(57)【要約】機械（１０）とともに使用する油圧制御システム（５０）を開示する。本油圧制御システムは、タンク（６０）と、ポンプ（５８）と、旋回モータ（４９）と、ポンプ、旋回モータ、及びタンクの間で流体の流れを制御する少なくとも１つの制御弁（５６）とを備えてもよい。本油圧制御システムは、旋回モータから放出された加圧流体を選択的に受容し、加圧流体を旋回モータに選択的に供給するアキュムレータ（１０８）と、少なくとも１つのアキュムレータ弁（１２２、１２４）と、コントローラ（１００）とを備えてもよい。コントローラは、前記旋回モータの所望の速度と実際の速度との差を示す入力を受信し、その差に基づき、旋回モータが加速しているのか、又は、減速しているのかを判定してもよい。コントローラはまた、旋回モータが加速しているか、又は減速している場合に限り、アキュムレータに加圧流体を選択的に受容又は供給させるように少なくとも１つのアキュムレータ弁を制御してもよい。
2015528551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧制御システム（５０）であって、
タンク（６０）と、
前記タンクから流体を引き出し、前記流体を加圧するポンプ（５８）と、
前記ポンプからの加圧流体により駆動される旋回モータ（４９）と、
前記ポンプと、前記旋回モータと、前記タンクとの間で流体の流れを制御する少なくとも１つの制御弁（５６）と、
前記旋回モータから放出された前記加圧流体を選択的に受容し、加圧流体を前記旋回モータに選択的に供給するアキュムレータ（１０８）と、
前記アキュムレータを出入りする流体の流れを規制する少なくとも１つのアキュムレータ弁（１２２、１２４）と、
前記少なくとも１つの制御弁と前記少なくとも１つのアキュムレータ弁と通信するコントローラ（１００）とを備え、
前記コントローラは、
前記旋回モータの所望の速度と実際の速度との差を示す入力を受信し、
前記所望の速度と前記実際の速度との差に基づき、前記旋回モータが加速しているのか、又は、減速しているのかを判定し、
前記旋回モータが加速しているか、又は減速している場合に限り、前記アキュムレータに前記加圧流体を選択的に受容又は供給させるように前記少なくとも１つのアキュムレータ弁を制御する油圧制御システム。
【請求項２】
前記所望の速度と前記実際の速度との差を示す入力には、オペレータ入力装置の変位位置に対応する第１信号と、速度センサ（１４１）によって生成された第２信号とが含まれる請求項１に記載の油圧制御システム。
【請求項３】
前記所望の速度と前記実際の速度との差を示す入力は、前記旋回モータ前後の圧力差である請求項１に記載の油圧制御システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記圧力差が閾値を超える場合、前記旋回モータが加速している、又は、減速していると判定するように構成されている請求項３に記載の油圧制御システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの制御弁は、少なくとも１つの供給要素（９２、９６）と、少なくとも１つの排出要素（９４、９８）とを備え、
前記コントローラは、前記旋回モータが加速している場合、前記少なくとも１つの供給要素を閉鎖し、前記少なくとも１つのアキュムレータ弁を開放するように構成されている請求項４に記載の油圧制御システム。
【請求項６】
前記アキュムレータ内の流体の圧力を示す圧力信号を生成するように構成された圧力センサ（１０２）をさらに備え、
前記コントローラは、前記圧力信号が、前記アキュムレータ内の圧力が閾値圧力を下回ることを示す場合、前記少なくとも１つの供給要素を開放し、前記少なくとも１つのアキュムレータ弁を閉鎖するように構成されている請求項５に記載の油圧制御システム。
【請求項７】
前記旋回モータの回転方向を検出するように構成されたセンサ（１４１）をさらに備え、
前記コントローラは、前記旋回モータの前記圧力差と前記回転方向とに基づき、前記旋回モータが加速していると判定するように構成されている請求項５に記載の油圧制御システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの制御弁は、少なくとも１つの供給要素（９２、９６）と、少なくとも１つの排出要素（９４、９８）とを備え、
前記コントローラは、前記旋回モータが減速している場合、前記少なくとも１つの排出要素を閉鎖し、前記少なくとも１つのアキュムレータ弁を開放するように構成されている請求項４に記載の油圧制御システム。
【請求項９】
前記旋回モータの回転方向を検出するように構成されたセンサ（１４１）をさらに備え、
前記コントローラは、前記旋回モータの前記圧力差と前記回転方向とに基づき、前記旋回モータが減速していると判定するように構成されている請求項８に記載の油圧制御システム。
【請求項１０】
前記コントローラはさらに、
前記旋回モータのための補給流体として利用可能な他のアクチュエータからの復帰流体の量を決定し、
前記復帰流体の量に基づき、ポンプの容量を選択的に増加させ、
前記復帰流体の量に基づき、前記ポンプの容量を増加させた場合、前記少なくとも１つの供給要素を開放し、
前記復帰流体の量が前記旋回モータによるボイディングを防ぐのに不十分である場合に限り、前記アキュムレータが前記旋回モータから流体を受容すると、減速中に前記ポンプの容量を増加させ、前記少なくとも１つの供給要素を開放するように構成されている請求項９に記載の油圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、油圧制御システム全般に係り、特に旋回モータのエネルギー回収を行う油圧制御システムに係る。
【背景技術】
【０００２】
例えば油圧掘削機及びフロントショベル等の旋回（ｓｗｉｎｇ）型掘削機械は、採掘位置から放出位置まで資材を移動させる際、相当の油圧及び流量を必要とする。これらの機械は、各旋回動作の始めに荷積した作業ツールを加速するために、エンジン駆動ポンプから旋回モータを介して高圧流体を流し、その後、作業ツールの揺動を減速して停止させるために、各旋回動作の最後にモータから流出する流体の流れを規制する。
【０００３】
この種の油圧機器に関連する問題の１つに、効率が挙げられる。特に各旋回動作の最後に旋回モータから流出する流体は、荷積した作業ツールを減速させるため、比較的高い圧力下にある。高圧流体と関連付けられたエネルギーは、回収されなければ破棄される。さらに、各旋回動作の最後に旋回モータから流出する高圧流体を規制することにより、結果として流体を加熱することとなり、機械の冷却能力を向上させる必要性を生じる。
【０００４】
旋回型機械の効率を向上させる試みの１つが、２０１１年３月２２日発行のＺｈａｎｇらによる米国特許第７，９０８，８５２号に開示されている（’８５２号特許）。’８５２号特許は、アキュムレータを備えた機械のための油圧制御システムを開示している。アキュムレータは、機械の上位構造が動作中の旋回モータに付与した慣性トルクによって加圧された、旋回モータからの流出オイルを貯蔵する。そしてアキュムレータ内の加圧オイルは、旋回モータに再供給されることにより、後続の旋回動作において旋回モータを加速するために選択的に再利用される。
【０００５】
’８５２号特許の油圧制御システムは、状況によっては旋回型機械の効率向上に役立つこともあるが、依然として最適でないこともある。特に’８５２号特許に記載のアキュムレータによる放出が行われる間、旋回モータから流出する加圧流体の一部は、有用なエネルギーを依然として有するものの、破棄されてしまう。さらに、’８５２号特許の油圧制御システムの動作中、例えば、減速及びアキュムレータの充填を行う間、ポンプの出力により、旋回モータ内のキャビテーションを防ぐのに十分な速度で流体を供給できないという状況が発生することもある。さらに異なる条件及び状況下では機械の動作が異なってしまうこともあり、’８５２号特許の油圧制御システムは、このような異なる条件及び状況を制御するようには構成されていない。最後に、’８５２号特許は、通常モードの動作とアキュムレータ旋回モードの動作との切替を行う方法を開示していない。
【０００６】
