(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、このポンプに接続したクローズドセンタータイプの第１パイロット切換制御弁と、この第１パイロット切換制御弁と第１，２通路を介して連通するアクチュエータと、操作レバーの操作方向に応じて、上記第１パイロット切換制御弁の両端に設けたパイロット室のいずれか一方にパイロット圧を導くとともに、上記操作レバーの操作量に応じてパイロット圧を制御するパイロット制御機構と、流体圧モータ、この流体圧モータに連結した発電機および発電機に電気的に接続したバッテリーを備えた発電機構と、上記第２通路と上記流体圧モータとの連通過程に設け、パイロット室のパイロット圧の作用で開度が制御されるパイロット比例切換弁とを備えたエネルギー変換装置において、上記アクチュエータに対して上記第１パイロット切換制御弁とパラレルに接続する一方、中立位置において閉状態を保ち、パイロット制御機構からのパイロット圧によって切り換わり、かつ、この切換位置にあるとき、上記第１パイロット切換制御弁に接続したポンプあるいはこのポンプとは別のポンプと上記第１通路とを連通させ、第２通路とタンクとを絞りを介して連通させる第２パイロット切換制御弁と、第１パイロット切換制御弁の一方のパイロット室あるいは第２パイロット切換制御弁のパイロット室のいずれか一方に、パイロット制御機構からのパイロット圧を選択的に導く第１パイロット電磁弁と、上記パイロット比例切換弁のパイロット室に導かれるパイロット圧を制御するパイロット圧制御電磁弁と、上記第１パイロット電磁弁とパイロット圧制御電磁弁とを制御するコントローラとを備え、上記コントローラには、上記パイロット制御機構と、上記バッテリーの蓄電状況を検出する蓄電センサーあるいは上記流体圧モータや発電機の作動状況を検出するフェイルセーフセンサーの少なくともいずれか一方を接続してなり、このコントローラは、パイロット制御機構の操作方向、上記蓄電センサーからのフル充電信号あるいはフェイルセーフセンサーからのフェイル信号に基づいて、上記第２パイロット切換制御弁を閉状態に保ち、第１パイロット切換制御弁を切換位置に保つとともに、パイロット比例切換弁を閉位置に保つように、上記第１パイロット電磁弁とパイロット圧制御電磁弁とを制御する構成にしたエネルギー変換装置。
【請求項２】
上記コントローラは、パイロット制御機構の操作方向および操作量を検出する機能を備え、上記蓄電センサーからのフル充電信号あるいはフェイルセーフセンサーからのフェイル信号のいずれの信号もコントローラに入力されない状態で、しかも、上記第１通路をポンプに連通させるためのパイロット圧をパイロット制御機構が出力していることを検出したとき、パイロット制御機構の操作量に比例して第１パイロット電磁弁とパイロット圧制御電磁弁とを動作させ、第２パイロット切換制御弁のパイロット室に導くパイロット圧と、パイロット比例切換弁のパイロット室に導くパイロット圧とを制御して、第２パイロット切換制御弁の絞り開度と、パイロット比例切換弁の開度とを制御し、パイロット制御機構の操作量で決まる全戻り流量Ｑｔ、第２パイロット切換制御弁の絞りを介してタンクに戻される流量Ｑａ、発電機構に供給される流量Ｑｂが、Ｑｔ＝Ｑａ＋Ｑｂとなる関係を保つ構成にした請求項１記載のエネルギー変換装置。
【請求項３】
上記アクチュエータは、ロッド側室とピストン側室とを備えたシリンダからなり、上記第１通路をロッド側室に接続し、第２通路をピストン側室に接続する一方、第２パイロット切換制御弁は、第１，第２パイロット室を備えたクローズドセンタータイプの制御弁からなり、しかも、上記第１，第２パイロット切換制御弁に第１ポンプ、第２ポンプを接続し、さらに、第２パイロット切換制御弁の第１パイロット室にパイロット圧が導かれたとき、第１通路とこの第２パイロット切換制御弁に接続した第２ポンプとを連通させるとともに、第２通路とタンクとを連通させる一方、第２パイロット切換制御弁の第２パイロット室にパイロット圧を導いたとき、上記第２ポンプを第２通路に接続し、かつ、上記第２パイロット切換制御弁の第２パイロット室は、第２パイロット電磁弁を介してパイロット制御機構に接続してなり、コントローラは、シリンダに対する増速信号が入力したとき、第１パイロット切換制御弁を切り換えて、第１ポンプを第２通路に連通させ、第１通路をタンクに連通させる一方、上記第２パイロット電磁弁を制御して、パイロット制御機構のパイロット圧を上記第２パイロット室に導く構成にした請求項１または２記載のエネルギー変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アクチュエータの慣性エネルギーや位置エネルギーを利用して流体圧モータを駆動するとともに、この流体圧モータの回転力で発電機を回すエネルギー変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、特許文献１に記載された装置が従来から知られている。この従来の装置は、アクチュエータに慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したときに戻り側となる通路に、オンオフ的に切り換わる切換弁を設けている。そして、この切換弁がノーマル位置にあるとき、慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したアクチュエータの戻り流体が、この切換弁を経由してタンクに還流する。また、上記切換弁がノーマル位置から切り換え位置に切り換わったときには、上記慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したアクチュエータの戻り流体が流体圧モータに導かれるようにしている。そして、この流体圧モータには発電機が連結されているので、上記戻り流体で流体圧モータが回転すれば、その回転力で発電機が回って発電される。また、上記流体圧モータからの戻り流体は、そのままタンクに戻される。つまり、アクチュエータからの戻り流体は、発電機に連結した流体圧モータを介してタンクに戻されることになる。
