を検出する変位センサや、ブームシリンダ６の角度を検出する角度センサ、ブームシリンダ６の進退駆動時の速度を検出する速度センサ等を用いて、ブームシリンダ６の状態量を検出する構成とすることもできる。
【００６８】
また、ブームシリンダ６のロッド側に圧力センサを取り付けることによって、この圧力センサにて検出可能な作動油圧と、ブームシリンダ６のヘッド側に取り付けられた第１圧力センサ３１ａにて検出可能な作動油圧とに基づいて、ブームシリンダ６の推力を演算できる。したがって、ブームシリンダ６の駆動時に、ジャッキアップ状態かどうか認識可能な構成にできる。
【符号の説明】
【００６９】
１      油圧ショベル（作業機械）
２      下部走行体
２ａ，２ｂ  走行モータ
２ｃ，２ｄ  走行装置
３      旋回装置
３ａ    旋回モータ
３ｃ    旋回用操作レバー
４      上部旋回体（機械本体）
４ｂ    運転室
４ｃ    エンジン室
４ｄ    カウンタウエイト
５      フロント作業機（作業機）
５ａ    ブーム
５ｂ    アーム
５ｃ    ４節リンク機構
５ｄ    バケット
６      ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
６ａ    シリンダチューブ（第１接続部）
６ｂ    シリンダロッド（第２接続部）
６ｃ    ブーム用操作レバー（操作状態検出部）
７      アームシリンダ
７ａ    シリンダチューブ
７ｂ    シリンダロッド
７ｃ    アーム用操作レバー
８      バケットシリンダ
８ａ    シリンダチューブ
８ｂ    シリンダロッド
８ｃ    バケット用操作レバー
１０    作動油タンク
１１    駆動装置
１１ａ  吐出油路
１１ｂ  排出油路
１１ｃ  油路
１１ｄ  油路
１１ｅ  油路
１２    エンジン
１３    メインポンプ
１４    コントロールバルブ装置
１４ａ  アーム用制御弁
１４ｂ  バケット用制御弁
１４ｃ  旋回用制御弁
１５    パイロットポンプ
１９    蓄圧器（蓄エネルギ部）
２０    第１油圧ポンプモータ
２１    第２油圧ポンプモータ
２１ａ  斜板
２２    レギュレータ
２３    パイロットチェック弁
２４    流量調整弁
２５    圧力センサ
２６    第１流量調整弁（流量調整部）
２６ａ  開位置
２６ｂ  閉位置
２７    第２流量調整弁（流量調整部）
２７ａ  開位置
２７ｂ  閉位置
２８    変位センサ（状態量検出部）
３０    車体コントローラ（制御装置）
３１ａ  第１圧力センサ（圧力検出部）
３１ｂ  第２圧力センサ
３１ｃ  第３圧力センサ
３２    回転センサ（状態量検出部）
３５    低圧選択弁（流量調整部）
３５ａ  第１位置
３５ｂ  第２位置
３５ｃ  第１受圧面
３５ｄ  第２受圧面
４０ａ  目標速度演算部
４０ｂ  実速度演算部
４０ｃ  傾転位置演算部
【図１】
0005978176.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005978176.tif 000006
【図６】
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