本開示の油圧制御システムは、前述の課題及び／又は従来技術におけるその他の問題の１つ又は複数を克服することを目的としている。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の一様態は、油圧制御システムに係る。前記油圧制御システムは、タンクと、前記タンクから流体を引き出し、前記流体を加圧するポンプと、前記ポンプからの前記加圧流体により駆動される旋回モータとを備えてもよい。前記油圧制御システムはさらに、前記ポンプと、前記旋回モータと、前記タンクとの間で流体の流れを制御する少なくとも１つの制御弁と、前記旋回モータから放出された前記加圧流体を選択的に受容し、前記加圧流体を前記旋回モータに選択的に供給するアキュムレータと、前記アキュムレータを出入りする前記流体の流れを規制する少なくとも１つのアキュムレータ弁とを備えてもよい。前記油圧制御システムはさらに、前記少なくとも１つの制御弁と前記少なくとも１つのアキュムレータ弁と連通したコントローラを備えてもよい。前記コントローラは、前記旋回モータの所望の速度と実際の速度との差を示す入力を受信し、前記所望の速度と前記実際の速度との差に基づき、前記旋回モータが加速しているのか、又は、減速しているのかを判定してもよい。前記コントローラはさらに、前記旋回モータが加速しているか、又は、減速している場合に限り、前記アキュムレータに前記加圧流体を選択的に受容又は供給させるように前記少なくとも１つのアキュムレータ弁を制御してもよい。
【０００８】
本開示の他の一様態は、機械の旋回モータの制御方法に係る。前記方法は、前記旋回モータの所望の速度と実際の速度との差を示す入力を受信し、前記所望の速度と前記実際の速度との差に基づき、前記旋回モータが加速しているのか、又は、減速しているのかを判定するステップを備えてもよい。前記方法はさらに、前記旋回モータが加速しているか、又は減速している場合に限り、前記アキュムレータに前記加圧流体を選択的に前記旋回モータから受容させるか、又は、前記旋回モータに供給させるステップを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】作業現場において運搬車両とともに作業を行う本開示の機械の一例を示す図である。
【図２】図１の機械とともに使用してもよい本開示の油圧制御システムの一例を示す概略図である。
【図３】図２の油圧制御システムによって使用されてもよい本開示の制御マップの一例である。
【図４】図２の油圧制御システムによって実施されてもよい本開示の方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、土砂資材を掘削し、近接の運搬車両１２上に積載するように協働する複数のシステム及び構成要素を備えた一例としての機械１０を示している。図示の例において、機械１０は油圧掘削機である。しかしながら機械１０は替わりに、バックホー、フロントショベル、引網掘削機、又はその他同様の機械等、他の旋回型掘削機械又は資材取扱機械として具体化されることが考えられる。機械１０は、中でも、溝内部又は資材積載場などの採掘位置１８と、例えば、運搬車両１２の上等の放出位置２０との間で作業ツール１６を移動させる実装システム１４を備えてもよい。機械１０はまた、実装システム１４の手動制御を行うためのオペレータステーション２２を備えてもよい。機械１０は所望により、クレーン動作、採掘動作、資材取扱動作等のトラック積載動作以外の動作を実施することも考えられる。
【００１１】
実装システム１４は、作業ツール１６を移動させるため、流体アクチュエータによって作動される連結構造を備えてもよい。具体的には、実装システム１４は、一対の隣接した複動式油圧シリンダ２８（図１には１つのみ図示）により、作業面２６に対して垂直方向に枢動可能なブーム２４を備えてもよい。実装システム１４はまた、単一の複動式油圧シリンダ３６によってブーム２４に対して水平枢動軸３２周りを垂直方向に枢動可能なスティック３０を備えてもよい。実装システム１４はさらに、スティック３０に対して水平枢動軸４０周りを垂直方向となるように作業ツール１６を傾斜させるため、作業ツール１６に対して動作可能に連結された単一の複動式油圧シリンダ３８を備えてもよい。ブーム２４は、機械１０のフレーム４２に対して枢動可能に連結されてもよく、フレーム４２は、車台部材４４に対して枢動可能に連結され、旋回モータ４９によって垂直軸４６周りに旋回してもよい。スティック３０は、枢動軸３２及び４０により、作業ツール１６をブーム２４に対して動作可能に連結してもよい。実装システム１４に備えられる流体アクチュエータの数は、これより多くてもよく、あるいはこれより少なくてもよく、所望により、前述の方法以外の方法で連結されることも考えられる。
【００１２】
多数の異なる作業ツール１６を単一の機械１０に取り付けることが可能であり、オペレータステーション２２を介して制御することが可能である。作業ツール１６として、例えばバケット、フォーク機構、ブレード、ショベル、粉砕機、せん断機械、グラップル、グラップルバケット、マグネット、又は従来既知のその他のタスク実施装置等、特定のタスクを実施するあらゆる装置を備えてもよい。作業ツール１６は、図１の実施形態においては昇降、旋回、及び機械１０に対する傾斜を行うものとしたが、代替又は追加として、回転、滑動、伸張、開閉、又は従来既知のその他の方法による動作を行ってもよい。
【００１３】
オペレータステーション２２は、機械のオペレータより、作業ツールの所望の動きを示す入力を受信してもよい。具体的には、オペレータステーション２２は、例えば、オペレータの座席（図示せず）付近に位置づけられた単軸又は多軸のジョイスティックとして具体化される１つ又は複数の入力装置４８を備えてもよい。入力装置４８は、作業ツールの所望の速度を示す作業ツール位置信号を生成することにより、作業ツール１６の位置決め及び／又は配向を行い、且つ／又は、作業ツール１６を特定の方向に押し進める比例型コントローラであってもよい。位置信号は、油圧シリンダ２８、３６、３８及び／又は旋回モータ４９のいずれか１つ又は複数を作動させるのに使用されてもよい。例えばホイール、ノブ、プッシュプル装置、スウィッチ、ペダル、及び従来既知のその他のオペレータ入力装置等の異なる入力装置が、代替又は追加として、オペレータステーション２２に含まれてもよいと考えられる。
【００１４】
図２に示すとおり、機械１０は、実装システム１４（図１参照）を動かすために協働する複数の流体要素を有する油圧制御システム５０を備えてもよい。特に、油圧制御システム５０は、旋回モータ４９と関連付けられた第１回路５２と、油圧シリンダ２８、３６、及び３８と関連付けられた少なくとも１つの第２回路５４とを備えてもよい。第１回路５２は、中でも、入力装置４８を介して受信したオペレータのリクエストに応じて、作業ツール１６を軸４６（図１参照）周りに旋回させるために、ポンプ５８から旋回モータ４９までの加圧流体の流れと旋回モータ４９から低圧タンク６０までの加圧流体の流れとを規制すべく接続された旋回制御弁５６を備えてもよい。第２回路５４は、ポンプ５８から加圧流体を受容してタンク６０に廃棄流体を放出することにより、対応するアクチュエータ（例：油圧シリンダ２８、３６、及び３８）を規制するために並列に接続された、ブーム制御弁（図示せず）、スティック制御弁（図示せず）、ツール制御弁（図示せず）、移動制御弁（図示せず）、及び／又は、補助制御弁等の同様の制御弁を備えてもよい。
【００１５】
旋回モータ４９は、インペラ６４の一方に位置づけられた第１チャンバ及び第２チャンバ（図示せず）を少なくとも部分的に形成するハウジング６２を備えてもよい。第１チャンバが（例えば、ハウジング６２内に形成された第１チャンバ通路６６を介して）ポンプ５８の出力に接続されており、第２チャンバが（例えば、ハウジング６２内に形成された第２チャンバ通路６８を介して）タンク６０に接続されている場合、インペラ６４は、第１方向（図２）に回転駆動されてもよい。逆に、第１チャンバが第１チャンバ通路６６を介してタンク６０に接続され、第２チャンバが第２チャンバ通路６８を介してポンプ５８に接続される場合、インペラ６４は、反対方向（図示せず）に回転駆動されてもよい。インペラ６４を介した流体の流量は、旋回モータ４９の回転速度に関連してもよく、インペラ６４前後の圧力差は、その出力トルクに関連してもよい。
【００１６】
旋回モータ４９は、内蔵の補給（ｍａｋｅｕｐ）機能及び安全機能を備えてもよい。特に補給通路７０及び安全通路７２は、第１チャンバ通路６６と第２チャンバ通路６８との間において、ハウジング６２内に形成されてもよい。一対の対向する逆止弁７４及び一対の対向する安全弁７６は、各々、補給通路７０及び安全通路７２内に配されてもよい。低圧通路７８は、逆止弁７４の間と安全弁７６の間の位置において、補給通路７０及び安全通路７２のそれぞれに接続されてもよい。低圧通路７８と第１チャンバ通路６６及び第２チャンバ通路６８との間の圧力差に基づき、一方の逆止弁７４を開放することによって、低圧通路７８から第１チャンバ及び第２チャンバのうちの圧力が低い方のチャンバ内に流体を流すようにしてもよい。同様に、第１チャンバ通路６６及び第２チャンバ通路６８と低圧通路７８との間の圧力差に基づき、一方の安全弁７６を開放することによって、第１チャンバ及び第２チャンバのうちの圧力が高い方のチャンバから低圧通路７８内に流体を流すようにしてもよい。通常、実装システム１４が旋回している間、第１チャンバと第２チャンバとの間には、相当の圧力差が存在している。
【００１７】