【特許文献１】特開２００４−１１１６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のようにした従来の装置では、例えば、発電機に連結したバッテリーがフル充電の状態になると、当然のこととして、発電機の回転抵抗が小さくなる。したがって、この発電機に連結した流体圧モータの負荷も小さくなるが、このように流体圧モータの回転負荷が小さくなればその回転数も上昇することになる。流体圧モータの回転数が上がれば、アクチュエータからこの流体圧モータを介してタンクに戻される単位時間あたりの流量が多くなる。単位時間あたりの戻り流量が多くなれば、その分、アクチュエータの作動スピードが、オペレーターが意図したスピードよりも上がることになる。つまり、従来の装置では、バッテリーの充電状況によって、アクチュエータの作動速度が変化するという問題があった。
【０００４】
また何らかの原因で、流体圧モータや発電機にトラブルが発生し、流体圧モータのスムーズな回転が損なわれたときにも、上記の場合と同じ理由で、アクチュエータの作動速度が上昇してしまうという問題が発生していた。しかも、上記のように流体圧モータや発電機にトラブルが発生して発電が不可能になった場合にも、アクチュエータからの戻り流体を、上記流体圧モータに供給し続けるので、そのエネルギー損失が大きくなるという問題があった。
この発明の目的は、バッテリーがフル充電状態になったとき、あるいは、油圧モータや発電機にトラブルが発生した場合にも、アクチュエータの作動速度が変化して作業性が悪くなることがないエネルギー変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、ポンプと、このポンプに接続したクローズドセンタータイプの第１パイロット切換制御弁と、この第１パイロット切換制御弁と第１，２通路を介して連通するアクチュエータと、操作レバーの操作方向に応じて、上記第１パイロット切換制御弁の両端に設けたパイロット室のいずれか一方にパイロット圧を導くとともに、上記操作レバーの操作量に応じてパイロット圧を制御するパイロット制御機構と、流体圧モータ、この流体圧モータに連結した発電機および発電機に電気的に接続したバッテリーを備えた発電機構と、上記第２通路と上記流体圧モータとの連通過程に設け、パイロット室のパイロット圧の作用で開度が制御されるパイロット比例切換弁とを備えたエネルギー変換装置を前提とする。
【０００６】
そして、第１の発明は、上記アクチュエータに対して上記第１パイロット切換制御弁とパラレルに接続する一方、中立位置において閉状態を保ち、パイロット制御機構からのパイロット圧によって切り換わり、かつ、この切換位置にあるとき、上記第１パイロット切換制御弁に接続したポンプあるいはこのポンプとは別のポンプと上記第１通路とを連通させ、第２通路とタンクとを絞りを介して連通させる第２パイロット切換制御弁と、第１パイロット切換制御弁の一方のパイロット室あるいは第２パイロット切換制御弁のパイロット室のいずれか一方に、パイロット制御機構からのパイロット圧を選択的に導く第１パイロット電磁弁と、上記パイロット比例切換弁のパイロット室に導かれるパイロット圧を制御するパイロット圧制御電磁弁と、上記第１パイロット電磁弁とパイロット圧制御電磁弁とを制御するコントローラとを備え、上記コントローラには、上記パイロット制御機構と、上記バッテリーの蓄電状況を検出する蓄電センサーあるいは上記流体圧モータや発電機の作動状況を検出するフェイルセーフセンサーの少なくともいずれか一方を接続してなり、このコントローラは、パイロット制御機構の操作方向、上記蓄電センサーからのフル充電信号あるいはフェイルセーフセンサーからのフェイル信号に基づいて、上記第２パイロット切換制御弁を閉状態に保ち、第１パイロット切換制御弁を切換位置に保つとともに、パイロット比例切換弁を閉位置に保つように、上記第１パイロット電磁弁とパイロット圧制御電磁弁とを制御する構成にした点に特徴を有する。
【０００７】
第２の発明は、上記コントローラが、パイロット制御機構の操作方向および操作量を検出する機能を備え、上記蓄電センサーからのフル充電信号あるいはフェイルセーフセンサーからのフェイル信号のいずれの信号もコントローラに入力されない状態で、しかも、上記第１通路をポンプに連通させるためのパイロット圧をパイロット制御機構が出力していることを検出したとき、パイロット制御機構の操作量に比例して第１パイロット電磁弁とパイロット圧制御電磁弁とを動作させ、第２パイロット切換制御弁のパイロット室に導くパイロット圧と、パイロット比例切換弁のパイロット室に導くパイロット圧とを制御して、第２パイロット切換制御弁の絞り開度と、パイロット比例切換弁の開度とを制御し、パイロット制御機構の操作量で決まる全戻り流量Ｑｔ、第２パイロット切換制御弁の絞りを介してタンクに戻される流量Ｑａ、発電機構に供給される流量Ｑｂが、Ｑｔ＝Ｑａ＋Ｑｂとなる関係を保つ点に特徴を有する。