ポンプ５８は、注入通路８０を介してタンク６０から流体を引き出し、所望のレベルまで流体を加圧し、放出通路８２を介して第１回路５２及び第２回路５４に流体を放出してもよい。所望により、ポンプ５８から第１回路５２及び第２回路５４内への加圧流体の一方向の流れを生じさせるため、放出通路８２内に逆止弁８３が配されてもよい。ポンプ５８は、例えば、可動変位ポンプ（図１）、固定変位ポンプ、又は従来既知のその他のソースとして具体化されてもよい。ポンプ５８は、例えば副軸（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）、又はその他好適な手段により、機械１０の電源（図示せず）に対して駆動可能に連結されてもよい。あるいはポンプ５８は、トルク変換器、減速ギアボックス、電気回路、又はその他の好適な手段を介して、機械１０の電源に間接的に接続されてもよい。ポンプ５８は、少なくとも部分的に、オペレータのリクエストする動作に対応し、第１回路５２及び第２回路５４内のアクチュエータの要求に応じて判定された圧力レベル及び／又は流量を有する、加圧流体のストリームを生成してもよい。放出通路８２は、旋回制御弁５６と、旋回制御弁５６と旋回モータ４９との間に延びた第１チャンバ導管８４と第２チャンバ導管８６とを各々介して、第１回路５２内において第１チャンバ通路６６及び第２チャンバ通路６８に接続されてもよい。
【００１８】
タンク６０は、低圧供給流体を保持する容器を構成してもよい。流体には、例えば、専用油圧油、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、又はその他の従来既知の流体が含まれてもよい。機械１０内の１つ又は複数の油圧システムは、タンク６０から流体を引き出し、タンク６０へ流体を戻してもよい。油圧制御システム５０は、所望により、複数の個別の流体タンクに接続されてもよく、単一のタンクに接続されることも考えられる。タンク６０は、排出通路８８を介して旋回制御弁５６に流体接続され、旋回制御弁５６、第１チャンバ導管８４、及び第２チャンバ導管８６をそれぞれ介して第１チャンバ通路６６及び第２チャンバ通路６８に流体接続されてもよい。タンク６０は、低圧通路７８にも接続されてもよい。逆止弁９０は、所望により、流体のタンク６０内への一方向の流れを促進するため、排出通路８８内に配されてもよい。
【００１９】
旋回制御弁５６は、旋回モータ４９の回転と、対応する実装システム１４の旋回とを制御すべく移動可能な要素を備えてもよい。具体的には、旋回制御弁５６は、第１チャンバ供給要素９２と、第１チャンバ排出要素９４と、第２チャンバ供給要素９６と、第２チャンバ排出要素９８とを備え、これらはすべて共通のブロックすなわちハウジング９７内に配されている。第１チャンバ供給要素９２及び第２チャンバ供給要素９６は、ポンプ５８から各々のチャンバへの流体の充填を規制するため、放出通路８２に並列に接続されてもよく、第１チャンバ排出要素９４及び第２チャンバ排出要素９８は、各チャンバからの流体の排出を規制するために、排出通路８８と並列に接続されてもよい。例えば逆止弁等の補給弁９９が、第１チャンバ排出要素９４の出力と第１チャンバ導管８４との間と、第２チャンバ排出要素９８と第２チャンバ導管８６との間とに配されてもよい。
【００２０】
第１チャンバ供給要素９２は、旋回モータ４９を駆動して第１方向（図２）に回転させるために、ポンプ５８からの加圧流体が放出通路８２及び第１チャンバ導管８４を介して旋回モータ４９の第１チャンバに入るように切り替えられてもよく、第２チャンバ排出要素９８は、旋回モータ４９の第２チャンバからの流体が第２チャンバ導管８６及び排出通路８８を介してタンク６０に排出されるように切り替えられてもよい。旋回モータ４９を駆動して反対方向に回転させるために、第２チャンバ供給要素９６は、旋回モータ４９の第２チャンバをポンプ５８からの加圧流体と連通させるように切り替えられてもよく、第１チャンバ排出要素９４は、旋回モータ４９の第１チャンバからタンク６０に流体を排出させるように切り替えられてもよい。旋回制御弁５６の（すなわち、４つの異なる供給要素及び排出要素の）供給機能及び排出機能の双方は、所望により、第１チャンバに関連付けられた単一の弁要素と第２チャンバに関連付けられた単一の弁要素とによって交互に実施されるか、若しくは、第１チャンバ及び第２チャンバの双方に関連付けられた単一の弁要素によって実施されてもよい。
【００２１】
旋回制御弁５６の供給要素９２及び９６と排出要素９４及び９８は、コントローラ１００によって発行される流量コマンド及び／又は位置コマンドに応じて、ばね付勢に対抗してソレノイドにより移動することができてもよい。特に、旋回モータ４９は、第１チャンバ及び第２チャンバへ出入りする流体の流量に対応する速度で、と、インペラ６４前後の圧力差に対応するトルクで回転してもよい。オペレータの望む旋回トルクを得るために、推定又は測定された圧力降下に基づくコマンドを供給要素９２及び９６と排出要素９４及び９８のソレノイド（図示せず）に送ってもよく、これにより旋回モータ４９の要求する流体の流量及び／又は圧力差に対応して供給要素９２及び９６と排出要素９４及び９８を開放するようにしてもよい。このコマンドは、コントローラ１００により発行される流量コマンド又は弁要素位置コマンドの形態であってもよい。
【００２２】
コントローラ１００は、機械１０の動作を規制するため、油圧制御システム５０内の異なる要素と通信してもよい。例えば、コントローラ１００は、第１回路５２の旋回制御弁５６の要素と、第２回路５４と関連付けられた制御弁（図示せず）の要素と通信してもよい。コントローラ１００は、以下に詳述するとおり、オペレータの入力又は監視する種々のパラメータに基づき、オペレータのリクエストする実装システム１４の動きを効率的に実行するため、異なる制御弁を選択的に作動して協働させてもよい。
【００２３】
コントローラ１００は、メモリと、二次記憶装置と、クロックと、本開示の内容と合致するタスクを達成するために協働する１つ又は複数のプロセッサとを備えてもよい。市販のマイクロプロセッにも、コントローラ１００の機能を実施することができるものが多くある。コントローラ１００は、機械１０のその他多くの機能を制御することのできる一般の機械コントローラとして容易に具体化できることを理解しなければならない。信号調整回路、通信回路、及びその他の適切な回路を含む種々の既知の回路を、コントローラ１００と関連付けてもよい。コントローラ１００は、アプリケーション専用集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンピュータシステム、及び本開示によってコントローラ１００を機能させる論理回路のうちの１つ又は複数を備えてもよいことも理解しなければならない。
【００２４】
一実施形態において、コントローラ１００によって監視された動作パラメータには、第１回路５２及び／又は第２回路５４内の流体圧力が含まれてもよい。例えば、１つ又は複数の圧力センサ１０２が、各通路の圧力を感知し、コントローラ１００に送られる圧力対応信号を生成するため、第１チャンバ導管８４及び／又は第２チャンバ導管８６内に策略的に位置づけられてもよい。所望により、任意の数の圧力センサ１０２が第１回路５２及び／又は第２回路５４内の任意の位置に搭載されてもよいと考えられる。さらに、例えば、速度、温度、粘度、密度等の他の動作パラメータが、追加又は代替として監視され、油圧制御システム５０の動作を規定するために使用されてもよいと考えられる。
【００２５】
油圧制御システム５０は、少なくとも第１回路５２と連通し、旋回モータ４９から放出される廃棄流体から選択的にエネルギーを抽出及び回収するエネルギー回収機構１０４に装着されてもよい。エネルギー回収機構（ＥＲＡ）１０４は、中でも、ポンプ５８と旋回モータ４９との間に流体接続可能な回収弁ブロック（ＲＶＢ）１０６と、ＲＶＢ１０６を介して旋回モータ４９と選択的に連通する第１アキュムレータ１０８と、旋回モータ４９と選択的且つ直接的に連通する第２アキュムレータ１１０とを備えてもよい。開示の実施形態において、ＲＶＢ１０６は、旋回制御弁５６及び旋回モータ４９の一方又は双方に対して固定的且つ機械的に接続可能であり、例えばハウジング６２及び／又はハウジング９７に対して直接接続することができる。ＲＶＢ１０６は、第１チャンバ導管８４と流体接続可能な内部第１通路１１２と、第２チャンバ導管８６と流体接続可能な内部第２通路１１４とを備えてもよい。第１アキュムレータ１０８は、導管１１６を介してＲＶＢ１０６と流体接続されてもよく、第２アキュムレータ１１０は、導管１１８を介してタンク６０と並列に低圧通路７８及び排出通路８８と流体接続されてもよい。
【００２６】
ＲＶＢ１０６は、切替弁１２０と、第１アキュムレータ１０８と関連付けられた充填弁１２２と、第１アキュムレータ１０８に関連付けられ、充填弁１２２と並列に配された放出弁１２４とを収容してもよい。切替弁１２０は、第１通路１１２及び第２通路１１４の圧力に基づき、第１通路１１２及び第２通路１１４の一方を充填弁１２２及び放出弁１２４に自動的に流体接続してもよい。充填弁１２２及び放出弁１２４は、流体を充填及び放出する目的で、第１アキュムレータ１０８を切替弁１２０に流体接続するというコントローラ１００からのコマンドに応じて、選択的に動くことができる。
【００２７】
切替弁１２０は、第１通路１１２及び第２通路１１４内の流体圧力に応じて（すなわち、旋回モータ４９の第１チャンバ及び第２チャンバ内の流体圧力に応じて）自動的に動くことのできるパイロット式２位置３方向弁であってもよい。特に、切替弁１２０は、第１通路１１２が内部通路１２８を介して充填弁１２２及び放出弁１２４に流体接続される第１位置（図２）から、第２通路１１４が通路１２８を介して充填弁１２２及び放出弁１２４に流体接続される第２位置（図示せず）へと移動可能な弁要素１２６を備えてもよい。第１通路１１２が通路１２８を介して充填弁１２２及び放出弁１２５と流体接続される場合、第２通路１１４を通る流体の流れは、切替弁１２０によって阻止されてもよく、その逆も然りである。第１パイロット通路１３０及び第２パイロット通路１３２は、第１通路１１２及び第２通路１１４のうちの圧力が高い方の通路が弁要素１２６を動かし、対応する通路を通路１２８を介して充填弁１２２及び放出弁１２４に流体接続させるように、第１通路１１２及び第２通路１１４からの流体を弁要素１２６の両端に連通させてもよい。
【００２８】
充填弁１２２は、通路１２８からの流体を第１アキュムレータ１０８内に導入するため、コントローラ１００からのコマンドに応じて動くことができ、ソレノイドにより動作を行う可変位置２方向弁であってもよい。特に、充填弁１２２は、通路１２８から第１アキュムレータ１０８内への流体の流れを阻止する第１位置（図２）から、通路１２８が第１アキュムレータ１０８と流体接続される第２位置（図示せず）へと移動可能な弁要素１３４を備えてもよい。弁要素１３４が第１位置から離間しており（すなわち第２位置にあるか、第１位置と第２位置の中間位置にある）、通路１２８内の流体の圧力が第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力を超える場合、通路１２８からの流体で第１アキュムレータ１０８が満たされる（すなわち充填される）。弁要素１３４は、第１位置へ向かってばねによって付勢され、コントローラ１００からのコマンドに応じて第１位置と第２位置との間の任意の位置へと移動することにより、通路１２８から第１アキュムレータ１０８内への流体の流量を変化させてもよい。流体に、充填弁１２２を介してアキュムレータ１０８内へ向かう一方向の流れを生じさせるため、充填弁１２２と第１アキュムレータ１０８との間に逆止弁１３６が配されてもよい。
【００２９】
放出弁１２４は、構成上、充填弁１２２と略同一であり、第１アキュムレータ１０８からの流体を通路１２８に入り込ませる（すなわち放出する）ために、コントローラ１００からのコマンドに応じて動くことができてもよい。特に、放出弁１２４は、第１アキュムレータ１０８から通路１２８内への流体の流れを阻止する第１位置（図示せず）から、第１アキュムレータ１０８が通路１２８と流体接続される第２位置（図２）へと移動することのできる弁要素１３８を備えてもよい。弁要素１３８が第１位置から離間しており（すなわち第２位置にあるか、第１位置と第２位置との中間位置にある）、第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力が通路１２８内の流体の圧力を超える場合、第１アキュムレータ１０８からの流体は通路１２８内に流れ込んでもよい。弁要素１３８は、第１位置へと向かってばねによって付勢され、コントローラ１００からのコマンドに応じて第１位置と第２位置との間の任意の位置に移動することにより、第１アキュムレータ１０８から通路１２８内への流体の流量を変化させてもよい。放出弁１２４を介したアキュムレータ１０８から通路１２８内への流体の一方向の流れを生じさせるため、第１アキュムレータ１０８と放出弁１２４との間に逆止弁１４０が配されてもよい。
【００３０】
所望により、追加の圧力センサ１０２が第１アキュムレータ１０８と関連付けられ、第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力を示す信号を生成してもよい。開示の実施形態において、第１アキュムレータ１０８と放出弁１２４との間に追加の圧力センサ１０２が配されてもよい。しかしながら、所望により、追加の圧力センサ１０２が代わりに第１アキュムレータ１０８と放出弁１２２との間に配されること、又は、第１アキュムレータ１０８に直接接続されることが考えられる。追加の圧力センサ１０２からの信号は、充填弁１２２及び／又は放出弁１２４の動作を規制する際に使用するため、コントローラ１００に送られてもよい。
【００３１】
第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０は各々、旋回モータ４９によって後に使用するために加圧流体を貯蔵する、圧縮性ガスを充填した圧力容器として具体化されてもよい。圧縮性ガスには例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、又はその他の適切な圧縮性ガスが含まれてもよい。第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０と連通する流体の圧力が第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０の所定の圧力を超える場合、この流体はアキュムレータ１０８及び１１０内へと流れ込んでもよい。内部のガスは圧縮性であるため、流体が第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０内に流れ込む際、ばねのように振舞って縮んでもよい。導管１１６及び１１８内の流体の圧力が第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０内の所定の圧力を下回った場合、圧縮ガスは膨張し、流体を第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータから押し出してもよい。所望により、第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０は代わりに、膜又はばねにより付勢されるアキュムレータ、若しくは、ブラダ型アキュムレータとして具体化されてもよいと考えられる。
【００３２】
開示の実施形態において、第１アキュムレータ１０８は、第２アキュムレータ１１０に比して大きく（すなわち、約５〜２０倍大きい）、且つ、より高圧の（すなわち、約５〜６０倍高圧の）アキュムレータであってもよい。具体的には、第１アキュムレータ１０８は、約２６０〜３１５バールの範囲の圧力の流体を約５０〜１００Ｌまで貯蔵してもよく、第２アキュムレータ１１０は、約５〜３０バールの範囲の圧力の流体を約１０Ｌまで貯蔵してもよい。本構成によると、第１アキュムレータ１０８は主に、旋回モータ４９の動きを補助し、機械の効率を向上するのに使用され、第２アキュムレータは主に、旋回モータ４９におけるボイディング（ｖｏｉｄｉｎｇ）のおそれを低減するのに役立つ補給アキュムレータとして使用されてもよい。しかしながら、所望により、第１アキュムレータ１０８及び／又は第２アキュムレータ１１０には、他の質量及び圧力の流体が収容されてもよいと考えられる。
【００３３】
コントローラ１００は、第１アキュムレータ１０８に選択的に充填及び放出を行わせることにより、機械１０の性能を向上してもよい。特に、旋回モータ４９によって発生させられた実装システム１４の通常の旋回は、旋回モータ４９が実装システム１４の旋回を加速している時間セグメントと、旋回モータ４９が実装システム１４の旋回を減速している時間セグメントとから成ってもよい。加速セグメントでは、ポンプ５８によって旋回モータ４９に供給される加圧流体として従来認識されていた旋回モータ４９からの相当量のエネルギーを要求してもよく、減速セグメントでは、従来放出通路を介してタンク６０へと廃棄されていた加圧流体の形態で、相当量のエネルギーを生成してもよい。加速セグメント及び減速セグメントの双方では、旋回モータ４９が相当量の油圧エネルギーを旋回運動エネルギーに変換することを要求してもよく、逆も然りである。しかしながら減速中、旋回モータ４９を通過する流体は、依然として大量のエネルギーを含んでいる。旋回モータ４９を通過する流体は、旋回モータ４９から流出する流体の流れを規制した結果として、減速中に加圧されてもよい。減速セグメント中、旋回モータ４９を通過する流体が選択的に第１アキュムレータ１０８内に回収される場合、このエネルギーは、後続の加速セグメントの間、旋回モータ４９に返却（すなわち放出）され、再利用することができる。旋回モータ４９は、加速セグメントの間、第１アキュムレータ１０８に、加圧流体を単独で、若しくは、ポンプ５８からの高圧流体とともに、（放出弁１２４、通路１２８、切替弁１２０、及び第１チャンバ導管８４と第２チャンバ導管８６のうちの適切な一方を介して）旋回モータ４９のより高圧なチャンバ内へと選択的に放出させることにより、ポンプ５８を単独で使用した場合に可能な速度以上の速度で、且つ、より少ないポンプの力で旋回モータ４９を旋回させることにより、補助することができる。旋回モータ４９は、減速セグメントの間、旋回モータ４９から流出する流体を第１アキュムレータ１０８に選択的に充填することにより、旋回モータ４９の動きに対する抵抗を増し、旋回モータ４９から流出する流体を規制及び冷却する必要性を低減することで、補助することができる。