【０００８】
第３の発明は、上記アクチュエータが、ロッド側室とピストン側室とを備えたシリンダからなり、上記第１通路をロッド側室に接続し、第２通路をピストン側室に接続する一方、第２パイロット切換制御弁は、第１，第２パイロット室を備えたクローズドセンタータイプの制御弁からなり、しかも、上記第１，第２パイロット切換制御弁に第１ポンプ、第２ポンプを接続し、さらに、第２パイロット切換制御弁の第１パイロット室にパイロット圧が導かれたとき、第１通路とこの第２パイロット切換制御弁に接続した第２ポンプとを連通させるとともに、第２通路とタンクとを連通させる一方、第２パイロット切換制御弁の第２パイロット室にパイロット圧を導いたとき、上記第２ポンプを第２通路に接続し、かつ、上記第２パイロット切換制御弁の第２パイロット室は、第２パイロット電磁弁を介してパイロット制御機構に接続してなり、コントローラは、シリンダに対する増速信号が入力したとき、第１パイロット切換制御弁を切り換えて、第１ポンプを第２通路に連通させ、第１通路をタンクに連通させる一方、上記第２パイロット電磁弁を制御して、パイロット制御機構のパイロット圧を上記第２パイロット室に導く点に特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
第１〜第３の発明によれば、蓄電センサーからのフル充電信号やフェイルセーフセンサーからのフェイル信号が入力したとき、コントローラが、第１、第２パイロット切換制御弁、および、パイロット比例切換弁を制御して、アクチュエータを制御する構成にしたので、フル充電に達したときあるいは故障等が発生したときにも、アクチュエータの作動速度に影響を及ぼさない。
【００１０】
また、フル充電信号あるいはフェイル信号がコントローラに入力したときには、第２通路からの戻り流体が、発電機構に供給されるのを阻止するとともに、その戻り流体が第２パイロット切換制御弁から戻されるのも阻止する。そして、上記第２通路からの戻り流体の全量が、第１パイロット切換制御弁によってメータアウト制御されながらタンクに戻されることになる。言い換えると、フル充電信号あるいはフェイル信号がコントローラに入力したときには、第１パイロット切換制御弁だけによる通常制御に自動的に戻されることになる。
そのために、フル充電状況が発生したり、発電機構に故障等が発生したりしたときにも、オペレーターは通常の操作感を基にして操作ができ、その操作感が狂ったりしない。
【００１１】
また、第２の発明によれば、第２パイロット切換制御弁を介してタンクに戻る流量Ｑａと、パイロット比例切換弁を介して発電機構に導かれる流量Ｑｂとの合計流量が、パイロット制御機構の操作量に比例したものになるので、発電機構を動作させているときにも、オペレーターの操作感が狂ったりしない。言い換えれば、パイロット制御機構の操作量とアクチュエータの作動速度との相対関係が常に一定になるので、オペレーターの操作感が狂ったりしない。
【００１２】
また、第３の発明によれば、シリンダに対する増速信号がコントローラに入力したとき、第１、第２ポンプから吐出した吐出油がシリンダに供給されるので、アクチュエータを２段階の速度で制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を用いてこの発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、この発明のアクチュエータであるシリンダ１に、３位置４ポート弁であってパイロットバルブからなるクローズドセンタータイプの第１パイロット切換制御弁２を接続している。この第１パイロット切換制御弁２は、そのポンプポート２ａを第１ポンプＰ１に接続し、タンクポート２ｂをタンクＴに接続している。また、一対のアクチュエータポート２ｃ，２ｄのうち、一方のアクチュエータポート２ｃを、第１通路３を介してシリンダ１の一方の室であるロッド側室１ａに接続し、他方のアクチュエータポート２ｄを、第２通路４を介して他方の室であるピストン側室１ｂに接続している。
【００１４】
上記のようにした第１パイロット切換制御弁２はその両端にスプリングを備え、中立状態においては、図示のように各ポート２ａ〜２ｄのすべてを閉じた状態に保つ。そして、第１パイロット切換制御弁２の第１パイロット室５にパイロット圧を導き、第１パイロット切換制御弁２が図面左側位置に切り換わると、ポンプポート２ａとアクチュエータポート２ｄとが連通し、タンクポート２ｂとアクチュエータポート２ｃとが連通する。また、第１パイロット切換制御弁２の第２パイロット室６にパイロット圧を導き、第１パイロット切換制御弁２を図面右側位置に切り換えると、今度は、ポンプポート２ａとアクチュエータポート２ｃとが連通し、タンクポート２ｂとアクチュエータポート２ｄとが連通する。このように、第１パイロット切換制御弁２の第１、第２パイロット室５，６にパイロット圧を導くことによって、第１ポンプＰ１から吐出される吐出油を第１通路３側に導いたり、第２通路４側に導いたりすることができる。
【００１５】