【００３４】
代替としての実施形態において、コントローラ１００は、旋回モータ４９から流出する流体とは対照的に、ポンプ５８から流出する流体の第１アキュムレータ１０８への充填を選択的に制御してもよい。つまり、コントローラ１００は、ピークシェービングモード又は節約モードでの動作中、ポンプ５８が余剰の容量（すなわちオペレータのリクエストに応じて作業ツール１６を動かすために回路５２及び５４によって要求される容量を超える容量）を有する場合、（例えば、制御弁５６、第１チャンバ導管８４及び第２チャンバ導管８６のうちの適切な一方、切替弁１２０、通路１２８、及び充填弁１２２を介して）ポンプ５８から流出する流体をアキュムレータ１０８に充填してもよい。そしてポンプ５８の容量が旋回モータ４９への動力供給に不十分である場合に、ポンプ５８から第１アキュムレータ１０８内に予め回収された高圧流体を前述の方法で放出することにより、旋回モータ４９を補助してもよい。
【００３５】
コントローラ１００は、機械１０の掘削、資材取扱、又はその他の作業サイクルの現在のセグメントすなわち進行中のセグメントに基づき、第１アキュムレータ１０８の充填及び放出を規制してもよい。特に、コントローラ１００は、１つ又は複数の性能センサ１４１から受信した入力に基づき、機械１０によって実施される通常の作業サイクルを複数のセグメントに分割してもよい。通常の作業サイクルは、例えば、以下に詳述するとおり、採掘セグメントと、旋回〜放出の加速セグメントと、旋回〜放出の減速セグメントと、放出セグメントと、旋回〜採掘の加速セグメントと、旋回〜採掘の減速セグメントに分割されてもよい。コントローラ１００は、現在実施中の掘削作業サイクルのセグメントに基づき、選択的に第１アキュムレータ１０８に充填又は放出を行わせることにより、加速セグメント及び減速セグメントの間、旋回モータ４９を補助するようにしてもよい。
【００３６】
１つ又は複数のマップ及び／又はセンサ１４１から掘削作業サイクルの異なるセグメントへ送られる信号に関連した動的要素が、コントローラ１００のメモリ内に記憶されてもよい。これらマップは各々、テーブル、グラフ、及び／又は計算式の形式で回収されたデータを含んでもよい。動的要素には、積分器、フィルタ、レートリミッタ、及び遅延要素が含まれてもよい。一例によると、閾値速度、シリンダ圧力、及び／又は、１つ以上のセグメントの開始及び／又は終了に関連付けられたオペレータの入力（すなわちレバー位置）が、マップに記憶されてもよい。他の例によると、閾値動力及び／又は１つ以上のセグメントの開始及び／又は終了に関連付けられたアクチュエータの位置がマップ内に記憶されてもよい。コントローラ１００は、現在実行中の掘削作業サイクルのセグメントを判定し、これに応じて第１アキュムレータ１０８の充填及び放出を規制するため、メモリ内に記憶されたマップ及びフィルタとともに、センサ１４１からの信号を参照してもよい。コントローラ１００は、所望により、セグメント分割及びアキュムレータ制御に影響するよう、機械１０のオペレータにこれらのマップを直接修正させ、且つ／又は、コントローラ１００のメモリ内に記憶された利用可能な関係マップから特定のマップを選択させてもよい。
【００３７】
センサ１４１は、旋回モータ４９によって課される作業ツール１６の略水平方向の旋回（すなわち、車台部材４４に対するフレーム４２の動き）に関連付けられてもよい。例えば、センサ１４１は、旋回モータ４９の動作に関連付けられた回転位置又は速度のセンサ、フレーム４２と車台部材４４との間の枢動接続に関連付けられた角度位置又は速度のセンサ、作業ツール１６を車台部材４４に接続する連結部材、又は、作業ツール１６自身に関連付けられた局所又は大域座標の位置又は速度のセンサ、オペレータ入力装置４８の動きに関連付けられた変位センサ、又は機械１０の旋回位置、速度、力、又は他の旋回関連パラメータを示す信号を生成する、従来既知の他のタイプのセンサとして具体化されてもよい。センサ１４１によって生成された信号は、各掘削作業サイクルの間、コントローラ１００に送信され、記録されてもよい。コントローラ１００は、所望により、センサ１４１からの位置信号と経過時間とに基づき、旋回速度を導出してもよいと考えられる。
【００３８】
追加又は代替として、センサ１４１は、油圧シリンダ２８によって課される作業ツール１６の垂直枢動に関連付けられてもよい（すなわち、フレーム４２に対するブーム２４の上昇及び降下に関連付けられてもよい）。具体的には、センサ１４１は、ブーム２４とフレーム４２との間の枢動接合に関連付けられた角度位置又は速度のセンサ、油圧シリンダ２８に関連付けられた変位センサ、作業ツール１６をフレーム４２に接続する任意の連結部材又は作業ツール１６自身に関連付けられた局所又は対極座標の位置又は速度のセンサ、オペレータ入力装置４８の動きに関連付けられた変位センサ、又はブーム２４の枢動位置又は速度を示す信号を生成する、従来既知の他のタイプのセンサであってもよい。コントローラ１００は、所望により、センサ１４１からの位置信号と経過時間とに基づき、枢動速度を導出してもよいと考えられる。
【００３９】
さらに追加の実施形態において、センサ１４１は、油圧シリンダ３８によって付与される作業ツール１６の傾斜力に関連付けられてもよい。具体的には、センサ１４１は、油圧シリンダ３８内の１つ又は複数のチャンバに関連付けられた圧力センサか、作業ツール１６の採掘及び放出動作中に生成される機械１０の傾斜力を示す信号を生成する、従来既知の他のタイプのセンサであってもよい。
【００４０】
図３を参照すると、一例としての曲線１４２は、掘削作業サイクルの各セグメント、例えば、９０度トラック積載に関連付けられた作業サイクルを行う時間に対して、センサ１４１の生成した旋回速度信号を表す。採掘セグメントの大部分では、旋回速度は通常、約ゼロであってもよい（すなわち機械１０は通常、採掘動作中、旋回しなくてもよい）。採掘ストロークの終了時、機械１０は通常、作業ツール１６を待機中の運搬車両１２に向けて旋回させるように制御されてもよい（図１参照）。このように、機械１０の旋回速度は、採掘セグメントの終了前後で増加し始めてもよい。掘削作業サイクルの旋回〜放出セグメントが進行する際、作業ツール１６が採掘位置１８と放出位置２０との中間付近にあるとき、旋回速度は最高速度まで加速し、旋回〜放出セグメントの終了が近づくに連れて減速してもよい。放出セグメントの大部分において、旋回速度は通常、約ゼロであってもよい（すなわち機械１０は通常、放出動作中、旋回しなくてもよい）。放出が終了すると、機械１０は通常、作業ツール１６を採掘位置１８に戻すように制御されてもよい（図１参照）。このように、機械１０の旋回速度は、放出セグメントの終了前後で増加してもよい。掘削サイクルの旋回〜採掘セグメントが進行するに連れて、旋回速度は、掘削サイクルの旋回〜放出セグメントにおける旋回方向とは反対方向において、最高速度まで加速されてもよい。通常、作業ツール１６が放出位置２０と採掘位置１８との中間付近にあるときにこの最高速度に到達してもよい。その後、作業ツール１６の旋回速度は、作業ツール１６が採掘位置１８に近づくに連れて、旋回〜採掘セグメントの終了に向けて減速してもよい。コントローラ１００は、センサ１４１から受信した信号とメモリ内に記憶されたマップ及びフィルタとに基づくか、前回の掘削作業サイクルにおいて記録された旋回速度、傾斜力、及び／又はオペレータ入力に基づくか、又は従来既知のその他の方法により、現在の掘削作業サイクルを前述の６つのセグメントに分割してもよい。
【００４１】
コントローラ１００は、掘削作業サイクルのうち現在のセグメント、すなわち進行中のセグメントに基づき、選択的に第１アキュムレータ１０８に充填及び放出を行わせてもよい。例えば図３のチャート部分１４４（すなわち下方部分）は、各掘削作業サイクルのセグメントに対していつ第１アキュムレータ１０８を制御して加圧流体を充填するか（「Ｃ」で表す）又は加圧流体を放出させるか（「Ｄ」で表す）ということに関する表示とともに、掘削サイクルを終了することのできる６つの異なるモードでの動作を示している。第１アキュムレータ１０８は、通路１２８内の圧力が第１アキュムレータ１０８内の圧力を超えた場合、充填弁１２２の弁要素１３４を第２位置、すなわち流れの通過位置に移動させることによって、加圧流体を充填するように制御することができる。第１アキュムレータ１０８は、第１アキュムレータ１０８内の圧力が通路１２８内の圧力を超えた場合、放出弁１２４の弁要素１３８を第２位置、すなわち流れの通過位置に移動させることによって、加圧流体を放出するように制御することができる。
【００４２】
図３のチャートに基づいて、一般的な観測を行ってもよい。第１に、コントローラ１００は、あらゆるモードでの動作における採掘セグメント及び放出セグメントの間、第１アキュムレータ１０８による流体の受容又は放出を行わせなくてもよい（すなわち、コントローラ１００は、採掘セグメント及び放出セグメントの間、流れを遮断する第１位置に弁要素１３４及び１３８を維持してもよい）ことが分かる。コントローラ１００は、掘削作業サイクルの採掘セグメント及び放出セグメントが終了する際、旋回の動作がほとんど要求されないか、又は全く要求されないため、これらのセグメントの間、充填及び放出を行わせないようにしてもよい。第２に、多くのモード（例えばモード２〜６）に関して、コントローラ１００が第１アキュムレータ１０８に流体の受容を行わせるセグメントの数は、コントローラ１００が第１アキュムレータ１０８に流体の排出を行わせるセグメントの数より多くてもよい。コントローラ１００は通常、十分に高い圧力（すなわち第１アキュムレータ１０８の閾値圧力を超える圧力）下で利用可能な充填エネルギーの量が実装システム１４の動作に要求されるエネルギー量を下回ることがあるため、第１アキュムレータ１０８には放出よりも充填を頻繁に行わせるようにしてもよい。第３に、あらゆるモードに関して、コントローラ１００が第１アキュムレータ１０８に流体の放出を行わせるセグメントの数は、コントローラ１００が第１アキュムレータ１０８に流体を受容させるセグメントの数を上回ることがなくてもよい。第４に、あらゆるモードに関して、コントローラ１００は、旋回〜採掘加速セグメント又は旋回〜放出加速セグメントにおいてのみ、第１アキュムレータ１０８に流体を放出してもよい。掘削サイクルのいずれか他のセグメントにおいて排出を行わせても、単に機械の効率を低減するだけである。第５に、多くのモードでの動作（例えばモード１〜４）に関して、コントローラ１００は、旋回〜採掘減速セグメント又は旋回〜放出減速セグメントにおいてのみ、第１アキュムレータ１０８に流体の受容を行わせてもよい。
【００４３】
モード１は、第１アキュムレータ１０８が相当量の旋回エネルギーを貯蔵することのできる集中的旋回動作に対応してもよい。一例としての集中的旋回動作には、図１に示すトラック積載例等、１５０度（以上）の旋回動作、資材取扱い（例えばグラップル又はマグネットを使用する）、近接の資材積載場からのホッパーによる資材供給、又は機械１０のオペレータが通常、荒い停止発進（ｓｔｏｐ−ａｎｄ−ｇｏ）コマンドをリクエストするような他の動作を含んでもよい。コントローラ１００は、モード１での動作中、旋回〜放出加速セグメントの間、第１アキュムレータ１０８に旋回モータ４９への流体の放出を行わせ、旋回〜放出減速セグメントの間、旋回モータ４９から流体を受容させ、旋回〜採掘加速セグメントの間、旋回モータ４９へ流体を放出させ、旋回〜採掘減速セグメントの間、旋回モータ４９から流体を受容させてもよい。
【００４４】
コントローラ１００は、機械１０のオペレータにより、第１モードでの動作が現在有効であること（例えばトラック積載を実施中であること）を指示されるか、センサ１４１を介して監視された機械１０の実行動作に基づき、第１モードでの動作を自動認識してもよい。例えば、コントローラ１００は、停止位置間（すなわち採掘位置１８と放出位置２０との間）での実装システム１４の旋回角度を監視し、旋回角度が例えば１５０度程度の閾値角度を繰り返し上回る場合に、第１モードでの動作が有効であると判断してもよい。他の例によると、センサ１４１を介して入力装置４８の操作を監視することにより、モード１での動作を示す「荒い」入力を検出することもできる。特に、入力が、短い期間（例えば約２秒以下）に低い閾値（例えば約１０％のレバーコマンド）から高い閾値レベル（例えば約１００パーセントのレバーコマンド）に繰り返し変化する場合、入力装置４８は荒く操作されているものと見做され、コントローラ１００はこれに応じて第１モードでの動作が有効であると判断してもよい。最後の例として、コントローラ１００は、例えば閾値圧力に繰り返し到達したとき、サイクル及び／又はアキュムレータ１０８内の圧力値に基づいて、第１モードの動作が有効であると判断してもよい。この最後の例によると、閾値圧力は、最大圧力の約７５％であってもよい。
【００４５】
モード２〜４は、通常、第１アキュムレータ１０８が限られた量の旋回エネルギーのみ貯蔵することのできる旋回動作に対応してもよい。一例としての限られた量のエネルギーを有する旋回動作には、９０度トラック積載、４５度トレンチ、締め固め、又は低速且つ平滑なクレーン動作が含まれてもよい。これらの動作が行われる間、流体のエネルギーは、貯蔵されたエネルギーの相当量の放出が可能となるのに先立ち、掘削作業サイクルのうちの２つ以上のセグメントで貯蔵される必要がある。モード４は、２つセグメントにおいて第１アキュムレータ１０８からの放出が行われるものとされているが、１つのセグメント（例えば旋回〜放出セグメント）は貯蔵されたエネルギーの部分的放出が行われるものであってもよいことに留意しなければならない。上述のモード１と同様に、モード２〜４は、機械１０のオペレータにより手動で発生させられるか、あるいは、センサ１４１を介して監視された機械１０の実行動作に基づき、自動的に発生させられてもよい。例えばコントローラ１００は、機械１０が約１００度未満の角度で繰り返し旋回していると判断した場合、モード２〜４のいずれか１つが有効であると判断してもよい。他の例によると、コントローラ１００は、オペレータのリクエストしたブームの動きが閾値を下回ること（例えばモード２又は４について約８０％未満のレバーコマンド）、及び／又は、作業ツールの傾斜が閾値を下回ること（例えばモード３又は４について約８０％未満のレバーコマンド）に基づき、モード２〜４が有効であると判断してもよい。
【００４６】
コントローラ１００は、モード２において、旋回〜放出加速セグメントの間のみ、第１アキュムレータ１０８に旋回モータ４９へ流体を放出させ、旋回〜放出減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させ、旋回〜採掘減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させてもよい。コントローラ１００は、モード３において、旋回〜放出減速セグメントの間に第１アキュムレータ１０８に旋回モータ４９から流体を受容させ、旋回〜採掘加速セグメントの間のみ、旋回モータ４９へ流体を放出させ、旋回〜採掘減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させてもよい。コントローラ１００は、モード４において、旋回〜放出加速セグメントの間に第１アキュムレータ１０８に以前に回収した流体の一部のみを旋回モータ４９に放出させ、旋回〜放出減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容し、旋回〜採掘加速セグメントの間に旋回モータ４９に流体を放出させ、旋回〜採掘減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させてもよい。
【００４７】
モード５及び６は、節約モード又はピークシェービングモードとして知られており、掘削作業サイクルの１つのセグメントの間、余剰の流体エネルギーがポンプ５８によって生成され（オペレータのリクエストに応じて旋回モータ４９を十分駆動するのに必要な量を超える流体エネルギー）、所望の旋回動作を行うのに使用可能な流体エネルギーが十分な量に満たない他のセグメントにおいて使用するため、貯蔵される。コントローラ１００は、これらのモードでの動作中、例えば旋回〜放出加速セグメント又は旋回〜採掘加速セグメントの間等の旋回加速セグメントにおいて、余剰の流体エネルギーが使用可能になると、ポンプ５８からの加圧流体を第１アキュムレータ１０８に充填してもよい。その後、コントローラ１００は、他の加速セグメントにおいて、利用可能なエネルギーが十分な量に満たなくなると、第１アキュムレータ１０８に貯蔵していた流体を放出させてもよい。具体的には、コントローラ１００は、モード５において、旋回〜放出加速セグメントの間のみ、第１アキュムレータ１０８に旋回モータ４９へ流体を放出させ、旋回〜放出減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させ、旋回〜採掘加速セグメントの間にポンプ５８から流体を受容させ、旋回〜採掘減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させ、合計で３つの充填セグメントと１つの放出セグメントを行ってもよい。またコントローラ１００は、モード６において、旋回〜放出加速セグメントの間に第１アキュムレータ１０８にポンプ５８からの流体を受容させ、旋回〜放出減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させ、旋回〜採掘加速セグメントの間に旋回モータ４９へ流体を放出させ、旋回〜採掘減速セグメントの間に旋回モータ４９から流体を受容させてもよい。