そして、上記第１パイロット切換制御弁２を制御するのがパイロット制御機構７である。このパイロット制御機構７は、このパイロット制御機構７を構成する操作レバー７ａを操作することによって、第１パイロット切換制御弁２の第１、第２パイロット室５，６のいずれか一方にパイロット圧を導き、そのパイロット圧で第１パイロット切換制御弁２を切り換えるようにしているが、その詳細については後述する。なお、パイロット制御機構７にはコントローラＣが電気的に接続されており、パイロット制御機構７の操作状況がコントローラＣに電気信号として発信される。上記パイロット制御機構７の操作状況とは、例えば、操作レバー７ａの操作方向や操作量等である。
【００１６】
また、この実施形態におけるシリンダ１は、そのピストン側室１ｂを下にした状態で設置される。したがって、ピストン側室１ｂをタンクＴに連通して、シリンダ１を収縮させるとき、このシリンダ１に作用している負荷によって、当該シリンダ１に慣性エネルギーや位置エネルギーが作用する。また、このときには、第１通路３が、アクチュエータに圧油を供給する側となり、第２通路４がアクチュエータからの戻り流体を導く側ということになる。
なお、当然のこととして、ピストン側室１ｂをポンプに連通させたときには、シリンダ１はそれに作用している負荷を上昇させることになるので、当該シリンダ１に作用する負荷による慣性エネルギーは無視できるほど少ない。したがって、この発明でいう、アクチュエータに慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したとき、とはシリンダ１を収縮させる場合のみを指すものとする。
【００１７】
そして、上記シリンダ１が収縮動作するとき、その負荷に応じた慣性エネルギーや位置エネルギーが作用すること上記の通りであるが、このようにシリンダ１にエネルギーが作用するときにアクチュエータからの戻り流体を導く側となる第２通路４には、接続通路８を接続する。また、シリンダ１にエネルギーが作用するときにアクチュエータに圧油を供給する側となる第１通路３には、接続通路９を接続している。
【００１８】
そして、上記接続通路８，９には、次の構成からなる第２パイロット切換制御弁１０をアクチュエータに対してパラレルに接続している。
すなわち、第２パイロット切換制御弁１０は、上記第１パイロット切換制御弁２と同様、３位置４ポート弁であってクローズドセンタータイプのパイロットバルブからなる。第２パイロット切換制御弁１０は、そのポンプポート１０ａを第２ポンプＰ２に接続し、タンクポート１０ｂをタンクＴに接続している。また、一対のアクチュエータポート１０ｃ，１０ｄのうち、一方のアクチュエータポート１０ｃを、接続通路８、第２通路４を介してシリンダ１のピストン側室１ｂに接続し、他方のアクチュエータポート１０ｄを、接続通路９、第１通路３を介してロッド側室１ａに接続している。
【００１９】
上記のようにした第２パイロット切換制御弁１０はその両端にスプリングを備え、中立状態においては図示のように、各ポート１０ａ〜１０ｄのすべてを閉じた状態に保つ。そして、第２パイロット切換制御弁１０の第１パイロット室１１にパイロット圧を導いて、第２パイロット切換制御弁１０が図面左側の切換位置に切り換わると、ポンプポート１０ａとアクチュエータポート１０ｄとが連通し、タンクポート１０ｂとアクチュエータポート１０ｃとが連通する。ただし、アクチュエータポート１０ｃとタンクポート１０ｂとの連通過程には絞りが形成されており、接続通路８とタンクＴとはこの絞りを介して連通することになる。
【００２０】
また、第２パイロット切換制御弁１０の第２パイロット室１２にパイロット圧を導いて、第２パイロット切換制御弁１０を図面右側位置に切り換えると、ポンプポート１０ａとアクチュエータポート１０ｃとが連通し、タンクポート１０ｂとアクチュエータポート１０ｄとが遮断される。したがって、第２パイロット切換制御弁１０が図面右側位置に切り換わると、第２ポンプＰ２から吐出される吐出油が接続通路８、第２通路４を介してピストン側室１ｂに導かれる。ただし、このときロッド側室１ａからの戻り流体が第２パイロット切換制御弁１０を介してタンクＴに導かれることはない。
なお、第２パイロット切換制御弁１０の中立位置、すなわち第２ポンプＰ２の吐出油が第１、第２通路３，４のいずれにも供給されない位置を閉位置といい、第２パイロット切換制御弁１０が閉位置から左右いずれかに切り換わり、第２ポンプＰ２の吐出油が第１、第２通路３，４のいずれか一方に供給される位置を切換位置という。
【００２１】
上記第２パイロット切換制御弁１０のパイロット圧を制御しているのは、上記パイロット制御機構７であるが、このパイロット制御機構７から上記第１、第２パイロット室１１，１２にパイロット圧を導くパイロットラインには、それぞれ２位置４ポート弁からなる第１パイロット電磁弁１３、第２パイロット電磁弁１４を設けている。これら第１、第２パイロット電磁弁１３，１４は、コントローラＣに接続するとともに、このコントローラＣよって制御される。
【００２２】
第１パイロット電磁弁１３は、第１パイロット切換制御弁２の第２パイロット室６と第２パイロット切換制御弁１０の第１パイロット室１１のいずれか一方に、パイロット制御機構７からのパイロット圧を選択的に導くものである。すなわち、第１パイロット電磁弁１３が図示の位置に保たれているときは、第２パイロット切換制御弁１０のパイロット室１１にパイロット圧を導くとともに、第１パイロット切換制御弁２のパイロット室６をタンクＴに連通させる。