【００４８】
第１チャンバ導管８４、第２チャンバ導管８６、及び第１アキュムレータ１０８の内部の流体の圧力により、第１アキュムレータ１０８の充填及び排出が行われる間、コントローラ１００に制限が加えられることに留意しなければならない。つまり、特定モードでの動作中、機械１０の作業サイクルの特定セグメントにおいて第１アキュムレータの充填又は放出を要求したとしても、コントローラ１００には、関連の圧力が対応する値となる場合に動作の実施が許されるにすぎない。例えば、センサ１０２が第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力が第１チャンバ導管８４内の流体の圧力を下回ることを示している場合、コントローラ１００は、第１アキュムレータ１０８による第１チャンバ導管８４内への放出を開始することが許されない。同様に、センサ１０２が第２チャンバ導管８６内の流体の圧力が第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力を下回ることを示している場合、コントローラ１００は、第２チャンバ導管８６からの流体で第１アキュムレータ１０８の充填を開始することが許されない。関連の圧力が適正でない場合に実施する、一例としてのプロセスは（不可能でない場合でも）困難であるのみならず、プロセスを実施しようとする試みは、結果として機械性能を望ましくないものにし得る。
【００４９】
第１アキュムレータ１０８から旋回モータ４９へと加圧流体を放出する間、旋回モータ４９から流出する流体は依然として高い圧力を有しており、タンク６０に排出されると廃棄されてしまう。このとき、第１アキュムレータ１０８が旋回モータ４９に流体を放出する任意のタイミングで、旋回モータ４９から流出する流体を第２アキュムレータ１１０に充填してもよい。さらに第１アキュムレータ１０８の充填中、旋回モータ４９がポンプ５８から流体をほんの僅かしか受容することができず、これが考慮されなければ、このような条件下でポンプ５８から旋回モータ４９に供給する流体は不十分となり、旋回モータ４９はキャビテーションを引き起こし得る。従って第２アキュムレータ１１０は、第１アキュムレータ１０８が旋回モータ４９からの流体を充填している任意のタイミングで旋回モータ４９への放出を行うようにしてもよい。
【００５０】
上述のとおり、第２アキュムレータ１１０は、低圧通路７８内の圧力が第２アキュムレータ１１０内の流体の圧力を下回った任意のタイミングで流体を放出してもよい。従って第２アキュムレータ１１０から第１回路５２内への流体の放出は、コントローラ１００を介して直接に規制されなくてもよい。しかしながら、第２アキュムレータ１１０は、排出通路８８内の圧力が第２アキュムレータ１１０内の流体の圧力を上回った場合にいつでも第１回路５２からの流体を充填することができ、制御弁５６は排出通路８８内の圧力に影響を与えるため、コントローラ１００は、制御弁５６を介して、第１回路５２からの流体による第２アキュムレータ１１０の充填に何らかの制御を加えてもよい。
【００５１】
状況によっては、加圧流体を第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０の双方に同時に充填できることもある。このような状況は、例えばピークシェービングモード（すなわちモード５及び６）における動作に対応してもよい。特に、第２アキュムレータ１１０は、ポンプ５８が旋回モータ４９と第１アキュムレータ１０８との双方に加圧流体を提供するのと同時に（例えばモード５の旋回〜採掘加速セグメント及び／又はモード６の旋回〜放出加速セグメントの間）、加圧流体を充填することができてもよい。この場合、ポンプ５８から流出した流体は第１アキュムレータ１０８内に送られ、旋回モータ４９から流出した流体は第２アキュムレータ１１０内に送られてもよい。
【００５２】
第２アキュムレータ１１０はまた、所望により、第２回路５４を介して充填されてもよい。特に、第２回路５４からの廃棄流体（すなわち第２回路５４からタンク６０へ排出される流体）が第２アキュムレータ１１０の閾値圧力を超える圧力を有する任意のタイミングで、廃棄流体は第２アキュムレータ１１０内に回収されてもよい。同様に、第２アキュムレータ１１０内の加圧流体は、第２回路５４内の圧力が第２アキュムレータ１１０内に回収された流体の圧力を下回った場合に、第２回路５４内に選択的に放出されてもよい。
【００５３】
第１アキュムレータ１０８の充填及び放出が行われる間、作業ツール１６のポンプ補助旋回とアキュムレータ補助旋回との間でスムーズな移行が容易になされるように注意が払われなければならない。図４は、コントローラ１００によってこの目的のために使用される一例としての方法を示している。本開示の概念をさらに説明するため、図４について以下に詳述する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本開示の油圧制御システムは、実質的に繰り返して作業サイクルを実施し、且つ、そこに作業ツールの旋回が含まれる、掘削又はその他の作業を実施するあらゆる機械に適用されてもよい。本開示の油圧制御システムは、作業サイクルの異なるセグメントにおいて、１つ又は複数のアキュムレータで作業ツールの旋回加速及び旋回減速を保持することにより、機械の性能及び効率を向上するのに役立てられてもよい。本開示の油圧制御システムによって用いられる独自の方法は、ポンプ補助活動とアキュムレータ補助活動との間のスムーズな移行を確実に行うのに役立てられてもよい。本開示の油圧制御システムの動作は、図４を参照して以下に詳述する。
【００５５】
図４のフローチャートから分かるように、コントローラ１００は、旋回モータ４９の所望の速度と、旋回モータ４９の実際の速度と、旋回モータ４９前後の圧力勾配とを示す入力を受信してもよい（ステップ４００）。所望の速度を示す入力は、オペレータ入力装置４８によって生成された信号であってもよく、実際の速度を示す入力は、旋回モータ４９に関連付けられた性能センサ１４１によって生成された信号であってもよい。旋回モータ４９前後の圧力勾配を示す入力は、圧力センサ１０２によって生成された信号を含んでもよい。所望により、追加又は代替として、所望の速度、実際の速度、及び／又は旋回モータ４９前後の圧力勾配を示す他の入力が使用されてもよいと考えられる。
【００５６】
そしてコントローラ１００は、所望の速度が実際の速度にほぼ等しいか（すなわち、実際の値の閾値の範囲内であるか）を判定する（ステップ４１０）。本開示の実施形態において、旋回モータ４９前後の圧力勾配は、旋回モータ４９の所望の速度と実際の速度との差に直接関連してもよい。特に圧力勾配が大きい場合、旋回モータ４９は、著しい加速又は著しい減速のいずれか（圧力勾配の符号すなわち方向による）に晒されることになり、これは旋回モータ４９の所望の速度と実際の速度との間の著しい差に対応している。一方、圧力勾配が閾値に満たない場合、旋回モータ４９は、著しい加速又は減速を行うことがなく、従って所望の速度と実際の速度との差は小さい。あるいは、センサ１０２及び１４１からの信号を利用して、所望の速度と実際の速度との差を判定してもよい。
【００５７】
所望の速度と実際の速度との差が小さい場合（例えば、低い閾値以下である場合）、コントローラ１００は、第１アキュムレータ１０８の使用が妥当でない（すなわち、第１アキュムレータ１０８の充填又は放出が可能でないか、非効率である）と結論付け、作業ツール１６を移動するためにポンプの圧力を使用して通常モードでの旋回動作を実施させる（ステップ４２０）。コントローラ１００は、通常モードでの動作において、ポンプ５８から旋回モータ４９への流体の流れと、旋回モータ４９からタンク６０への流体の流れを規制するため、従来の方法で、排出要素９４及び９８と供給要素９２及び９６を利用してもよい（ステップ４３０）。作業ツール１６を移動させるのにアキュムレータ１０８を既に使用している場合、コントローラ１００は、ステップ４２０において通常モードの動作に移行してもよい。
【００５８】