また、コントローラＣが信号を発信し、第１パイロット電磁弁１３を図面左側位置に切り換えると、第１パイロット切換制御弁２のパイロット室６にパイロット圧が導かれるとともに、第２パイロット切換制御弁１０のパイロット室１１をタンクＴに連通する。
【００２３】
第２パイロット電磁弁１４は、第２パイロット切換制御弁１０の第２パイロット室１２に導くパイロット圧を制御する。すなわち、第２パイロット電磁弁１４が図示の位置にあるときは、パイロット制御機構７から第２パイロット室１２にパイロット圧を導く。そして、コントローラＣが第２パイロット電磁弁１４を制御して、第２パイロット電磁弁１４が図示の位置から図面右側位置に切り換わると、第２パイロット切換制御弁１０のパイロット室１２をタンクＴに連通する。
このように、コントローラＣが、第１、第２パイロット電磁弁１３，１４を制御するとともに、各パイロット室６，１１，１２に導くパイロット圧を制御するが、コントローラＣが行う制御は、操作レバー７ａの操作量や後述する各種信号に基づいて連動して行われる。
【００２４】
また、上記接続通路８には２位置４ポート弁であるパイロット比例切換弁Ｓを接続している。このパイロット比例切換弁Ｓは、供給ポート１５ａ，１５ｂと、戻りポート１６ａ，１６ｂとを備えている。そして、一方の供給ポート１５ａは、接続通路８を介して第２通路４に接続するとともに、他方の供給ポート１５ｂは、流体圧モータＭに対して供給側となる供給流路１７に接続している。なお、流体圧モータＭは発電機Ｇの動力源であり、流体圧モータＭが回転することによって発電機Ｇが発電するとともに、発電機Ｇによって発電された電力がバッテリーＶに蓄電される。そして、これら流体圧モータＭ、発電機ＧおよびバッテリーＶがこの発明の発電機構を構成する。
【００２５】
また、上記一方の戻りポート１６ａは、通路１８を介してタンクＴに接続するとともに、他方の戻りポート１６ｂは、上記流体圧モータＭに対して戻り側となる戻り流路１９に接続している。このようにしたパイロット比例切換弁Ｓは、その一方の側にスプリング２０を設けるとともに、他方の側にパイロット室２１を設けている。このパイロット室２１に導かれるパイロット圧は、コントローラＣに接続したパイロット圧制御電磁弁２２によって制御される。すなわち、コントローラＣが、パイロット圧制御電磁弁２２のソレノイド２２ａに導く励磁電流を制御することによって、この励磁電流に応じたパイロット圧を上記パイロット室２１に導くとともに、このパイロット圧に応じてパイロット比例切換弁Ｓが切り換わることになる。
【００２６】
上記のようにしたパイロット比例切換弁Ｓは、パイロット室２１にパイロット圧が作用していないとき、スプリング２０の作用で図示の閉位置を保つ。そして、この閉位置において、上記供給ポート１５ａ，１５ｂが閉じられるとともに、戻りポート１６ａ，１６ｂは絞り開度を保った状態に維持される。また、パイロット室２１に、上記のようにパイロット圧が導かれて、パイロット比例切換弁Ｓが上記閉位置から開位置に切り換わると、上記供給ポート１５ａ，１５ｂおよび戻りポート１６ａ，１６ｂが開くが、そのときの開度は、上記したようにソレノイド２２ａの励磁電流に応じて制御されるものである。ただし、このソレノイド２２ａの励磁電流は上記コントローラＣが制御しており、パイロット制御機構７の操作レバー７ａやパイロット圧制御機構と連動するように制御されている。
【００２７】
いずれにしても、パイロット比例切換弁Ｓが、図示の閉位置にあるときには、供給流路１７にピストン側室１ｂからの戻り流体は導かれないので、流体圧モータＭは回転せず、当然のこととして発電機Ｇも機能しない。この状態から、パイロット比例切換弁Ｓが開位置に切り換わると、供給流路１７に上記戻り流体が導かれ、戻り流路１９がタンクＴに連通するので、流体圧モータＭが回転するとともに発電機Ｇを回して発電し、このようにして発電された電力がバッテリーＶに蓄電される。
【００２８】
また、上記供給流路１７と戻り流路１９との間には、それら両者を短絡させる短絡流路２３を設けるとともに、この短絡流路２３には、戻り流路１９から供給流路１７への流れのみを許容するチェック弁２４を設けている。さらに、このチェック弁２４と並列にしたリリーフ弁２５を設け、供給流路１７側の最高圧を制御するようにしている。なお、このリリーフ弁２５の設定圧を可変にすることによって、当該装置を、許容トルクが異なるいろいろな発電機に対応させることができる。さらにまた、上記供給流路１７には、補給流路２６を接続し、供給流路１７側における流量不足を、タンクＴから補うようにしている。なお、図中符号２７は、補給流路２６に設けたチェック弁で、タンクＴから供給流路１７への流れのみを許容するものである。
【００２９】
また、上記コントローラＣには、バッテリーＶの蓄電状況を検出する蓄電センサー２８が接続されるとともに、流体圧モータＭや発電機Ｇ等からなる発電機構の作動状況を検出するフェイルセーフセンサー２９が接続されている。このフェイルセーフセンサー２９は、発電機構が故障して正常に機能しなくなった場合等に、その異常を検知してコントローラＣに異常を知らせるフェイル信号を発信するものである。
【００３０】
そして、コントローラＣは、蓄電センサー２８から送信されるバッテリーＶの蓄電状況、フェイルセーフセンサー２９から送信されるフェイル信号、上記パイロット制御機構７の操作状況から、複合的に第１パイロット電磁弁１３、第２パイロット電磁弁１４、パイロット圧制御電磁弁２２を制御する。なお、コントローラＣが行う制御については、以下にする作用の説明において、詳しく説明することとする。
【００３１】
以下に、この実施形態の作用を説明する。
オペレーターが、シリンダ１に作用する負荷を上昇させるように操作レバー７ａを操作すると、パイロット制御機構７は、第１パイロット切換制御弁２の第１パイロット室５にのみパイロット圧を導くとともに、コントローラＣに対して、第２通路４をポンプに連通するという操作信号を出力する。パイロット制御機構７の上記信号を検出したコントローラＣは、第１パイロット電磁弁１３、第２パイロット電磁弁１４を図示の位置から図面右側の位置に保つように制御するとともに、パイロット比例切換弁Ｓを図示の閉位置に保つようにパイロット圧制御電磁弁２２を制御する。
【００３２】
上記のように第１パイロット電磁弁１３が図示の位置に保たれるため、第１パイロット切換制御弁２の第２パイロット室６がタンクＴに連通するとともに、第１パイロット切換制御弁２が図面左側位置に切り換わり、第１ポンプＰ１の吐出油が第２通路４を介してシリンダ１のピストン側室１ｂに導かれる。
【００３３】
また、このときパイロット制御機構７は、第２パイロット切換制御弁１０の第１パイロット室１１及び第２パイロット室１２にパイロット圧を導いていないため、第２パイロット切換制御弁１０は、その両端に設けたスプリングによって中立位置に保たれて、第２ポンプＰ２及びタンクＴと、接続通路８，９とが遮断される。
したがって、第１ポンプＰ１からの吐出油のみが、第１パイロット切換制御弁２を介してピストン側室１ｂに導かれる。また、パイロット比例切換弁Ｓによって発電機構と接続通路８とが遮断されているため、ロッド側室１ａからの戻り流体は、第１パイロット切換制御弁２のみを介してタンクＴに導かれることとなる。
なお、コントローラＣが、パイロット制御機構７において第２通路４を第１ポンプＰ１に連通させるためのパイロット圧を制御するという操作信号を検出した場合には、蓄電センサー２８及びフェイルセーフセンサー２９の信号に関わりなく上記の制御を行う。
【００３４】
そして、上記の状態から、オペレーターが、シリンダ１に作用する負荷を上昇させる速度を増速するように操作レバー７ａを操作すると、パイロット制御機構７は、第２パイロット切換制御弁１０の第２パイロット室１２にもパイロット圧を導くとともに、増速信号をコントローラＣに出力する。上記増速信号が入力したコントローラＣは、第２パイロット電磁弁１４を図示の位置に保つように制御する。したがって、第２パイロット切換制御弁１０が図面右側位置に切り換わり、第２ポンプＰ２からの吐出油が、第２パイロット切換制御弁１０、接続通路８を介して第２通路４に導かれる。
このように、コントローラＣに増速信号が入力すると、第１ポンプＰ１からの吐出油が、第１パイロット切換制御弁２を介してピストン側室１ｂに導かれるとともに、第２ポンプＰ２からの吐出油が、第２パイロット切換制御弁１０を介してピストン側室１ｂに導かれるため、シリンダ１に作用する負荷を上昇させる速度を増速することができる。ただし、ロッド側室１ａからの戻り流体は、第１パイロット切換制御弁２のみを介してタンクＴに導かれる。
【００３５】
上記のように、オペレーターがいわゆる１速制御を行うときは、第１パイロット切換制御弁２側からのみ第１ポンプＰ１の吐出油が導かれ、いわゆる２速制御を行うときは、第１パイロット切換制御弁２側から導かれる第１ポンプＰ１の吐出油に第２パイロット切換制御弁１０側から導かれる第２ポンプＰ２の吐出油が合流してピストン側室１ｂに導かれるので、シリンダ１の作動速度を２段階で制御することができる。
【００３６】
なお、上記の２速制御を行っている場合においても、コントローラＣは、パイロット制御機構７において第２通路４をポンプに連通させるためのパイロット圧を制御するという操作信号を検出しているため、上記１速制御の場合と同様、蓄電センサー２８及びフェイルセーフセンサー２９の信号に関わりなく上記２速制御を行う。
また、この実施形態においては、１速制御を行っている状態から２速制御に切り換える場合について説明したが、操作レバー７ａを操作していない状態から、いきなり操作レバー７ａに対して２速制御を行う操作をした場合にも、コントローラＣは上記と同様の制御を行う。
【００３７】
一方、オペレーターがシリンダ１に作用する負荷を下降させるように操作レバー７ａを操作すると、パイロット制御機構７は、第２パイロット室６及び第１パイロット室１１に連通するパイロットラインにのみパイロット圧を導くとともに、コントローラＣに対して、第１通路３をポンプＰに連通するという操作信号を出力する。
そして、コントローラＣが、パイロット制御機構７の上記出力信号を検出したとき、蓄電センサー２８からフル充電信号あるいはフェイルセーフセンサー２９からのフェイル信号が入力していないかを判別し、上記フル充電信号及びフェイル信号のいずれも入力されていない場合には次の制御を行う。
【００３８】
すなわち、コントローラＣは、第１パイロット電磁弁１３を図示の位置に保つように制御し、第２パイロット電磁弁１４を図示の位置から図面右側位置に切り換わるように制御し、パイロット比例切換弁Ｓを図示の閉位置から開位置に切り換えるようにパイロット圧制御電磁弁２２を制御する。
上記のように第１パイロット電磁弁１３が図示の位置に保たれるため、第１パイロット切換制御弁２の第２パイロット室６がタンクＴに連通し、第１パイロット切換制御弁２がその両端に設けたスプリングによって中立位置に保たれて、第１ポンプＰ１及びタンクＴと、第１、第２通路３，４とが遮断される。