所望の速度と実際の速度との差が大きい場合（例えば低い閾値を越える場合）、コントローラ１００は、旋回モータ４９が加速しているか、又は、減速しているかを判定してもよい（ステップ４４０）。コントローラ１００は、旋回モータ４９前後の圧力勾配、旋回モータ４９の所望の速度、及び旋回モータ４９の実際の速度に基づいて、旋回モータ４９が加速しているか、又は、減速しているかを判定してもよい。例えば、所望の速度が実際の速度と同一方向で、且つ、実際の速度を上回り、旋回モータ４９前後の圧力勾配が大きい場合、コントローラ１００は、旋回モータ４９が加速していると結論付けてもよい。一方、所望の速度が実際の速度と同一方向で、且つ、実際の速度を下回り（又は実際の速度と反対方向である）、圧力勾配が大きい場合、コントローラ１００は、旋回モータ４９が減速していると結論付けてもよい。コントローラ１００は代わりに、所望により、所望の速度と実際の速度との相対方向ではなく、圧力勾配の方向を利用して以上の判断を行うこともできると考えられる。旋回モータ４９が加速しているか、又は、減速しているかの判断及び／又は確認は、連続時点における旋回モータ４９の実際の速度を比較し、経過時間ごとの速度変化を計算することによって実施してもよい。
【００５９】
コントローラ１００は、旋回モータ４９が加速していると判断した場合、第１アキュムレータ１０８内に貯蔵された加圧流体を利用することにより、作業ツール１６の動きを補助してもよい。特に、コントローラ１００は、ポンプ５８から旋回モータ４９への流体の流れを阻止するために、第１チャンバ供給要素９２及び第２チャンバ供給要素９６のうちの適切な一方を（旋回モータ４９の所望の回転方向による）を少なくとも部分的に閉鎖し、これと同時に、第１アキュムレータ１０８から旋回モータ４９に流体を供給するために、放出弁１２４を開放してもよい（ステップ４５０）。ポンプ５８によって生じさせられた流れの段階的な減少が、第１アキュムレータ１０８によって与えられた流れの対応する段階的増加の範囲に収まるように、第１チャンバ供給要素９２又は第２チャンバ供給要素９６の閉鎖が、排出弁１２４の開放に応じさせられてもよいことに留意しなければならない。このように、旋回モータ４９の動きは連続的であり、供給源の切替による影響を実質的に受けなくてもよい。
【００６０】
コントローラ１００は、第１アキュムレータ１０８から旋回モータ４９に流体を供給する間、第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力を監視し、監視した圧力と、１つ又は複数の圧力閾値（例えば、加速中の最低圧力閾値）と比較してもよい（ステップ４６０）。第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力が適正な圧力閾値を越えた場合（例えば、第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力が、加速中の最低圧力閾値に達するか、又はそれを下回った場合）、ステップ４２０の制御に戻り、通常モードでの動作に切り替えてもよい。この場合、第１アキュムレータ１０８が流体を供給する容量は、ほとんど又は完全に使い果たされており、作業ツール１６の旋回を継続するためにはポンプ５８を使用しなければならない。さもなければ、ステップ４１０の制御に戻る。
【００６１】
あるいはステップ４４０において、コントローラ１００は、旋回モータ４９が減速していると判断した場合、第１アキュムレータ１０８を使用して、作業ツール１６の速度を落とし、従来廃棄されていたエネルギーを貯蔵加圧流体の形態で同時に獲得してもよい。特に、コントローラ１００は、旋回モータ４９からタンク６０内に送られる流体の流れを阻止するために第１チャンバ排出要素９４及び第２チャンバ排出要素９８のうちの適切な一方（旋回モータ４９の所望の回転方向による）を少なくとも部分的に閉鎖し、これと同時に、貯蔵のために加圧流体を旋回モータ４９から第１アキュムレータ１０８内に送るために、充填弁１２２を開放してもよい（ステップ４７０）。流体が第１アキュムレータ１０８に流れ込むと、第１アキュムレータ１０８内及び旋回モータ４９に戻る通路内の圧力は上がり、これによって旋回モータ４９の回転に対する抵抗を増し、旋回モータ４９の速度を落としてもよい。タンク６０への流れの段階的減少が第１アキュムレータ１０８内への流れの増加の範囲内に収まるように、第１チャンバ排出要素９４又は第２チャンバ排出要素９８の段階的閉鎖は充填弁１２２の段階的開放に応じさせられてもよいことに留意しなければならない。このように、旋回モータ４９の動きは連続的であり、回収容器の変化による影響を実質的に受けなくてもよい。
【００６２】
減速中、低圧通路７８に（安全弁７６を介して）戻され、且つ／又は、 流れが（逆止弁７４及び／又は補給弁９９を介して）流出して旋回モータ４９の反対側に到達する排出通路８８に（９４及び９８を介して）戻されたのとは対照的に、旋回モータ４９からの流体の逆流は実質的にすべて、第１アキュムレータ１０８内へ送られるため、第１回路５２及び／又は第２回路５４から流体を流すことをリクエストされることはない。従って、ポンプ５８の変位は必然的にデストロークしてもよい。この状況において、旋回モータ４９が補給流体を必要とする可能性があり、これが考慮されなければ、旋回モータ４９は、第１アキュムレータ１０８を充填している間にキャビテーションを引き起こす可能性がある。従ってコントローラ１００は、減速イベントの間、旋回モータ４９に戻すことのできる逆流の量を判定してもよい（ステップ４８０）。特に、コントローラ１００は、機械１０の他のアクチュエータの活動（例えば、第２回路５４内のアクチュエータの活動）を監視し、且つ／又は、第２回路５４から第１回路５２内に戻される流体の流量を監視してもよい。そしてコントローラ１００は、ボイディングやキャビテーションを避けるため、第２回路５４から戻される流体の流量を、旋回モータ４９の必要とする補給流体の量と比較してもよい（ステップ４９０）。第２回路５４から戻される流体の量が旋回モータ４９のキャビテーションを避けるのに十分でない場合、コントローラ１００は、ポンプ５８にその容量を増やすように（すなわちアップストローク）コマンドを送り、第１チャンバ供給要素９２及び第２チャンバ供給要素９６のうちの適切な一方に、開放して旋回モータ４９に追加の補給流体を供給するようにコマンドを送ってもよい（ステップ５００）。その後、ステップ４９０及びステップ５００を経てステップ４６０の制御を行ってもよい。
【００６３】
減速中、旋回モータ４９から第１アキュムレータ１０８内に流体を送る間、コントローラ１００は、第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力を監視し、監視した圧力を１つ又は複数の圧力閾値（例えば減速中の最大圧力閾値）と比較してもよい（ステップ４６０）。第１アキュムレータ１０８内の圧力が適正な圧力閾値を超える場合（例えば、第１アキュムレータ１０８内の流体の圧力が、減速中の最大圧力閾値に達するか、又は越える場合）、ステップ４２０の制御に戻り、通常モードでの動作に移行してもよい。この状況において、第１アキュムレータ１０８が流体を受容する容量はほとんど又は完全に使い果たされており、戻された流体を消費して作業ツール１６の旋回を継続するために、タンク６０を使用しなければならない。さもなければ、ステップ４１０の制御に戻る。
【００６４】
本開示の油圧制御システムと関連の利点がいくつかある。第１に、油圧制御システム５０は高圧アキュムレータ及び低圧アキュムレータ（すなわち、第１アキュムレータ１０８及び第２アキュムレータ１１０）を利用してもよいため、掘削作業サイクルの加速セグメントの間（流体が第１アキュムレータ１０８から放出されているとき）に旋回４９から放出される流体は、第２アキュムレータ１１０内に回収されてもよい。このエネルギーの２度の回収が、機械１０の効率向上に役立てられてもよい。第２に、第２アキュムレータ１１０の使用が、旋回モータ４９におけるボイディングのおそれの低減に役立てられてもよい。第３に、掘削作業サイクルの現在のセグメント及び／又は現在の動作モードに基づくアキュムレータの充填及び放出の調整能力により、油圧制御システム５０が特定の適用例における機械１０の旋回性能を調整するようにしてもよく、これによって機械の性能を向上し、且つ／又は、機械の効率をさらに改善するようにしてもよい。最後に、エネルギー回収の際にコントローラ１００によって本開示の方法を実施することにより、結果として、ポンプ補助動作とアキュムレータ補助動作との間のスムーズな、さらにはシームレスな移行を行ってもよい。
【００６５】
当業者にとって、本開示の油圧制御システムには種々の修正及び変更が加えられることは明らかであろう。当業者は、明細書及び本開示の油圧制御システムの実践について考慮することにより、他の実施形態も明らかとなるであろう。明細書及び実施例は例示のみを目的としているものと見做されなければならず、真の範囲は以下の請求書及びその同等物によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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