【００３９】
また、このとき、パイロット制御機構７が第１パイロット室１１に連通するパイロットラインにパイロット圧を導いているので、このパイロット圧が第１パイロット電磁弁１３を介して第２パイロット切換制御弁１０のパイロット室１１に導かれる。しかも、第２パイロット電磁弁１４は、図面右側位置に切り換わっているため、第２パイロット室１２がタンクＴに連通し、第２パイロット切換制御弁１０が図面左側位置に切り換わる。
したがって、第２ポンプＰ２からの吐出油が、第２パイロット切換制御弁１０、接続通路９、第１通路３を介してシリンダ１のロッド側室１ａに導かれるとともに、接続通路８とタンクＴとが絞りを介して連通することとなる。
【００４０】
ただし、このとき、上記したようにパイロット比例切換弁Ｓが開位置に切り換わっているため、ピストン側室１ｂと発電機構とが連通し、ピストン側室１ｂからの戻り流体が第２パイロット切換制御弁１０の絞りによって絞られるとともに、残りの流体が接続通路８から供給流路１７に導かれ、流体圧モータＭがその圧力で回転して発電機Ｇを回し発電機能を発揮させる。
このように、シリンダ１に作用する負荷を下降させる場合には、シリンダ１に作用している負荷によって、シリンダ１の慣性エネルギーあるいは位置エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
【００４１】
なお、コントローラＣは、操作レバー７ａの操作量に比例して、第１パイロット電磁弁１３とパイロット圧制御電磁弁２２を制御し、第２パイロット切換制御弁１０の絞り開度とパイロット比例切換弁Ｓの開度とを次のように制御すれば、よりオペレーターの操作感を狂わせるようなことはない。
すなわち、コントローラＣは、操作レバー７ａの操作量で決まる全戻り流量をＱｔとし、第２パイロット切換制御弁１０の絞りを介してタンクＴに戻される流量をＱａ、発電機構に供給される流量をＱｂとした場合、Ｑｔ＝Ｑａ＋Ｑｂとなる関係を保つように制御する。
【００４２】
このように、第２パイロット切換制御弁１０を介してタンクに戻る流量Ｑａと、パイロット比例切換弁Ｓを介して発電機構に導かれる流量Ｑｂとの合計流量が、操作レバー７ａの操作量で決まる全戻り流量Ｑｔと常に等しくなるように制御すれば、発電機構を動作させているときにも、オペレーターの操作感が狂ったりしない。言い換えれば、フル充電状況が発生したり、発電機構に故障等が発生したりしたときにも、パイロット制御機構７の操作量とアクチュエータの作動速度との相対関係が常に一定になるので、オペレーターの操作感が狂ったりしない。
【００４３】
そして、上記のようにして発電機能を動作している場合において、発電機Ｇによって発電した電気エネルギーがバッテリーＶに充電された結果、蓄電センサー２８からフル充電信号が入力したり、あるいはフェイルセーフセンサー２９からフェイル信号が入力したりすると、コントローラＣは次のような制御を行う。
すなわち、フル充電信号あるいはフェイル信号が入力されたコントローラＣは、第１パイロット電磁弁１３を図面左側位置に切り換えるとともに、パイロット比例切換弁Ｓを図示の閉位置に切り換えるようにパイロット圧制御電磁弁２２を制御する。
したがって、パイロット制御機構７から第２パイロット切換制御弁１０の第１パイロット室１１に導かれていたパイロット圧は、第１パイロット切換制御弁２の第２パイロット室６に導かれる。また、第２パイロット切換制御弁１０のパイロット室１１がタンクＴに連通するため、第２パイロット切換制御弁１０はその両端に設けられたスプリングによって中立位置である閉位置に保たれ、第２ポンプＰ２及びタンクＴと接続通路８，９とが遮断される。
【００４４】
一方、第２パイロット室６にパイロット圧が導かれた第１パイロット切換制御弁２は、そのパイロット圧により図面右側位置に切り換わる。したがって、第１ポンプＰ１と第１通路３とが連通するとともに、タンクＴと第２通路４とが連通し、第１ポンプＰ１の吐出油がシリンダ１のロッド側室１ａに導かれる。
しかも、このとき第２パイロット室６には、第２パイロット切換制御弁１０の第１パイロット室１１に導かれていたパイロット圧が、第１パイロット電磁弁１３の制御によってそのまま導かれる。
また、上記のようにコントローラＣが、パイロット圧制御電磁弁２２を制御して、パイロット比例切換弁Ｓを閉位置に切り換えているので、ピストン側室１ｂと発電機構とが遮断されて発電機能が停止するとともに、ピストン側室１ｂからの戻り流体は全量第１パイロット切換制御弁２を介してタンクＴに戻される。
しかも、発電機構及び第２パイロット切換制御弁１０の絞りを介してタンクＴに戻されていた合計流量Ｑｔと、第１パイロット切換制御弁２を介してタンクＴに戻される流量とが等しくなるように、コントローラＣが第１パイロット電磁弁１３を制御すれば、発電機能が急に停止した場合であっても、オペレーターの操作感を狂わせないようにすることができる。
【００４５】
このように、フル充電状態や発電機構に異常が生じた場合には、コントローラＣが発電機構を作動しないように制御するので、バッテリーＶが加電圧になるのを防止することができる。
なお、上記実施形態においては、発電機構を作動している状態においてフル充電信号あるいはフェイル信号が入力した場合について説明したが、オペレーターがシリンダ１に作用する負荷を下降させるように操作レバー７ａを操作した際に、フル充電信号あるいはフェイル信号が入力されていると判別した場合にも、コントローラＣは上記と同様の制御を行う。
【００４６】
上記実施形態によれば、蓄電センサー２８からのフル充電信号やフェイルセーフセンサー２９からのフェイル信号が入力したとき、コントローラＣが、第１、第２パイロット切換制御弁２，１０、および、パイロット比例切換弁Ｓを制御して、アクチュエータを制御する構成にしたので、フル充電に達したときあるいは故障等が発生したときにも、アクチュエータの作動速度に影響を及ぼさない。
【００４７】
また、フル充電信号あるいはフェイル信号がコントローラＣに入力したときには、第２通路４からの戻り流体が、発電機構に供給されるのを阻止するとともに、その戻り流体が第２パイロット切換制御弁１０から戻されるのも阻止する。そして、上記第２通路４からの戻り流体の全量が、第１パイロット切換制御弁２によってメータアウト制御されながらタンクＴに戻されることになる。言い換えると、フル充電信号あるいはフェイル信号がコントローラＣに入力したときには、第１パイロット切換制御弁２だけによる通常制御に自動的に戻されることになる。
そのために、フル充電状況が発生したり、発電機構に故障等が発生したりしたときにも、オペレーターは通常の操作感を基にして操作ができ、その操作感が狂ったりしない。
しかも、シリンダ１に対する増速信号が入力したときには、吐出油が第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２の２つのポンプからシリンダ１に供給されるので、アクチュエータを２段階の速度で制御することができる。
【００４８】
なお、パイロット比例切換弁Ｓが、閉位置に切り換われば、流体圧モータＭへの戻り流体の供給が断たれるので、流体圧モータＭは停止しようとするが、流体圧モータＭおよび発電機Ｇの慣性エネルギーによって、そのエネルギーが吸収されるまで回転し続ける。このように流体圧モータＭが慣性エネルギーで回転し続けると、当該流体圧モータＭは、実質的にポンプ作用をする。したがって、供給流路１７側から作動油を吸い込んで、戻り流路１９側に作動油を吐出するが、上記したように、パイロット比例切換弁Ｓの供給ポート１５ａ，１５ｂが閉じられるので、流体圧モータＭは、供給流路１７から十分に作動油を吸い込むことができない。
【００４９】
しかし、このときには、流体圧モータＭから戻り流路１９側に吐出された作動油は、短絡通路２３を介して、圧力が低くなっている供給流路１７側に戻される。しかも、補給流路２６からも、タンクＴの作動油が補給されるので、流体圧モータＭの吸い込み側において負圧が発生してキャビテーションが発生するという問題は解消されることになる。
【００５０】
また、例えば、シリンダ１を伸長させたりあるいは収縮させたりする動作を、短時間で繰り返すことがあるが、このような動作を短時間で繰り返すと、パイロット比例切換弁Ｓも実質的にオンオフ動作を繰り返すことになる。しかし、慣性エネルギーの大きな発電機Ｇと連結した流体圧モータＭは、一般的には短時間で停止と駆動を繰り返すことができないが、この実施形態では、パイロット比例切換弁Ｓが、短時間でオンオフを繰り返しても、流体圧モータＭは慣性で回転し続けながら発電機Ｇの慣性エネルギーを吸収することができるとともに、供給流路１７側に負圧も発生せず、当然のこととしてキャビテーションも発生しない。
しかも、パイロット比例切換弁Ｓが、閉位置に急に切り換わったとしても、戻りポート１６ａ，１６ｂは、絞り開度を維持しているので、流体圧モータＭにショックが発生することもない。
【００５１】
なお、上記実施形態においては、第１ポンプＰ１と第２ポンプＰ２の二台のポンプを用いたが、２速制御を無視すれば、一台のポンプを用いるとともに、この一台のポンプに対して、第１，２パイロット切換制御弁２，１０をパラレルに接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この実施形態の回路図である。
【符号の説明】
【００５３】
１            アクチュエータであるシリンダ
１ａ          ロッド側室
１ｂ          ピストン側室
２            第１パイロット切換制御弁
３            第１通路
４            第２通路
５            第１パイロット室
６            第２パイロット室
７            パイロット制御機構
７ａ          操作レバー
１０          第２パイロット切換制御弁
１１          第１パイロット室
１２          第２パイロット室
１３          第１パイロット電磁弁
１４          第２パイロット電磁弁
２１          パイロット室
２２          パイロット圧制御電磁弁
２８          蓄電センサー
２９          フェイルセーフセンサー
Ｃ            コントローラ
Ｇ            発電機
Ｍ            流体圧モータ
Ｐ１          第１ポンプ
Ｐ２          第２ポンプ
Ｓ            パイロット比例切換弁
Ｔ            タンク
Ｖ            バッテリー
【図１】
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